Вреден ли VR для здоровья?

Karolina Podpletko
Jul 18 · 14 min read

VR в современном виде — технология новая. Стимулом к развитию виртуальной реальности стал выход очков Oculus DK1 в 2013 году, а первый потребительские VR-шлемы Oculus и PSVR появились только три года назад. Тогда же началось активное применение технологий в корпоративном обучении и детском образовании. Вместе с повышением интереса к VR/AR и первыми исследованиями об их эффективности появились и мнения о вреде виртуальной реальности для здоровья.

Технологии виртуальной реальности — многообещающий способ улучшить и трансформировать детское и корпоративное обучение. По нашим наблюдениям, большинство пользователей позитивно настроены к VR и понимают, что внедрение новых технологий позволит проще объяснять сложные темы, повысить интерес у детей и взрослых к новым знаниям, унифицировать тестирование, упростить процесс запоминания новой информации. Но не все преподаватели, бизнес-тренеры и родители школьников настроены столь же оптимистично. Некоторые из них считают, что VR негативно скажется на здоровье пользователей. Родители, опасаясь за детей, задаются вопросами: не способствуют ли VR-очки развитию близорукости (миопии), не скажется ли VR негативно на осанке молодых людей? И скептиков, можно понять, ведь их опасения не были опровергнуты реальными исследованиями, а информации о технологии в открытых источниках всё ещё недостаточно. Оптимальное и безопасное время пребывания в иммерсивной среде для детей и взрослых также до сих пор также не определено.

Из-за молодости технологии медицинских исследований её влияния на людей было проведено немного, а единого вердикта учёных относительно безопасности использования VR-очков до сих пор не существует. Чтобы лучше разобраться в противоречивом вопросе и выяснить, представляет ли просмотр контента в шлеме виртуальной реальности угрозу для здоровья, мы постарались собрать актуальные исследования. Особое внимание в статье уделено часто задаваемым вопросам — как VR влияет на зрение и вестибулярный аппарат?

Усталость глаз в VR — это субъективно или объективно?

Иногда после одного из первых опытов эксплуатации VR-очков пользователи сообщают о возникших неприятных ощущениях: усталости глаз или напряжении. Влияние дисплеев виртуальной реальности на зрение — вопрос открытый. Некоторые считают, что VR ничем не хуже обычного ноутбука, а главное — не переборщить со временем нахождения в иммерсивной среде. В конце концов, неприятная сухость и покраснения в области глаз появляются и после долгого времяпрепровождения перед привычными нам экранами телевизора или компьютера. Другие — бьют тревогу и навсегда отказываются от использования VR-шлемов. Сделать объективные выводы, учитывая состояние здоровья всех пользователей, в наши дни пытаются медики и первые исследователи технологии.

Ученые трёх разных кафедр медицинского факультета университета Осаки в Японии в 2019 году попытались выяснить причины появления неприятных ощущений в глазах после использования VR-оборудования. Для этого профессорам университета пришлось найти пользователей, которые утверждали, что очки виртуальной реальности доставляют дискомфорт их глазам. Это исследование было направлено на оценку объективной и субъективной усталости, ощущаемой до и после выполнения визуального задания при использовании дисплея виртуальной реальности (VR-HMD), а также двумерного (2D) дисплея.

Рис.1 Эксперимент по оценке усталости глаз университета Осаки. Оборудование: 2D-дисплей (слева) VR-очки (справа)

Двенадцать здоровых людей разделили на две группы. Одним добровольцам контент показали на обычном 2D-экране, а вторым — на HMD-дисплее (head-mounted display). После просмотра контента контрольные группы выполнили ряд тестов и заполнили анкету, где были проверены их субъективные ощущения до и после выполнения визуального задания на разных экранах. Кроме того, каждый из участников до и после пребывания в иммерсивной среде или просмотра фильма в течение 15 минут прошел подробное офтальмологическое обследование, включающее проверку остроты зрения на расстоянии (5,0 м), вблизи точки схождения, фьюжн диапазона схожести, остроту стереозвука (Titmus Stereo Tests; Stereo Optical Co., Inc, Чикаго, США) и угол отклонения с помощью теста с альтернативным призменным покрытием как вблизи (33 см), так и на расстоянии (5,0 м). Всем испытуемым также было предложено заполнить опросник из семи пунктов до и после завершения эксперимента. Вопросы 1–3 были разработаны для оценки субъективных глазных симптомов, а в вопросах 4–7 оценивались физический и психологический дискомфорт.

