基于VR的多任务训练游戏提升老年人认知能力的方法技术

本发明专利技术提供一种基于VR的多任务训练游戏提升老年人认知能力的方法及装置，所述方法包括：配置Stroop任务及Simom任务；基于所述Stroop任务及Simom任务，对VR游戏系统进行功能划分；用户进入VR游戏系统，通过游戏进行训练。根据本发明专利技术的方案，将双任务实验范式和视

【技术实现步骤摘要】
基于VR的多任务训练游戏提升老年人认知能力的方法


[0001]本专利技术涉及虚拟现实领域，尤其涉及一种基于VR的多任务训练游戏提升老年人认知能力的方法及装置。

技术介绍

[0002]大脑在整个人生阶段均具有一定程度的可塑性(Hubener and Bonhoeffer2014)。大脑的可塑性是指大脑的结构和功能可以随着周围环境刺激的改变而改变(Takesian and Hensch 2013)。一般情况下，成年人大脑可塑性潜力处于休眠状态，但这种休眠状态可以通过特定的、有规律的感觉刺激或者感觉
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运动刺激输入被打破，从而激活大脑皮层可塑性潜力(Hubener and Bonhoeffer 2014)。研究表明，长时间、有规律的进行认知训练能够引起老年人大脑结构和功能的改变，从而减缓老年人认知下降速度，并达到提升老年人认知能力的目的(Joubert and Chainay 2018)。认知训练基于这样一种假设，即老龄化造成的大脑功能衰退和认知下降可以通过认知训练(神经元可塑性)和针对某一具体认知功能如记忆、注意、执行控制等的重复练习来减缓。
[0003]最近几年，研究表明电子游戏可以作为一种有效的认知训练方式用于提升老年人的认知。并且，电子游戏兼具趣味性和激励性，因此以电子游戏为手段进行认知干预能够引起老年人高的依从性(Boot,Champion et al.2013)。通常，电子游戏具有精巧的游戏设计风格，愉悦感和挑战性并存，同时在适当的时间为玩游戏者提供包含正、负反馈的奖赏机制，从而提高游戏人员玩游戏的积极性。
[0004]VR技术是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供用户关于视觉、听觉、嗅觉、触觉等感官的模拟，让用户感觉身临其境，可以即时、没有限制的观察三维空间的事物。电子游戏讲究的是交互性、沉浸性和构想性，使玩家沉浸在游戏的世界中，享受游戏的乐趣。VR技术带来的沉浸感(immersion)、交互性(interaction)和构想性(imagination)是到目前为止最为出色的(到目前为止最为出色的(到目前为止最为出色的(et al.2017,Perez
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Marcos,Bieler
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Aeschlimann et al.2018,Tieri,Morone et al.2018)。
[0005]现有技术(Li X.,et al.,(2020))中，设计了一款基于虚拟现实技术的动物投食游戏来训练老年人的认知能力。游戏要求是当出现的动物从洞里钻出来时给它们喂食(苹果)。当玩家看到动物从各自的洞里钻出来的时候，他们会被要求移动相应的身体部位来给动物喂苹果。在具体的游戏操作过程中，首先整个游戏的后侧背景集成了一个告示牌，它以不同颜色(如红色、蓝色、绿色等)、不同的形状(如正方形、三角形、菱形等)随机显示。在游戏过程中，需要玩家在动物和告示牌之间进行注意切换。在游戏过程中，当且仅当告示牌是绿色三角形时，玩家必须以不同的方式移动身体——玩家需要首先向右侧跨一步，然后根据动物出现的位置移动身体。对于其他颜色或者形状的告示牌，均要求玩家向左侧跨一步，然后按要求移动身体。
[0006]游戏训练结果提示，该游戏存在以下两个方面的问题：游戏难度过于简单。虽然设计了5种不同的难度等级，但依然没有很好地反映老年人认知能力水平，容易在训练过程中
出现天花板效应。因此，即使对老年人进行了长时间的认知训练，但老年人认知能力提升是有限的。2)游戏中的双任务设计(Dual
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tasking)存在设计缺陷。在游戏任务设计过程中，为了实现双任务认知操作，需要玩家在动物和告示牌之间进行注意切换。然而，两个任务(告示牌和动物位置)是分步骤进行的，这和心理学传统的双任务范式中双任务设计存在差异。

