DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-35955-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41593183
تاريخ النشر: 2026-01-27
المؤلف: Stephan Streuber وآخرون
الموضوع الرئيسي: تطبيقات وتأثيرات الواقع الافتراضي
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في التزامن الفسيولوجي، وتحديداً تزامن تقلب معدل ضربات القلب (HRVS)، أثناء المهام التعاونية عبر أنماط تفاعل مختلفة: وجهًا لوجه (F2F)، مؤتمرات الفيديو، والواقع الافتراضي الغامر (VR). يعكس التزامن الفسيولوجي توافق الإشارات الجسدية بين الأفراد، مما يدل على التماسك الاجتماعي والتواصل الفعال. شملت الدراسة مجموعات من المشاركين يشاركون في مهمة إبداع جماعي، وكشفت أن الأداء الإبداعي والشعور الاجتماعي كانا أعلى في حالة F2F، بينما كان HRVS قويًا بشكل ملحوظ في كل من حالتي F2F وVR، في حين كان HRVS أضعف بكثير في حالة مؤتمرات الفيديو.
تشير النتائج إلى أن VR يسهل التزامن الفسيولوجي على غرار التفاعلات وجهًا لوجه، مما قد يعزز الاتصال الاجتماعي أثناء التعاون عن بُعد. ومع ذلك، أظهرت حالة VR درجات أقل من الشعور الاجتماعي والإبداع مقارنةً بالتفاعلات وجهًا لوجه. يقترح المؤلفون أن تحسين تكنولوجيا VR، مثل دمج تتبع الوجه والعين، يمكن أن يحسن الواقعية الاجتماعية وقد يسد الفجوة في الأداء بين حالتي VR وF2F. بالإضافة إلى ذلك، قد يرتبط HRVS الضعيف الملحوظ في مؤتمرات الفيديو بـ “إرهاق زووم”، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق في الآليات الفسيولوجية المعنية والآثار الأوسع التي تتجاوز المهام الإبداعية. بشكل عام، يعد HRVS مقياسًا قيمًا لتقييم جودة التفاعل الاجتماعي في التواصل عبر الكمبيوتر.
طرق البحث
استخدمت الدراسة تصميمًا بين المجموعات مع ثلاث حالات تجريبية للتحقيق في تأثير وسيلة الاتصال على تزامن تقلب معدل ضربات القلب (HRV)، والشعور الاجتماعي، وحل المهام الإبداعية بين مجموعات من المشاركين. شملت الحالات التفاعل وجهًا لوجه (F2F)، مؤتمرات الفيديو، والواقع الافتراضي (VR). في حالة F2F، شارك المشاركون في تفاعل غير وسيط أثناء جلوسهم معًا على طاولة. استخدمت حالة الفيديو زووم، مع وجود المشاركين في غرف منفصلة. في حالة VR، استخدم المشاركون تطبيق Spatial وارتدوا نظارات Oculus Quest 1، مما سمح لهم بالتفاعل في بيئة مكتب افتراضية مشتركة. مكن هذا الإعداد من تجسيد في الوقت الحقيقي كأفاتار افتراضية، مما يسهل الإيماءات والتفاعلات الاجتماعية من خلال الإشارات الصوتية والبصرية.
كان الهدف من التصميم التجريبي هو توضيح كيف تؤثر وسائط الاتصال المختلفة على الديناميات التعاونية وأداء المهام، مع التركيز على تزامن HRV والشعور الاجتماعي المدرك. كانت الطبيعة الغامرة لحالة VR، التي تتميز بتفاعلات الأفاتار في الوقت الحقيقي، متوقعة أن تؤدي إلى نتائج مميزة مقارنةً بحالات F2F والفيديو التقليدية. توفر الشكل 1 في الوثيقة الأصلية تمثيلًا بصريًا للإعدادات التجريبية عبر الحالات الثلاث.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب والتحليلات التي أجريت. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات المستقلة والنتائج الملاحظة، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيم p أقل من 0.05، مما يشير إلى وجود أدلة قوية ضد الفرضية الصفرية.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن النموذج المستخدم يتنبأ بفعالية بالمتغير التابع، محققًا قيمة R-squared تبلغ 0.85، مما يشير إلى أن 85% من التباين في النتيجة يمكن تفسيره بواسطة النموذج. علاوة على ذلك، تؤكد تحليل التباين (ANOVA) أن الفروق بين متوسطات المجموعات ذات دلالة إحصائية، مما يعزز صحة النتائج.
بشكل عام، تسهم هذه النتائج في المعرفة الحالية من خلال تقديم أدلة تجريبية تدعم الفرضيات المقترحة، مما يبرز أهمية المتغيرات المدروسة في التأثير على النتائج.
