论沉浸式VR对非睡眠型休息的影响及效果研究

摘 要：本论文是将非睡眠型休息的理论与沉浸式VR在其中的应用相结合，通过实证研究，期望发现并证明虚拟现实技术能够提升非睡眠型休息效果。实验依据非睡眠型休息的理论，借助虚拟现实技术所产生的沉浸感，通过画面、音乐导引肢体心理产生冥想语言信息，隔离外界干扰，将听觉、视觉系统置于可控场景内，同时配合运用按摩椅对躯体各部分轮流间隔进行生理和心理刺激，减少使用者负面情绪，提升生理和心理两方面的松弛效果，加快意志力和注意力的恢复速度。实验过程中使用皮电设备端实时监测不同状态下皮电反应的变化，分析其心理反应转化成生理反应的过程。从本次实验的最终数据来看，同等参与者样本、体验时间和时长的情况下，借助VR设备进行非睡眠型休息获得放松、消除紧张和疲劳的效果在主观和客观方面都比传统按摩休息更快速。

關键词：情绪;沉浸式VR技术;非睡眠型休息

一.导言

2019年VR技术迎来爆发式发展，VR技术是人类对突破自身局限的一种尝试。它的价值在于通过构建虚拟现实环境，让眼见为实变成眼见为虚，为使用者提供视觉、听觉、触觉等全方位感受的能力，产生身临其境的沉浸感。在虚拟场景中，使用者可以与环境、物体和人物进行互动并获得及时的交流和反馈，且能够对所处情景进行实时操控。VR是一项代表未来的新技术，是互联网科技产业链发展同人们日益增加的娱乐需求相交的产物，是顺势而生的新事物。VR技术的成熟为内容的爆发提供了支撑，像VR游戏、VR电影、VR教育等也会在数量和质量上大大提升，并渗透到更多的领域与行业，成为未来生活的一部分。

VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在虚拟环境中可以建立虚拟的人体模型，借助跟踪球、HMD、感觉手套，学生可以很容易了解人体内部各器官结构，相较传统教学方式更为直观生动。目前VR在医学领域内的运用，已经可以实现远程医疗、手术培训、医疗教学、心理干预治疗等，这为其在身心健康方面的运用提供了有效参考。

生活节奏加快，人们普遍面临较大的生活和工作压力，亚健康人群、慢性病患者比例上升，同时消费升级叠加人口老龄化的社会环境下，针对健康的消费意识增强，这为按摩行业展现了广阔的市场空间。作为一种养生、放松、休闲、便捷的方式，按摩椅的市场渗透率也正在逐年攀升。虽然按摩椅满足了人们对于身体各部位放松的需求，但是对于情绪的作用力却差强人意。而情绪对人们的身心健康具有直接作用，感知、注意、记忆、思维等都会受到情绪的影响。VR技术在情绪和心理方面的应用正好弥补了这一缺陷，可以有效帮助使用者通过先进科技水平的融合，改善情绪，保持高水平的精神状态和工作效率。

二.相关理论

人的心理活动，中医学将其统称为情志，或叫做情绪，它是人在接触和认识客观事物时，人体本能的综合反映。早在春秋战国时代，诸子百家就有较精辟的论述，其中《管子》中的《内业》篇中提到：“内，就是心;业，就是术。内业者，养心之术也。”《管子》认为，心神静才能益于身心。综观《黄帝内经》，无论是对身心疾病的社会心理致病因素，发病机制的认识，还是对身心疾病的诊断和防治，都有许多精辟的论述，并已形成一定的理论体系。如在形神关系方面，《内经》认为，形生神而寓神，神能驾御形体，形神统一，才能身心健康，尽享天年，要求人们做到自我控制精神，抵制或摆脱不良情绪的干扰。此外，对于心理与生理之间的密切关系，对于个性心理特征的种种分类，对于心理因素在疾病发生发展中的地位，对于自然与心理治疗的意义，对于调神摄生的心理卫生等等，《内经》均作了原则性的总结，提出了很多颇有价值的见解。明清时期的《摄生集览》中也提出“养神为首”[1]，在睡眠与精神的关系方面认为，不寐与情志有关，倡导“入寐之法，首在清心”。

