音樂和音景效果對虛擬現實中年輕成年人心理生理恢復的影響:一項縱向研究
《Applied Acoustics》:Music and soundscape effects on young adults’ psychophysiological restoration in virtual reality: a longitudinal study
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時間:2026年03月02日
來源:Applied Acoustics 3.6
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結合音樂與自然音效的虛擬環境干預可顯著降低長期壓力并改善生理指標,持續10周實驗顯示參與者壓力感知下降且HRV和EEG活動增強,證實此類非藥物干預對心理健康具有持續效果。
Jin Yong Jeon|Beta Bayu Santika|Haram Lee|Hyowon Yoon|Donghyun Ahn|June Sic Kim
韓國首爾漢陽大學建筑工程系
摘要
這項縱向研究調查了在虛擬環境中結合音樂和聲景的長期心理生理恢復效果。它探討了這種方法作為可持續的非藥物策略在減輕壓力和促進心理健康方面的潛力。59名具有輕微壓力癥狀的年輕人每周三次、持續6周,參與了一個洞穴自動化虛擬環境實驗。在第1周、第6周和第10周對他們的心理生理反應進行了評估。結果表明,感知壓力顯著降低,尤其是在第6周之后,這種效果一直持續到第10周。心率變異性指標(包括總功率和正常間期的標準差)也有顯著改善。腦電圖分析顯示前額葉皮層的功能連接性增強,θ波和α波活動顯著增加,這支持了注意力和放松狀態的提升。總體效率,特別是在α波頻段,也得到了改善。這表明音樂與聲景的結合可以成為有效的非藥物干預手段,有助于長期的壓力管理和心理健康,并帶來持續的心理生理益處。
引言
自然景觀提供的不僅僅是視覺上的滿足感。聽覺元素,如聲景,在應對現代社會日益嚴重的壓力和情緒健康問題方面至關重要。研究表明,自然聲音(包括鳥鳴、風聲和流水聲)與視覺刺激結合,可以促進情緒恢復并增強積極感知[1]、[2]、[3]、[4]。最近使用沉浸式虛擬環境的實驗研究表明,結合自然聽覺和視覺刺激的多感官生物友好干預措施,不僅顯著提升了情緒恢復,還改善了生理功能(例如皮膚電導率和心率)和認知功能(例如工作記憶和注意力轉換)[5]、[6]。這些發現強調了研究自然聲景中的綜合視聽效果的重要性,而不僅僅是單一感官模式。已有超過200項研究通過腦電圖(EEG)和心率變異性(HRV)測量記錄了聲景的心理和生理效應,證明了它們的恢復潛力[7]、[8]、[9]、[10]。由于僅憑生理反應可能無法完全捕捉情緒恢復的主觀維度,因此結合情感自我報告對于更全面的評估至關重要[7]。除了短期的單次暴露實驗室范式外,最近的360°虛擬現實(VR)研究系統地分析了視覺環境、聲景類型和聲音水平如何共同影響恢復效果。Kawai等人[11]發現,當聽覺和視覺線索都是自然的環境(例如森林/湖泊與自然聲景結合)時,恢復效果最佳;而人造場景和人為聲景則會降低恢復效果;重要的是,在人為聲景下,較高的聲音壓力水平尤其有害。Kawai等人[12]進一步構建了一個完整的“效應鏈”,從短期壓力積累(交通噪音與認知需求結合)到360° VR中的后續恢復,報告稱綠色自然環境在感知恢復方面具有明顯優勢,在更高需求下,綠色恢復環境中的皮膚電導率反應更低。這些發現強調了在設計沉浸式恢復干預措施時考慮視聽互動和刺激特征的重要性。
非藥物療法在現代壓力管理和情緒護理中越來越受到重視。VR作為一種有效的干預工具應運而生[13]。研究表明,自然聲景對心理生理恢復有積極影響[14]、[15]、[16]。VR技術不僅允許更深入地評估這些效果,還提供了非常適合體驗聲景的沉浸式環境[17]、[18]。本研究利用基于洞穴自動化虛擬環境(CAVE)的VR環境,研究了聲景的長期恢復效果,以監測心理和生理反應。
當音樂與自然環境結合時,可以產生強大的情感效應,帶來諸如改善記憶力、降低血壓和緩解壓力等益處[19]、[20]、[21]。然而,目前有限的證據表明,特定國家的傳統音樂與該國家的自然聲景結合時會產生更強的效果。例如,Bauer等人[22]報告稱,音樂與自然聲音的結合可以減輕心臟手術患者的疼痛和焦慮,但他們沒有提到傳統音樂的任何獨特影響。同樣,Ge等人[23]研究了自然聲音特征對焦慮癥患者情緒穩定性的積極影響,但沒有探討音樂文化元素的影響。基于這些研究,本研究探討了自然聲景和音樂的結合是否可以產生持久的壓力減輕和情緒恢復效果[24]、[25],無論音樂的文化起源如何。
