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结合音乐与自然音效的虚拟环境干预可显著降低长期压力并改善生理指标，持续10周实验显示参与者压力感知下降且HRV和EEG活动增强，证实此类非药物干预对心理健康具有持续效果。
Jin Yong Jeon|Beta Bayu Santika|Haram Lee|Hyowon Yoon|Donghyun Ahn|June Sic Kim
韩国首尔汉阳大学建筑工程系
摘要
这项纵向研究调查了在虚拟环境中结合音乐和声景的长期心理生理恢复效果。它探讨了这种方法作为可持续的非药物策略在减轻压力和促进心理健康方面的潜力。59名具有轻微压力症状的年轻人每周三次、持续6周，参与了一个洞穴自动化虚拟环境实验。在第1周、第6周和第10周对他们的心理生理反应进行了评估。结果表明，感知压力显著降低，尤其是在第6周之后，这种效果一直持续到第10周。心率变异性指标（包括总功率和正常间期的标准差）也有显著改善。脑电图分析显示前额叶皮层的功能连接性增强，θ波和α波活动显著增加，这支持了注意力和放松状态的提升。总体效率，特别是在α波频段，也得到了改善。这表明音乐与声景的结合可以成为有效的非药物干预手段，有助于长期的压力管理和心理健康，并带来持续的心理生理益处。
引言
自然景观提供的不仅仅是视觉上的满足感。听觉元素，如声景，在应对现代社会日益严重的压力和情绪健康问题方面至关重要。研究表明，自然声音（包括鸟鸣、风声和流水声）与视觉刺激结合，可以促进情绪恢复并增强积极感知[1]、[2]、[3]、[4]。最近使用沉浸式虚拟环境的实验研究表明，结合自然听觉和视觉刺激的多感官生物友好干预措施，不仅显著提升了情绪恢复，还改善了生理功能（例如皮肤电导率和心率）和认知功能（例如工作记忆和注意力转换）[5]、[6]。这些发现强调了研究自然声景中的综合视听效果的重要性，而不仅仅是单一感官模式。已有超过200项研究通过脑电图（EEG）和心率变异性（HRV）测量记录了声景的心理和生理效应，证明了它们的恢复潜力[7]、[8]、[9]、[10]。由于仅凭生理反应可能无法完全捕捉情绪恢复的主观维度，因此结合情感自我报告对于更全面的评估至关重要[7]。除了短期的单次暴露实验室范式外，最近的360°虚拟现实（VR）研究系统地分析了视觉环境、声景类型和声音水平如何共同影响恢复效果。Kawai等人[11]发现，当听觉和视觉线索都是自然的环境（例如森林/湖泊与自然声景结合）时，恢复效果最佳；而人造场景和人为声景则会降低恢复效果；重要的是，在人为声景下，较高的声音压力水平尤其有害。Kawai等人[12]进一步构建了一个完整的“效应链”，从短期压力积累（交通噪音与认知需求结合）到360° VR中的后续恢复，报告称绿色自然环境在感知恢复方面具有明显优势，在更高需求下，绿色恢复环境中的皮肤电导率反应更低。这些发现强调了在设计沉浸式恢复干预措施时考虑视听互动和刺激特征的重要性。
非药物疗法在现代压力管理和情绪护理中越来越受到重视。VR作为一种有效的干预工具应运而生[13]。研究表明，自然声景对心理生理恢复有积极影响[14]、[15]、[16]。VR技术不仅允许更深入地评估这些效果，还提供了非常适合体验声景的沉浸式环境[17]、[18]。本研究利用基于洞穴自动化虚拟环境（CAVE）的VR环境，研究了声景的长期恢复效果，以监测心理和生理反应。
当音乐与自然环境结合时，可以产生强大的情感效应，带来诸如改善记忆力、降低血压和缓解压力等益处[19]、[20]、[21]。然而，目前有限的证据表明，特定国家的传统音乐与该国家的自然声景结合时会产生更强的效果。例如，Bauer等人[22]报告称，音乐与自然声音的结合可以减轻心脏手术患者的疼痛和焦虑，但他们没有提到传统音乐的任何独特影响。同样，Ge等人[23]研究了自然声音特征对焦虑症患者情绪稳定性的积极影响，但没有探讨音乐文化元素的影响。基于这些研究，本研究探讨了自然声景和音乐的结合是否可以产生持久的压力减轻和情绪恢复效果[24]、[25]，无论音乐的文化起源如何。
