行動裝置操作引致之姿勢因應與動暈：檢證協調架構、認知負荷與動作複雜度效應

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(1)國立臺灣師範大學運動與休閒學院體育學系博士論文 Department of Physical Education College of Sports and Recreation. National Taiwan Normal University Doctoral Dissertation. 行動裝置操作引致之姿勢因應與動暈：檢證協調架構、認知負荷與動作複雜度效應 Posture adaptation and motion sickness induced by manipulating mobile device: Examining the effects of coordinative structure, cognition load and movement complexity. 施長志 SHIH, CHANG-CHIH 指導教授 Advisors：楊梓楣、卓俊伶博士中華民國 109 年 8 月 August 2020. 1.

(2) 謝. 誌. 時光荏苒，距離碩士學位論文的謝誌已相隔八年之久，即便人生歷練略長，視野漸廣，但我對於謝誌的看法仍舊不變：一本論文中，最簡單也是最困難的部份，簡單的是內容的侷限性不大，困難的是走到這一步的艱辛歷程。相比於八年前，要感謝的人是愈來愈多，多到恐怕難免掛萬漏一，除了謝天以外，且容我在記憶能力所及，讓我一一唱名；在學術研究這條路上，首先，最要感謝的是指導教授楊梓楣老師的砥礪與指引，讓我能在看似兩不相干的研究領域之間，踏出一條屬於自己的小徑，雖然沒能與您一起完成這本論文，但您的身影與教誨，學生銘記於心；其次，我要感謝卓俊伶老師，從踏入臺灣師大以來，時時刻刻的提點與期勉，特別是老師承接了後續指導的重責，讓我在論文的最終階段，仍能兢兢業業地完成使命；再來，我要感謝口委們對於論文的大刀斧正，張智惠老師提示實驗終須回歸理論的驗證，並在聯絡口試相關事宜的信件往返間，給予了暖心的鼓勵；陳福成老師對於每個分析結果仔細地查驗，亦提供許多新的思考方向；季力康老師建議加強對於實務層面的闡述，以提高論文的應用價值；黃嘉君老師則對理論基礎提出精闢的見解，利銳地審視實驗的合理化過程，此些付出，無不幫助我完善論文的撰寫，堅實我的學術能力；此外，我也要感謝每一位參加實驗的參與者，沒有你們鼎力相助，實驗無法順利完成，這本論文也終無付梓之時。學術研究之路，縱然顛簸難行，但在 TGIT 伙伴們的協助與相挺下，讓攻讀學位之途不再如此困難與孤單，感謝嘉音、麗晶老師及國威、尚武、嘉彬與銘仁學長樹立典範，讓我堅定志向，也感謝嘉笙、丁良學長，以及詩薇、鳴遠、安婕、溫旬、宇恆、重引、林逸、瑞禧、幸樺，一起克服課業、研究與日常的種種難題，分享其中的酸甜苦辣。最後，我要感謝我的父母與親愛的家人，你們總能在我受挫、難過時給予最溫暖的安慰與鼓勵，讓我毫無後顧之憂地追尋夢想，你們一直是我最大的支持與動力，願與你們分享此份喜悅！. 施長志謹誌 i.

(3) 行動裝置操作引致之姿勢因應與動暈：檢證協調架構、認知負荷與動作複雜度效應 2020 年 8 月研究生：施長志指導教授：楊梓楣、卓俊伶摘要超姿勢任務意指個體必須在維持穩定姿勢的狀態下執行其他任務，在動態環境下保持平衡或增加超姿勢任務之負荷時，可能造成姿勢不穩定甚至是動暈；行動裝置日益普及，本研究基於姿勢不穩定理論，設計三個實驗，旨在探究個體在模擬交通運輸情境，操作智慧型手機，以手寫輸入法執行任務時之姿勢控制與動暈現象；實驗一，12 名參與者在動態車廂模擬情境下進行以下任務：保持平衡以及使用慣用手與非慣用手執行漢字楷書書寫任務；實驗二，48 名參與者被隨機分派至由操作手與兩認知負荷水準所交雜而成的四個組別中，執行草書臨寫任務；實驗三，48 名參與者被隨機分派至由操作手與字形繁簡所組構之四個組別當中，執行草書描紅任務；實驗前、後，參與者必須填寫虛擬情境動暈問卷，在實驗試作中則使用磁力追蹤儀收集參與者的肢段位置資料，以計算身體擺動與標記點間的交叉相關係數；研究結果顯示，執行各種超姿勢任務時，個體展現不同的動作型式；本研究的結論是操作手、認知負荷與動作複雜度因子並非造成動暈的主因，但會影響身體的姿勢控制，動暈者與非動暈者的姿勢控制略有不同。. 關鍵詞：生態心理學、姿勢不穩定理論、超姿勢任務、移動室. ii.

(4) Posture adaptation and motion sickness induced by manipulating mobile device: Examining the effects of coordinative structure, cognition load and movement complexity August, 2020 Author: SHIH, Chang-Chih Advisors: YANG, Chih-Mei; JWO, Jun-Ling Abstract Supra-postural task implies that the organism has to perform other tasks while maintaining a stable posture. Keeping balance in a dynamical environment or increasing load to supra-postural tasks may induce posture instability and even motion sickness. Mobile devices become more and more popular nowadays. In this study, based on the postural instability theory, three experiments were designed. The aim of this study was to find out the posture control and motion sickness phenomenon while individuals used the handwriting input method to perform various tasks with a smartphone under the imitated transportation conditions. In experiment 1, twelve participants had to perform the following tasks under dynamic carriage simulations: Keeping balance and performing a Chinses standard writing task with dominant and non-dominant hands. In experiment 2, forty-eight participants were randomly assigned into four groups that were constructed by writing hands and two levels of cognition load to perform the cursive-writing copying tasks. For experiment 3, forty-eight participants were randomly assigned to the four groups that were constituted by the writing hands and complexity of the characters to perform the cursive writing copy task (covering the strokes of the sample characters). Participants have to fill out the simulator sickness questionnaire (SSQ) before and after the experiment. The position data of the specific segments were collected by the magnetic tracking system during the trials to calculate the body sway and the cross-correlation coefficients among the target markers. Results revealed that different movement patterns were found in various supra-postural tasks. The conclusions of the current study were that writing hand, cognition load and movement complexity were not the main reason that caused motion sickness. However, these factors affected the control of body posture. Few differences were found in posture control between people who were motion sickness and who were not.. Keywords: Ecological psychology, postural instability theory, supra-postural task, moving room. iii.

(5) 目次謝誌...................................................................................................................................................i 中文摘要.........................................................................................................................................ii 英文摘要.........................................................................................................................................iii 目次.................................................................................................................................................iv 表次................................................................................................................................................vii 圖次...............................................................................................................................................viii. 緒論......................................................................................................... 1. 第壹章第一節. 問題背景................................................................................................................1. 第二節. 研究問題................................................................................................................6. 第三節. 研究的基本假定....................................................................................................7. 第四節. 研究範圍與限制....................................................................................................7. 第五節. 名詞解釋................................................................................................................7. 第六節. 研究重要性..........................................................................................................12. 第貳章. 文獻探討...............................................................................................13. 第一節. 虛擬情境的姿勢因應與動暈................................................................................13. ㄧ、模擬器...................................................................................................................14 二、移動室典範............................................................................................................16 第二節. 協調、姿勢控制與動暈........................................................................................18. 第三節. 超姿勢任務之姿勢控制與動暈............................................................................21. ㄧ、知覺任務................................................................................................................21 二、知覺與行動任務....................................................................................................22 三、動作任務................................................................................................................25. iv.

(6) 四、認知任務................................................................................................................26 五、多重任務................................................................................................................28. 第參章第一節. 實驗一：研究問題與假說..................................................................................31. 第二節. 實驗一：實驗參與者..........................................................................................32. 第三節. 實驗一：實驗設備與場地佈置..........................................................................32. 第四節. 實驗一：實驗工作與流程..................................................................................34. 第五節. 實驗一：資料處理與分析..................................................................................36. 第六節. 實驗一：結果與討論..........................................................................................37. 第肆章. 實驗二：協調架構與認知負荷的檢證.............................................47. 第一節. 實驗二：研究問題與假說..................................................................................48. 第二節. 實驗二：實驗參與者..........................................................................................48. 第三節. 實驗二：實驗設備與場地佈置..........................................................................50. 第四節. 實驗二：實驗工作與流程..................................................................................50. 第五節. 實驗二：資料處理與分析..................................................................................51. 第六節. 實驗二：結果與討論..........................................................................................53. 第伍章. 實驗一：協調架構對姿勢控制與動暈之影響................................31. 實驗三：協調架構與動作複雜度的檢證.........................................73. 第一節. 實驗三：研究問題與假說..................................................................................73. 第二節. 實驗三：實驗參與者..........................................................................................73. 第三節. 實驗三：實驗設備與場地佈置..........................................................................74. 第四節. 實驗三：實驗工作與流程..................................................................................77. 第五節. 實驗三：資料處理與分析..................................................................................78. 第六節. 實驗三：結果與討論..........................................................................................79. v.

