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Jul 05, 2023

Gemischt

Die Forschungsteilnehmer trugen ein Virtual-Reality-Headset mit integrierten Kameras, das es ihnen ermöglichte, das tatsächliche Essen vor sich zu sehen. Dies ermöglichte es ihnen, währenddessen mit Lebensmitteln in der realen Welt zu interagieren

Die Forschungsteilnehmer trugen ein Virtual-Reality-Headset mit integrierten Kameras, das es ihnen ermöglichte, das tatsächliche Essen vor sich zu sehen. Dies ermöglichte es ihnen, mit Lebensmitteln in der realen Welt zu interagieren und gleichzeitig die Sehenswürdigkeiten und Geräusche eines Virtual-Reality-Restaurants zu erleben. Bildnachweis: mit freundlicher Genehmigung von John Long. Alle Rechte vorbehalten.

30. August 2023

Von Megan Dougherty

UNIVERSITY PARK, Pennsylvania – Im Jahr 2020 litten mehr als vier von zehn Menschen in den Vereinigten Staaten an Fettleibigkeit, ein Anstieg gegenüber drei von zehn Menschen im Jahr 2000, so die Centers for Disease Control and Prevention. Um das Essverhalten und die Auswahl von Nahrungsmitteln besser zu verstehen, die zu Fettleibigkeit beitragen können, untersuchen Forscher die Bedingungen und Umgebungen, denen Menschen in der modernen Welt beim Essen begegnen – wie Smartphones, Werbung und die Gesellschaft anderer. Nun haben Forscher am Penn State College of Health and Human Development herausgefunden, dass Mixed Reality, also die Einbindung von Videomaterial aus der realen Welt in eine virtuelle Umgebung oder umgekehrt, die Art und Weise, wie diese Forschung durchgeführt wird, vereinfachen und verbessern kann.

Mit Unterstützung des Center for Immersive Experiences evaluierten Travis Masterson, Broadhurst Career Development Professor für das Studium der Gesundheitsförderung und Krankheitsprävention an der Penn State und Assistenzprofessor für Ernährungswissenschaften, und sein Doktorand John Long den Einsatz von Mixed Reality in Essverhaltens- und Lebensmittelauswahlstudien.

Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in Frontiers in Nutrition.

Eine Szene aus dem Inneren des virtuellen Restaurants. Bildnachweis: mit freundlicher Genehmigung von John Long. Alle Rechte vorbehalten.

In der virtuellen Umgebung sitzt eine Person an einer Holzbar mit dem Gesicht zur Wand, hinter sich das Restaurant, das auf diesem Bild nicht zu sehen ist. Mit der Durchgangskamera können sie ihre echte Hand und die echten Pfirsiche vor sich sehen. Bildnachweis: mit freundlicher Genehmigung von John Long. Alle Rechte vorbehalten.

Eine Person, die Weintrauben isst, während sie im Mixed-Reality-Restaurant speist. Sie kann das virtuelle Restaurant im Headset sehen und hören. Mit der Durchgangskamera sieht sie ihre echte Hand und die Weintrauben. Bildnachweis: mit freundlicher Genehmigung von John Long. Alle Rechte vorbehalten.

Eine Szene aus dem Inneren des virtuellen Restaurants. Bildnachweis: mit freundlicher Genehmigung von John Long. Alle Rechte vorbehalten.

In der virtuellen Umgebung sitzt eine Person an einer Holzbar mit dem Gesicht zur Wand, hinter sich das Restaurant, das auf diesem Bild nicht zu sehen ist. Mit der Durchgangskamera können sie ihre echte Hand und die echten Pfirsiche vor sich sehen. Bildnachweis: mit freundlicher Genehmigung von John Long. Alle Rechte vorbehalten.

Eine Person, die Weintrauben isst, während sie im Mixed-Reality-Restaurant speist. Sie kann das virtuelle Restaurant im Headset sehen und hören. Mit der Durchgangskamera sieht sie ihre echte Hand und die Weintrauben. Bildnachweis: mit freundlicher Genehmigung von John Long. Alle Rechte vorbehalten.

Derzeit wird das Essverhalten am häufigsten in Laboren untersucht. Labore sind jedoch oft sterile Umgebungen, im Gegensatz zu einem Restaurant voller Menschen, Geräusche, Anblicke und Gerüche.

Da nicht jedes Labor in eine realistische Nachbildung eines italienischen Restaurants oder einer Sushi-Bar verwandelt werden kann, sagten Masterson und Long, dass Mixed Reality Forschern helfen kann, die realen Umgebungen, die das Essverhalten beeinflussen, besser nachzuahmen, was zu genaueren Daten führt. Mithilfe von Virtual-Reality-Headsets (VR) und der sich ständig verbessernden Software dahinter können Wissenschaftler eine bestimmte Umgebung simulieren, anstatt eine physische Umgebung aufzubauen.

„Die Unterbringung der Teilnehmer in solchen Umgebungen spart Zeit und Geld“, sagte Masterson. „Es ist von entscheidender Bedeutung, Forschung auf eine Weise durchführen zu können, die Nachhaltigkeit und Kosteneffizienz fördert.“

„Es ist von entscheidender Bedeutung, Forschung auf eine Weise durchführen zu können, die Nachhaltigkeit und Kosteneffizienz fördert.“

Travis Masterson, Broadhurst Career Development Professor für das Studium der Gesundheitsförderung und Krankheitsprävention und Assistenzprofessor für Ernährungswissenschaften an der Penn State

Masterson erklärte, dass diese Technologie es Forschern auch ermöglichen könnte, mit Gemeinschaften in Kontakt zu treten, die bei der Forschung oft außen vor bleiben.

