Comprendre comment les individus accédez a des implications importantes pour plusieurs domaines, notamment les sciences cognitives^1,2,3, neuroscience^4,5et computer science^{6 , 7}. navigation a été étudiée dans des environnements réels et virtuels. Un avantage des expériences du monde réel est que la navigation ne nécessite pas la médiation d’une interface de contrôle et donc risque de produire des comportement spatial plus réaliste. En revanche, expériences de réalité virtuelle (VR) permettant de mesurer les plus précis du comportement (par exemple., marche des trajectoires) et physiologiques (e.g., fréquence cardiaque) données, ainsi que contrôle plus expérimentale (i.e. interne validité). À son tour, cette approche peut entraîner des interprétations plus simples des données et théories ainsi plus robustes de la navigation. En outre, neurosciences peuvent bénéficier de VR parce que les chercheurs peuvent étudier les corrélats neurones de la navigation, alors que les participants sont engagés dans l’environnement virtuel mais ne peut pas se déplacer physiquement. Pour informaticiens, navigation en VR nécessite des développements uniques dans la puissance de traitement, mémoire et infographie afin d’assurer une expérience immersive. Résultats d’expériences VR peuvent également être appliquées en architecture et en cartographie, en informant la conception du bâtiment mises en page⁸ et carte de fonctionnalités⁹ pour faciliter la navigation du monde réel. Récemment, les avancées en technologie VR combinée à une baisse spectaculaire dans son coût ont conduit à une augmentation du nombre de laboratoires qui emploient les VR pour leurs conceptions expérimentales. En raison de cette popularité croissante, les chercheurs doivent examiner les moyens de rationaliser la mise en œuvre d’applications de VR et de normaliser le flux de travail expérience. Cette approche aidera les ressources de mise en œuvre au développement de la théorie et étend les capacités existantes de VR.

Configurations VR peuvent varier de plus au moins réaliste en termes d’affichage et commande. Configurations VR plus réalistes tendent à exiger des infrastructures supplémentaires comme le suivi des grands espaces et à haute résolution affiche¹⁰. Ces systèmes emploient souvent redirigés à quelques algorithmes afin d’injecter des rotations imperceptibles et traductions dans la rétroaction visuelle fournie aux utilisateurs et agrandir efficacement l’environnement virtuel par l’intermédiaire de laquelle les participants peuvent se déplacer^{11 , 12}. ces algorithmes peuvent être généralisés dans qu’ils ne nécessitent pas la connaissance de l’environnement structure¹³ ou prédictive en ce qu’ils supposent des chemins particuliers pour l’ utilisateur¹⁴. Bien que la plupart des recherches sur la redirection marche a utilisé affichage tête-monté (HMDs), certains chercheurs emploient une version de cette technique avec marche en place dans le cadre d’un système de projection grand (e.g., grottes)¹⁵. Tandis que HMDs peuvent être transporté sur la tête du participant, grotte écrans ont tendance à offrir un plus large champ de vision horizontal^16,17. Cependant, moins infrastructure est nécessaire pour les systèmes VR à l’aide d’écrans de bureau^18,19. Recherches neuroscientifiques a également employé en combinaison avec l’imagerie de résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) lors de la numérisation de²⁰, en combinaison avec l’IRMf après la numérisation^21,22et en combinaison avec des systèmes VR électroencéphalographie (EEG) pendant l’enregistrement,^23,24. Cadres de logiciel sont nécessaires afin de coordonner la variété des affichages et des contrôles qui sont utilisés pour la recherche de navigation.