(7) 第陸章. 綜合討論.............................................................................................100. 第一節. 動暈易感性與動暈現象......................................................................................100. 第二節. 姿勢控制..............................................................................................................101. ㄧ、身體擺動..............................................................................................................102 二、頭–軀配連...........................................................................................................103 三、頭–行動裝置配連...............................................................................................103 第三節. NASA-TLX 主觀任務負荷指數評量.................................................................104. 第四節. 實務應用..............................................................................................................105. 第柒章. 結論與建議.........................................................................................107. 第一節. 結論......................................................................................................................107. 第二節. 建議......................................................................................................................107. ㄧ、實務建議方面....................................................................................................107 二、未來研究方面....................................................................................................108. 引用文獻...............................................................................................................110 附錄一. 虛擬情境暈眩問卷......................................................................................................119. 附錄二. 研究參與者知情同意書暨研究倫理審查核可證明書..............................................120. 附錄三. 慣用手問卷..................................................................................................................124. 附錄四. 動暈易感性量表..........................................................................................................125. 附錄五. NASA-TLX 主觀任務負荷指數評量量表.................................................................126. vi.

(8) 表. 次. 表 1 各實驗情境下之虛擬情境暈眩問卷前後測分數................................................................39 表 2 各組別之虛擬情境暈眩問卷前後測分數............................................................................54 表 3 各組別之虛擬情境暈眩問卷前後測分數............................................................................81. vii.

(9) 圖. 次. 圖 1 孫過庭《書譜》....................................................................................................................10 圖 2 王獻之《中秋帖》................................................................................................................10 圖 3 實驗場地佈置圖....................................................................................................................34 圖 4 實驗工作示意圖....................................................................................................................35 圖 5 各情境下之 NASA-TLX 主觀工作負荷指數評分..............................................................40 圖 6 慣用手與非慣用手之書寫完成字數....................................................................................41 圖 7 各情境於前、中、後時段之 AP 軸身體擺動.....................................................................42 圖 8 各情境於前、中、後時段之 ML 軸身體擺動....................................................................42 圖 9 各情境於前、中、後時段之 AP 軸頭–軀配連交叉相關.................................................44 圖 10 各情境於前、中、後時段之 ML 軸頭–軀配連交叉相關..............................................44 圖 11 各情境於前、中、後時段之 AP 軸頭–行動裝置配連交叉相關...................................45 圖 12 各情境於前、中、後時段之 ML 軸頭–行動裝置配連交叉相關..................................46 圖 13 低認知負荷實驗工作示意圖..............................................................................................49 圖 14 高認知負荷實驗工作示意圖..............................................................................................49 圖 15 各組別之 NASA-TLX 主觀工作負荷指數評分................................................................55 圖 16 各組別之書寫完成字數......................................................................................................57 圖 17 各組各時段之 AP 軸身體擺動...........................................................................................59 圖 18 各組各時段之 ML 軸身體擺動..........................................................................................59 圖 19 各組各時段之 AP 軸頭–軀配連交叉相關.......................................................................62 圖 20 各組各時段之 ML 軸頭–軀配連交叉相關......................................................................63 圖 21 各組各時段之 AP 軸頭–行動裝置配連交叉相關...........................................................67 圖 22 各組各時段之 ML 軸頭–行動裝置配連交叉相關..........................................................67 圖 23 動暈與非動暈者之 AP 軸身體擺動...................................................................................68 圖 24 動暈與非動暈者之 ML 軸身體擺動..................................................................................69. viii.

(10) 圖 25 動暈與非動暈者之 AP 軸頭–軀配連交叉相關...............................................................70 圖 26 動暈與非動暈者之 ML 軸頭–軀配連交叉相關..............................................................70 圖 27 動暈與非動暈者之 AP 軸頭–行動裝置配連交叉相關...................................................71 圖 28 動暈與非動暈者之 ML 軸頭–行動裝置配連交叉相關..................................................72 圖 29 簡單字形之例字..................................................................................................................75 圖 30 複雜字形之例字..................................................................................................................76 圖 31 各組別之 NASA-TLX 主觀工作負荷指數評分................................................................82 圖 32 書寫簡單字形組別之書寫完成字數..................................................................................83 圖 33 書寫複雜字形組別之書寫完成字數..................................................................................83 圖 34 各組各時段之 AP 軸身體擺動...........................................................................................85 圖 35 各組各時段之 ML 軸身體擺動..........................................................................................85 圖 36 各組各時段之 AP 軸頭–軀配連交叉相關........................................................................87 圖 37 各組各時段之 ML 軸頭–軀配連交叉相關.......................................................................87 圖 38 各組各時段之 AP 軸頭–行動裝置配連交叉相關............................................................89 圖 39 各組各時段之 ML 軸頭–行動裝置配連交叉相關...........................................................89 圖 40 動暈與非動暈者之 AP 軸身體擺動（慣用手書寫簡單字形組）...................................91 圖 41 動暈與非動暈者之 ML 軸身體擺動（慣用手書寫簡單字形組）..................................91 圖 42 動暈與非動暈者之 AP 軸身體擺動（非慣用手書寫複雜字形組）................................92 圖 43 動暈與非動暈者之 ML 軸身體擺動（非慣用手書寫複雜字形組）...............................92 圖 44 動暈與非動暈者之 AP 軸頭–軀配連交叉相關（慣用手簡單字形組）.......................94 圖 45 動暈與非動暈者之 ML 軸頭–軀配連交叉相關（慣用手簡單字形組）......................94 圖 46 動暈與非動暈者之 AP 軸頭–軀配連交叉相關（非慣用手複雜字形組）...................95 圖 47 動暈與非動暈者之 ML 軸頭–軀配連交叉相關（非慣用手複雜字形組）..................95 圖 48 動暈與非動暈者之 AP 軸頭–行動裝置配連交叉相關（慣用手簡單字形組）...........97 圖 49 動暈與非動暈者之 ML 軸頭–行動裝置配連交叉相關（慣用手簡單字形組）..........97 圖 50 動暈與非動暈者之 AP 軸頭–行動裝置配連交叉相關（非慣用手複雜字形組）.......98 圖 51 動暈與非動暈者之 ML 軸頭–行動裝置配連交叉相關（非慣用手複雜字形組）.......98. ix.

(11) 第壹章. 緒論. 隨著時代演進、科技進步，現代人的生活，很難脫離各種行動裝置，如智慧型手機、平板電腦等，特別是在各式交通器上，無處不見低頭族的存在，然而，此些電子產品不僅帶來便利，也對個體的行動產生潛在的影響，如因分心造成交通事故，或可能在特定情境下引發身體不適，甚至產生動暈；在不穩定環境操作行動裝置，高度仰賴個體姿勢平衡的維持，除動作協調系統高度影響個體的姿勢因應外，如站姿、撐扶之有無，當下執行的任務內容，也可能對個體的姿勢控制有著潛在的影響；本研究立基於生態觀點之姿勢不穩定理論，設計三個實驗以探究個體在模擬車廂之動態情境中，使用不同肢段操作智慧型手機以完成特定工作任務時，對身體姿勢控制所造成的影響，並探究是否引致動暈的發生。本章內容包括：第一節、問題背景；第二節、研究問題；第三節、研究的基本假定；第四節、研究範圍與限制；第五節、名詞解釋以及第六節、研究重要性。. 第一節. 問題背景. 生態心理學觀點 (ecological psychology) 是由 Gibson (1966, 1986) 提出，認為「環境」係指生物體所依存的空間，環境無法獨立於生命體之外，對於個體而言，其他共存於環境中的生命體，也會是環境的一部份，個體與其所處的環境可能產生各式的互動，而缺少生命體的空間不是環境，只是個物理世界，物理世界可被公制單位所定義，但生物體的環境則依循著個體的特性 (property) 而有所不同，即便是相同物種，也可能因發展因素等差異致使其所處環境的特性有所不一，特別是具行動能力的生物，其所處環境是依個體的知覺能力與相對應的行動能力所定義，物理性的環境訊息，供給個體的是 ”information-about” 的描述性訊息，而與行動相關的環境訊息，供給個體的是 ”information-for” 的功能性訊息 (Michaels & Carello, 1981)，此即為環境賦使 (affordance) 的概念，係指環境供給個體的行動機會，以健全的人類個體而言，視覺是最主要擷取環境訊息的知覺方式，環境中的物體受到光源照射後產生反射，是為一種具有結構的光，個體便能藉此知悉物件的某些特性，然而人類也只能接收部份波長的光，其他動物所能接收的光波長範圍也不相同，敏銳度也. 1.