本研究建立在我们之前使用基于VR的声景和景观模拟在沉浸式视听环境中进行心理生理恢复的研究基础上[8]、[9]、[18]。当前的工作通过10周的纵向重复测量设计扩展了这一研究方向，通过追踪心理生理和感知反应的变化轨迹，提供了超出短期实验室暴露的证据。它系统地评估了结合声景和音乐对情绪治愈和幸福感的长期影响。在本研究中，“声景”一词指的是在沉浸式视听环境中呈现的基于自然的声音环境，应理解为基于ISO 12913–1声景定义和框架的概念性多感官环境[26]。ISO 12913–1将声景定义为人们在特定情境下感知、体验和/或理解的声音环境。在我们的基于CAVE的VR环境实验室协议中，我们不仅通过视觉场景来操作“情境”，还通过标准化和记录活动目的（引导性压力恢复/休息）、参与者的角色和期望（在关注整体视听环境的同时想象恢复状态）、任务意义（被动聆听/休息后进行感知评分）以及随时间变化的稳定情境条件来操作“情境”[26]。本研究在概念上基于ISO 12913–1声景框架，并遵循ISO/TS 12913–3 [27]方法A来推导愉悦度和事件性。实验室协议的报告遵循ISO/TS 12913–2 [28]的原则（参与者描述、刺激特征和再现链），同时承认ISO声景领域研究中强调的一些情境维度在受控实验室干预环境中无法完全实现。我们的目标不是对现有的声音环境进行实地描述，而是研究一种设计的恢复性视听声景干预，其中音乐被有意引入作为支持恢复相关结果的可控组成部分。因此，本文中对ISO 12913的引用应被视为概念性和分析性的基础，而不是与ISO现场声景评估协议的完全等同。社交互动被最小化（单次参与者会话），更广泛的文化和自传意义也无法完全控制；这些方面通过自我报告措施部分捕捉，并作为局限性进行讨论。假设认为，反复接触这些结合体验可以显著减轻压力并增强情绪恢复。为了验证这一点，使用EEG和HRV分析评估了心理生理恢复情况，沉浸式体验发生在VR环境CAVE中。（见图1）在实验前后测量了心理和生理反应，以确保结果的可靠性。
章节片段
视听刺激和实验条件
自然声景的视听刺激的选择和测量方法基于从20个评估地点收集的数据（图2）。这些地点代表了韩国多样的环境，视觉数据使用六镜头360度相机（Insta360 Pro 2, Insta360）以高分辨率（8K）录制。对于这项研究，视频被导出为单眼（2D等角）格式，并投影到没有头部追踪的弯曲CAVE基VR环境屏幕上
参与者和声景体验环境
表1总结了参与者的 demographic 和健康相关特征。59名本科生和研究生（30名男性，29名女性），平均年龄为24.1岁，参与了这项纵向实验。大多数参与者表现出轻微的压力和焦虑，如预测试的感知压力量表（PSS）得分高于15分和PHQ-9得分高于4分所示。
声景的声学参数也与感知评价相关。
讨论
虽然之前的研究经常报告声景的短期恢复效果，但本研究更深入地探讨了声景体验的长期效果及其后续的“抗体效应”。关于心理反应，六周的声景暴露后PSS得分显著下降，表明压力症状得到了长期缓解。即使在4周的休息期后，这种效果仍然存在，表明长期暴露可能提供持久的
结论
本研究系统地考察了在VR环境中结合音乐和声景内容的长期心理生理恢复效果。参与者在6周的暴露后表现出显著的压力减轻和情绪恢复改善，即使在4周的休息期后这种效果仍然持续，表明该干预措施的有效性。
作者贡献声明
Jin Yong Jeon：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，验证，资源，方法论，调查，资金获取，正式分析，概念化。Beta Bayu Santika：撰写 – 审稿与编辑，可视化，软件。Haram Lee：撰写 – 原稿，可视化，软件，方法论，调查，正式分析。Hyowon Yoon：可视化，软件，方法论，概念化。Donghyun Ahn：撰写 – 原稿，验证，
资金
本研究得到了贸易、工业和能源部（MOTIE）以及韩国技术促进院（KIAT）通过国际合作研发计划（项目编号P0028596）的财政支持。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
作者衷心感谢所有为这项研究项目做出贡献的个人和组织。这项研究得到了汉阳大学机构审查委员会（HYUIRB-202211-004）的批准，并得到了贸易、工业和能源部（MOTIE）以及韩国技术促进院（KIAT）通过国际合作研发计划（项目编号P0028596）的资助。
