'Cybersickness' – når Virtual Reality driller vores sanser

Virtual Reality (VR) eller ’tilsyneladende virkelighed’ er i dag en velkendt teknologi. Den giver os et utal af brugbare muligheder som eksempelvis simulationstræning, fjernoperation og underholdningsspil.

Bag VR gemmer sig en computerskabt illusion. Illusionen kan måske bedst beskrives som en form for parallelverden, hvor deltageren oplever at befinde sig i et skærmbillede i stedet for i den virkelige verden.

Desværre er det som om, at VR kan drille vores sanser; at VR kan påvirke vores 'sanseintegration' (altså hjernens evne til at sortere, organisere og bearbejde sanseindtryk). Det er særlig interessant, når det drejer sig om børn, hvis sanseintegration stadig er under udvikling.

Sansepåvirkningerne ved VR kan resultere i bivirkninger som under en fællesbetegnelse kaldes ’cybersickness’. Bivirkningerne ligner de symptomer, man kan opleve under søsyge og køresyge.

Men for at forstå ’cybersickness’ må vi først se på, hvordan VR fungerer.

Et computerskabt synsindtryk

For at opnå en VR-oplevelse kan vi bruge nogle særlige briller, der kaldes Head mounted displays (HMD). HMD-brillerne giver brugeren et computerskabt synsindtryk, og indbyggede højtalere kan supplere med lyde, som matcher det visuelle input.

Selvom computerspil på en almindelig flad skærm kan opleves ganske livagtige ved brug af 3D-effekter, kan brugen af HMD-briller forstærke oplevelsen af tilstedeværelse i en tilsyneladende virkelig verden.

I HMD-brillen er indlejret en sensor, et såkaldt triaxialt accelerometer, der registrerer vinkling og bevægelse af brillen. Når brillen er spændt fast på hovedet, vil accelerometret registrere hovedets vinkling i forhold til lodlinjen samt de rotationer, der foretages med hovedet.

På den måde kan accelerometrets signal i nogen udstrækning svare til det stimuli, som ligevægtssansen (vestibulærsansen) påvirkes med.

Denne registrering af hovedets bevægelse kombineres med det billede, der vises i brillen, og skaber en illusion af, at man kigger rundt i den virtuelle verden.

En forsinket billedgengivelse eller en uoverensstemmelse mellem HMD-sensorens registrering og påvirkningen af vestibulær-organerne i det indre øre vil naturligvis være forstyrrende for sanseoplevelsen. Dette gav ofte problemer i de tidligere versioner af HMD-briller.

VR kan forvirre vores sanser

I VR vil det virkelige visuelle input være erstattet af et computerskabt input (figur 1).

Hjernen vil som udgangspunkt forsøge at inddrage det computerskabte input i sanseintegrationen, som er forudsætningen for balance (postural kontrol) og motorisk planlægning.

Hvis man i den virtuelle oplevelse befinder sig i ro og kigger rundt i et lokale eller den nære omverden, kan HMD-accelerometerets justering af det visuelle fokus og ligevægtssansens påvirkning være fint synkroniseret.

Med andre ord vil der være en forholdsvis god overensstemmelse mellem den virtuelle oplevelse og den forventede visuelle oplevelse, når man bevæger hovedet for at se på et virtuelt objekt.

Hovedbevægelsen giver sensorisk input fra ligevægtssansen og stillingssansen (den proprioceptive sans). Og synsoplevelsen matcher dette bidrag til sanseintegrationen. Bevægelsen i skærmbilledet svarer altså til det, som forventes i hjernen.

Men der kan opstå uoverensstemmelse, når det computerskabte visuelle input informerer om bevægelse, mens de andre sanser registrerer stilstand eller måske ligefrem en helt anden form for bevægelse.

Det forekommer for eksempel, når et par HMD-briller giver en illusion af en tur i en rutsjebane. I den situation er sanseintegrationen ikke som forventet.

Synsindtrykket fortæller her om bevægelse og et forventet sug i maven. Men man sidder jo samtidig stille på en stol. Det afføder en sansemæssig uoverensstemmelse og en ukendt form for kognitiv bearbejdning, som hjernen ikke forventer.

Du har sikkert oplevet noget lignende, hvis du har siddet i et tog på en station og fået oplevelsen af, at dit eget tog bevægede sig, mens det i virkeligheden var toget på perronen ved siden af, der var sat i gang.

Sansemæssigt mismatch bringer os i ubalance

Den kropslige balance (posturale kontrol) udgør en forudsætning for vores bevægelser, funktionsevnen og muligheden for at være fysisk aktiv.

Evnen til at opretholde balancen beror på en fortolkning af relevante sanseindtryk (se figur 2). I hjernen integreres og prioriteres disse sensoriske input.

På baggrund af sanseinformationer og tidligere bevægelseserfaringer planlægges og dannes motoriske programmer, som aktiverer de muskler, der skal justere balancen.

Det motoriske respons evalueres løbende via det sensoriske feedback, så der kan ske justeringer og ny læring.

Op gennem vores barndom har vi lært at sammenholde mange forskellige sanseinformationer for at holde balancen. Og hvis det ikke sker på en forventelig eller hensigtsmæssig måde, kan vi risikere at blive svimle og utilpasse eller ligefrem falde.

Det kan ske i forbindelse med sygdom og svækkelse eller forskellige specielle situationer.

Du kender sikkert til, at bilkørsel og sejlads kan medføre køresyge og søsyge i form af svimmelhed og utilpashed.