(12) 有差異，因而形成特定於個體之環境，也有不少物種不倚賴視覺作為最主要的知覺方式，例如蛇類即是以頰窩感受環境中的熱源，藉此覺察外界的訊息，是以相同的物理結構，對於不同的生命體，其所覺察、建構的是不同的生存環境。生命體仰賴各種知覺管道擷取環境訊息，以降低行動的不確定性；不同於間接知覺 (indirect perception) 觀點：先「感覺」(sensation) 而後「知覺」(perception)，需經過中樞神經的演繹與詮釋，將大量接收的感覺轉化為對個體有意義的知覺，生態心理學認為環境訊息豐沛且明確，知覺是一種主動擷取環境訊息的過程，是順應個體需求而擷取，可直接作為行動所用，此即為直接知覺 (direct perception) 之觀點 (Gibson, 1986)，個體所覺察的是符應當下功能性需求的環境賦使訊息，而不是大量、無意義，須透過中樞演繹、轉化或比對才能為個體所用的「刺激」(stimulus)。知覺既是主動的作為，而非被動地接收，這意味著個體必須採取某些行動以覺知外界訊息，此些舉措即是「探索式活動」(exploratory activity)，是以生態心理學提出「知覺–行動配連」(perception-action coupling) 的概念，認為知覺與行動是彼此交纏共進的過程：「動以致知，知以致動」，行動者採取某些舉措以促進訊息擷取，同時也依賴此些訊息以導引行動 (Gibson, 1986)，亦即「動以致知」的「動」係指個體擷取訊息的行為，「知以致動」的「動」則指行動者當下的目標行動，此中可能還包含了許多為了達成最終目的而夾雜的次目標行動，是以動作者的任何作為，可能隱含著知覺、行動或兼具兩者之目的。人類是雙足動物，在力學結構上，本就不如四足動物穩定，加上循環系統作用，如心跳、呼吸，都會使得個體產生非自主性的擺動，但非自主擺動並非只是雜訊 (noise)，而是醞藉著某些功能性作用 (Newell & Slifkin, 1998)；Mark, Balliet, Craver, Douglas, and Fox (1990) 的系列實驗中，參與者執行「最大坐高」判斷任務，是為一種「環境賦使知覺」的判斷任務，研究者要求參與者穿著木屐鞋，以避免過往經驗的影響，並逐一加入各種限制，限縮參與者的探索行動，依序為：周邊走動、靜止站立、腳根互碰之外八字站姿、頭部固定及透過窺視孔觀察等方式，探索自身與座椅間的關係，以判斷最大坐高，成功地驗證身體擺動 (body sway) 並非維持平衡過程中的一種雜訊或噪音，而是具有功能性，當身體擺動受到工作限制的牽制，個體的判斷精準度也隨之遞減，亦即適度的身體擺動，有利個體覺知自身與外在環境之間的關係，而有較佳的判斷精準度；Bonnet, Faugloire, Riley, Bardy,. 2.

(13) and Stoffregen (2008) 將參與者束縛在一垂直面上，頭、肩、髖、膝的活動都受到限制，並暴露在移動室 (moving room) 的環境之中，結果有 22% 的參與者發生動暈，其重心 (center of pressure, COP) 資料顯示，當動暈組參與者被束縛時，其重心的位移量隨著時間進程而漸增，在未發生動暈的參與者組別，則無發現此一現象，此一研究結果顯示，限制活動可能致使個體無法與環境適配，因而導致個體姿勢的不穩定，進而引發動暈； Faugloire, Bonnet, Riley, Bardy and Stoffregen (2007) 的研究中則利用移動室 (moving room) 設備，以正弦波組合製造不定室動，驅使視覺擾動的不可預測性增加，參與者須在接受操弄前、後，填寫幽閉空間恐懼症問卷 (claustrophobia questionnaire, CLQ)，結果發現動暈者被束縛時的重心位移量隨著時間進程漸增，但動暈前與動暈後的 CLQ 問卷分數並無顯著差異，這顯示心理因素並非導致姿勢不穩定的關鍵因子；縱觀上述數篇研究，重心位移資料分析結果意味著當個體的自發性身體擺動被限制時，個體可能產生更大幅度的姿勢調整因應，從而導致姿勢不穩定，甚至是發生動暈，顯見自發性身體擺動具有其功能，有助於個體穩定姿勢，而非擾動平衡之雜訊；如此微幅的身體擺動常是不自覺且易被忽略，但其功能不容小覷，身體擺動造成視覺觀察點的持續性改變，靜止的週邊物件、環境所呈現的「視覺光布」(optic array) 會產生類似流動的視覺效果，此即為「視覺光流」(optic flow)，藉此，個體方能夠察覺自身的擺動，並覺知其與環境的關係，多篇移動室的相關研究中也發現，身體擺動形式會與個體接收的視覺光流適配，證實視覺光流訊息可為姿勢控制所用 (Lee & Lishman, 1975, 1977; Stoffregen, 1985; Stoffregen, Hove, Schmit, & Bardy, 2006)。穩定的姿勢是所有個體一切行動的基礎，Riccio and Stoffregen (1988) 指出，姿勢穩定意指「知覺與行動系統中，不受控動作處於最小化的狀態」，此中也涵括非意識可控、自主產生的身體擺動，欲維持姿勢的穩定，特別是在動態情境，個體需仰賴知覺系統擷取外界訊息，並由身體做出適切的因應，在能夠保持基本平衡的前提下，以功能性目的作導引，執行某特定舉措或是動作任務，此即為「超姿勢任務」 (supra-postural task)，意指在維持姿勢平衡的狀態執行另一任務，姿勢的穩定性並非主要之目的，而是為了擷取外界的訊息，以作為執行主要任務所用，例如閱讀書籍、使用行動裝置等，過去研究也發現，在另有功能性目的之情況下，身體擺動會減小，使姿勢更加穩定，以促進視覺工作表現 (Stoffregen, Smart, Bardy, & Pagulayan, 1999; Stoffregen, Pagulayan, Bardy, & Hettinger, 2000)。. 3.

(14) 隨著科技的進展，各式樣的交通器問世，此中有許多非軌道式的交通器械，其行駛常因車況、路況等因素而產生速度的急遽改變，或是發生顛簸的情形，要在此情境下維持身體姿勢的平衡，實屬不易；更有一定比例的乘客受制於多變而難以預測的不穩定環境，無法適切地因應，引發冒汗、頭暈目眩、胃部不適甚而嘔吐等情形，此即為動暈現象 (motion sickness) (Flanagan, May, & Dobie, 2004)，如暈船、暈車；過去，基於訊息處理觀點，各個感官所接收的訊息需要進一步地處理並賦予意義，是以不同知覺管道所收取的外在訊息，必需在腦中進行彙整，在此一主流理論的導引之下，「感覺衝突」 (sensory conflict) 被認定為是造成動暈現象的主因，當個體在交通器中，接收到來自內耳前庭、肌梭、高爾肌腱器等本體覺所產生的「動」的訊息，但在視覺上，卻未接收到如視覺光流般的「動」的訊息，兩者彼此抵觸，當此機械本體覺與視覺之間的不一致超越個體所能負載的極限時，個體便會發生動暈 (Reason, 1978)；然而，此一解釋動暈成因的機制，並不為生態心理學學者所接受，Riccio and Stoffregen (1991) 認為感覺衝突是對動暈現象的解釋，無法觀察或客觀地量化，充其量只是一種無法驗證的主觀詮釋，並非為嚴謹的科學立論，是以 Riccio and Stoffregen 根據生態觀點提出「姿勢不穩定」理論，認為動暈的發生應是個體在其所處之多變環境中，知覺–行動無法適配，進而造成姿勢不穩定所致，並預測姿勢不穩定發生在動暈之前，姿勢不穩定是造成動暈的原因，而非結果，此一觀點也被後續研究證實 (Bonnet, Faugloire, Riley, Bardy, & Stoffregen, 2006; Stoffregen & Smart, 1998)。姿勢控制仰賴知覺–行動配連而達成，姿勢不穩定，可能肇因於視覺訊息或是動作系統的擾動，除視知覺對於視覺光流訊息的擷取會影響平衡之外，也與個體協調能力習習相關；「協調」則被定義為：「掌握眾多的自由度 (degrees of freedom)，並使之轉變為一個可控系統的過程」(Bernstein, 1967)；Kugler, Kelso, and Turvey (1980) 提出限制 (constraint) 的概念，認為其扮演著導引的角色，Newell (1985) 綜整 Kugler et al. 提出的觀點，將「協調」定義為：「限制 (constrain) 潛在的自由變項，並使其轉變為一個行為單位 (behavioral unit) 之函數」 (p. 297)，此些變項可能涵括身體關節、肢段，甚至是認知，透過限制的導引，使各變項間彼此牽制與連動，成為一個整體，而非彼此獨立的自由度；Newell (1986) 認為限制可細分為「有機體限制」、「工作限制」與「環境限制」三種類型，三者彼此共動，引致最適協調型式 (coordination pattern) 的產出，過去姿勢控制之相關研究也指出，個體的協. 4.

