虛擬實境及其相關研究

從測驗發展的進程中，紙筆及電腦化測驗發展由臨床神經心理學家 觀察病人行為表徵後，以腦科學角度試圖尋找這類病人的腦功能損傷區 域，瞭解該腦區的運作模式，進而建構理論模型、發展測驗工具，這種 測驗發展取向稱之為建構取向（construct-drive）（Bilder, 2011），如非 語文性注意力測驗（郭乃文，2002）、TEA-Ch（Manly, Robertson, &

Anderson, et al., 1999）。即便紙筆測驗及電腦化測驗由受過訓練的專業 人員進行施測，且指導語、嘗試刺激呈現方式及施測環境等內在效度皆 有嚴謹地控制（Negut, Matu, & Sava, et al., 2016），測驗結果一般兒童 及臨床組具有顯著差異，但測驗結果能否詮釋受試者在日常生活表現開 始受到質疑與挑戰（Holzinger, Baernthaler, & Pammer, et al., 2011）。

因此，藉由虛擬實境提供的擬真情境，試圖解決目前紙筆測驗及電 腦化測驗之限制，本節將探討虛擬實境及其優勢，並透過實徵研究分析 ADHD 兒童於虛擬實境測量注意力研究。

壹、何謂虛擬實境

虛擬實境是一種人與電腦間的互動，藉由頭戴式顯示器（ head-mounted displays，簡稱 HMDs）輸入視覺、聽覺等感官刺激、追蹤器

（trackers）、影像擷取系統（video capture systems）、數據手套（data gloves）或搖桿（joysticks）產生一個三維虛擬環境，其目的讓使用者 有深入其境之感（Rizzo, Parsons, ＆ Kenny, et al., 2012）依據不同使用目 的，目前研究上常用的虛擬環境有，教室、辦公室、公寓、商店、街道、

圖書館等等，虛擬環境需藉由虛擬設備，利用電腦科技建構的真實世界 呈現出來，個體藉由數據手套或搖桿方式與電腦進行互動外，電腦同時 也將其個體反應記錄下來。

虛擬實境呈現方式分成兩種類型：沈浸式（immersed）及非沈浸式

（non-immersed）（Rizzo, Parsons, ＆ Kenny, et al., 2012）。沈浸式即為 透過電腦模擬三維空間之虛擬環境，藉由頭戴顯示器、搖桿等設備，讓 使用者完完全全沈浸於擬真環境，且使用者也能與其虛擬環境中的人物 進行互動；非沈浸式則是透過投影方式將建置的擬真情境投射出來，個 體不用戴上頭戴顯示器即可看見，其真實感受不如沈浸式。

貳、虛擬實境與心理測量的結合

虛擬實境的應用必定有其預想達成的目的，臨床神經心理家將測驗 工具與虛擬實境結合在一起，其主要理由為傳統神經心理學測驗結果與 個 體 於 真 實 情 境 中 的 功 能 表 現 受 到 質 疑 （ Holzinger, Baernthaler, &

Pammer, et al., 2011）。換言之，傳統的神經心理學測驗雖然聲稱自己符 合生態效度，但 Franzen 和 Wilhelm（1996）認為生態效度可細分為兩 種：「真實性」（verisimilitude）及「真實預測性」（veridicality）。前 者意指測驗編製的方法、測驗情境等是否與真實環境相似，其研究方法 是否接近於日常生活。如受試者在進行測驗過程，測量情境非紙筆及電 腦化測驗之抽離情境，使得受試者在作答時能完全融入（engaged）於 任務要求，使他們感到安心、舒服、放鬆，且不認為自己正在被評量

（be assessed）（Schultheis & Doiron, 2017）；後者意指測驗結果是否能 真正反應/預測個體在日常生活中的技能或功能。換言之，依據測量結 果，綜合分析、比對受試者在不同刺激條件下其反應為何，不同於紙筆 及電腦化測驗僅能從有限的刺激條件及抽離情境測得結果推估受試者真 實能力。

不論是紙筆及電腦化測驗或虛擬實境測驗皆有生態效度，但傳統的 神經心理學測驗聲稱其測驗具有生態效度，基於利用實驗室情境下所收 集的常模數據，欲推估受試者於日常生活中的功能表現，相較於虛擬實