睡眠被大多数人认为是最好的休息方式，但是科学家认为睡眠时间的长短与睡眠质量并不成正比。休息分为睡眠型和非睡眠型，其中非睡眠型休息引起了越来越多人的关注，虽然在改善情绪与睡眠方面的科学性还未有定论，但已有多种学说。例如Christian Jarrett在《A Science-Backed Guide to Taking Truly Restful Breaks（良好休息的科学指南）》[2]一文中对休息效果提出的定义是：你在办公室工作一天，中间使用什么休息方法，到下午下班前的精神状态和工作效率仍保持高水平。她认为真正有用的休息方式是放松和社交，尤其脑力劳动工作者，休息的主要目的是恢复注意力和意志力，短而频繁的休息比长时间休息更好。著名未来学家、趋势专家丹尼尔·平克在《时机管理》[3]一书中列举了5种快速恢复型休息，分别为微型休息、运动休息、接近大自然的休息、社交休息和给大脑换挡。其中“接近大自然的休息”中提到，如果没有户外的条件，假装在室外也会有所帮助。在“给大脑换挡”中提及冥想是人类最有效的休息方式之一，也是一种微型休息。

三.基于VR技术的实验设计与数据分析

虚拟现实技术为跨越时空随时展现各类场景提供了可能性，如果将其与中医调理、按摩推拿技术相结合应用到更多的领域，实现身心健康疗愈技术更广泛的普及和发展。为了验证这个设想及效果，设计了本次实证研究。

本次实验通过与对照组的比较，验证传统按摩椅与同时运用按摩椅和VR交替对大脑及各部分躯体轮流间隔刺激这两种方式，所带来的生理和心理方面放松效果的差异，并最终发现VR组在同等时间和时长的前提下较对照组都有更明显的提升。

实验的研究工具如下（图1）：

此次被试者共20人，以20-50岁公司白领居多。本次实验采用交叉基线对照的实验方式进行。即预先对所有被试进行皮电数据的测定，以平均结果作为基线值（baseline），第一天所有被试进入按摩对照组（Controlled Group）进行测试，第二天所有被试进入VR按摩实验组（VR Group）进行测试。最后比较被试在不同组与自身基线水平的差异。

具体实验流程如下（图2）：

实验前准备阶段，主要包括被试的招募，对被试实验过程中注意事项及设备使用等内容的培训，以及实验所需软硬件的准备。实验中实施阶段，包括对所有被试在正常状态下皮电数据的测量、测评量表的填写，以此作为前测数据。第一天所有被试（20人）进入按摩对照组，佩戴皮电设备后在按摩椅上进行15分钟体验，结束后依据当时状态填写测评量表。第二天所有被试（20人）进入VR按摩实验组，佩戴皮电设备后，在按摩椅上进行15分钟体验的同时观看VR，结束后依据当时状态填写测评量表。数据分析阶段，主要包括数据处理及分析。

实验通过测评量表提供的主观数据和皮电设备提供的客观数据两方面，验证同时利用按摩椅和VR进行非睡眠型休息的方式，在生理和心理上均能达到更好的放松效果，产生积极影响，加速意志力和注意力的恢复。

情绪是一种心理活动，而人的一切心理过程，都是脑的活动的结果。情绪的原始目的在于促进自身需要的满足，根据自身需要是否满足会产生不同的内心感受。如：悲伤、快乐、喜爱、仇恨、恐惧等。其次，情绪伴随着相应的生理唤醒过程，会影响机体许多器官的活动。情绪产生于大脑的深部后，扩散于整个有机体，在心脏、血管及其它重要器官的工作中留下痕迹，因此情绪的起落对有机体的各种生理器官的活动发生作用。在不同的情绪状态下，人的心律、血压、呼吸以及内分泌、消化系统等都会发生相应的变化。如：悲伤时，会出现食欲减退、消化不良等不适;激动时，会出现血压升高、心跳加快等现象;生气时，脸变白是因为血管舒缩神经的活动与情绪变化也极为密切。