技术实现思路

[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种基于VR的多任务训练游戏提升老年人认知能力的方法及装置，所述方法及装置，用以解决现有技术中游戏任务设计和心理学传统的双任务范式中双任务设计存在差异的技术问题。
[0008]根据本专利技术的第一方面，提供一种基于VR的多任务训练游戏提升老年人认知能力的方法，所述方法包括以下步骤：
[0009]步骤S101：配置Stroop任务及Simom任务；
[0010]步骤S102：基于所述Stroop任务及Simom任务，对VR游戏系统进行功能划分；
[0011]步骤S103：用户进入VR游戏系统，通过游戏进行训练。
[0012]根据本专利技术第二方面，提供一种基于VR的多任务训练游戏提升老年人认知能力的装置，所述装置包括：
[0013]配置模块：用于配置Stroop任务及Simom任务；
[0014]功能划分模块：配置为基于所述Stroop任务及Simom任务，对VR游戏系统进行功能划分；
[0015]训练模块：配置为用户进入VR游戏系统，通过游戏进行训练。
[0016]根据本专利技术第三方面，提供一种基于VR的多任务训练游戏提升老年人认知能力的系统，包括：
[0017]处理器，用于执行多条指令；
[0018]存储器，用于存储多条指令；
[0019]其中，所述多条指令，用于由所述存储器存储，并由所述处理器加载并执行如前所述的基于VR的多任务训练游戏提升老年人认知能力的方法。
[0020]根据本专利技术第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行如前所述的基于VR的多任务训练游戏提升老年人认知能力的方法。
[0021]根据本专利技术的上述方案，本专利技术基于VR技术的游戏训练能够通过提供具有强的沉浸感和交互性的游戏环境和高的内在动机和外在动机，提高游戏对老年人的认知干预力度。相比于一般的电子游戏，VR游戏给用户带来的游戏体验和动机是最强的，并且VR技术通过增强视、听、躯体感觉等多通道感知觉刺激带来的强的“存在感”的心理体验，不仅可以增强训练效果，还可以促使训练效果的迁移。本专利技术旨在基于VR技术，针对老年人的身心发展特点，结合经典心理学实验范式：Stroop任务和Simom任务，设计出以训练老年人执行控制能力为主的VR游戏。另外，在VR游戏开发过程中，本专利技术将双任务实验范式和视
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动觉整合理论(visuomotor coordination)相结合，从而将VR技术的优点和心理学理论有效的融合在游戏的设计和体验中，在体验轻松、愉悦的游戏的同时达到对老年人认知干预的目的。本专利技术基于虚拟现实技术高沉浸感、多感知性、以及交互性的特点，同时结合经典心理学实验
范式，针对老年人的身心发展特点，设计出一款适合老年人认知训练和身体运动的游戏。首先，本游戏通过多任务模式(multi
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tasking)，促进老年人的认知训练；其次，本游戏能够保证玩家在认知训练的同时自由移动四肢和自由行走，从而促进老年人在游戏训练中保持一定的身体运动。总的来说，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于VR的多任务训练游戏提升老年人认知能力的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S101：配置Stroop任务及Simom任务；步骤S102：基于所述Stroop任务及Simom任务，对VR游戏系统进行功能划分；步骤S103：用户进入VR游戏系统，通过游戏进行训练。2.如权利要求1所述的基于VR的多任务训练游戏提升老年人认知能力的方法，其特征在于，所述步骤S101：配置Stroop任务及Simom任务，包括：向用户显示字体、带有字体的方块，字体的字义能够代表颜色，字体及带有字体的方块向用户呈现时，字体均附加有颜色进行展示，在颜色判断任务情况下，向用户呈现字体；用户需要对显示的字体附加的颜色进行判断，忽略字体的字义；游戏方式为：光剑只能砍附加颜色与该光剑颜色相同的字体；在字义判断情况下，向用户呈现带有字体的方块；用户需要对字体本身的字义进行判断，而忽略字体附加的颜色；游戏方式为：光剑只能字义表征的颜色与光剑颜色相同的字体对应的方块；在混合判断情况下，既有字体呈现，又有方块呈现，用户既需要对显示的字体附加的颜色进行判断，忽略字体的字义；又需要对具有字体的方块中字体本身的字义进行判断，而忽略字体附加的颜色。3.如权利要求2所述的基于VR的多任务训练游戏提升老年人认知能力的方法，其特征在于，所述步骤S102：基于所述Stroop任务及Simom任务，对VR游戏系统进行功能划分，其中：基于Stroop任务及Simom任务，确定该VR游戏系统具有音乐设置、游戏设置功能，对VR游戏系统进行功能划分，划分为音乐设置模块、游戏设置模块、数据存储模块；所述音乐设置模块，用于编辑歌曲，预先设置字块出现的频率和字块的样式；所述游戏设置模块，用于设置游戏场景、光剑交互、显示界面、配置字块的速度和特效；所述游戏场景包括静态场景、灯光渲染场景；所述光剑交互包括配置连接手柄、设置主摄像机；所述显示界面具有选择游戏玩家、选择游戏歌曲、选择游戏模式、选择歌曲难度、开始游戏、返回上一级的功能；所述选择游戏玩家使用UGUI插入用户列表，以供选择玩家；连接手柄分为红色手柄、蓝色手柄；所述游戏存储模块，用于记录每一位玩家的每一次游戏的具体数据。4.如权利要求3所述的基于VR的多任务训练游戏提升老年人认知能力的方法，其特征在于，所述步骤S103：用户进入VR游戏系统，通过游戏进行训练，其中：用户通过选择游戏玩家功能选择玩家；选择游戏模式，游戏具有颜色模式、字义模式、混合模式，所述颜色模式即根据字块颜色判断使用红色手柄或蓝色手柄击中目标；所述字义模式即根据字义判断使用红色手柄或蓝色手柄击中目标；所述混合模式需要用户进行判断，有黑色背景的目标按照字义进行游戏，无背景的则按照颜色进行；用户选择歌曲；用户选择游戏难度，游戏设置有四种模式：简单版、正常版、难度版、专家版；用户根据评分结果，进入下一难度的游戏。5.一种基于VR的多任务训练游戏提升老年人认知能力的装置，其特征在于，所述装置包括：
配置模块：用于配置Stroop任务及Simom任务；功能划分模块：配置为基于所述Stroop任务及Si...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈珊珊，翁冬冬，王涌天，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：