(15) 調型式與姿勢控制表現會受到支撐面的軸向、移動與否、面積大小及知覺–行動配連工作要求而發生改變（劉紋岑、楊梓楣，2010；Bardy, Oullier, Bootsma, & Stoffregen, 2002; De Nunzio, Nardone, & Schieppati, 2005; Oullier, Bardy, Stoffregen, & Bootsma, 2002, 2004），這些任務要求都可視為是一種限制，引致整體協調的改變，或是影響個體的動作表現。以閱讀作為超姿勢任務，黃嘉君、楊梓楣 (2012) 基於生態觀點的姿勢不穩定理論，探究在動、靜態環境下，個體或站或坐，在不同閱讀目標呈現方式：無目標、立地、手持，所引致之姿勢控制與動暈現象，結果發現站姿相較於坐姿引發較大的身體擺動，且閱讀時的姿勢也與閱讀目標的呈現方式產生交互作用，當個體以站姿閱讀立地固定目標時，身體擺動會減小，而在坐姿情境閱讀手持目標物時，個體產生較大的身體擺動，手持閱讀物也引致姿勢穩定度的降低，與 Stoffregen, Pagulayan, et al. (2000) 研究發現並不完全相符，亦即在視覺搜尋任務中，身體擺動幅度並未縮減；推測其因，可能是個體持有閱讀物的雙手與身體擺動產生適配，是以身體擺動幅度不須因應閱讀任務限縮，身體肢段之間彼此和諧共動 (synchronization)，但也導致姿勢穩定度的下降，可能導致動暈發生率的增加，與過往的乘車閱讀易導致動暈的經驗亦相符，後續研究或可藉由目標物位置與頭部位置相關程度之分析，檢證此一說法的合理性；此外，在室動情境中，以坐姿進行手持閱讀時，人–室配連的程度相對較低，可能是導致姿勢不穩定的成因之一，當個體投入手持閱讀任務時，亦可能導致個體降低對於環境訊息的覺察，是以無法產生適配。近年來，行動裝置 (mobile device) 日漸流行，人手一機的畫面幾乎隨處可見，智慧型手機、平板電腦的問世，使得過去多只能在室內定點進行上網的限制再也不存在，只要有合適的設備，身處於能接收網路訊號的環境，就可隨時接收來自網際網路的各方訊息，或使用社群軟體與他人互動、通訊；雖然行動裝置為人類創造更加便捷的生活，卻也同時帶來不少隱憂，專注望著手機螢幕的「低頭族」處處可見，也減低了個體對於周遭環境的覺察，進而導致許多交通事故的發生，許多人甚至在駕駛時使用行動裝置，造成他人與自身的安全受到嚴重的威脅；因此，過去行動裝置相關研究多聚焦於交通安全議題的探討，如行人使用手機講電話、打簡訊，或是利用智慧型手機，透過行動網路回覆電子信件或訊息時，對於交通安全造成的潛在威脅 (Byington & Schwebel, 2013; Nasar & Troyer, 2013; Schwebel, Stavrinos, Byington, Davis, O’Neal, & De Jong, 2012)，隨著用路人安全議題漸被重. 5.

(16) 視，不少駕駛、行人漸有自覺，避免在不適當的地點下使用行動裝置，如人行道、路口等路況複雜之場域，而將使用行動裝置的時機限縮在相對靜態的情境下，比如搭乘大眾運輸工具時；在火車、捷運或公車車廂內，除看劇、閱讀各式訊息之外，也有不少比例的乘客利用社交軟體與朋友打字通訊，或是玩手機遊戲打發時間，然而，過去雖有研究證實行動裝置的操作會引起動暈 (Stoffregen, Chen, & Koslucher, 2014)，但尚未有研究在車廂情境下探究操作行動裝置對姿勢控制所帶來的效應。除外在環境因素，個體特質也可能影響動暈的發生頻率與強度，黃嘉君、楊梓楣 (2019) 指出，「動暈易感性」(motion sickness susceptibility) 可能是影響姿勢控制與促發動暈的關鍵因素，實驗設置了三種動態環境：外增視覺移動、支稱面移動與座艙模擬，探究高、低動暈易感性參與者執行坐姿閱讀任務時之姿勢控制與動暈情形；然而，此一研究採行的坐姿閱讀，是相對穩定的姿勢，再加上閱讀係屬於視覺搜尋任務，為避免影響頭部擺動資料，須以眼動搜尋為主，其中所涉入的骨骼肌活動相對有限，對於姿勢控制產生的影響相對不大，此外，受限於設備因素，在此研究中，移動室的移動方式是為固定頻率，除姿勢因應的難度相對較低之外，與交通器車廂內的實際情境也有落差，是以本研究將加大環境的變動，使參與者站立於不定頻率、振幅之移動臺車上，以探查個體在特定情境下，操作行動裝置所引致之姿勢因應與動暈效應。. 第二節. 研究問題. 有鑒於行動裝置日益普及，人們使用智慧型手機的場域隨之擴張，次數也愈加頻繁，對於人類生活與行為的影響愈見深遠，本研究欲針對在搭乘大眾運輸工具情境，使用行動裝置可能引發的姿勢因應與動暈效應進行探究，其中包含三個實驗，分別針對不同研究問題進行探析；實驗一旨在探討，當個體站立於模擬車廂之動態環境中，以慣用手與非慣用手操作行動裝置時，是否引致個體產生不同的姿勢因應與程度不一的動暈效應？實驗二進一步檢驗操作手與認知負荷是否產生交互作用，影響個體的姿勢因應與動暈？實驗三則操弄字形的繁簡，探查操作手與動作複雜度是否發生交互作用，影響個體的姿勢因應，並引發動暈等不適症狀？. 6.

(17) 第三節. 研究的基本假定. 本研究立基於生態心理學觀點，假定環境訊息豐沛而具有意義，個體對訊息的擷取是為一種直接知覺，不同於間接知覺，不需透過中樞神經系統的演繹、對比等程序，方能對外界刺激賦予意義。此外，教育部雖制定了標準筆畫順序，但多為教學所用，在實際書寫時，筆畫順序僅有基本的大原則（由上而下、由左到右），而無固定的筆畫順序，此一論點從歷代碑帖書跡可證，漢字草書 (Chinese cursive-writing) 對於參與者而言雖為陌生的字形，但筆畫順序與楷書大略相同，參與者在書寫的當下，亦可看見該草書字形之釋文（參與者可知所書何字），在實驗開始之前，實驗者亦提供相關說明供予參與者參考，是以除非刻意為之，而有違犯基本書寫原則之情形，如筆畫方向為由下而上、由右而左，或刻意從最後一筆開始書寫等情形，本研究假定筆畫順序及其所觸發的認知活動，不影響個體的姿勢控制。. 第四節. 研究範圍與限制. 本研究之研究範圍如下所陳：（一）模擬車廂之晃動情境，與船艙或機艙內的環境特性有所不同；（二）個體皆站立於臺車之上，使用雙手操作行動裝置，不含括使用觸控筆、單手握扶固定物、身體緊靠牆面或是坐在椅子上等可能有助於維持姿勢平衡之情形。在研究中雖已盡可能排除外在變項，但仍有一些難以克服的因子，此些潛在的研究限制為：（一）實驗當下，參與者的身體狀況與情緒狀態，可能對個體之姿勢控制與動暈與否的判斷產生潛在影響；（二）移動室移動的方式為單一軸向上的前後位移，與車廂實際的晃動仍有差異；以及（三）動暈與否的判斷全然仰賴參與者的主觀判斷，其中牽涉個體對於動暈不適感的耐受程度，無法藉由任何測量工具進行客觀的評判。. 第五節. 名詞解釋. 一、協調架構 (coordinative structure) Kugler et al. (1980) 認為 Bernstein (1967) 提出的自由度問題 (problem of degrees of freedom)，可藉由「協調架構」(coordinative structure) 或「肌肉連結」(muscle linkage) 的概念解決，也就是將為數眾多的獨立肌肉彼此連結為一組肌肉群，形成一個集合體. 7.

