Cyberkrankheit: Warum manche die virtuelle Realität nicht vertragen

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Die Cyberkrankheit ist eine Befindlichkeitsstörung, die viele Menschen betrifft. Forschende der UNSW Sydney präsentieren eine neue Theorie.

Cyberkrankheit klingt vielleicht wie aus einem Science-Fiction-Roman, aber es ist eine reale Befindlichkeitsstörung, die heute Menschen in allen Branchen betrifft. Forschende der Universität von New South Wales UNSW Sydney versuchen zu verstehen, was diese verursacht -- und wie man ihr vorbeugen kann.

Die virtuelle Realität (VR), die Menschen über ein Head Mounted Display (HMD) in reale oder imaginäre Umgebungen eintauchen lassen kann, hat die Möglichkeiten erweitert, wie Menschen lernen, kommunizieren und sich entspannen können. VR ist nicht nur eine Quelle der Unterhaltung, sondern wird heute auch in der Bildung, der Ausbildung von Fertigkeiten und der medizinischen Rehabilitation eingesetzt. In vielen Fällen lassen sich mit VR komplexe Fertigkeiten vermitteln, wenn reale Umgebungen zu gefährlich sind, wie zum Beispiel bei der Sicherheitsschulung von Minenrettern. Doch trotz der Fortschritte in der VR-Technologie steht einer weit verbreiteten Nutzung von VR die Cyberkrankheit im Wege.

Besseres Verständnis der Cyberkrankheit notwendig

"Cybersickness ist der Oberbegriff für Krankheiten, die durch die Benutzung eines Computerbildschirms verursacht werden", erklärt Dr. Juno Kim von der School of Optometry and Vision Science der UNSW Science.

"Dieser Gesundheitszustand -- der Reisekrankheit sehr -- umfasst gewöhnlich Symptome wie Schwindel, Übelkeit, Augenbeschwerden und Orientierungslosigkeit. Aber während die Reisekrankheit ein sensorisches Missverhältnis darstellt zwischen dem, was wir sehen, und dem, was unsere anderen Sinne über unsere Bewegung signalisieren, ist bei der Cyberkrankheit keine körperliche Bewegung erforderlich."

Diese Fehlanpassung, die als sensorischer Konflikt bezeichnet wird, tritt auf, wenn visuelle Informationen, die von den Augen empfangen werden, von den Informationen, die von anderen Sinnen empfangen werden, abgekoppelt sind oder sich mit ihnen widersprechen. Das vestibuläre System, das für unsere räumliche Orientierung und unseren Gleichgewichtssinn verantwortlich ist, erkennt diese Diskrepanz. Während der Schweregrad dieser Störung von Person zu Person variieren kann, können die Symptome lang anhaltend sein.

"Es ist erwiesen, dass die Cyberkrankheit die weit verbreitete Verwendung von HMD VR durch alltägliche Konsumenten negativ beeinflusst hat", sagt Dr. Kim. "Durch ihr besseres Verständnis können wir Hardware- und Software-Lösungen finden, um sie zu reduzieren.

Es beginnt mit Verzögerung

Es gibt viele wissenschaftliche Theorien, die erklären, warum Menschen an Cybersickness leiden. So geht die "Gift-Theorie" beispielsweise davon aus, dass die Cyberkrankheit der Versuch des zentralen Nervensystems ist, den Körper vor einer Gefahr zu schützen (wie es bei Gift der Fall ist), und die "Augenbewegungstheorie" legt nahe, dass die Cyberkrankheit durch unangemessene Augenbewegungen, Augenbelastung und Fokussierungsschwierigkeiten verursacht wird.

Es besteht zwar kein Konsens darüber, warum Menschen in VR übel wird, aber es ist allgemein anerkannt, dass die Verzögerung bei der Darstellung -- das heißt, das Maß, mit der die virtuelle Szene mit den tatsächlichen Bewegungen Schritt hält -- ein entscheidender Faktor ist. "Frühe HMDs hatten eine inhärente Anzeigeverzögerung", sagt Dr. Kim. "Diese Anzeigeverzögerungen waren bekannt dafür, schwere Symptome auszulösen. Mit den jüngsten Fortschritten in der Entwicklung dieser Technologie erreichen neue HMD-Geräte wie der Oculus Rift S und Quest jetzt extrem niedrige Anzeigeverzögerungen. Es kann jedoch von Zeit zu Zeit zu längeren Latenzen kommen, die anscheinend zu Anfällen von Cyberkrankheit führen.