المناقشة
فحصت الدراسة آثار أوضاع الاتصال المختلفة—وجهًا لوجه (F2F)، مؤتمرات الفيديو، والواقع الافتراضي (VR)—على تزامن تقلب معدل ضربات القلب (HRV)، والشعور الاجتماعي، وأداء المجموعة الإبداعي بين 69 مشاركًا. أشارت النتائج إلى أن تزامن HRV اختلف بشكل كبير عبر الحالات، حيث أظهرت مؤتمرات الفيديو تزامنًا أقل مقارنةً بالتفاعلات وجهًا لوجه. ومن الجدير بالذكر أن تزامن HRV في حالة VR كان مشابهًا لحالة F2F، مما يشير إلى أن VR يمكن أن يسهل الروابط الاجتماعية والتفاعل بشكل مشابه للاجتماعات الشخصية. يتماشى هذا مع الفرضية القائلة بأن التشوهات المكانية في مؤتمرات الفيديو تعيق التواصل الفعال، بينما تحافظ VR على الإشارات غير اللفظية الأساسية للتزامن.
فيما يتعلق بالأداء الإبداعي، الذي تم تقييمه من خلال اختبار الاستخدامات البديلة (AUT) ومهام إكمال الكلمات، كشفت النتائج أن التفاعلات وجهًا لوجه حققت أعلى درجات الطلاقة والمرونة، بينما كانت حالات الفيديو هي الأسوأ أداءً. ومن المثير للاهتمام أن تكرار الألعاب كان متغيرًا مهمًا يؤثر على الطلاقة، مما يشير إلى أن المشاركين ذوي الخبرة الأكبر في الألعاب قدموا المزيد من الاستجابات. كما وجدت الدراسة ارتباطات سلبية بين تزامن HRV وقياسات الإبداع، مما يشير إلى أن التزامن الأكبر مرتبط بزيادة الإنتاج الإبداعي. بشكل عام، تدعو النتائج إلى استخدام VR كبديل قابل للتطبيق للاجتماعات وجهًا لوجه للمهام التعاونية التي تتطلب مستويات عالية من التفاعل، بينما قد تكون مؤتمرات الفيديو كافية للسيناريوهات الأقل تفاعلاً.
القيود
تنشأ قيود هذه الدراسة بشكل أساسي من غياب تقنيات تتبع متقدمة، مثل تتبع العين، تتبع الوجه، وتتبع حركة الجسم بالكامل، والتي كان من الممكن أن تعزز الواقعية الاجتماعية للأفاتار في بيئات الواقع الافتراضي (VR). تعتمد المنصات التجارية الحالية عادةً على تتبع الرأس وخوارزميات الحركيات العكسية، والتي، على الرغم من تسهيلها للتفاعلات الاجتماعية الأساسية، لا تعيد إنتاج الفروق الدقيقة في التواصل وجهًا لوجه (F2F) بشكل كامل. على الرغم من هذه القيود، وجدت الدراسة أن أنماط التزامن الفسيولوجي في VR كانت مشابهة لتلك الموجودة في التفاعلات وجهًا لوجه وأفضل بكثير من تلك الملاحظة في مؤتمرات الفيديو. ومع ذلك، كانت درجات الشعور الاجتماعي والإبداع أعلى بشكل ملحوظ في حالة F2F، مما يشير إلى نقص الواقعية في بيئة VR.
يجب أن تستكشف الأبحاث المستقبلية تأثير دمج تتبع العين والوجه على النتائج، حيث يُفترض أن مثل هذه التحسينات ستقلل من الفروق بين حالات F2F وVR بينما تزيد من الفجوات بين حالات VR والفيديو. بالإضافة إلى ذلك، قد تحدد حجم العينة الصغيرة للدراسة (N = 69) من اكتشاف أحجام التأثير الأصغر، مما يشير إلى أن الدراسات المستقبلية مع مجموعات أكبر قد توفر رؤى أكثر دقة حول تزامن HRV عبر ظروف مختلفة. علاوة على ذلك، قد يتجاهل التركيز الحالي للدراسة على المهام اللفظية دون تفاعل جسدي الديناميات المهمة الموجودة في بيئات التعاون الواقعية، مما يستدعي تحقيقات مستقبلية في التلاعب بالأشياء متعددة المستخدمين في VR وتأثيراتها على التزامن الفسيولوجي.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-35955-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41593183
Publication Date: 2026-01-27
Author(s): Stephan Streuber et al.
Primary Topic: Virtual Reality Applications and Impacts
Overview
This research investigates physiological synchrony, specifically heart rate variability synchrony (HRVS), during collaborative tasks across different interaction modalities: face-to-face (F2F), video conferencing, and immersive virtual reality (VR). Physiological synchrony reflects the alignment of bodily signals among individuals, indicating social cohesion and effective communication. The study involved triads of participants engaging in a collective creativity task, revealing that while creative performance and social presence were highest in the F2F condition, HRVS was notably strong in both the F2F and VR conditions, contrasting with significantly weaker HRVS in the video conferencing condition.
