虛擬現實運動對大學生面孔識別能力的影響①

崔晴晴 趙敬國

(山東師范大學體育學院體育系 山東濟南 250014）

虛擬現實運動對大學生面孔識別能力的影響①

崔晴晴 趙敬國*

(山東師范大學體育學院體育系 山東濟南 250014）

評價虛擬現實運動對大學生面孔識別能力N170的影響。隨機招募30名健康大學生，實驗組（20人）利用idong運動王Ⅱ進行6周的虛擬現實運動，30min/次，3次/周。對照組（10人）正常作息。采用德國BP公司生產的32導Brain Vision Analyzer分別測量受試者實驗前和6周實驗結束后安靜狀態下的事件相關電位N170，選用改良版的flanker刺激范式。采用SPSS15.0 for windows對數據分別進行描述性統計和推斷性統計分析。結果顯示：實驗組的P8電極點的潛伏期和C3、Pz電極點誘發的N170波幅在實驗前后有顯著差異。6周虛擬現實運動對大學生腦電成分N170有一定的選擇性影響，體現于N170潛伏期和波幅指標顯著性改變僅出現在特定的電極點和刺激方式，認為這些選擇性改變應是對該運動方式的適應性改變。

虛擬現實運動 面孔識別 ERP

虛擬現實（Virtual Reality）簡稱VR，是指以計算機技術為核心的現代高科技手段而生成的虛擬環境[1]。VR憑借其特有的交互性，沉浸性和多感知性等特點使用戶產生身臨其境的感覺，用戶在虛擬環境下的運動可以打破時間和空間的限制，可以在現實狹小的空間里實現在虛擬環境中的無限運動，這種運動方式我們稱為虛擬現實運動[2]。人類面孔依據其所呈現的復雜多維的個人信息、社交信息給人類認知活動提供了一種重要的非語言刺激[3]。及時而準確的識別面孔是完成正常社會活動的基本能力[4]。與面孔識別相關的事件相關電位（ERP）成分主要是N170，N170是在顳枕區出現的潛伏期約為170ms的負波[5]。這種成分與受試者的年齡、種族和熟悉度等因素無關，只與面孔特征的識別加工有關，所以可代表面孔識別的特異性[6]。

1 對象與方法

1.1 實驗對象

通過人口統計學特征、PARO＆YOU問卷篩選出身體健康、無心血管疾病、不吸煙不酗酒等符合實驗要求的在校非體育專業女生30名為受試者（基本情況見表1），并將其隨機分為實驗組和對照組。

表1 受試者人口統計學特征(±sD)

表1 受試者人口統計學特征(±sD)

組別 N 年齡(歲) 身高(cm) 體重(kg)對照組 10 19.5±0.55 164.0±5.73 54.8±6.32實驗組 20 20.5±2.14 161.9±3.61 57.6±4.12

1.2 實驗方法

實驗組采用體感運動機idong運動王Ⅱ進行6周的虛擬現實運動（伸展運動、射箭運動和平衡大挑戰運動），3次/周，30min/次。對照組不進行任何形式的體育運動，按照原作息制度生活學習。

1.3 安靜狀態下ERP N170的測試

采用德國Brain Products公司生產的32導腦電采集分析系統，采用改良版的Flanker范式為刺激。

1.4 統計學處理

實驗結束后把所有原始數據導入SPSS 15.0 for windows數據庫，分別進行描述性統計和推斷性統計。組內比較采用配對樣本t檢驗，組間比較采用獨立樣本t檢驗，差異顯著性標準采用P＜0.05，結果均以（D）表示。

2 結果

從表2四種刺激范式分別誘發的N170得出實驗組的P8電極點的

表2 實驗組和對照組6周前后兩次測量之間N170潛伏期的比較[ms，(±sD)]

表2 實驗組和對照組6周前后兩次測量之間N170潛伏期的比較[ms，(±sD)]

電極點刺激范式組別前測后測P8 S1實驗組173.33±22.24 167.07±20.37 P8 S1對照組185.33±28.19 172.67±28.44 P8 S3實驗組173.33±21.71 165.07±16.56 P8 S3對照組180.33±22.75 181.00±28.84P0.037 0.356 0.018 0.331

表3 實驗組和對照組6周前后兩次測量之間N170波幅的比較[uv，(±sD)]

表3 實驗組和對照組6周前后兩次測量之間N170波幅的比較[uv，(±sD)]

電極點 刺激范式 組別C3 S1 實驗組C3 S1 對照組Pz S1 實驗組Pz S1 對照組C3 S2 實驗組C3 S2 對照組Pz S2 實驗組Pz S2 對照組前測 后測P0.60±3.02 -2.83±5.72 0.028-0.27±2.99 -23.45±46.23 0.277-2.25±4.20 -5.83±6.72 0.021-3.10±5.28 -27.79±54.90 0.319 1.22±3.49 -3.27±6.05 0.005 0.13±2.17 -9.03±17.99 0.269-1.80±4.67 -6.34±6.28 0.002-1.39±4.05 -10.82±19.18 0.303

潛伏期在實驗前后有顯著差異，具體表現為P8電極點在S1、S3刺激下潛伏期縮短。由此證實刺激范式在枕顳區（P8）誘發N170。

表3可得實驗組在S1刺激下C3、Pz電極點誘發的N170波幅后測顯著高于前測，電極點C3、Pz誘發的N170波幅在S2刺激下后測顯高于前測。具體表現在組內樣本t檢驗P＜0.05。

表4通過組間獨立樣本t檢驗可得實驗組與對照組的C3、Pz電極點波幅在S1刺激下P值都＜0.01，表明其存在極顯著性差異。實驗組與對照組C3、Pz、電極點波幅在S2刺激下0.01＜P＜0.05，表明其存在顯著性差異。

表4 前測和后測各電極點波幅的配對t檢驗

3 討論

6周的虛擬現實運動（伸展運動、射箭運動和平衡大挑戰運動）加大了個別電極點在特定刺激范式下的波幅，表明大腦對刺激進行視覺認知加工時所投入的資源多。另外此實驗證明6周的虛擬現實運動存在N170視覺加工的右半球優勢。此外前人的研究表明實驗條件對N170成份具有影響，例如彭小虎等人利用學習—再認范式刺激誘發的N170波幅比受試者學習時誘發的N170波幅增大[4]。那么在虛擬環境中進行的虛擬現實運動畢竟是大腦需要投入更多注意力和資源在視覺獲取上，它阻斷了人們原有的視覺輸入，且虛擬影像光線占據了全部視覺，所以對實驗組起到影響的到底是整體的虛擬環境下的運動還是僅僅是虛擬影像的影響還需進一步研究。

[1]何懿文.VR崛起之惑[N].計算機世界，2016-01-25（012).

[2]王玲，王靜梅，王軍利，等.卡通面孔與真實面孔識別的ERP比較研究[J].心理研究，2012，5（5）：19-28.

[3]田海鵬.N170與面孔識別關系的探討[J].科教文匯，2015（5）：138-139.

[4]彭小虎，魏景漢，羅躍嘉，等.面孔識別的腦加工成分[J].航天醫學與醫學工程，2002，15（4）：303-304.

G80-32

A

2095-2813(2017)08(c)-0251-02

10.16655/j.cnki.2095-2813.2017.24.251

崔晴晴(1992—)，女，漢族，山東鄒平人，碩士研究生，研究方向：運動人體科學。

趙敬國(1964—)，男，漢族，山東新泰人，碩士，教授，碩士生導師，研究方向：運動訓練的機能學評價，E-mail：zhaojg@sdnu.edu.cn。