(18) (collection)，個體不需獨立控制每個自由度，而是將涉入其中的自由度，透過限制的規範或導引，使眾多的自由度限縮為少數而可控的次系統，次系統間透過自我組織 (self-organization) 的方式彼此連動，大量減低冗餘自由度；在本研究中，協調架構的操弄意指技能層次的差異，當個體分別使用對側肢段以執行特定之動作任務時，如慣用手與非慣用手，雖然在骨骼結構與肌群上是大致相同的，但其所招募的自由度是有所區別的，差異或許不僅止於形體、生理之上，如慣用手的肌肉通常較為發達，也可能在不可見之處，如神經傳導、甚或是認知層次；Kugler et al. 以函數概念詮釋動作技能層次：「協調」被定義為「限制潛在自由變項，並使之轉變為一行為單位之函數」，「控制」則是「協調函數參數化的過程」，「技能」則是「賦予各個控制變項一個最佳值」，這表示個體能以最有效率且最符預期結果的方式執行動作，一般而言，慣用側有較佳適應能力，即便是全新的動作任務，也較易達到控制、技能階段，非慣用側則反之。. 二、姿勢控制姿勢指軀幹與肢段的整體共動型式 (pattern)，姿勢控制指涉所有肢段的協調穩定 (Riccio & Stoffregen, 1988, 1991)；本研究以三個變項檢視姿勢控制之情形，並細分為前後 (antero-posterior, AP) 以及左右 (medio-lateral, ML) 軸向，包含：一、身體擺動：即頭部在空間中的擺動情形，頭部空間位置的標準差即為變異性之指標；二、頸部控制：頭–軀配連程度，即頭部與軀幹（第七節頸椎）位置的交叉相關；三、手部控制：頭–行動裝置配連程度，即頭部與行動裝置位置之交叉相關。. 三、身體擺動人類為二足動物，當站立時會不自主地產生極為微小的晃動，維持在一種動態平衡的狀態，稱之為身體擺動，過去研究常以重心位置 (center of mass, COM) 的變化作為代表，然而重心的變化乃是上半身軀幹與下肢彼此協調後的結果，假若以維持身體平衡的觀點視之，或許還算適切，然而近來研究發現，身體擺動有助於促進個體的知覺，是為一種探索性的行為，或具有功能性，而不單純只是維持平衡時所產生的雜訊 (Mark et al., 1990; Newell & Corcos, 1993; Newell & Slifkin, 1998)，是以為免除關節肢段. 8.

(19) 間的補償作用所產生的混淆，近來多以頭部在空間中的移動情形作為指標；本研究的實驗情境為車廂模擬情境，亦即移動室與支撐面同步移動，個體亦產生同步的位移，因此，計算身體擺動資料時，須以頭部、軀幹與移動室的相對位置為依準，將頭部、軀幹在空間中的位移減去移動室的位移，以獲得頭部、軀幹相對於移動室之身體擺動資料，並計算前後軸向與左右軸向的位移標準差作為依變項，藉此檢證個體在各個實驗情境下的姿勢穩定度。. 四、動暈動暈是指個體在不穩定環境中，無法適切因應而產生諸如頭暈、目眩、冒冷汗、注意力無法集中、胃部不適甚而嘔吐等不適現象，此一現象常發生在搭乘各式樣的交通器時；在本研究中，係以 Kennedy, Lane, Berbaum, and Lilienthal (1993) 所發展的「虛擬情境暈眩問卷」 (simulator sickness questionnaire, SSQ) 作為研究工具（如附錄一），是由參與者自行填答之量表，須特別留意的是，雖然虛擬情境暈眩問卷係針對動暈可能引發的各種不適情形進行調查，但並非僅有動暈會引致個體產生類似的不適感，且無法訂定動暈發生之閾值，是否發生動暈，仍仰賴參與者的主觀認定。. 五、行動裝置輕薄的小型電子計算機，可使用單手或雙手拿持與操作，利於攜帶，可搭載各種應用程式，擴增其功能性，與電腦最大的差別在於行動裝置以觸控式面板取代實體按鍵，輸入的方式主要有拼音、語音、書寫等方式，如智慧型手機、平板電腦，本研究採用的行動裝置設備為智慧型手機。. 六、漢字草書書法字體依其發展先後，可約略分為「篆、隸、草、行、楷」五種字體，其中草書同時具有書寫與類書寫素材之特質（施長志、楊梓楣、卓俊伶，2017），是以本研究選用符合特定條件的草書字形作為臨寫素材，不限於單一書家或字帖，其中以孫過庭《書譜》為主要的書寫素材來源（如圖 1），帖中字形大多字字獨立，上下字以游. 9.

(20) 絲牽連者少，不同於部份書家，其草書筆勢連綿而不易辨識之書寫風格（如圖 2），字與字之間常以游絲彼此相接，或實或虛，增加字形辨識與切割字形的困難，但即便筆畫間無大量游絲交纏，草書辨識仍有其難度，若非經過學習，絕多數的草書字形，不論筆畫繁簡，皆難以識辨。. 圖 1 孫過庭《書譜》（局部）. 圖 2 王獻之《中秋帖》. 七、慣用手 (dominant hand) 慣用手係指個體執行某一項可藉由單手完成之任務時（如投擲、書寫等動作），個體慣以使用的手，或雙手皆參與任務時（如穿針引線、使用行動裝置輸入文字）的主要執行手，如負責按壓按鍵的手；慣用手可能是右手、左手或任一手；在本研究中，慣用手係指參與者慣於滑觸手機或執行書寫輸入法時所使用的手，另一手則被定義為非慣用手 (non-dominant hand)，任一手皆可流利滑觸手機書寫的個體不在本研究的收案範圍之內。. 八、手慣用性 (hand preference / handedness) 手慣用性為個體執行手部相關任務時，操作手的整體趨勢，受到基因與社會文化影響的影響 (Annett, 2009)；有時，個體的對於操作手的偏好與其表現並不全然相符， Rigal (1992) 以 ”Which handedness: Preference or performance?” 為題，指出判定個體的. 10.

(21) 手慣性時，應同時將表現與偏好納入考量，且應以表現為主為主，自陳式的問卷調查法為輔；然而，在本研究中，主要聚焦於行動裝置之書寫任務，招募對象為右慣用手族群，多屬強右慣用性，較少出現表現與偏好不一致的情形；本研究採用 Coren (1992) 所發展的慣用手問卷（中文版，詳見附錄三）作為調查工具，參與者必需針對問卷所列的 12 項動作任務進行填答，勾選「右手」者獲 3 分，答「任一手」者計 2 分，勾填「左手」者得 1 分，問卷總分代表側化程度強弱，分數由高到低可依序區分為強右慣用性（33-36 分）、中右慣用性（29-32 分）、弱右慣用性（25-28 分）、混合慣用性（24 分）、弱左慣用性（20-23 分）、中左慣用性（16-19 分）與強左慣用性（12-15）分。. 九、任務負荷 (task load) 執行一特定任務時，對於個體而言，耗費資源的向度可能相當多元，難度高低是為相對的概念，甚至於向度間的比重也有所差異，本研究以 Hart (2006) 發展之主觀任務負荷指數量表 (National Aeronautics and Space Administration Task Load Index, NASA-TLX) 作為評估「任務負荷」之依據，包含六個分量表：（一）心智需求 (mental demand)，所需耗費之心智與知覺活動，如記憶、觀察等；（二）生理需求 (physical demand)，身體活動之需求，如調整、控制等；（三）時間需求 (temporal demand)，任務進行時的時間緊迫性與節奏之快慢；（四）努力 (effort)，需耗費多少心智和生理的努力以達成任務之要求；（五）表現 (performance)，主觀認定是否達成自訂或他人設定之目標；與（六）挫折程度 (frustration level)，在任務進行時，負向情緒相對於正向情緒感受之落差。. 十、認知負荷認知負荷是指將特定任務加諸於個體認知系統時，所產生的負荷 (Sweller, van Merrienboer, & Paas, 1998)，此一概念常用於各種學科教學領域，而本研究中所指稱之認知負荷係指個體執行一特定任務時，心智需求的多寡，由參與者評斷，是為相對的概念，而非絕對的尺度，較耗費心智者，為高認知負荷；在本研究中，實驗二分別要求參與者執行「描紅」與「背臨」任務，描紅任務類似於已知路徑的描畫任務，考驗. 11.