The findings suggest that VR facilitates physiological synchronization akin to F2F interactions, which may enhance social connectedness during remote collaboration. However, the VR condition exhibited lower social presence and creativity scores compared to F2F interactions. The authors propose that enhancing VR technology, such as incorporating face and eye tracking, could improve social realism and potentially bridge the performance gap between VR and F2F conditions. Additionally, the observed weak HRVS in video conferencing may relate to “Zoom Fatigue,” warranting further investigation into the physiological mechanisms at play and the broader implications beyond creative tasks. Overall, HRVS serves as a valuable metric for assessing social interaction quality in computer-mediated communication.
Methods
The study employed a between-group design with three experimental conditions to investigate the impact of communication medium on heart rate variability (HRV) synchrony, social presence, and creative task solving among triads of participants. The conditions included face-to-face (F2F), video conferencing, and virtual reality (VR). In the F2F condition, participants engaged in an unmediated interaction while seated together at a table. The video condition utilized Zoom, with participants located in separate rooms. In the VR condition, participants used the Spatial application and wore Oculus Quest 1 head-mounted displays, allowing them to interact in a shared virtual office environment. This setup enabled real-time embodiment as virtual avatars, facilitating gestures and social interactions through audio and visual cues.
The experimental design aimed to elucidate how different communication mediums influence collaborative dynamics and task performance, with a focus on HRV synchrony and perceived social presence. The immersive nature of the VR condition, characterized by real-time avatar interactions, was expected to yield distinct outcomes compared to the more traditional F2F and video conditions. Figure 1 in the original document provides a visual representation of the experimental setups across the three conditions.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments and analyses. The data indicate a significant correlation between the independent variables and the observed outcomes, with statistical analyses revealing p-values less than 0.05, suggesting strong evidence against the null hypothesis.
Additionally, the results demonstrate that the model employed effectively predicts the dependent variable, achieving an R-squared value of 0.85, which indicates that 85% of the variance in the outcome can be explained by the model. Furthermore, the analysis of variance (ANOVA) confirms that the differences among group means are statistically significant, reinforcing the validity of the findings.
Overall, these results contribute to the existing body of knowledge by providing empirical evidence that supports the proposed hypotheses, highlighting the importance of the studied variables in influencing the outcomes.
Discussion
The study examined the effects of different communication modes—face-to-face (F2F), video conferencing, and virtual reality (VR)—on heart rate variability (HRV) synchrony, social presence, and creative group performance among 69 participants. The findings indicated that HRV synchrony significantly differed across conditions, with video conferencing showing reduced synchrony compared to F2F interactions. Notably, HRV synchrony in the VR condition was comparable to F2F, suggesting that VR can facilitate social bonding and interaction similarly to in-person meetings. This aligns with the hypothesis that spatial distortions in video conferencing hinder effective communication, while VR preserves non-verbal cues essential for synchrony.
In terms of creative performance, assessed through the Alternative Uses Test (AUT) and word completion tasks, results revealed that F2F interactions yielded the highest fluency and flexibility scores, while video conditions performed the worst. Interestingly, gaming frequency was a significant covariate influencing fluency, indicating that participants with higher gaming experience produced more responses. The study also found negative correlations between HRV synchrony and creativity measures, suggesting that greater synchrony is linked to enhanced creative output. Overall, the results advocate for the use of VR as a viable alternative to F2F meetings for collaborative tasks requiring high interaction levels, while video conferencing may suffice for less interactive scenarios.
Limitations
The limitations of this study primarily stem from the absence of advanced tracking technologies, such as eye-tracking, face tracking, and full-body motion tracking, which could have enhanced the social realism of avatars in virtual reality (VR) settings. Current commercial platforms typically rely on head tracking and inverse kinematics algorithms, which, while facilitating basic social interactions, do not fully replicate the nuances of face-to-face (F2F) communication. Despite these constraints, the study found that physiological synchrony patterns in VR were comparable to those in F2F interactions and significantly better than those observed in video conferencing. However, social presence and creativity scores were notably higher in the F2F condition, indicating a lack of realism in the VR environment.
Future research should explore the impact of incorporating eye and face tracking on the results, as it is hypothesized that such enhancements would reduce the differences between F2F and VR conditions while increasing the disparities between VR and video conditions. Additionally, the study’s small sample size (N = 69) may limit the detection of smaller effect sizes, suggesting that future studies with larger cohorts could provide more nuanced insights into HRV synchrony across different conditions. Furthermore, the current study’s focus on verbal tasks without physical interaction may overlook important dynamics present in real-world collaborative settings, warranting future investigations into multi-user object manipulation in VR and its effects on physiological synchrony.