В результате проведенного эксперимента ученые пришли к выводу, что субъективная оценка усталости зрения существенно не отличалась, как при использовании шлема виртуальной реальности ( VR- HMD), так и при эксплуатации двумерного дисплея: люди говорили об одинаковых ощущениях. Медицинское обследование глаз пользователей также не выявило каких-либо серьёзных изменений.

«Объективная и субъективная оценка усталости зрения существенно не отличалась при использовании дисплея виртуальной реальности ( VR- HMD) и двумерного дисплея. Это может говорить о страхе перед новым форматом, но не являться реальной угрозой», — уточнили исследователи.

Основные опасения, относительно здоровья глаз и влияния на них виртуальной реальности у пользователей обычно связаны с очень близким расположением дисплея к глазам и мощным линзам. Для того, чтобы выяснить, влияют ли VR-устройства на развитие близорукости, учёные из Новой Зеландии сравнили бинокулярный статус глаз после 45-минутных испытаний как в реальном, так и в виртуальном мире. Они также измерили изменение толщины сосудистой оболочки глаза, чтобы оценить вероятное наличие сигналов для развития миопии.

В исследовании приняли участие 40 здоровых человек, которых разделили на две группы: одна находилась 45 минут на улице, а другая в очках виртуальной реальности бродила по виртуальному саду. Обе группы до и после эксперимента проверили офтальмологи.

Рис.2 Исследование новозеландских учёных. Виртуальная и реальная среда, в которую были погружены пользователи

Выяснилось, что толщина хориоидеи глаза не изменилась после испытаний в реальном мире, но было незначительная утолщение после каждого испытания перед 2D-дисплеем и в VR. Однако такое изменение учёные назвали совершенно нормальным и не оказывающим влияние на зрение.

Наблюдаемое медиками утолщение сосудистой оболочки позволило им предположить, что гарнитура VR не может быть стимулом для близорукости, несмотря на очень близкое расстояние просмотра контента.

Выводы этих исследований могут говорить о том, что страхи в этом вопросе не подтверждаются. В конце концов, когда в 1837 в Петрограде был введен в эксплуатацию первый поезд, пассажиры опасались ездить на нём и полагали, что такая немыслимая скорость (50 км/ч) может вызвать резкие головные боли и привести к смерти. Сегодня, по прошествии почти 200 лет, такие доводы кажутся нам неактуальными и даже смешными. Подобные опасения пользователей были впоследствии свойственны очень многим изобретениям, без которых мы уже не представляем жизнь: телефону, телевизору, компьютеру и планшету. При этом, изучая все эти технологичные составляющие нашей жизни, учёные сошлись во мнении — всё хорошо в меру. Вполне очевидно, что к виртуальной реальности данное утверждение также применимо.

Изучение влияния VR на зрение людей не ограничивается только попытками учёных доказать вред технологии. Сегодня офтальмологи задумываются об использовании VR для лечения офтальмологических заболеваний.

Например, в Китае, где близорукость стала проблемой общественной гигиены, которая угрожает здоровью огромного числа людей, учёные Нанкинского медицинского университета в 2018 году попытались использовать VR для профилактики этого недуга. Наблюдая за более, чем 20 подростками (7–16 лет), исследователи поставили цель ответить на два вопроса: можно ли использовать устройства VR для профилактики и контроля близорукости и являются ли существующие устройства VR безопасными для молодых пользователей?

Основные доводы в пользу использования VR-дисплеев для профилактики и лечения близорукости состояли в сходстве уже существующих методов лечения и возможностей, предоставляемых VR-дисплеями: изменением глубины резкости, дефокусировкой, регулировкой интенсивности и спектрального состава света. Интересно, что во время проводимых манипуляций, для понижения уровня стресса в VR-формате подросткам демонстрировали природу.