境則同時兼顧方法、情境及真實表現，而非如紙筆及電腦化的抽離情境、

測驗執行誤差等影響推論結果（Parsons, 2016）。

Holzinger 等人（2011）回顧過去相關研究發現，當考量個體在真實 情境中的表現時，紙筆測驗及電腦化測驗並無顯著差異，且常用測驗類 型以紙筆測驗為主。Negut、 Matu 及 Sava,等人（2016）也認為紙筆測 驗及電腦化測驗並無表現上的差異，但這兩種形式的測驗並不能體現出 人類日常生活中出現的挑戰及複雜性，進而降低測驗結果對個體真實生 活之表現的預測力（Negut, Matu, & Sava, et al., 2016）。換言之，無論 臨床組或一般兒童於紙筆及電腦化測驗皆有顯著差異，但無法細部了解 此種差異結果與真實情境下的個體表現間的差異是否一致，或許，實驗 組與對照組這兩組人之間的能力表現本來就差異很大，因此，不論使用 哪種方法測量皆能得到顯著差異。選用虛擬實境的緣由在於紙筆測驗、

電腦化測驗之測驗表現雖然能夠測量出標的行為、區分一般兒童與臨床 組等，但其測驗情境並非如真實世界之環境一樣且無法在測驗過程中提 供生態干擾，如視覺、聽覺或視聽覺干擾。虛擬實境的應用可以解決紙 筆及電腦化測驗「生態效度」（ecological validity）不佳問題（Areces, Rodriguez, & Garcia, et al., 2016; Iriarte, Diaz-Orueta, & Cueto, 2016; Rizzo, Parsond, & Kenny et al., 2012），同時保留兩種測驗取向之優點（Negut, Matu, & Sava et al., 2016 ） 、 增 加 情 境 變 項 等 研 究 控 制 （ Campbell, Zakzanis, & Jovanovski et al., 2009; Renison,Ponsford, & Testa et al., 2012），

及自動記錄受試者反應、多元數據等訊息（Parsons, 2011）。以下將以 實例探討虛擬實境在診斷與應用。

參、虛擬實境在神經心理學的診斷

有效能的神經心理學診斷，以認知/功能缺損之科學角度進行分析 及治療。早期神經心理學對於缺損評量與復健應用大多採用紙筆測驗的 方式進行評估，即使他們有更好測驗類型工具，如電腦化測驗（Rizzo,

Parsons, ＆ Kenny, et al., 2012）。雖然目前的診斷或治療訓練是一種經 過良好、系統控制情下評估、治療受試者認知功能，發展至今，這種方 式已經受到許多批評，其中最大在於測驗內容、情境及介入方式與真實 世界的作業之相關程度不高（Rizzo, Parsons, ＆ Kenny, et al., 2012）。換 言之，雖然神經心理學家提供的診斷測驗及治療方案之結果比未介入前 來得好，但其相關方法卻與真實世界脫節，無法真正改善受試者在真實 世界之功能表現。目前虛擬實境應用於臨床神經心理學可分成兩種：

（1）診斷及（2）介入。診斷之目的除了解個案認知功能缺損外，更重 要之用意為針對所受損之功能對症下藥，抽離日常生活情境之訓練效果 差於真實情境（Rizzo, Parsons, ＆ Kenny, et al., 2012）。本研究著重於虛 擬實境測量，因此，本部分僅進行診斷測驗進行說明。

一、使用虛擬實境進行認知功能診斷

Negut 等人（2016）從資料庫輸入「虛擬實境」（virtual reality）、

「認知評量」（cognitive assessment）、「記憶」（memory）、「執行 功能」（executive function）、「注意力」（attention）等關鍵字，將搜 尋到的 179 篇摘要進行歸類，若文章非英文撰寫、論文及研究工具除使 用虛擬實境外，還需有紙筆測驗或電腦化測驗等則予以剔除。剩下 13 篇符合的文章中，進行後設分析並將神經心理學評量運用虛擬實境進行 臨床診斷分成三類：（1）執行功能（executive functions）如注意力

