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虚拟现实能帮助宇航员保持冷静吗?

探讨太空中的心理压力如何影响宇航员,以及虚拟现实在缓解这种压力方面的作用。

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达特茅斯学院的科学家们正在试验 Oculus Rift 等虚拟现实头显,以了解模拟环境是否能打破太空旅行的单调乏味。图片来源:Jay Buckey 提供

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宇航员斯科特·凯利在国际空间站度过了一年,他曾表达过对空间站内一成不变的住宿条件感到沮丧——那里乏味至极。

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每天的温度都一模一样。装饰是一种由机器和电线组成的无菌混合物。宇航员们孤立无援,被限制在狭小的空间内,承受着相当大的压力。虽然他们窗外的景色无疑是壮观的,但人类需要一点大自然的绿色和蓝色来保持快乐。

国际空间站哥伦布实验舱的内部。你可以感受到那里无菌的环境。(图片来源:NASA)

美国宇航局

太空的单调乏味会让最经验丰富的宇航员也心力交瘁,心理压力是生活在围绕地球运行的管道状栖息地的一个严重副作用。因此,达特茅斯学院的科学家们 正在试验 Oculus Rift 等虚拟现实头显,以了解模拟环境是否能打破太空旅行的单调乏味,并减轻宇航员在长期任务中经历的心理压力。

“如果社会心理因素管理不当,事情可能会变得糟糕。当你谈论越来越长的任务,并且船员很少时,拥有正确的社交方面就变得至关重要,”他说。

漂浮在虚拟世界

杰伊·巴基——一位前航天飞机宇航员——现在是达特茅斯学院的空间医学和生理学教授。每次航天飞机任务大约持续三周,所以巴基没有经历过像斯科特·凯利那样的单调乏味。尽管他的太空之旅很愉快,但他仍然觉得有必要去帮助别人。巴基和他的同事们正在使用舒缓的图像来观察虚拟场景是否能减轻压力水平。

“我想关注许多会成为长期太空飞行障碍的问题,”巴基说。“社会心理适应因素对于一次成功的任务至关重要。”

他的理论是,接触田园风光——即使是虚拟的——也能减轻压力。为了做到这一点,巴基和他的团队为受试者创造了两种“逃离”方式。测试受试者要么被带到爱尔兰郁郁葱葱的绿色山丘,要么去澳大利亚宁静的海滩风景。作为对照,测试受试者坐在教室里,研究人员测量他们的心率和皮肤电导。

“我们假设自然风景会更受欢迎,”巴基解释说。“但是,在孤立和封闭的环境中的人们可能想要城市景观。”

为了量化减压效果,巴基的团队将测量受试者皮肤的电活动,以追踪心理唤醒和压力的波动,从而了解谁对特定的场景反应最好。

巴基还在他的实验中增加了一个新花样:在受试者观看海滩场景时,用一个加热灯照射他们,以增强他们的虚拟体验。

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“VR 是一个沉浸式世界,我们希望优化场景,找出人们觉得最引人入胜的地方。随着技术的发展,高清视频的质量越来越高,你可以真正将一个人沉浸在自然场景中,”巴基说。“人们更喜欢风景,还是动物,还有其他人喜欢什么样的感觉?”

目前,国际空间站的宇航员使用一种名为“虚拟空间站”的工具——本质上是一次虚拟的治疗。这款 VR 软件不像巴基正在探索的那样提供减压,但它有冲突解决工具,以及关于如何在发生人际关系分歧时处理的培训。

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回归自然

巴基的实验仍在进行中,所以他的结果尚未最终确定。然而,大自然对我们大脑有益的观点并不新鲜——几十项科学研究都支持这一点。在一项 最新的研究 中,韩国的研究人员使用 fMRI 测量了受试者观看自然场景与城市场景时的大脑活动。城市场景激活了与焦虑加剧和压力增加相关的杏仁核。另一方面,自然场景导致更多血液流向与同情心和利他行为相关的大脑区域。

一名研究受试者享受着经过加热灯增强的场景。(图片来源:Jay Buckey 提供)

Jay Buckey 提供

在意大利维罗纳大学,研究人员发现,“置身于”自然环境中可以改善认知功能,参与者能以更少的精神疲劳更有效地完成任务。大自然还可以降低我们的血压,提高我们的情绪。

达特茅斯实验室的数据将在几个月后发布,但该团队希望其实验能帮助未来在孤立环境中工作的宇航员和其他人更好地应对压力。

如果巴基实验的数据确实显示压力有所减轻,那么未来的宇航员也许可以将 VR 疗法纳入他们每周的日常安排。到目前为止,巴基认为初步结果令人鼓舞,但他表示“这些都是高度个体化的反应,而且非常主观。”

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“这取决于我们的结果。我们还没有真正证明它确实有那么大的作用,所以我认为向大家展示它有切实的好处非常重要。”

过去的教训

1980 年,一群科学家作为国际生物医学考察队前往寒冷孤立的南极地区。IBEA 的目的是了解人体如何适应极端寒冷的环境、孤立以及对这种压力产生的心理反应。这次考察极大地凸显了减轻团队成员压力的必要性。

随着考察的进行,队员们越来越思乡,孤立感让他们身心俱疲,变得越来越烦躁。由于这些压力源,团队中的几名科学家在实验完成前就离开了。

20 世纪 80 年代,心理压力导致宇航员瓦伦丁·列别杰夫和他的指挥官阿纳托利·别列佐沃伊在俄罗斯空间站“礼炮7号”上生活期间产生了隔阂。

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列别杰夫写了一本名为《宇航员日记》的书,他在书中分享了他们之间严重的冲突,有时甚至数周不与对方说话。在太空中,尤其是在前往火星的长期任务中,沟通至关重要。如此规模的冲突是不可取的。换句话说,保持低压力水平是规划一次成功任务的关键。

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