(22) 個體即時的手眼協調能力，而在背臨任務中，個體必須將所見字形暫存於短期記憶中再進行書寫，仰賴個體的工作記憶與重現能力，兩者的認知負荷程度有所不同，一般來說，背臨任務有較高的認知負荷，此一假定的正誤也可透過 NASA-TLX 問卷的「心智需求」分項指標加以確認。. 十一、動作複雜度 (movement complexity) 動作複雜度關乎於動作的組成數量，亦即分解動作 (submovements) 的多寡，分解動作愈多，動作複雜度愈高，反之則愈低；本研究中，以漢字草書作為書寫素材，草書字形為求連貫，許多筆劃彼此相連，甚至於一氣呵成，是以動作複雜度係以草書字形之筆劃數與筆劃結構為依據，筆劃、轉折愈多，書寫動作的複雜度愈高。. 第六節. 研究重要性. Thomas, Nelson, and Silverman (2011) 認為研究的屬性有兩個極端，其中一端為理論型研究，另一端為應用型研究；類似於光譜的概念，任一研究皆可定位在連接理論與應用的連續線上，有些研究偏重於理論檢證，有些則注重於解決實際場域的問題；本研究以日常生活現象為探查之標的，亟欲瞭解在模擬車廂的動態環境中，使用行動裝置執行指定之任務，是否引致個體姿勢不穩定，進而造成動暈，並推論造成此些現象的可能原因為何；在實務方面，研究成果可供社會大眾參考，避免操作行動裝置時的特定情境，促發個體產生不適；在理論方面，實驗結果可補足姿勢不穩定理論的既有缺口，擴大推論的適用性與推論性。. 12.

(23) 第貳章. 文獻探討. 動暈的成因主要有兩種，其一為個體平衡時，支撐表面的物理性位移，引發個體產生動暈，如暈船、暈車，另一成因為環境訊息的呈現，導致個體受到視覺光流訊息的引動，導致失衡，進而發生動暈，如移動室、電玩、3D 電影；本章節針對欲探究之研究問題進行文獻蒐集、回顧與評析，內容如下：第一節，虛擬情境的姿勢因應與動暈，包含「模擬器」與「移動室典範」；第二節，協調與姿勢控制；與第三節，超姿勢任務之姿勢控制與動暈，含括「知覺任務」、「知覺與行動任務」、「行動任務」、「認知任務」與「多重任務」。. 第一節. 虛擬情境的姿勢因應與動暈. 姿勢控制是藉由知覺–行動配連持續地適切運作所達成，個體透過各種知覺管道擷取適當訊息，除內耳前庭系統以及肌肉骨骼中的高爾肌腱器、關節感受器、肌梭等動作系統所產生的本體覺外，視覺也是平衡的一大關鍵；Edwards (1946) 曾探究張眼與閉眼情境對身體擺動造成的影響，除卻眼盲者的資料較為紛雜混亂外，其他族群參與者之研究資料皆顯示，閉眼時有較大的身體擺動幅度，顯示視覺不僅具有接收外界特定刺激的功能，也能覺察其他訊息，以作為平衡控制所用，研究中甚至發現，參與者戴上會造成視覺扭曲的透鏡後，其身體擺動幅度也小於閉眼或遮蔽視覺情鏡，此意味著中央視覺對於外界視覺光布的覺察並非影響平衡控制之主因，視覺光流的探察才是維持平衡的關鍵；Gibson (1966) 認為視知覺具有本體覺的功能，除了從環境中擷取行動中所需的「體外覺」(exteroception) 訊息外，如視覺搜尋、避開障礙物，也能擷取視覺光流訊息作為姿勢平衡所用。姿勢的不穩定，可能導致動暈的發生；動暈是指個體身處於不穩定環境中，身體無法適切因應，而產生目眩、頭暈、冒冷汗、注意力無法集中、胃部不適，甚至嘔吐等不適症狀，對動暈症狀的程度，過去研究大多指示參與者在實驗前、後填寫虛擬情境暈眩問卷 (Kennedy et al., 1993)，藉以瞭解個體在接受實驗操弄前、後的動暈症狀，而許多研究也發現，發生動暈的群體，多有較高的虛擬情境暈眩問卷分數 (Stoffregen et al., 2014; Stoffregen & Smart, 1998)，但此問卷僅能用於動暈症狀輕重的量測，無法按分數高低直接論斷個體是否動暈，其判準仍得藉由參與者自陳，可能會因個體的耐受性差異而影響判定。. 13.

(24) 以下針對過去研究中，透過操弄視覺環境訊息，引致個體姿勢控制的改變，進而引發動暈之相關研究進行回顧：. 一、模擬器 Johnson (2007) 指出「模擬器動暈」(simulator sickness) 也是為動暈的一種形式，不需倚賴真實的「動」(motion) 的訊息，模擬器所營造的視知覺刺激，即可引致個體針對此些視覺光流訊息產生姿勢因應，當此一訊息持續變動，個體無法產生適應，導致長時間處於姿勢不穩定之狀態，則有一定的機率引發動暈；曾韋中、潘玉文、張智惠 (2014) 針對多篇研究進行回顧，指出交通模擬器、電玩與 3D 電影都是屬於虛擬情境，個體處於此環境之下，可能因持續一段時間的姿勢不穩定而發生動暈。 Stoffregen, Hettinger, Haas, Roe, and Smart (2000) 使用飛行模擬器，觀察個體在視覺變動但本體覺恆常的情況下，是否發生動暈現象；研究結果發現，在暴露於視覺擾動之前，動暈組的姿勢不穩定度即高於未動暈組，支持姿勢不穩定理論的預測：姿勢不穩定是引致動暈的原因，而非動暈後所產生的結果。 3D 電影是為休閒娛樂的新產物，但有些人在觀賞完 3D 電影後發生了不適的現象；孔維靖、張智惠 (2013) 以生態取向為理論依據，探查姿勢不穩定理論在詮釋 3D 電影引致之不適現象的適用性，實驗中，參與者需佩戴 3D 眼鏡站立觀看 3D 電影，並以磁力追蹤儀量測個體的身體擺動，依時間區段先後劃分為影片前、中、後三個階段，並於觀賞電影前、後分別填寫虛擬情境動暈問卷，扣除兩位參與者因腳痠而退出實驗，計有 28 名參與者資料納入分析，其中 5 名發生動暈，更有其中 2 名因此提早結束實驗，研究結果發現，動暈的發生率為 18%，單就描述統計而言，發生率約與移動室情境相近，低於電玩遊戲情境，且不論動暈與否，兩組在觀賞 3D 電影之後，其身體不適情形皆顯著增加，虛擬情境暈眩問卷的後測分數皆顯著高於前測，動暈組高於未動暈組，甚至在觀賞電影之前的基礎測試中也發現，動暈組的自發性身體擺動即大於未動暈組，可能是個體差異所致，與動暈易感性的高低程度或有相關。以市售越野賽車電玩遊戲作為實驗任務，潘玉文、張智惠 (2011) 招募 14 名參與者，以坐姿進行至多 50 分鐘的試作，並於實驗前與結束後填寫虛擬情境動暈問卷，其中 7 位參與. 14.