Во время проведений исследования о возможном применении VR для профилактики и леченения близоруковсти, учёные столкнулись с рядом вопросов и сложностей. Прежде всего, из-за того, что большинство существующих VR-очков имеют относительно низкое разрешение, а потому не способны создавать чёткость изображения, необходимую медикам. Во-вторых, поле зрения большинства существующих устройств VR относительно мало и может еще больше ускорить возникновение близорукости.

Учёные также провели предварительное исследование, в рамках которого 23 ребёнка в возрасте 7–16 лет провели 30 минут, играя в VR-игру. После этого дети были обследованы и выяснилось, что ни один ребенок не испытал серьёзного ухудшения состояния их зрения. При этом важно отметить, что в трех случаях острота их зрения и способность обнаружить различия в расстояниях были нарушены на короткое время. У одного ребенка медики зафиксировали краткосрочное ухудшение баланса зрения. Здесь всё же важно отметить, что в статье не указано используемое в рамках эксперимента оборудование, а во многом восприятие контента и нагрузка на глаза зависят от модификации VR-шлема.

«По указанным выше причинам , мы считаем, что в будущем можно использовать технологию VR для профилактики близорукости и контроля », — подытожили исследователи.

Исследователи также отмечают: в целях обеспечения безопасности подростков и детей, которые используют устройства VR, необходимо лучше исследовать технологию и решить следующие задачи:

1. Некоторые параметры устройств виртуальной реальности, такие, как межзрачковое расстояние, разрешение, интенсивность света и поле зрения, в будущем должны быть улучшены для того, чтобы соответствовать физиолого-психологическим характеристикам подростков или детей.

2. Дальнозоркость и миопическая расфокусировка у пользователей способствуют размытому изображению на VR-дисплее. Пока еще не совсем ясно, вызвано ли размытое изображение в периферической сетчатке миопической или гиперметропической расфокусировкой. Поэтому простое сочетание рендеринга с методами отслеживания глаз не может идеально имитировать миопический дефокус на периферии сетчатки глаза.

3. Многие исследования ещё должны быть проведены для объективной оценки рисков и преимущества использования VR-устройств для подростков.

Обобщил ряд сделанных учеными за 2 года исследований о VR (конец 2017 — начало 2019 гг) Доктор Хадери из Медицинской школы Кека Университета Южной Калифорнии. Хадери проанализировал 12 актуальных исследований о влиянии VR на здоровье глаз и попытался узнать, представляют ли волны синего света от дисплеев угрозу для сетчатки глаза.

Рис.3 Исследование медицинской школы Кека. Сетчатка глаза наиболее чувствительна к голубому свету в диапазоне от 430 до 470 nm. Этот свет излучают большинства экранов электронных устройств

По словам автора, активное изучение волн синего света началось в 1970-х годах. Чуть позже, в 1990-х ученые пришли к выводу о том, что фотохимические повреждение глаз происходит в нижней части видимого спектра а также, что сетчатка глаза человека наиболее чувствительна к синему свету. Похожие волны света излучают известные нам смартфоны, компьютеры и VR-очки. При этом автор отмечает, что за 10 лет проводимых исследований учёными было описано только 2 случая, когда волны света от экрана телевизора или смартфона вызвали повреждение сетчатки глаза. Поэтому, в целом, излучение от экранов привычных для нас устройств принято считать безопасным. Ситуация же с VR-оборудованием несколько другая, так как глаза находятся на очень близком расстоянию к экрану.

Рис. 4 Исследование медицинской школы Кека. Излучение синего света от экранов разных устройств

Автор отмечает, что согласно оценке института здравоохранения США, средний американец тратит 7,4 часов в день перед экранами устройств в 2016 году.

Хадери удалось найти несколько небольших исследований, где был выявлен дискомфорт пользователей при эксплуатации HMD-дисплеев в VR-шлемах (+-2 часа нахождения в шлеме). При этом никаких долгосрочных эффектов на зрение учеными замечено не было.