本研究建立在我們之前使用基于VR的聲景和景觀模擬在沉浸式視聽環境中進行心理生理恢復的研究基礎上[8]、[9]、[18]。當前的工作通過10周的縱向重復測量設計擴展了這一研究方向,通過追蹤心理生理和感知反應的變化軌跡,提供了超出短期實驗室暴露的證據。它系統地評估了結合聲景和音樂對情緒治愈和幸福感的長期影響。在本研究中,“聲景”一詞指的是在沉浸式視聽環境中呈現的基于自然的聲音環境,應理解為基于ISO 12913–1聲景定義和框架的概念性多感官環境[26]。ISO 12913–1將聲景定義為人們在特定情境下感知、體驗和/或理解的聲音環境。在我們的基于CAVE的VR環境實驗室協議中,我們不僅通過視覺場景來操作“情境”,還通過標準化和記錄活動目的(引導性壓力恢復/休息)、參與者的角色和期望(在關注整體視聽環境的同時想象恢復狀態)、任務意義(被動聆聽/休息后進行感知評分)以及隨時間變化的穩定情境條件來操作“情境”[26]。本研究在概念上基于ISO 12913–1聲景框架,并遵循ISO/TS 12913–3 [27]方法A來推導愉悅度和事件性。實驗室協議的報告遵循ISO/TS 12913–2 [28]的原則(參與者描述、刺激特征和再現鏈),同時承認ISO聲景領域研究中強調的一些情境維度在受控實驗室干預環境中無法完全實現。我們的目標不是對現有的聲音環境進行實地描述,而是研究一種設計的恢復性視聽聲景干預,其中音樂被有意引入作為支持恢復相關結果的可控組成部分。因此,本文中對ISO 12913的引用應被視為概念性和分析性的基礎,而不是與ISO現場聲景評估協議的完全等同。社交互動被最小化(單次參與者會話),更廣泛的文化和自傳意義也無法完全控制;這些方面通過自我報告措施部分捕捉,并作為局限性進行討論。假設認為,反復接觸這些結合體驗可以顯著減輕壓力并增強情緒恢復。為了驗證這一點,使用EEG和HRV分析評估了心理生理恢復情況,沉浸式體驗發生在VR環境CAVE中。(見圖1)在實驗前后測量了心理和生理反應,以確保結果的可靠性。
章節片段
視聽刺激和實驗條件
自然聲景的視聽刺激的選擇和測量方法基于從20個評估地點收集的數據(圖2)。這些地點代表了韓國多樣的環境,視覺數據使用六鏡頭360度相機(Insta360 Pro 2, Insta360)以高分辨率(8K)錄制。對于這項研究,視頻被導出為單眼(2D等角)格式,并投影到沒有頭部追蹤的彎曲CAVE基VR環境屏幕上
參與者和聲景體驗環境
表1總結了參與者的 demographic 和健康相關特征。59名本科生和研究生(30名男性,29名女性),平均年齡為24.1歲,參與了這項縱向實驗。大多數參與者表現出輕微的壓力和焦慮,如預測試的感知壓力量表(PSS)得分高于15分和PHQ-9得分高于4分所示。
聲景的聲學參數也與感知評價相關。
討論
雖然之前的研究經常報告聲景的短期恢復效果,但本研究更深入地探討了聲景體驗的長期效果及其后續的“抗體效應”。關于心理反應,六周的聲景暴露后PSS得分顯著下降,表明壓力癥狀得到了長期緩解。即使在4周的休息期后,這種效果仍然存在,表明長期暴露可能提供持久的
結論
本研究系統地考察了在VR環境中結合音樂和聲景內容的長期心理生理恢復效果。參與者在6周的暴露后表現出顯著的壓力減輕和情緒恢復改善,即使在4周的休息期后這種效果仍然持續,表明該干預措施的有效性。
作者貢獻聲明
Jin Yong Jeon:撰寫 – 審稿與編輯,撰寫 – 原稿,可視化,驗證,資源,方法論,調查,資金獲取,正式分析,概念化。Beta Bayu Santika:撰寫 – 審稿與編輯,可視化,軟件。Haram Lee:撰寫 – 原稿,可視化,軟件,方法論,調查,正式分析。Hyowon Yoon:可視化,軟件,方法論,概念化。Donghyun Ahn:撰寫 – 原稿,驗證,
資金
本研究得到了貿易、工業和能源部(MOTIE)以及韓國技術促進院(KIAT)通過國際合作研發計劃(項目編號P0028596)的財政支持。
利益沖突聲明
作者聲明他們沒有已知的利益沖突或個人關系可能影響本文所述的工作。
致謝
作者衷心感謝所有為這項研究項目做出貢獻的個人和組織。這項研究得到了漢陽大學機構審查委員會(HYUIRB-202211-004)的批準,并得到了貿易、工業和能源部(MOTIE)以及韓國技術促進院(KIAT)通過國際合作研發計劃(項目編號P0028596)的資助。
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