Effecten van Feedback en Veroudering op Richtbewegingen in Virtual Reality

Deelnemers zullen een 3D Fitts-taak uitvoeren met hun dominante rechterhand, waarbij ze reiken vanaf een vaste startknop naar een doelwit dat langs de sagittale middellijn van het lichaam is gepositioneerd. Het doelwit wordt 32 cm naar voren (anterieur-posterieur) en 24 cm omhoog (verticaal) vanaf de startpositie geplaatst, wat resulteert in een resulterende bewegingsafstand van 40 cm volgens de stelling van Pythagoras (a²+b²=c²). Deze afstand komt overeen met maximaal ongeveer 80% van de maximale voorwaartse reikwijdte. Deelnemers zullen comfortabel tegen een rugleuning worden geplaatst voor een tafel, waarbij de hoogte van de stoel en tafel evenals de positie van het apparaat individueel worden aangepast, zodat de startknop is uitgelijnd met een ergonomisch optimale bureauhoogte, vergelijkbaar met die gebruikt voor schrijven. Bewegingen worden uitgevoerd met een handcontroller die wordt gevolgd door het ingebouwde systeem van de head-mounted display (HMD). De HMD wordt gedragen in alle condities: in de real-world laboratorium (R) conditie zien deelnemers het fysieke apparaat door de passthrough-modus, terwijl ze in VR een visueel identieke virtuele replicatie zien. Deelnemers gebruiken alleen hun dominante rechterhand. Voor elke richtbeweging wordt de rechterhand op tafel geplaatst terwijl deze naar de startknop wijst. In de R-conditie wordt de startknop vertegenwoordigd door een open frame dat op tafel voor de deelnemer is gemonteerd. Het frame omlijnt een gedeeltelijke bolvormige contour die de volledige grootte van een bol aangeeft en is gedeeltelijk naar de deelnemer en gedeeltelijk naar boven gericht, waardoor voorwaartse en opwaartse bewegingen naar het doelwit mogelijk zijn zonder een vast oppervlak te raken. Het doelwit is een ronde bol gemonteerd op een dunne verticale staaf, waar deelnemers naar moeten wijzen zonder het oppervlak aan te raken. Zowel de startknop als de doelwitstructuren worden vervaardigd van lichtgewicht 3D-geprinte kunststof (2-3 mm dikte) met afgeronde randen. Doelwitdiameters komen overeen met 4 verschillende waarden (14.1, 7.1, 3.5 of 1.8 cm), en de startknop is neutraal geel met een gemiddelde diameter (3 cm). In de VR-conditie wordt de opstelling visueel en ruimtelijk gerepliceerd. De startknop wordt weergegeven als een volledige grijze bol die overeenkomt met de grootte aangegeven door het frame in de echte wereld, terwijl de doelwitbol en verticale staaf identiek worden weergegeven. In tegenstelling tot de R-conditie is de volledige bol zichtbaar in VR, omdat er geen fysieke obstructie is die deelnemers verhindert erdoorheen te gaan. De taakmoeilijkheid wordt gemanipuleerd via de doelwitbreedte (14.1, 7.1, 3.5 of 1.8 cm), wat resulteert in moeilijkheidsindexen (ID's) van 2.5, 3.5, 4.5 en 5.5 bits. Elke trial begint met de controllerpunt rustend op de startbol en deelnemers bewegen zo snel en nauwkeurig mogelijk naar het doelwit. Een trial wordt als succesvol beschouwd als de controller continu 0.5 seconden binnen de doelwitbol blijft. Er zijn vier verschillende feedbackcondities die gedetailleerd worden beschreven in de sectie 'Arms and Interventions'. Deelnemers worden geworven uit twee leeftijdsgroepen: ofwel jongvolwassenen van 18-28 jaar of gezonde oudere volwassenen van 65-75 jaar. Voordat het experiment begint (d.w.z. gegevensregistratie), voltooien deelnemers een gewenningsfase in alle vier feedbackcondities die in willekeurige volgorde worden gepresenteerd. In elke conditie voeren ze twee blokken van 10 trials elk uit bij ID's 3 en 5 (afstand van 40 cm en doelwitgroottes van respectievelijk 10.0 cm en 2.5 cm), waarbij de volgorde van ID's wordt gebalanceerd. Deze gewenning omvat in totaal 80 gewenningstrials en dient om deelnemers vertrouwd te maken met het apparaat en de controller, VR-immersie en feedbackcondities. Na elke conditie geven deelnemers een korte bewegingsziektebeoordeling met behulp van de Simulator Sickness Questionnaire en nemen ze een korte pauze (ongeveer 60s, langer indien nodig). Het hoofdonderzoek bestaat uit 160 trials per deelnemer (4 feedbackcondities × 4 ID's × 10 trials). Trials worden georganiseerd in blokken van 40, elk bestaande uit vier opeenvolgende runs van 10 trials bij een enkele ID (bijv. 10 trials bij ID 3, dan ID 4, enz.). De volgorde van ID's binnen elk blok wordt gerandomiseerd en de conditievolgorde wordt gebalanceerd over deelnemers met behulp van een Latijns vierkant ontwerp. Het bewegingsvolgsysteem van de Meta Quest 3 wordt gebruikt om 3D-positionele gegevens van de handcontroller gedurende elke trial vast te leggen (nominale bemonsteringsfrequentie = 120 Hz). Bewegingsbegin wordt beschouwd als het moment waarop de controllersnelheid een drempel van 3 cm/s overschrijdt, en bewegingsbeëindiging wordt gedefinieerd als het moment waarop de snelheid onder 3 cm/s daalt (na doelwitingang voor succesvolle trials). Deze drempels, gebruikt in eerdere experimenten, zorgen ervoor dat alleen opzettelijke bewegingsperioden worden vastgelegd. Bewegingstijd wordt gedefinieerd als de tijd verstreken tussen bewegingsbegin en beëindiging.