Når man sidder og læser på bagsædet i en bil eller opholder sig i kahytten på et skib, giver synssansen visuel information om, at kroppen og omgivelserne er i ro. Men når bilen samtidig kører gennem et sving, eller når skibet ruller i bølgerne, giver ligevægtssansen og stillingssansen information om, at der sker bevægelse.

Der er altså et sansemæssigt mismatch.

Denne sensoriske uoverensstemmelse mellem sanseinformation om henholdsvis ro og bevægelse vil påvirke nogle personer kraftigt.

Pointen er her, at noget tilsvarende kan ske ved brug af VR, hvis der er uoverensstemmelse mellem sanse-informationerne.

Bivirkninger ved Virtual Reality

Oplevelsen af svimmelhed og kvalme ved brug af VR, bliver ofte sammenlignet med symptomer på køre-/søsyge, der jo også forårsages af forstyrret sensorisk integration. Men i forbindelse med VR bliver bivirkningerne typisk betegnet ’cybersickness’.

De fleste studier af ’cybersickness’ har i sagens natur benyttet selvrapporterede symptomer.

Disse symptomer er typisk blevet registreret ved brug af et spørgeskema, som scorer symptomer på kvalme, synsbelastning, hovedpine og svimmelhed. Sådanne studier har fundet høj risiko (22-56 procent) for at opleve ’cybersickness’ ved brug af VR-briller.

Hjernen kan vænne sig til VR

Et ældre britisk studie fra 2008 indikerer, at bivirkningerne ved VR kan mindskes betydeligt over tid, hvis man udsættelses for virtual reality gentagne gange. Efter 10 sessioner med VR var 50 procent af deltagerne i studiet således fri for bivirkninger.

En sådan tilvænning svarer formentligt til, at en sømand vænner sig til skibets vuggen på bølgerne. Tendensen til søsyge aftager typiske efter nogle dages ophold på et skib. Måske har du selv vænnet dig til at køre uden at blive køresyg.

Tilsvarende vil rehabilitering af patienter med svimmelhed ofte inddrage tilvænningsøvelser, hvor effekten bygger på hjernens evne til at modificere signaloverførslen mellem nervecellerne.

Hjernen er tilsyneladende i stand til at op- og nedregulere brugen af sanseindtrykkene.

Hvis der er uoverensstemmelse mellem forskellige sanseindtryk, kan hjernen anlægge en sanseintegrationsstrategi, der nedprioriterer det ene sanseindtryk frem for det andet. Alternativt kan sanseindtrykkene måske fortolkes på en anderledes måde.

I relation til VR kan man forestille sig, at man kan lære at bearbejde den computerskabte visuelle påvirkning adskilt fra andre sanseindtryk. På den måde kan man bevare balancen og forblive i den virtuelle verden uden at opleve ubehag ved den sansemæssige uoverensstemmelse.

Det tankevækkende ved denne sanseintegrationsstrategi er naturligvis, om der herved udvikles en form for sansemæssig ’disintegration’, som måske kan forvirre, når man vender tilbage til den virkelige verden.

Er ’cybersickness’ farligt?

Hjernens funktion er baseret på fremsynethed, som bygger på et bredt spektrum af forskellige erfaringer. Der sker en konstant læring gennem interaktion med omgivelserne.

Gennem et barns opvækst sker der en sansemotorisk udvikling, hvor forskellige bevægelsesfærdigheder indlæres. Læringen sker gennem erfaringer, der beror på sansning af samspillet med omverdenen.

Den læringskontekst, der eksisterer i VR, vil være anderledes end den virkelige verdens kontekst, og der vil ikke nødvendigvis ske en overføring af erfaringer fra det ene miljø til det andet.

De strategier, som er nødvendige for at holde balancen i den virkelige verden, vil formentlig ikke blive trænet i en virtuelle verden, hvis der ikke er korrekt sansemæssigt input.

Kun få studier har undersøgt, hvordan det visuelle input fra en VR-oplevelse påvirker den kropslige balance. Der er behov for at få yderligere belyst, hvorledes VR har indflydelse på den sansemotoriske kontrol.

Kan VR påvirke børns udvikling?

’Cybersickness’, som afspejler akutte bivirkninger ved udsættelse for VR, bør naturligvis respekteres. Man vil derfor typisk begrænse varigheden af sin brug af VR og holde pauser for ikke at få det dårligt.

Umiddelbart forekommer bivirkningerne måske ikke bekymrende. Og desuden kan man ved tilvænning begrænse bivirkningerne. Til gengæld er de langsigtede påvirkninger samt eventuelle bivirkninger på længere sigt ukendte.

Man kan særligt være betænkelig over for en eventuel sansedisintegration i forbindelse med hjernens udvikling hos børn. Og man bør huske, at børns sansemotoriske udvikling beror på fortolkning og udnyttelse af det givne sansemæssige input - de udvikler altså deres sansemotorik ved at bruge deres sanser.

Ud fra et forsigtighedsprincip bør det overvejes, om den sensoriske uoverensstemmelse, som VR medfører, er hensigtsmæssigt i forhold til børns sansemotoriske udvikling. Fabrikanterne af VR-løsninger opsætter da også typisk aldersbegrænsninger i forhold til brug af deres udstyr.

Hvis man udsættes for kunstige sanseindtryk over længere tid, vil det måske kunne resultere i en alternativ sanseintegration og mere varig tilvænning. Herved kan man sandsynligvis mindske tendensen til ’cybersickness’.

Det forekommer dog at være et åbent spørgsmål, om en sådan tilvænning har positive eller negative effekter på sigt. Der bliver derfor fortsat forsket inden for dette område.