Forscher wie Dr. Kim machen sich diese schnell ladenden HMDs zunutze, um die Cyberkrankheit im Allgemeinen besser zu verstehen.

Eine neue Theorie der Cyberkrankheit

Dr. Kim und sein Team im Forschungslabor für sensorische Prozesse haben daran gearbeitet, zu messen, mit welcher Wahrscheinlichkeit die Cyberkrankheit auftritt.

Das Team fand kürzlich heraus, dass sich die deren Symptome durch den Grad der "Szeneninstabilität" erklären lässt - das heißt, durch den Grad der Rotation der virtuellen Umgebung im Verhältnis zur realen Rotation des Kopfes.

Wenn zum Beispiel eine Person in VR ihren Kopf dreht, folgt der virtuelle Kopf -- aber er wird nicht ganz Schritt halten können, sowohl in Zeit und Raum. Während sich die virtuelle Umgebung anpasst, scheint der Boden instabil zu sein, auch wenn der physische Boden stillsteht.

Es wurde festgestellt, dass der Winkelunterschied zwischen dem virtuellen und dem physischen Kopf (Difference in Virtual to Physical, DVP) nicht nur die Illusion einer instabilen Umgebung erzeugt, sondern auch die Schwere -- und die Auftretenswahrscheinlichkeit -- der Cyberkrankheit erklärt.

Unterschied zwischen realen und virtuellen Kopfbewegungen

Um diese Theorie zu demonstrieren, wurden 30 Teilnehmer gebeten, sich in einem virtuellen Raum zu bewegen, während sie ein aktuelles HMD, das Oculus Rift CV1, trugen. Während dieses HMD normalerweise eine Grundlinienverzögerung von weniger als fünf Millisekunden aufweist, fügten die Forscher eine künstliche Verzögerung hinzu, um die realen und virtuellen Bewegungen der Benutzer aus dem Gleichgewicht zu bringen.

Die Teilnehmer berichteten über den Bereich der wahrgenommenen Szeneninstabilität in jeder Studie unter Verwendung eines Messgeräts und gaben ihre Cyberkrankheit auf einer 20-Punkte-Skala an. Mit der Zunahme der Anzeigeverzögerung nahmen auch die berichtete Cyberkrankheit und die Instabilität der Szene zu. "Wir haben im Wesentlichen ein objektives geometrisches Modell erstellt, um sensorische Konflikte zu berücksichtigen", sagt Dr. Kim. "Die Theorie der Szeneninstabilität ist die erste mit einer prüfbaren Hypothese für das Verständnis der Cyberkrankheit und ihre Ursachen".

Auf dem Weg in eine VR-Zukunft

Das Messen und Verfolgen der Symptome könnte dazu beitragen, HMD-VR-Erfahrungen sicherer, angenehmer und beliebter zu machen. "Jetzt, da wir sofort wissen, wie groß der maximale DVP-Unterschied ist, dem jemand ausgesetzt war, können wir vielleicht die Wahrscheinlichkeit vorhersagen, dass er krank wird."

Zukünftig könnte dieses Modell den Forschern helfen, Lösungen zur Minimierung der Symptome zu entwickeln, wie zum Beispiel zusätzliche Hinweise, die anzeigen, wann jemand eine besonders raue VR-Erfahrung hatte und möglicherweise eine Pause einlegen muss. "VR-Technologien werden immer üblicher und zugänglicher, daher ist es wichtig, die Grundlagen richtig zu machen und sicherzustellen, dass den Leuten nicht übel wird", sagt Dr. Kim. "Lösungen zur Bekämpfung der Krankheit könnten der globalen Gemeinschaft zugute kommen, indem sie einen besseren Zugang zu künftigen Arbeits-, Bildungs-, Schulungs- und Kommunikationsweisen ermöglichen."

Weitere Informationen: https://www.unsw.edu.au/

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