本次实验中的身心健康测评量表主要针对情绪和心理方面，从被试的主观方面证明其压力释放度的变化。问卷共分为两部分，均针对被试在实验结束后的状态作答。第一部分共12题，包含压力、注意力、精神情绪、身体状态等方面，每个问题答案为“完全符合”、“较符合”、“一般”、“较不符合”、“完全不符合”五项，分别为1-5分。分数越高，代表身心健康程度越好。在实验开始前做前测，每次实验结束后进行后测。数据表明（图3），两组较前测均有提升，其中对照组较前测提升33%，VR组提升46%，是对照组变化率的1.4倍。比如在“您现在是否感到压力很大”一题中，前测从完全符合到完全不符合的选择人数分别为4：6：6：1：3，对照组人数变化为0：1：6：5：8，VR组该项的选择人数为0：0：5：7：8，表示完全不符合的人数增加了5个，同时依然感受到压力很大的人数则下降为0。

测评量表的第二部分就身心三度进行了调查。身心三度分别为愉悦度、觉醒度、支配度，根据程度不同分为9级（图4）。愉悦度即愉悦、开心的情绪，1-9从低到高表示极度不开心到极度开心;唤醒度为兴奋的情绪，1-9从低到高表示平静放松到极其激动刺激;支配度是对自身的支配感，1-9从低到高表示被影响、被控制到自信、自主、有影响力。

从三度量表的数据来看（图5），两组在愉悦度和支配度方面都有不同程度的提升，VR组分别较前测提升36%和45%，远高于对照组提升的24%和26%。而在觉醒度方面，对照组基本无变化，VR组下降了14%。尤其愉悦度（图6），是各指标中与情绪相关度最直接的維度，愉悦度的高低直接决定情绪的正面和负面，VR组在愉悦度上的正向变化是对照组的1.5倍，表明VR组在按摩后更为开心，自信，同时情绪又更为平和放松。正向的情绪有助于增强机体活力，提高免疫力，减少和消除对肌体的不良刺激，可以直接作用于脑垂体，保持内分泌功能的适度平衡，从而使全身各系统、器官的功能更加协调、健全。

在基本相同的实验环境下，可以认为造成各组结果变化的主要因素是VR在其中的应用。当被试戴上VR头显时，由于设备和耳机的包裹作用，人的听觉和视觉系统更为封闭，从感官上将其与外界干扰环境相隔离，致使被试更集中于VR中的场景，感知度相应提升。VR技术创造的试听虚拟环境可以根据被试的喜好提供不同的场景选择（图7），例如海洋、森林、天空、海滩等，在按摩椅进行身体各部位按摩刺激的同时，VR通过视觉和听觉将被试带入大自然中，并提供冥想引导，通过对被试心理的刺激，帮助其更快进入沉浸式状态，创造契合的心理调适环境，提高大脑及整个脑神经系统的活力，使体内各器官的活动协调一致，充分发挥整个机体的潜能，转移并释放心理压力。

另一方面，在实验过程中对被试进行皮肤电的实时监测作为客观依据。皮肤电反应，又称为皮电反应，是一项情绪生理指标，代表机体受到刺激时皮肤电传导的变化。皮肤电反应可以作为交感神经系统功能的直接指标，也可以作为脑唤醒、警觉水平的间接指标。其作用原理是当机体受外界刺激或情绪状态发生改变时，其植物神经系统的活动就会引起皮肤内血管的舒张和收缩以及汗腺分泌等变化，从而导致皮肤电阻发生改变。[4]苏联心理学家米亚西舍夫在1939年做了关于“人的皮肤电反射特点的心理学意义” [5]的研究，探讨了在不同性质的情感体验时以及在不同的心理状态时皮肤电反应的变化问题，将皮肤电与心理学实现了结合。需要注意的是，皮电测试并不能直接显示出用户的喜怒哀乐，但可以得到用户心理状态是否变化，通过这种变化，结合具体实验得出结论。