（attention）、衝動（impulsivity）、認知和動作抑制（cognitive and motor inhibition）（Adams, Finn, & Moes, et al., 2009; Henry, Joyal, & Nolin, 2012; Parsons, Courtney, & Arizmendi, et al., 2011）；（2）記憶與學習

（memory and learning）（Gamberini, 2000; Matheis Schultheis, & Tiersky, et al., 2007; Parsons & Rizzo, 2008）；（3）空間能力（spatial abilities）

（Parsons, Larson, & Kratz, et al., 2004）及視覺空間忽略（visuospatial

Negut 等人（2016）將受試對象分成一般兒童及臨床組，比較虛擬 實境測驗與相關紙筆測驗或電腦化測驗進行比對，整體後設分析結果發 現，不論是哪種測驗形式取向，實驗組表現差於控制組，且所有受試者 在虛擬實境取向測驗比紙筆測驗或電腦化測驗表現差，也就是說，不論 是哪種測驗形式之間（虛擬實境測驗與相關紙筆測驗或電腦化測驗之 間），皆能區分出一般兒童與臨床組，以單一測驗形式的結果，所有人 在虛擬實境測量結果比相關紙筆測驗或電腦化測驗差， Negut 等人

（2016）認為（1）虛擬實境取向測驗比紙筆及電腦化測驗牽涉多認知 資源（cognitive）；（2）受試者作答過程中，需要處理大量的關於測 驗訊息；及（3）虛擬實境測驗基於擬真環境等三種可能因素造成的。

無論其後設分析結果為何，以測量的目來說，測量用意是為了找出特定 需求者，針對其自身問題進行有效介入。

二、虛擬實境測量注意力

（一）AULA 測量環境

目前國外常用的虛擬實境注意力測驗 AULA Nesplora 為例（Areces, Rodriguez, & Garcia, et al., 2016; Diaz-Orueta, Garcia-Lopez, & Crespo-Eguilaz et al., 2014; Iriarte, Diaz-Orueta, & Cueto, 2016; Rizzo, Buckwalter,

& Bowerly et al., 2000; Parsons, Bowerly, & Buckwalter et al., 2007）。

AULA Nesplora 測驗內容修改自 CPT 並將所有測驗嘗試匯入於虛擬環境 中，受試者透過虛擬實境裝置沈浸於擬真教室裡，使受試者沈浸於擬真 環境測量個體注意力功能，配合適度地生態干擾源，用來預測受試者於 該認知向度之日常生活的功能（Rizzo, Bowerly, & Buckwalter, et al., 2006;

Schultheis, Himelstein, & Rizzo, 2002）。AULA 總測驗時間 20 分鐘，教 室情境如圖 2-2-1 所示。視覺任務全部在教室黑板上呈現，學生座位擺 設如同一般教室中的課桌椅，桌子上擺設的文具用品、書籍也與真實物 品一樣。同儕數量、座位安排等安排可依研究需求選擇不同的位置。

圖 2-3-1 AULA-X 任務的測驗情境

資料來源：取自Diaz-Orueta、Garcia-Lopez與Crespo-Eguilaz等人

（2014）p.333

（二）AULA 任務類型

在 AULA Nesplora 裡，無論是何種任務類型（No-X 和Ｘ），透過 聽覺或視覺方式將刺激輸出。No-X 任務中，刺激有「樹木」、「瓶 子」、「書本」、「蘋果」、「蛋糕」，當受試沒有聽到或看到黑板出 現「蘋果」時，則需快是按下反應鍵；Ｘ任務中，刺激物有「5」、

「6」、「7」、「8」、「9」，當受試者聽到或看到黑板出現「7」時，

則需快是按下反應鍵。受試者在前者任務中，目標刺激物出現次數較多，

因此，警覺及抑制較少；後者則為目標刺激物出現次數較少，受試者須 警覺及抑制較多。

（三）AULA 測驗分數及其結果

透過電腦紀錄受試者的錯誤類型、反應時間（reaction time）、身 體動作（motor activity）及注意力品質（quality of attention focus）數據。

透過電腦紀錄受試者的錯誤類型、反應時間（reaction time）、身 體動作（motor activity）及注意力品質（quality of attention focus）數據。