14、脑机接口在虚拟现实和增强现实中的交互应用

脑机接口在虚拟现实和增强现实中的交互应用

1. 虚拟现实与增强现实概述

虚拟现实（VR）和增强现实（AR）是沉浸式的多模态感官体验，它们可以增强或完全替代我们日常的真实世界感官输入。关键在于人类与计算机生成或增强的环境之间的交互，这不仅仅是显示方式，更是一种可能改变我们与虚拟内容乃至“真实”世界交互方式的体验模式。近年来，VR和AR在商业应用方面的投资大幅增加，许多科技巨头都推出了相关产品和平台。

1.1 研究价值

在实验中，科学家通常希望隔离变量以检测其在不同条件下的差异，这需要对环境进行严格控制，但可能会过度简化实验。而在认知神经科学中，我们更关注大脑如何解析和与复杂场景互动，这最好在接近真实世界的环境中进行，以确保实验结果能推广到实际生活。VR能够在提供高度控制的同时，保持沉浸式和自然主义的环境，便于获取和同步实验数据，有助于将环境事件与神经生理信号关联起来。AR则介于真实世界和虚拟世界之间，通过在真实世界感官输入上叠加人工刺激，结合了生态效度和严格控制的优势。此外，VR和AR还能实现一些原本不可行、不道德或过于困难昂贵的实验设置。

常用于VR/AR研究的神经生理测量方法包括脑电图（EEG）、脑皮质电图（ECoG）、功能磁共振成像（fMRI）和功能近红外光谱（fNIRS）等，它们在时间和空间分辨率上各有不同。

1.2 沉浸感与临场感的衡量

“沉浸感”在VR/AR中可以定义为“感官刺激的程度和保真度”以及系统对用户操作的响应能力。更复杂的感官错觉意味着更高的沉浸感，而更高的沉浸感会让用户产生更强的临场感，即“身临其境”的感觉。临场感可以更正式地定义为“非中介的感知错觉”，通常通过自我报告的方式进行量化，例如使