City Walk: Preliminary Insights into Embodied Immersive VR for Spatial Navigation

ある場所から別の場所へ移動することは、人間にとって基本的なスキルですが、私たちの脳がどのように世界のメンタルマップ（心の地図）を構築しているのかは、依然として複雑な謎のままです。効果的にナビゲーションを行うために、私たちは2つの異なるタイプの精神的戦略に頼っています。一つは、パン屋で左に曲がり、公園で右に曲がることを覚えるような、単純なステップ・バイ・ステップのアプローチです。これは、馴染みのある経路を進む際には有効ですが、出発点が変わってしまうと機能しません。もう一つは、より柔軟な、鳥の目による俯瞰的な戦略です。ここでは、脳がエリア全体の認知地図を構築し、ランドマーク（目印）が互いに、またそれらと他の場所とどのように関連しているかを理解することで、未知の場所からでも新しいルートを計画できるようになります。科学者たちは、人々がいかにしてこれらの柔軟な地図を発達させるのかを長年研究したいと考えてきましたが、交通量から天候に至るまで、あらゆる変数を制御することが困難であるため、現実世界でこれを行うことは困難です。バーチャルリアリティ（VR）は、現実の混乱がない、安全で再現可能なデジタル世界を作り出すことで、解決策を提供します。

イタリアの研究チームは、まさにこの問いを探求するために、「City Walk」と呼ばれる新しいデジタルツールを開発しました。彼らは、単なる娯楽ではなく学習のために設計されたビデオゲームである「シリアスゲーム」を構築し、プレイヤーを小さな、リアルな沿岸都市の中に配置しました。その目的は、仮想世界の中での異なる移動方法が、場所のレイアウトを学習し、物事がどこにあるかを記憶する能力にどのように影響するかを見ることでした。研究者たちは、2つの非常に異なる設定を比較しました。最初の設定では、参加者はデスクに座り、キーボードとマウスを使用して、標準的なコンピュータゲームのように平らな画面上のキャラクターを動かしました。2番目の、より没入感のある設定では、参加者は視界を覆うヘッドセットを着用し、その場に留まりながらもあらゆる方向に物理的に歩くことができる特殊なトレッドミル（ランニングマシン）の上に立ちました。この2番目のグループは、現実世界と同じように、自然に周囲を見渡し、前方に進み、方向転換し、停止することができ、ナビゲーションのプロセスに自身の身体を関与させることができました。

研究には、ランダムに2つのグループに分けられた20人の健康な若年成人が参加しました。彼らは全員、仮想都市内の同じ6段階のシーケンスをプレイしました。体験は、ゲームが目的地を正確に指示するガイド付きツアーから始まり、環境に慣れるのを助けました。進行するにつれて、ガイダンスは消え、彼らは自力で道を見つけなければなりませんでした。課題は次第に難しくなっていきました。夜間のナビゲーション、時計との競争、建設工事によって道路が封鎖された際の迂回路の発見、そして最後に、一度も訪れたことのない場所からスタートするという課題です。最終テストはナビゲーション・タスクではなく、記憶テストでした。参加者は、壁に街の大きな地図が貼られた仮想の部屋に配置され、病院やボウリング場などの特定のランドマークがどこにあるかを思い出し、地図上の正しい位置に付箋を貼るよう求められました。

結果は、2つの体験がどのように異なったかを明確に示しました。没入型のトレッドミルとヘッドセットを使用したグループは、ルートのミスが少なくなりました。目的地への最も直接的な経路から逸れることも少なく、これは彼らが都市のレイアウトに関するより優れたメンタルマップを構築していたことを示唆しています。この優位性は、助けなしでナビゲートしなければならない時、通ったルートを逆方向に進む時、あるいは障害物を回避するための迂回を見つける時に、最も顕著に現れました。最終的な記憶テストにおいても、没入型グループのパフォーマンスは大幅に向上しました。彼らはランドマークを正しい場所に配置する割合がはるかに高く、配置の誤りも少なかったのです。これは、仮想環境の中を物理的に歩くことが、単にマウスでキャラクターを動かすよりも、場所と場所の間の関係をより効果的に符号化（エンコード）するのに役立ったことを示しています。

しかし、この向上した空間学習にはトレードオフがありました。没入型グループの参加者は、ナビゲーション・タスクを完了するのに時間がかかりました。全身を使って歩いたり方向転換したりすることは、キーボードでキーを押すよりも自然に遅くなるため、この物理的な制約により、移動時間は長くなりました。また、彼らは、視覚的な注意と歩行をコーディネートしなければならなかったため、おそらく、わずかに高いメンタルワークロード（精神的負荷）を報告しました。それにもかかわらず、没入型の体験は好評であり、参加者は使いやすく、楽しいと感じていました。重要なことに、バーチャルリアリティでよくある問題である、モーション・シックネス（乗り物酔い）も起こしませんでした。研究者たちは、没入型のセットアップは空間の深い理解を促進するように見える一方で、この研究は少人数による予備的なテストであったため、今回の知見は決定的な証明というよりは、強い兆候であると述べています。

研究では、ヘッドセットに内蔵されたアイトラッキング技術を使用して、没入型グループが歩いている間にどこを見ていたかも調査されました。彼らは、ランドマークを注視した時間が、後の記憶の定着度を予測するかどうかを確認しました。データは、長く見つめることが記憶の向上に単純につながるという関係を示しませんでした。実際、一部のランドマークについては、長く見つめることがむしろ混乱を招いていることがあり、これは、その人が建物を注視している理由が、記憶に成功しているからではなく、その場所がどこにあるのか確信が持てないからであることを示唆しています。この発見は、私たちが空間を学習するためにどのように目を使うかは複雑であり、単に注意を払った秒数を数えるだけでは測定できないことを示唆しています。

究極的には、「City Walk」プロジェクトは、ヘッドセットとウォーキング・トレッドミルを組み合わせたバーチャルリアリティ・システムが、人間が環境をどのように学習するかを研究するための実現可能かつ効果的な方法であることを実証しています。これは、たとえデジタルな空間であっても、物理的に空間を移動するとき、私たちの脳は受動的に移動するときよりも、より強固で柔軟な世界の地図を構築している可能性があることを示唆しています。没入型のメソッドは、より多くの時間と身体的努力を必要としますが、それはより豊かな空間関係の理解をもたらすようです。研究者たちは、今後この研究を拡大し、これらの利点が高齢者にも当てはまるかどうかをテストし、私たちがどのようにナビゲーションを学習するかという具体的なメカニズムを理解するためのツールを改良していく予定です。現時点では、この研究は、身体と精神がどのように連携して道を見つけ出すのかについての、説得力のある一端を提示しています。