Прямое влияние этих экранов на разрушение сетчатки глаза не доказано, однако, смартфоны, компьютеры и планшеты сегодня отнесены к «группе риска». Для обеспечения безопасности пользователей автор предлагает отнести VR-очки к этой же группе риска, но при этом отмечает:

«судя по имеющимся данным, современные потребительские электронные VR-дисплеи не представляют серьезного риска для зрения при рекомендованном производителем времени использования».

Влияние VR на вестибулярный аппарат

Наряду с безопасностью для зрения, говоря о VR, у пользователей часто возникают вопросы об укачивании. Это неприятное ощущение учёные также пытаются объяснить с медицинской точки зрения. Чтобы выявить существование синдрома укачивания в иммерсивной среде, многие теории были разработаны или адаптированы из исследований укачивания на воде и в воздухе. При этом самым популярным методом измерения укачивания для ученых является опросник. Также предпринимались попытки обнаружить конкретные физиологические показатели описанного синдрома, но по этому вопросу до сих пор не было сделано однозначного заключения.

В 2011 году исследователи Мосс и Мунт из Клемсенского университета проверили несколько характеристик дисплеев (отметим, что данные дисплеи довольно старые) виртуальной реальности, чтобы изучить эффект длительного воздействия виртуальной среды на человека. Задача участников состояла в том, чтобы найти несколько объектов в виртуальной среде (виртуальной лаборатории), используя только движения головы. Каждый из 15 участников прошел две тренировки и пять двухминутных испытаний с перерывами в одну минуту между ними. Результаты исследования учёные выявляли при помощи анкетирования.

Был получен ряд результатов: до эксперимента, после тренировки, после каждого испытания, через 5 и 10 минут после эксперимента. Было отмечено, что тяжесть симптомов симуляционной болезни увеличивалась со временем — был выявлен значительный эффект продолжительности воздействия ВР. Наиболее серьезные симптомы были отмечены после последнего испытания.

Таким образом, исследователи выявили, что увеличение времени пребывания в виртуальной среде может негативно сказаться на субъективных ощущениях, связанных с синдромом укачивания

Расширили предыдущее исследование в 2017 году ученые из корейского Католического университета Пусана. Их выводы также предоставляют информацию о временных характеристиках симуляционной болезни, но при движении пользователя в иммерсивной среде. В их экспериментальный проект были включены три типа управления ходьбой:

(1) геймпад,

(2) датчики, определяющие движения рук

(3) походный симулятор с датчиками и переносными датчиками с креплением к ногам

Все участники исследования были ознакомлены с тремя различными средами виртуальной реальности: мультипликационный город, реалистичная природная среда и нереалистичная среда. При этом каждый из участников выполнил девять опытов в виртуальной реальности. В исследовании симуляционная болезнь измерялась с помощью опросника.

Авторы сообщили, что симптомы болезни на тренажере со временем стали более выраженными, хотя в целом они были средней степени тяжести.

Приведенные выше результаты исследования подтверждают гипотезу о том, что тяжесть имитационной болезни действительно может увеличиться со временем, но может различаться в зависимости от многих переменных (например, типа VR-очков и контента, его характеристик, продолжительности всего воздействия, возраста, эмоционального и других индивидуальных характеристик участников).

Постуральная устойчивость и признаки симуляционной болезни после ходьбы по беговой дорожке в виртуальной среде в 2017 году были исследованы учеными из Торонто Синицким, Томпсоном и Басеманном. Тридцать здоровых участников исследования были набраны через вооруженные силы Канады.

Рис. 5 Эксперимент Центра исследований Торонто. Данные участников

Все участники были в отличной медицинской форме и признаны годными для службы. Все 28 участников выполнили одни и те же задания в очках виртуальной реальности: они 45 минут шли по беговой дорожке с наклоном от ± 5 ° и ± 10 °. При этом в VR-шлеме участники эксперимента видели дорогу в виртуальном парке с деревьями и кустарниками. Всего были оценены 16 симуляционных симптомов болезни в трёх категориях: тошнота, глазная дезориентация и дезориентация движений. Чтобы лучше понять, как усталость от ходьбы на беговой дорожке повлияла на нарушения ориентации в пространстве, учёные также измерили показатели потливости у каждого участника группы.

