成人注意力不足過動症患者與非患者在逼真虛擬實境課堂學習中注意力和分心的神經生理學模式

核心概念

患有注意力不足過動症 (ADHD) 的人在面對現實課堂學習情境時，會表現出對無關聲音的增強神經反應，以及對教師語音追蹤的減少，這表明他們更容易分心且難以維持注意力。

摘要

書目資訊

Levy, D., Kaufman, A., & Zion Golumbic, E. (2024). Neurophysiological Patterns of Attention and Distraction during Realistic Virtual-Reality Classroom Learning in Adults with and without ADHD. Journal of Attention Disorders, Advance online publication. https://doi.org/10.1177/10870547231208178

研究目標

本研究旨在探討患有注意力不足過動症 (ADHD) 的成年人與非 ADHD 成年人在逼真的虛擬實境 (VR) 課堂學習環境中，注意力和分心的神經生理學表現有何差異。

研究方法

研究人員招募了 24 名經臨床診斷患有 ADHD 的成年人和 25 名年齡相仿的非 ADHD 成年人參與研究。所有參與者都完成了一份評估 ADHD 症狀的自陳式問卷 (ASRS-v1.1)。在實驗中，參與者戴上 VR 頭戴式裝置，體驗逼真的 VR 課堂環境，並觀看一系列由虛擬教師講授的 30 個迷你課程。在課程進行中，會不時出現來自課堂背景的無關聲音事件。研究人員同時記錄了參與者的腦電波 (EEG)、眼動追蹤和皮膚電導反應 (SC)，以評估他們對教師語音的注意力、對無關聲音事件的分心程度，以及整體的警覺性和參與度。

主要發現

研究結果顯示，與非 ADHD 組相比，ADHD 組在面對無關聲音事件時，表現出更大的 N1 腦電波反應，這表明他們對環境中的無關刺激具有更高的感覺敏感性。此外，ADHD 組在追蹤教師語音的神經反應方面表現較差，這表明他們在維持注意力和處理重要資訊方面存在困難。多變量分析進一步顯示，N1 腦電波反應和語音追蹤準確度是預測個體是否患有 ADHD 的兩個最主要因素。此外，對無關聲音事件的 N1 和 P2 腦電波反應、α 腦波振盪幅度以及眼球離開教師的頻率，共同解釋了 ADHD 症狀嚴重程度的個體差異。

主要結論

這項研究強調了 ADHD 患者在現實生活中可能遇到的各種注意力挑戰，並為其潛在的神經生理學機制提供了新的見解。研究結果表明，ADHD 患者可能對無關刺激更敏感，並且在過濾掉分心物和維持對重要資訊的注意力方面存在困難。這些發現對於開發更有效的 ADHD 診斷和治療方法具有重要意義。

研究意義

本研究採用新穎的 VR 技術和多模態神經生理學測量方法，為 ADHD 患者在現實課堂環境中的注意力和分心模式提供了更客觀和全面的描述。研究結果有助於我們更好地理解 ADHD 的神經生物學基礎，並為開發更有效的干預措施提供依據。

研究限制和未來研究方向

本研究的樣本量相對較小，且參與者主要為大學生，因此研究結果的推論性有限。未來研究應擴大樣本規模，並納入不同年齡、教育程度和 ADHD 亞型的參與者，以驗證和推廣研究結果。此外，未來研究還可以探討其他可能影響 ADHD 患者注意力表現的因素，例如藥物治療、情緒狀態和環境因素。

統計資料

ADHD 組的參與者在面對無關聲音事件時，表現出更大的 N1 腦電波反應。
ADHD 組在追蹤教師語音的神經反應方面表現較差。
N1 腦電波反應和語音追蹤準確度是預測個體是否患有 ADHD 的兩個最主要因素。
對無關聲音事件的 N1 和 P2 腦電波反應、α 腦波振盪幅度以及眼球離開教師的頻率，共同解釋了 ADHD 症狀嚴重程度的個體差異。

引述

從以下內容提煉的關鍵洞見

Selective attention and sensitivity to auditory disturbances in a virtually-real Classroom: Comparison of adults with and without AD(H)D

by Levy,O., Lib... 於 www.biorxiv.org 04-20-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.17.590012v2

深入探究

除了神經生理學指標外，還有哪些因素可能影響 ADHD 患者在 VR 課堂環境中的注意力表現？

除了神經生理學指標外，以下幾個因素也可能影響 ADHD 患者在 VR 課堂環境中的注意力表現：
1. VR 環境因素:

環境設計: 過於複雜或刺激性強的 VR 環境設計，例如過多的動態元素、鮮豔的色彩、頻繁的場景切換等，都可能分散 ADHD 患者的注意力。
沉浸感: VR 環境的沉浸感固然可以提升參與度，但過於沉浸也可能導致 ADHD 患者過度投入虛擬世界而忽略學習任務。
技術問題: VR 設備的技術問題，例如畫面延遲、解析度不足、設備不適等，都可能影響 ADHD 患者的使用體驗，進而影響注意力。
2. 課程設計因素:

課程內容: 枯燥乏味的課程內容難以吸引 ADHD 患者的注意力，反之，互動性強、趣味性高的內容則更有助於維持他們的注意力。
課程節奏: 過於緩慢或過快的課程節奏都可能導致 ADHD 患者走神，應根據他們的特點設計適當的節奏。
學習任務: 單一、重複的學習任務容易讓 ADHD 患者感到厭倦，應設計多樣化的任務，並將其分解成較小的步驟，以維持他們的學習動機。
3. 個體差異因素:

ADHD 症狀嚴重程度: ADHD 症狀較輕微的患者在 VR 課堂環境中可能表現較好，而症狀較嚴重的患者則可能需要更多支持。
共病症狀: ADHD 患者常伴隨其他共病症狀，例如焦慮症、憂鬱症、學習障礙等，這些共病症狀也會影響他們的注意力表現。
藥物治療: ADHD 患者的藥物治療效果存在個體差異，有些患者在藥物治療下注意力表現會有所改善，而有些患者則可能效果不佳。
4. 社交互動因素:

師生互動: 缺乏師生互動的 VR 課堂環境可能讓 ADHD 患者感到孤立，進而影響學習興趣和注意力。
同儕互動: 與同儕的互動可以提升學習動機，但如果 VR 課堂環境中缺乏有效的同儕互動機制，也可能導致 ADHD 患者分心。

如何將本研究的發現應用於開發更有效的 ADHD 診斷和治療方法？

本研究發現 ADHD 患者對無關聲音的 N1 腦電波反應更強，且對教師語音的神經追蹤能力較弱，這些發現可以應用於開發更有效的 ADHD 診斷和治療方法：
1. ADHD 客觀診斷工具:

腦電波生物標記: 可以利用 N1 腦電波反應作為 ADHD 的潛在生物標記，開發基於腦電波的客觀診斷工具，彌補傳統診斷方法依賴主觀評估的不足。
神經追蹤任務: 可以設計基於神經追蹤的 VR 任務，評估個體對語音信息的處理能力，作為 ADHD 診斷的輔助指標。
2. 個性化治療方案:

注意力訓練遊戲: 可以開發針對性的 VR 注意力訓練遊戲，通過聲音和視覺刺激，訓練 ADHD 患者抑制干擾信息、提升注意力集中能力。
神經反饋治療: 可以利用腦電波神經反饋技術，讓 ADHD 患者實時監測自己的腦電波活動，學習如何調節自身的注意力狀態。
3. VR 課堂環境優化:

降低環境干擾: 根據研究結果，設計 VR 課堂環境時應盡量減少無關聲音和其他干擾因素，例如可以設置虛擬隔音牆、調整環境音效等。
增強語音信號: 可以通過技術手段增強教師語音信號，例如提高語音清晰度、降低背景噪音等，幫助 ADHD 患者更好地接收和處理信息。
4. 藥物療效評估:

客觀指標評估: 可以利用腦電波和神經追蹤等客觀指標，評估 ADHD 藥物治療的效果，為調整藥物劑量和治療方案提供依據。

如果將 VR 課堂環境設計得更具互動性和趣味性，是否可以改善 ADHD 患者的注意力表現？

將 VR 課堂環境設計得更具互動性和趣味性，的確有可能改善 ADHD 患者的注意力表現，但需要谨慎設計，並非單純的增加互動和趣味就能達到效果。
以下是一些設計方向：

遊戲化學習: 將學習內容融入遊戲元素，例如設定任務目標、獎勵機制、競爭排名等，可以提升 ADHD 患者的學習動機和參與度。
互動式教學: 設計互動式教學環節，例如虛擬實驗、角色扮演、小組討論等，讓 ADHD 患者主動參與學習過程，而不是被動地接收信息。
個性化定制: 根據 ADHD 患者的個體差異和學習需求，提供個性化的學習內容和節奏，例如可以根據他們的學習進度調整任務難度、提供不同的學習路徑等。
感官刺激調節: 針對 ADHD 患者容易分心的特點，設計 VR 課堂環境時應注意調節感官刺激，避免過度刺激，例如可以選擇柔和的色彩、舒緩的音樂、簡潔的畫面等。
需要注意的是：

互動和趣味性需與學習目標相結合: 互動和趣味性只是手段，最終目的是幫助 ADHD 患者更好地學習，因此設計時要確保互動和趣味性服務於學習目標，避免本末倒置。
避免過度刺激和分散注意力: 過多的互動元素和遊戲化設計也可能分散 ADHD 患者的注意力，設計時要把握好度，避免過猶不及。
持續追蹤和評估效果: 設計 VR 課堂環境是一個不斷迭代優化的過程，需要持續追蹤和評估其對 ADHD 患者注意力表現的影響，並根據評估結果進行調整。
總之，將 VR 課堂環境設計得更具互動性和趣味性，的確有潛力改善 ADHD 患者的注意力表現，但需要結合神經科學研究成果，精心設計，才能真正發揮 VR 技術的優勢，幫助 ADHD 患者更好地學習。