„Die Mixed-Reality-Headsets sind mobil, sodass wir nicht auf ein Labor oder Teilnehmer beschränkt sind, die die Mittel haben, dorthin zu reisen“, sagte er. „Wir könnten zu einem Bauernmarkt in einer unterrepräsentierten Stadt gehen.“ Führen Sie zum Beispiel diese Studien durch.“

In VR ist jeder Aspekt der Welt, den der Benutzer sieht, computergeneriert, sogar Teile seines eigenen Körpers, die in sein Sichtfeld gelangen. Long erklärte, dass neuere Headsets die Hände einer Person verfolgen und dann eine computergenerierte Hand in der virtuellen Welt darstellen können. Dies sei hervorragend, um das Eintauchen in die virtuelle Welt aufrechtzuerhalten, sei aber nicht so hilfreich, wenn reale Objekte ein Hauptbestandteil der Forschung seien, sagte Long.

Kleine Videokameras, die Bestandteil der VR-Headsets sind, sogenannte Pass-Through-Kameras, ermöglichen die Einbeziehung realer Objekte in die virtuelle Umgebung und schaffen so ein Fenster zur realen Welt. Dadurch entsteht das Mixed-Reality-Erlebnis.

„Die Durchgangskameras suchen nach der Hand des Benutzers und legen eine digitale Scheibe um sie herum, sodass er seine echte Hand auf dem virtuellen Display sehen kann“, sagte Long. „Sie können das echte Essen auch sehen, wenn ihre Hand in der Nähe ist. Auf diese Weise können die Teilnehmer problemlos mit dem Essen interagieren und fühlen sich dennoch in die virtuelle Umgebung eingetaucht.“

Die Forscher erklärten, dass der Versuch, echtes Essen zu essen, während man eine computergerenderte Hand, eine Gabel und eine Mahlzeit sieht, für die Gäste unangenehm ist, selbst wenn alles an der richtigen Stelle ist. Die Teilnehmer des Experiments gaben an, dass die Durchgangskameras den Prozess des Essens mit einem Headset viel reibungsloser machten, da sie ihre echte Hand und das echte Essen, das sie in der virtuellen Umgebung aßen, sahen. Long erklärte, dass diese Kameras dazu beitragen, Ergebnisse des Essverhaltens zu erhalten, die Beobachtungen in der realen Welt nachahmen.

„Wenn irgendein Aspekt des Prozesses für die Teilnehmer unnatürlich wäre, könnten die Ergebnisse der Studie verzerrt sein“, sagte Long. „Die Durchgangskameras machen das Erlebnis so realistisch wie möglich und sorgen gleichzeitig für Ergebnisse, die ein reales Erlebnis genauer widerspiegeln, als wenn sie in einem sterilen Labor ohne virtuelle Umgebung aufgenommen würden.“

Für die Studie rekrutierten die Forscher acht Experten für Essverhalten und Sensorik, um eine von ihnen entwickelte Mixed-Reality-Restaurantumgebung zu testen. Die Forscher verfeinerten die Mixed-Reality-Umgebung anhand des Feedbacks der Teilnehmer und anschließend bewerteten die Teilnehmer die zweite Version des Mixed-Reality-Restaurants. Während beider Sitzungen aßen die Teilnehmer eine einfache Mahlzeit in Mastersons Labor, während sie ein VR-Headset trugen.

Bei der Erstellung der ersten virtuellen Umgebung begannen die Forscher mit einer minimalistischen Darstellung eines Restaurants mit einigen Umgebungsgeräuschen und vor allem echtem Essen, mit dem die Teilnehmer interagieren konnten. Nachdem das Team Feedback von den Teilnehmern erhalten hatte, verbesserte es das virtuelle Restaurant, um Ablenkungen zu vermeiden, die das Eintauchen in das Erlebnis einschränken würden.

Das Team verbesserte die Beleuchtung der Szene und fügte virtuelle Gäste, mehr Hintergrundgeräusche und Restaurant-spezifische Dekorationen hinzu. Auf diese Weise wirkte das virtuelle Restaurant weniger steril und eher wie ein realer, geschäftiger Ort. Gleichzeitig umfasste die verbesserte Szene viele der Faktoren, die typischerweise das Essverhalten einer Person in der realen Welt beeinflussen.

„Menschen können nicht in einer isolierten oder fremden Umgebung arbeiten, die sich nicht authentisch anfühlt“, sagte Masterson. „Wenn man die soziale Interaktion und sogar die Umgebung außerhalb des Restaurants sieht, werden die Szene und die Interaktionen der Teilnehmer darin realistischer.“

Durch diese Studie und die während des Prozesses durchgeführten Teilnehmerbefragungen bestätigten Masterson und Long, dass Mixed-Reality-Technologie die Fähigkeit von Forschern verbessern kann, das Essverhalten zu beurteilen, ohne kostspielige Untersuchungen in einem echten Restaurant durchzuführen. Das Verständnis der Aspekte einer Umgebung, die die Essentscheidungen einer Person beeinflussen können, sei von grundlegender Bedeutung, um eine Veränderung in der Gesundheit der Bevölkerung herbeizuführen, sagten die Forscher.

„Unser Labor hat die Gültigkeit einer Vielzahl von Tools bestätigt, die Forscher basierend auf ihrer Frage nutzen können“, sagte Masterson. „Die Untersuchung des Essverhaltens ist in der heutigen Welt wichtig, und Mixed Reality kann diesen Prozess viel einfacher und nachhaltiger machen.“

Bart Masters und Pejman Sajjadi vom Center for Immersive Experiences an der Penn State sowie Christopher Simons, außerordentlicher Professor für Lebensmittelwissenschaft und -technologie an der Ohio State University, trugen ebenfalls zu dieser Forschung bei.

Aaron Wagner

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