2018-06-11 Visually induced motion sickness: Single- versus dual-axis motion

1. Introduction

迄今为止,光流特性(视觉神经流刺激特性)与视觉诱导晕动病(VIMS)之间的关系主要是通过视动鼓刺激来研究的。然而,正如在视动鼓中所见,均匀的纹理流动很少发生在真实的或模拟的环境中,在这些环境中,前后轴的运动占主导地位。此外,这些研究通常局限于单轴运动,而许多真实世界场景的特征是通过光流的显示来模拟复杂的自运动模式。因此,本文所讨论的问题是VIMS如何随着多轴运动而变化。

晕动病的严重程度通常被认为与一个或多个感觉通道的冲突程度单调相关。诸如视场绕地-水平轴旋转(i.e. pitch and roll)的趋势比绕地-垂直轴旋转(i.e. yaw)更具刺激性等发现通常可以用感觉冲突程度的差异来解释,或者更好的解释是神经不匹配。在没有来自半规管的预测信号的情况下,在所有的三个旋转轴线的视场旋转期间会发生感觉冲突,但是在围绕地球 - 水平轴旋转视觉刺激期间(与地球 - 垂直轴线不同) ,可以通过耳石器预测,但是缺乏信号。

对VIMS的冲突程度的单调相加效果的支持来自于光动力学鼓的研究,其中条纹的方向被系统地改变。在Andre等人的研究中,观察人员暴露于60°/s的视动鼓刺激下,视动鼓的内壁被垂直条纹或者向鼓的运动方向倾斜15°的垂直条纹覆盖。在倾斜的鼓的条件下,条纹向下移动和向右移动,参与者报告了水平和垂直分量的复杂vection。如预测的那样,倾斜状态下视觉垂直与前庭垂直增加的矛盾或者不匹配,显著增加了胃速节律活动,尽管在VIMS的主观测量中没有发现显著差异。最近,Bubka和Bonato[7]进行了一个类似的实验,在实验中,观察人员受到60°/s的视动鼓的刺激,这个鼓要么与地球垂直轴(yaw)对齐,要么相对于旋转轴(5° and 10°)倾斜。在这项研究中,这个鼓的倾斜确实导致了VIMS的显著增加。

虽然这些研究为VIMS和冲突程度显示出单调关系这一概念提供了一些支持,但这些研究仅限于视场旋转。在之前的一项研究中,我们已经证明了VIMS的频率依赖性在旋转视觉场和平移视觉场运动[8]之间可能存在差异,不会自动的假设基于旋转视野运动的发现可以推断为不同的运动场景,包括平移视野运动。因此,在这项研究中,验证了组合的平移和旋转视野运动VIMS单调加性效应的假设。

静止的观察者暴露于模拟振动roll运动,振动的前后运动以及两个流动矢量的总和方向,即螺旋运动的光流模式下。在振动的前后运动中,冲突是由于耳石器官没有相应的信号引起的,而对于振动的roll运动,就像上面叙述的那样,导致了半圆视觉和耳石视觉冲突。根据加法模型,假设2轴运动,由于整体的冲突变得更大,与1轴运动相比VIMS的水平变高。

本研究的另一个目的是研究VIMS与vection之间的关系。虽然VIMS通常被称为“视觉诱导性晕动症”[7,9],但在文献中发现了相互矛盾的结果,因为有的文献认为视觉在产生症状中的作用。虽然有些作者认为Vection是VIMS发生的必要条件[10 ],但其他人未能找到VIMS和VIMS之间的关系[11 ]。为了更好地了解vection和VIMS之间的关系,除了vection的发生,还对vection的时间过程与VIMS的发展之间的关系进行了调查。

2. Methods

2.1. Participants

平均年龄28.08岁的健康的男女(女性5名,男性7名)

2.2. Trial(实验)

实验在黑暗的房间里进行,在观看映像时令被实验者固定头部和下颚。

通过使用matlab制作视觉刺激

使用投影仪投影在屏幕(190cm×145cm)上

戴上护目镜,设置视距离80cm,并将视野限制在65°(h)×59°(v)

为了只提供来自视觉的信息,用耳机进行了粉色噪音(掩盖声学定位提示)。

另外,在整个实验时间内以随机间隔播放不同频率(100,750和1000Hz,100dB)的听觉警报嘟嘟声,试验期间通过麦克风与参与者进行交流。

2.3. Stimulus

黑色背景上涂上500个白色的圆

在屏幕中心显示红色的点(由于技术上的原因,在视觉场景的最中心没有点,因此有一个黑色的圆盘对着8.75的视角(图1),一个红色(注视)点(视觉角度的0.57)投射在屏幕中心的眼睛高度上),所有的刺激都以60Hz的刷新率呈现

3种刺激(3种光流模式)

条件R:0.2 hz(振幅±60°,平均角速度48°/ s)的roll旋转的正弦波运动

条件FB:0.2Hz(最大角速度34°/s, 最大0.97m/sに知覚される)前後移動の正弦波運動

条件RFB: roll旋转和前后移动的正弦波运动(同相)

2.4. Procedure(手順)

三种刺激,分别显示20分钟

在实验期间,重点关注中央红点。

2.5. Metrics(測定)

使用模拟器疾病问卷(SSQ)评估晕动症的症状

BagshawとStott的眩晕的标准(1:无症状2:轻度症状但不恶心3:轻度症状4:中度恶心)

在实验中,当受试者回答评估4或20分钟时,实验终止

对于20分钟前评估达到4分的受试者,我们在随后的评估值中加入4

为了评估时间经过和Vection的总计持续时间,在感觉到Vection的情况下按下按钮。

在观看映像的时候,有没有感觉到自己在动,通过7个阶段进行评价。1:完全没有     7:非常动的感觉

数据分析使用SPSS进行RFB

对数据的初步分析显示没有明显的阶效应。对于参数因变量和非参数因变量,分别使用Tukey的HSD检验和Wilcoxon符号秩检验对数据进行比较。

对条件R和FB进行比较的情况下,使用了两侧检定(双尾检验),在包括条件RFB的比较中,使用了单侧检定(单尾检验)。

在所有的试验中,将有意的水准设定为0.05

3,実験結果

3.1 酔い尺度

表1,显示了在达到20分钟之前达到每种眩晕的比率

图2表示了时间的经过和眩晕的尺度的平均值以及感受到vection的人的比率

关于VIMS,一些受试者在条件R和FB暂时下降,但结果表明平均眩晕的尺度随着时间的推移而增加

在RFB的情况下,约500秒后平均眩晕的尺度大大减少并且在约840秒后复发。

在RFB的情况下的累计眩晕的尺度比条件R和FB低,然而,没有发现有统计学意义差异。

眩晕的尺度的2和3也没有发现有统计学意义差异。
3.2 SSQ

与条件R和RFB相比,在条件FB中,虽然较低,然而,没有发现有统计学意义差异。

3.3 ベクション

在RFB的情况下,在感知到並進運動和回转运动两者的时候,就像是感觉到了螺旋运动一样的运动。

vection的大小,在R、FB、RFB的条件下按顺序

感觉到的vection的时间,在条件FB的条件下是最长的。

表2中,显示了眩晕的尺度的最大值,vection的大小,期间和发病的时间的相关性。

眩晕的尺度的最大值和vection的大小之间,相关性最大。

4 考察

虽然该研究的目的是对产生VIMS的刺激的相加效果进行了调查,但从结果来看,难以用基于古典的感矛盾说[1、2]的单调递增模式来进行说明。

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