Recherche qui intègre les données physiologiques et VR pose des défis supplémentaires telles que l’acquisition de données et de synchronisation. Cependant, les données physiologiques permettant pour les enquêtes sur les processus implicites qui pourraient véhiculer la relation entre le comportement de navigation spatiale et potentiels. En effet, la relation entre le stress et de la navigation a été étudiée en utilisant desktop VR et une combinaison de différents capteurs physiologiques (i.e., fréquence cardiaque, pression artérielle, la conductance de la peau, cortisol salivaire et alpha-amylase)^{25 , 26 , 27 , 28}. par exemple, van Gerven et collègues²⁹ a étudié l’impact du stress sur la stratégie de navigation et performance en utilisant une version de la réalité virtuelle d’une tâche de labyrinthe de l’eau de Morris et plusieurs mesures physiologiques (p. ex.., la peau conductance, fréquence cardiaque, pression artérielle). Leurs résultats ont révélé que les stress prédit stratégie de navigation en ce qui concerne l’utilisation de point de repère (i.e., égocentrique et allocentrique) mais n’était pas liée à la performance de navigation. En général, les conclusions d’études antérieures sont quelque peu contradictoire au sujet de l’effet du stress sur les performances de navigation et de la mémoire spatiale. Ce modèle peut être attribuable à la séparation de l’agent stressant (par exemple., la procédure pressive froid²⁶, la tâche de suivi Star miroir²⁵) de la tâche réelle de navigation, l’utilisation de simples labyrinthique des environnements virtuels ( par exemple., virtual Morris water maze²⁶,²⁸de labyrinthe virtuel bras radial) et des différences de détails méthodologiques (e.g., type de facteurs de stress, type de données physiologiques). Différences dans le format de données physiologiques recueillies peuvent également être problématiques pour la mise en œuvre et l’analyse de ces études.

Les expériences dans le cadre des expériences virtuelles (EVE) facilite la conception, la réalisation et l’analyse des expériences VR, surtout ceux avec des périphériques supplémentaires (p. ex.., traqueurs de le œil, les appareils physiologiques)³⁰. Le cadre de la veille est librement disponible comme un projet open-source sur GitHub (https://cog-ethz.github.io/EVE/). Ce cadre repose sur le moteur de jeu 3D (https://unity3d.com/) l’unité populaire et le système de gestion de base de données MySQL (https://www.mysql.com/). Chercheurs peuvent utiliser le cadre de la veille afin de préparer les différentes étapes d’une expérience VR, y compris les questionnaires avant et après l’étude, des mesures de base pour toutes les données physiologiques, avec l’interface de contrôle, la tâche principale de navigation, de formation et essais de mémoire spatiale de l’environnement de navigation (p. ex.., jugements de la direction relative). Expérimentateurs peuvent également contrôler la synchronisation des données provenant de différentes sources et à différents niveaux d’agrégation (par exemple., à travers des essais, des blocs ou des séances). Les sources de données peuvent être physiques (i.e., connecté à l’utilisateur ; voir Table des matières) ou virtuel (c’est à dire., dépend des interactions entre avatar du participant et de l’environnement virtuel). Par exemple, une expérience peut exiger l’enregistrement de la fréquence cardiaque et position/orientation du participant lorsque avatar de ce participant se déplace dans une zone particulière de l’environnement virtuel. Toutes ces données est automatiquement stocké dans une base de données MySQL et évaluées avec les fonctions de relecture et de la R paquet evertools (https://github.com/cog-ethz/evertools/). Evertools fournit des fonctions-exportateurs, les statistiques descriptives élémentaires, et outils de diagnostic pour les distributions des données.

Le cadre de la veille peut être déployé avec une variété de systèmes de VR et infrastructures matérielles. Dans le présent protocole, les auteurs décrivent une implémentation particulière à la mission NeuroLab au ETH Zürich (Figure 1). La mission NeuroLab est un 12 m par 6 m pièce contenant une chambre isolée pour la réalisation d’expériences de l’EEG, une armoire contenant le système VR (2,6 m x 2,0 m) et une zone de rideaux pour la fixation des capteurs physiologiques. Le système VR comprend un écran de télévision 55″ ultra haute définition, un ordinateur de jeu haut de gamme, une interface joystick de contrôle et plusieurs capteurs physiologiques (voir Table des matières). Dans les sections qui suivent, nous décrivons le protocole pour la conduite d’une expérience de navigation dans le NeuroLab en utilisant le cadre de la veille et les capteurs physiologiques, les présents résultats représentatifs d’une étude sur le stress et de la navigation et discuter des occasions et les défis associés à ce système.