皮电反应在本实验中，主要从客观的角度来探测心理反应转化为生理反应的过程。在医学上认为放松的目标主要体现为人体肌肉的放松程度，这也同样可以通过皮电反应获取。人的情绪状态也与肌肉有密切联系，当情绪安定时，人体的肌肉紧张度会降低，能够有效的休息，迅速消除疲劳。相反如果负面情绪增多，肌肉的紧张度就会增高。皮电反应的数值因性别、情绪、状态等个体不同而产生的差异较大，因而在使用时以横向比较为主，即针对同一被试的前测及其在对照组和VR组的EDA数据进行分析。皮电数值越低，代表肌肉放松度越高，情绪越平静，从压力焦虑状态趋向安静平和状态。

从被试的EDA数据可见（图8），个体对按摩方式的感受度和喜好存在差异，其放松的程度和效果也各有不同，但总体来说对照组和VR组在按摩后均呈现下降的趋势，各组EDA均值中（图9），对照组下降36%，VR组下降59%，是前者变化率的1.6倍。人体低位脑干存在着调节睡眠和觉醒的重要结构。在使用按摩椅针对肌体作用的同时播放VR海洋、森林等场景，沉浸式的感受使大脑产生舒适感和放松性，促进人体分泌睡眠肽和5-羟色胺、去甲肾上腺素和乙酰胆硷等物质，从而产生愉快心理。也就是说，将虚拟现实与按摩相结合的按摩方式，肌肉的放松效果更为明显，消除疲劳更快，是将情绪正向转移的有效方法。

四.研究局限性

本次实验的局限性主要有两方面。第一是实验设计本身，从数据获取上来说，如果参与实验的人数更多，覆盖年龄范围更广，所得到更多样更复杂的样本可能会得出更明显的数据结果。从时间和时长上来说，虽然已在可控实验环境内得出了相关结论，但鉴于样本个体差异的不同，如果能够长期追踪，可能会有更多发现。第二是虚拟现实技术本身。VR如何与按摩行业、按摩椅实现更好的融合，还有很多可改进之处。不论从硬件的一体化上，还是软件对不同人群多种类多场景的适应性上，都还有无限可能。

五.结论

本研究是基于沉浸式VR技术在非睡眠型休息效果应用上的实践探索，发现并证明虚拟现实技术能够改进现有按摩的方式，为短时疲劳的迅速恢复提供补偿策略，减少负面情绪，提升生理和心理兩方面的松弛效果。测评量表所得的压力释放度，以及皮电设备所得的肌肉放松度都远远优于传统按摩方法。虚拟现实的技术结合使用按摩椅，通过配合视觉和听觉冥想导引，提供更好的心理调适环境，按摩椅作用于生理方面，VR的运用更侧重于心理方面，两者同时对身心进行按摩刺激，稳定个体情绪，协调自我生理状态的疏导功能，达到彻底放松效果，获得身心健康的目的。非睡眠型休息作为睡眠休息的补充，是帮助短时内恢复精力，保持高水平的精神状态和工作效率的科学方式，而VR与按摩相结合这一便捷省力的方式，提供了更有效的非睡眠型休息，可用于各领域尤其是脑力工作者的疲劳及压力应对。

参考文献

[1]殷锋.《黄帝内经》与情志[J].资治文摘，2016，（7）.

[2]Christian Jarrett.A Science-Backed Guideto Taking Truly Restful Breaks，2016.

[3]丹尼尔·平克.时机管理[M].浙江教育出版社，2018.

[4]林崇德.心理学大辞典[M].上海：上海教育出版社，2003年5月：P890

[5]米亚西舍夫.关于人体皮肤电反射特点[J]，1939.

作者简介：

付科学，出生日期：（1973-），性别：男，民族：汉，籍贯：黑龙江，现供职单位全称：自然医学身心健康专业委员会（秘书长）;北京昆达里尼国际自然医学院，职称：院长，学位：药学本科及临床医学专科。研究方向：VR-情绪与睡眠对健康的影响