Результаты продемонстрировали незначительное усиление симптомов дезориентации после первых 15 минут воздействия виртуальной среды. При этом к концу сеанса эти симптомы у людей практически сошли на нет, что может говорить о выработке привычки к нахождению в VR.

В конце эксперимента лёгкие симптомы симуляционной болезни после погружения, включая усталость глаз, головную боль, трудности с фокусировкой и головокружение испытывали 25% участников. При это исследователи отмечают, что все участники были в состоянии успешно завершить эксперимент, не превышая «легкий» или допустимые уровни симптомов кибер-болезни.

Другое исследование, подтверждающее гипотезу о привыкании к VR, было проведено группой немецких ученых в 2017 году. В эксперименте, состоявшем из двух частей, разделенных перерывом на 7–14 дней, приняли участие 28 участников. В первый день состоялось шесть 20-минутных поездок в дорожном VR-симуляторе, а во второй день их было четыре.

Рис. 6 Исследование о привыкании к VR. Примеры VR-среды, в которую были погружены участники эксперимента

Авторы сообщают интересную картину результатов.

Во время обоих сеансов выраженность симптомов действительно увеличивалась, но это увеличение было менее заметным во время второго сеанса.

Рис. 7 Рис. 6 Исследование о привыкании к VR. Разница результатов укачивания в первый и второй день исследования

Таким образом, эффект адаптации был доказан, но при этом полного исчезновения симптомов не было зафиксировано. В статье подчеркивается, что к первому погружению в VR следует относиться с особой осторожностью — субъекты должны подвергаться мониторингу на наличие неприятных симптомов, периоды между испытаниями должны быть длиннее, а сами испытания — как можно короче.

Учёные из Ягеллонского университета в Польше попытались выявить и объяснить три временных аспекта «симуляционной болезни»: временное прогрессирование укачивания, возможность предварительной адаптации пользователей к VR и постоянство симптомов после воздействия ВР. Для этого исследователи изучили 39 уже имеющихся работ с 1998 по 2018 год на эту тему и сделали значимые выводы.

В первую очередь, исследователи провели анализ работ и выявили факторы, которые можно отнести к симптомам укачивания. Ими оказались: тошнота, потливость, затруднение концентрации внимания, неприятные ощущения в районе желудка, глазодвигательные нарушения, головная боль, напряжение глаз, затуманенное зрение, дезориентация, головокружение с открытыми и закрытыми глазами.

Также учёные выявили, что симптоматология и тяжесть недомогания зависят от многих переменных — например, возраста, пола, стресса, беспокойства, индивидуальной склонности к такому заболеванию или характеристик самого тренажера.

Кроме того, исследователи предположили, что удовольствие, полученное во время тренировки на VR-тренажере, может привести к облегчению симптомов болезни.

Ученые из отделения отоларингологии хирургии головы и шеи, больницы Гуро при Корейском университете пришли к выводу о том, что VR в ряде случаев, действительно, может вызвать постуральный дисбаланс для пользователей.

В экспериментальную группу вошли 20 человек в возрасте от 21 до 35 лет с нормальной переносимостью укачивания, без наличия хронических и иных заболеваний. Всем добровольно согласившимся на эксперимент взрослым показывали разные симуляции на устройстве Samsung Gear VR.

В рамках исследования выяснилось, что разные VR-симуляции оказывали на пользователей разный эффект: где-то процент укачивания был выше, а где-то его почти не наблюдалось.

Это также говорит о наличии связи между качеством разработки контента и субъективными ощущениями пользователей.

Ещё одно исследование влияния виртуальной среды на укачивание провели американские учёные, обучая группу людей навыкам вождения в VR.

В общей сложности 58 младших (в возрасте 18–35 лет) и 63 старших (в возрасте 65+) участников были случайным образом распределены в одну из четырех экспериментальных групп (только визуальная, визуальная + слуховая, визуальная + двигательная, тримодальная). До первой и после последней сессии вождения стабильность позы участников измерялась с помощью силовой пластины.