(25) 者自陳發生動暈，進一步將資料分為動暈組與未動暈組，考驗其問卷分數與身體擺動資料之差異，結果發現，在動暈問卷的檢證上，組別與前後測之交互作用達顯著，動暈組的後測分數顯著高於前測，未動暈組則否，而在組別差異方面則顯示，不論是前測或後測，動暈組的動暈問卷分數皆高於未動暈組，但在身體擺動資料方面，僅在時間區段上發現顯著差異，組別因子在任一軸向的頭部與軀幹擺動皆未達顯著差異。 Merhi, Faugloire, Flanagan, and Stoffregen (2007) 在系列實驗中，檢證當個體使用頭戴式裝備 (Head-mounted display, HMD)，以第一人稱視角，進行虛擬角色扮演之闖關遊戲時，分別要求參與者使用站姿與坐姿，探查個體在姿勢控制與動暈情形的差異，並比較不同遊戲任務是否引致不同效應；實驗一的研究結果發現，不論在前後或左右軸向上皆發現，動暈組有較大的擺動速度，而在垂直軸方向上則發現有較大的擺動幅度，且站姿的姿勢穩定度皆較坐姿穩定度為差，站姿組計有 7 名參與者，全數發生動暈；在實驗二中，則進一步比較了角色扮演遊戲 “Whacked” 與第一人稱射擊遊戲 “Halo” 引致之姿勢控制效應，分析結果顯示，僅在左右軸向的頭部擺動上發現顯著差異，射擊遊戲組的動暈者，相較於角色扮演遊戲的動暈者，展現出較大的身體擺動，然而，此兩款遊戲皆是以第一人稱視角與虛擬環境互動之遊戲，雖遊戲類型有所差別，但實驗者未詳細說明造成差異的可能原因。同以第一人稱角色扮演遊戲 ”Whacked” 為工作任務，Stoffregen, Faugloire, Yoshida, Flanagan, and Merhi (2008) 操弄平衡姿勢（站姿、坐姿）與座椅、螢幕的相距距離（視角不同），將參與者隨機分派至以下情境：「站姿–距螢幕 45cm」、「坐姿–距離螢幕 45cm」以及「坐姿–距離螢幕 85cm」，並於實驗前、後填寫虛擬情境暈眩問卷；分析結果顯示，動暈發生率極高，透過三組參與者自陳動暈與否所計算之動暈發生率分別是 56%、50% 與 42%，虛擬情境暈眩問卷的分數也呈現後測高於前測的趨勢，動暈組的後測分數亦顯著高於未動暈組；在身體擺動資料上，分別記錄頭部、軀幹與遊戲鍵盤在三軸的變異範圍與速度，並按實驗進程切割為前、中、後三個階段，結果顯示僅未動暈組的擺動隨著實驗的進行而漸增，動暈組反倒未發生此一情形，造成此一研究結果的原因，可能涉及個體的耐受度差異，部份參與者或許主觀判斷認為尚未動暈，但就虛擬情境暈眩問卷分數而言，其不適情形可能與動暈組相去不遠；事實上，從「未動暈」到「動暈」是為一個連續改變的歷程，甚至具有可逆性，以二分法（動暈與否）作為資料分類依據，或許仍待商榷。. 15.

(26) Stoffregen et al. (2014) 指示參與者使用平板電腦 ipad2 操作第一人稱射擊遊戲 ”Morden Combat 3”，研究結果發現，行動裝置固定於支架，僅能以手指操作遊戲的組別，動暈發生率顯著高於可移動行動裝置以進行遊戲之組別，這也反映在動暈問卷的總分上，顯示操作的方式確實會影響動暈發生率；而在協調相關的資料上，則以動作的變異性與自相似性 (self-similarity) 作為依變項，分析結果顯示，時段與動暈組別交互作用達顯著，隨著時間進程，動暈者的頭部變異也愈來愈大，顯著大於未動暈者，符合姿勢不穩定理論的預期，此研究的結論為，操作行動裝置確實會引發動暈，特別是當螢幕無法移動時，迫使個體遷就螢幕位置以利操作，更易導致姿勢不穩定，進而發生動暈。. 二、移動室典範在操弄視覺光流的研究中，移動室典範是為許多生態心理學者慣為採用的研究手段，移動室其組構包括前方、兩側牆面與天花板，是一個半密閉的空間，扣除地板，僅留一面開口，兩側牆面底部裝有輪子，地面則設置軌道，可使此一結構在軌道上來回移動，因而定名；當個體站立於移動室之內，站立的地面不會移動，是以個體不會受到移動室移動時的慣性作用所擾動，當移動室前後移動時，正前方牆面呈現放射光流，兩側牆與天花板呈現片狀光流，類似自身移動時產生的光流效果，會使站立於靜止地面的個體產生自我移動知覺，進而產生姿勢的因應 (Lee & Lishman, 1975)；此一因應行為並非經長久練習而得， Lee and Aronson (1974) 操弄移動室，促使年齡介於 13 至 16 個月，且具有一週以上行走經驗的嬰幼兒，被動地產生視覺光流，導致原本站立於靜止地面的嬰幼兒產生由外界環境訊息所引致之自主移動知覺，進而引發姿勢的補償，發生擺動、搖晃，甚而跌倒的情形。 Oullier et al. (2002) 招募 26 名參與者，操弄移動室的移動頻率，要求參與者在移動室移動之情境中，按其組別，分別執行凝視任務 (looking task)：眼睛直視移動室前方牆面，以及跟隨任務 (tracking task)：頭部與前方牆面保持一固定距離，亦即個體必須控制姿勢以進行跟隨，研究結果發現，不論是哪一工作任務，個體的身體擺動都呈現同相位或反相位的適配，特別是在高頻率的跟隨情境，但整體而言，在兩任務中，個體所呈現的髖–踝協調型式，相當類似。. 16.

(27) 透過操弄燈光的呈現頻率（全亮、快閃、慢閃）、移動室位移（移動與否）以及個體的因應行動（靜止站立或跟隨），組構 12 種實驗情境，楊梓楣、黃嘉君、黃嘉笙、郭丁良 (2011) 探察視覺光流訊息對於個體姿勢控制所引發的效應，研究結果發現，自然安靜站立情境之身體擺動，不受燈光呈現頻率與移動室移動與否的影響，但在主動跟隨情境，燈光快速閃爍引致「室不動情境（參與者不須跟隨）」下，個體發生較大的身體擺動，反倒在「室動情境（跟隨情境）」，個體產生較小的身體擺動幅度，顯示在燈光快閃情境，視覺光流的訊息被切割為零散的片段，個體所覺察的是一幕幕的視覺光布，因而無法正確判斷移動室移動與否，跟隨動作顯得猶疑，而在燈光全亮與慢閃情境則完整保留了視覺光流所呈現的訊息，使得個體能準確覺察移動室是否正在移動，並適切地跟隨（室動情境）；楊梓楣、黃嘉君、施長志、黃嘉笙 (2016) 則加入發展因素，招募中期兒童、健康成人與老年人各 12 名，探究發展因子在視覺光流結構被改變時，對於平衡因應行為產生的影響，結果發現，試作情境引致不同年齡層參與者產生不同的身體擺動幅度與人–室配連相關程度，整體而言，在燈光快閃情境，參與者展現出較低的人–室配連程度，顯示視覺光流訊息被燈光明暗效果所切割後，導致訊息不確定性的增加，致使個體無法與環境適配。 Stoffregen (1985) 利用移動室進行四個實驗，利用前方與側方牆面與頭部之所向，逐步釐清光流形式（放射狀光流、片狀光流）與投影之視網膜區域（中央視覺、週邊視覺）在姿勢控制中所扮演的角色；一般而言，片狀光流通常會呈現在週邊視覺，放射性光流會呈現在中央視覺，無法釐清姿勢控制的關鍵所在，究竟是視覺光流形式所致，還是投影區域使然，抑或是特定的適配？是以在實驗三，參與者被要求將頭轉向移動室側牆，使得光流形式與投影區域的搭配情形逆轉：片狀光流投射在視網膜中央區域，放射光流投射在視網膜週邊，結果發現週邊視覺所接收的放射光流並不會影響身體擺動，而中央視覺所擷取的片狀光流則促使身體擺動與移動室的移動產生適配，證實姿勢控制的關鍵訊息是來自片狀光流，亦即視覺光流的「形式」是為姿勢控制的關鍵訊息，而非視覺光流投影在視網膜上的位置；就適配度而言，當週邊視覺擷取視覺光流訊息時，引致較高程度的人–室配連，此意味著週邊視覺對於片狀光流訊息有較佳的擷取能力，也符合一般視覺情境。黃嘉君、楊梓楣 (2019) 提出動暈易感性可能為姿勢控制與引致動暈的關鍵變項，並設計三種動態環境，以檢證姿勢不穩定理論，含括：（一）外增視覺移動（環境動、人不動）：. 17.

(28) 參與者坐立於移動室之半封閉空間內，使移動室進行前後方向的移動，此情境中，個體在未感受到移動機械覺的情況下，仍會產生外界環境移動之視覺光流；（二）支撐面移動（環境不動、人動）：參與者面對移動室外部環境，利用移動室帶動臺車進行前後方向的移動，在此情境下，外部環境靜止不動，但參與者視覺與機械本體覺皆會感受到移動訊息；（三）座艙模擬（人與環境同步移動）：將臺車與移動室相連結，個體、移動室、支撐面（臺車）進行同步移動，在此情境下，個體能覺察移動所造成的機械本體覺感受，但環境之視覺光布，大致保持恆定；研究結果顯示，閱讀時，左右軸向的擺動會增加，部份高動暈易感性參與者在完成動態環境的試作後，感到身體不適，低動暈易感性參與者無人自陳發生動暈情形，在環境的主效果則發現，座艙模擬情境引致較大的身體擺動，支撐面移動次之，而在外增視覺移動情境下，個體的身體擺動幅度最小。動暈易感性雖非本研究亟欲探究之變項，但其可能是影響實驗結果的潛在外在變項，故本研究中亦使用動暈易感性問卷（黃嘉君，2013；詳見附錄三），以量測參與者在動暈易感性方面之特質。. 第二節協調、姿勢控制與動暈姿勢控制仰賴知覺與行動之配連，除知覺系統會影響個體的身體擺動外，動作系統的執行更是直接影響個體的姿勢平衡與控制，身體擺動的幅度雖然相當微小，但有許多肢段與自由度涉入其中。Bernstein (1967) 提出自由度問題，認為不論從宏觀或微觀層次視之，生命體體內存有大量的個自由度，若所有自由度皆由中樞系統所掌控與驅動，動作的執行將會相當地不協調而缺乏效率；Kugler et al. (1980) 認為自由度問題，可藉由「協調架構」的概念解決，將為數眾多的獨立肌肉彼此連結為一組或數組肌肉群，形成可控的集合體，協調架構的組構，不一定是實體上真正彼此相連的自由度或肢段，而是因應功能性目標 (functional goal) 彈性募集而成，協調架構的產生，是來自於「限制」對行動的影響，其扮演某種規範或是引導的角色，透過限制的作用，個體能將數個次系統以自我組織的機制彼此連動，大量減低冗餘自由度，使紛雜的自由度轉為數個可控的次系統，最終表現出所欲達成之系統目標行為，。 Bardy et al., (2002) 認為站立時之姿勢控制協調模式，也符合動態系統手段 (dynamical systems approach) 的原理，協調形式的轉移 (transition)，具有「突現」 (emergent) 與「自. 18.

(29) 我組織」 (self-organized) 的特性，在兩個系列實驗中，參與者頭部須跟隨著靜止螢幕上的投影畫面，進行同相位、擺幅大小一致的跟隨擺動，實驗一情境係由漸高頻率室動 (0.05Hz to 0.80Hz) 與漸低頻率室動 (0.80Hz to 0.05Hz) 所組成，每個頻率含括十個擺盪，每次試作為 12 分鐘，資料分析結果發現，有兩個穩定的模式，頻率的改變引致系統擾動以及協調形式的轉換，參與者間的轉換頻率並不相同，此外，在資料分析中也發現遲滯 (hysteresis) 現象，亦即系統傾向於留滯於原先的系統狀態；實驗二則是在固定室動頻率下，於前後軸向上加入突然而短暫的視覺擾動，藉此探究站姿協調形態的特質；研究結果顯示，在接近轉換頻率時，視覺擾動短暫地影響頭與目標的配連，同相位協調形式的穩定度較反相位佳，此一研究證實了動態系統在闡釋協調型式轉移的適用性。 Newell (1986) 將限制細分為：（一）「有機體限制」，存於個體內的限制，關乎於個體特徵，如參與者類型即可視為一種有機體限制，過去研究發現從事平衡相關或精準性運動之運動員，其姿勢控制能力顯著優於一般成人或其他項目選手（江勁政、江勁彥、相子元， 2004；楊梓楣、湯鳴遠、黃嘉笙、施長志，2015；Era, Konttinen, Mehto, Saarela, & Lyytinen, 1996）；（二）「工作限制」是為活動規則、器材、目標等因子，對個體協調所產生的導引效果，相對易操弄，如要求個體站立於不穩定支撐面，易引致協調型式改變而造成姿勢穩定度的減低（劉紋岑、楊梓楣，2010）；(三) 「環境限制」是指個體所處環境所帶來的限制，是相對穩定的因素，如重力即為一種環境限制，不同力場將引致個體產生不同的動作協調型式，如太空漫步；Williams, Davis, and Williams (1999) 認為，環境限制可藉由能量流 (energy flow) 的形式傳遞給個體，從而引致個體產生姿勢因應，是為一種透過虛擬情境營造之環境限制；這些限制是影響系統行為的潛在變項，即協調函數中所指稱的自由變項 (Newell, 1985)，最適協調型式的產出，是來自於個體限制、工作限制與環境限制三者彼此交互作用的結果。過去研究嘗試加入相對困難之姿勢控制任務，如單腳站立、窄化的支撐面（楊梓楣、黃嘉笙、黃嘉君、黃嘉彬、湯鳴遠、施長志，2018；劉紋岑、楊梓楣，2010），以探析工作限制對個體姿勢控制所造成的衝擊，但較少人關注到，可能間接影響個體整體協調之動作任務，也可能影響姿勢的穩定；執行一精熟任務時，個體的協調控制是以整體的方式在運作，而不是分項式的控制，如此才得以有效提升動作執行效率；Arutyunyan, Gurfinkel, and. 19.

(30) Mirskii (1969) 指出射擊表現無法全然歸因於精熟者有較佳姿勢控制能力，也倚賴手臂肢段之間的交互補償，在此一研究中，實驗者觀察射擊選手與生手在執行射擊任務時之肢段協調，結果發現精熟者的肩、腕關節位移彼此補償，致使瞄準點不會產生太大晃動，動作協調是整體性的控制，而作為控制組的生手，其肢段間的運作則是相對獨立，無法藉由肢段間的代償以保持瞄準點的穩定；此研究中僅針對瞄準點變異進行探析，手部或許是主要涉入的肢段，但若以超姿勢任務觀點視之，則須將瞄準過程中之姿勢控制與維持納入考量，若以全身的協調作為觀察變項，彼此協調共動、互補的可能不僅限於手臂的肩、腕關節，而是全身的肢段，可能包括頸、髖、踝等部位。 Newell and van Emmerik (1989) 招募左、右慣用手參與者各 5 名，分別使用慣用手與非慣用手作為執筆手，書寫個人的簽名與連續 10 個草寫字母 ”e”；記錄書寫過程中之筆尖、手腕、手肘位置資料，描繪其空間–時間圖做為質化分析論述的依據，結果發現當右慣用手參與者以非慣用手進行書寫時，個體傾向於使用近端肢段執行任務，凍結末端肢段，亦即以大肌肉的控制取代精細動作的協調運作，當使用慣用手書寫時則反之，書寫時的執筆手，可視為一種工作限制的來源，非慣用手促使執行者凍結部份自由度，以達成功能性目標之所需，與 Bernstein (1967) 闡述之動作學習三階段的第一階段相符；當左慣用性參與者以非慣用手執行書寫任務時，則未發現類似的動作型式，可能是非慣用手使用經驗的落差所致，這顯示個體特質（手慣用性）是為一種個體限制，間接影響動作者的協調型式；為探討限制對肢段協調與筆尖運動學參數之影響，van Emmerik and Newell (1990) 操弄手慣用性、執筆手、書寫平面傾角與圓直徑，要求參與者執行圓形描畫任務，分析結果發現，右慣用手書寫者使用非慣用手描畫時，有相位鎖定 (phase-locking) 的現象，肢段連結的配連相關程度，隨著圓直徑的增大以及書寫平面由水平到垂直的過程而遞增，當工作限制加諸於系統中，肢段內拓樸特徵 (topological features) 產生系統性改變，但筆尖的運動學拓樸特徵卻保持不變，這顯示個體能以不同的自由度達成相同之工作目標，肢體協調改變時，不必然意味著動作表現會發生改變。不同於實驗室任務，Varlet, Bardy, Chen, Alcantara, & Stoffregen (2015) 將實驗場域移到海上，觀察個體站立於甲板上，朝向船首與船舷時，如何調整姿勢以因應多變的浪潮，以及是否引發暈船現象，研究結果發現，計有 10 名參與者發生動暈，其中 7 名為女性，在人. 20.