Рис. 8 Исследование об укачивании в VR американских учёных. Схема расстановки оборудования в эксперименте

Восприимчивость к симуляционной болезни измерялась до начала эксперимента с помощью анкетирования. Из-за неприятных ощущений 36 из 121 участников были вынуждены бросить учебу до окончания экспериментального задания. Интересно, что общее время для восстановления между участниками, выполнившими задание, и теми, кто выбыл ранее, значительно варьировалось — последним требовалось больше времени для восстановления. Тем не менее, только пять человек (все они — из выбывшей группы) не полностью восстановились через 15 минут после воздействия VR. Кроме того, у всех участников наблюдалось значительное снижение тяжести симптомов симуляционной болезни между моментом после воздействия и 3 минутами позже. Уже после трёх минут у всей группы какие-либо симптомы полностью исчезали.

Также исследователи предположили, что тяжесть симптомов быстро меняется она ​​увеличивается сразу после воздействия VR, но значительно снижается через 15 минут после пребывания в виртуальной среде.

Отметим, что большинство результатов вышеприведенных экспериментов основаны на субъективных ощущениях пользователей. Кроме того, в ряде исследований нет информации о VR-оборудовании, на котором были осуществлены замеры изменения состояния пользователей, а также о разработчиках симуляций, участвовавших в экспериментах.

Важно понимать, что во всех случаях комфорт человека сильно зависит от предлагаемого ему контента, а также от моделей используемых VR-шлемов. Кроме того, учёные признают, что для повышения качества исследований необходимо продолжить изучение технологии и вывести новые шкалы мер изменения физического состояния людей после использования VR.

Вывод

Как и всё новое, технологии виртуальной реальности вызывают у пользователей некоторые опасения. Ответить на их вопросы сегодня пытаются не только разработчики, но и учёные, которые проводят исследования о влиянии VR на самые разные аспекты человеческого здоровья. Из-за молодости технологии этих исследований на сегодняшний день немного и для того, чтобы сделать единогласный и обоснованный вывод о вреде или безопасности VR-технологии, должно пройти время. К настоящему моменту учёные не нашли признаков, свидетельствующих о негативном влиянии дисплеев виртуальной реальности на глаза или развития миопии, хотя некоторые изменения в глазах после долгого пребывания в VR всё же прослеживаются.

И несмотря на то, что вред VR для глаз не доказан, во избежание негативных последствий, важно внимательно читать инструкцию к устройствам и не пренебрегать рекомендациями о безопасном времени пребывания в VR, установленного производителем. При этом стоит отметить, что рекомендации производителей — это скорее подстраховка, а не обоснованные учёными ограничения.

Исследования о влиянии VR на ориентацию в пространстве и вестибулярный аппарат также находятся в зачаточной стадии и чаще всего основываются на субъективных оценках пользователей. При этом на сегодняшний день учёные предполагают, что иммерсивная среда в ряде случаев, действительно, может вызывать неприятные ощущения, тошноту или даже головные боли. Почти во всех описанных случаях симптомы исчезают после адаптации к устройству или же в течении нескольких минут после завершения VR-сеанса.

Над разработкой единых санитарно-эпидемиологических правил использования VR-очков работают и российские учёные. Например, активно работает с виртуальной реальностью Дальневосточный федеральный университет, а потому ученые из этого учебного заведения сейчас изучают влияние VR-оборудования на детей и подростков. Результатом исследования станут СанПиНы по использованию и безопасному времени нахождения в иммерсивной среде.

Вероятно, уже в скором времени учёные смогут определить безопасное время нахождения в VR и характеристики комфортного виртуального опыта для каждого возраста, а также вывести понятные каждому правила эксплуатации VR-очков.

Modum Lab

VR/AR в образовании и бизнесе

Karolina Podpletko

Written by

PR-manager of Modum Lab

Modum Lab

Modum Lab

VR/AR в образовании и бизнесе

Welcome to a place where words matter. On Medium, smart voices and original ideas take center stage - with no ads in sight. Watch
Follow all the topics you care about, and we’ll deliver the best stories for you to your homepage and inbox. Explore
Get unlimited access to the best stories on Medium — and support writers while you’re at it. Just $5/month. Upgrade