MCI Practical Course 2024: Mental Health Self-Help Applications in Virtual Reality

Goals and Motivation

Mental health is an important aspect of overall well-being, particularly in today's fast-paced, technology-driven society. The rise of virtual reality (VR) provides an innovative platform to enhance self-help tools, enabling immersive experiences that can significantly impact mental health interventions. This project explored the potential of VR by integrating nine self-help exercises from the established mobile app COGITO into interactive VR prototypes. By transforming traditional self-help exercises into interactive VR experiences, we aspired to provide users with a more profound and immersive way to explore mental wellness strategies, making the tools more relatable and easier to engage with.

Process

Over the course of two and a half weeks, 28 students developed their VR prototypes in small groups, using the Unity game engine and the Meta Quest 2 and 3. First user evaluations were performed using the User Experience Questionnaire, and the prototypes were presented in the form of posters at the GI VR/AR workshop in Hamburg. For more information on this, please see this news article.

Supervision

• Lucie Kruse
• Prof. Dr. Frank Steinicke

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Alle Farben

Bewerte dein Denken neu

Idee und Ziel des Projektes

Die Idee der VR-Anwendung basiert auf der gleichnamigen Übung aus der COGITO-App des UKE. Da Menschen oft zu einem „Schwarz-Weiß-Denken“ neigen, bewerten sie insbesondere negative Gedanken häufig zu extrem. Durch das Zuweisen einer Farbe aus einem Farbspektrum soll ein negativer Gedanke reflektiert und positiver bewertet werden. In der ursprünglichen Übung findet diese Reflexion und neue Zuordnung einer Farbe ausschließlich in Gedanken statt. Mit der VR-Anwendung „Alle Farben“ soll dieser gedankliche Prozess visualisiert, interaktiver und erlebbar gemacht werden. Dafür starten die Nutzenden in einer komplett grau gefärbten Welt. Während sie entlang eines Pfades durch die Welt wandern, können sie über einen negativen Gedanken nachdenken. Der Pfad führt dabei an vier Orten vorbei, an denen eine neue Farbe für die Gedanken ausgewählt werden kann. Nach jeder Wahl färbt sich ein Teil der Welt von Grau in die ausgewählte Farbe um. So wird beispielsweise zunächst nur der Boden eingefärbt (siehe Bild) bis am Ende alle Grautöne verschwunden sind. Abschließend kann man sich in der Welt umgucken und die neuen Farben auf sich wirken lassen.

Interaktion

Um die Präsenzwahrnehmung der Nutzenden zu stärken, braucht es zur Interaktion nur die Hände und keine Controller. Fortbewegen kann man sich per Hand-Teleportation. Dabei ist freies Bewegen innerhalb von definierten Grenzen möglich. Zur Auswahl der Farbe dient ein Slider, den man durch direktes Berühren oder Greifen mit den Händen bewegen kann. Auch der Würfel zum Bestätigen der Farbwahl funktioniert durch Greif- und Wurfbewegungen. Dadurch soll die Interaktion möglichst intuitiv und leicht zu erlernen sein. Zu Beginn wird außerdem zur Wahl gestellt, ob ein Tutorial bei der Übung unterstützen soll oder nicht. So wird den User*innen der Einstieg erleichtert und es braucht keinerlei Vorkenntnisse / Vorbereitungen zum erstmaligen Nutzen der Anwendung.

Usability-Tests

Die Anwendung wurde von 19 Studierenden getestet. Diese haben nach einmaligem Durchführen der Übung, durch Beantwortung des User Experience Questionnaire (UEQ), Rückmeldung zur User Experience der Anwendung gegeben. Positiv stachen dabei die Attraktivität der Übung heraus, während die Effizienz am schlechtesten abschnitt. Weitere Details der Ergebnisse können der folgenden Grafik entnommen werden.

Project Team

• Matthias Kern
• Ben Ruben
• Clemens Wulff

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Berg der Beständigkeit

Von der Imagination zur Immersion: Stressmanagement mit dem Berg der Beständigkeit

Im Rahmen des HCI Praktikums 2024 haben wir eine Übung aus der vom UKE entwickelten App Cogito, welche die mentale Gesundheit der Nutzer:innen durch verschiedene Übungen verbessern soll, in VR nachgebaut und diese so von einer rein textbasierten Übung in eine interaktive und immersive Übung weiterentwickelt. Zusätzlich haben wir nach der Fertigstellung eines ersten Prototyps noch erste Usability Tests durchgeführt.

Die Grundlage

Stress ist ein großes Risiko für die Gesundheit und trotzdem kaum vermeidbar. Bei Situationen im Alltag, die als stressig empfunden werden, sind sowohl die in der Situation vorhandenen Stressoren, als auch die persönliche Bewertung der Situation von Bedeutung bei der Entstehung von Stress. Falls Ersteres nicht beeinflusst werden kann, ist es für die mentale Gesundheit von Vorteil, wenn eine weniger von Stress geprägte Bewertung der Situation durchgeführt werden kann. Deshalb war es uns wichtig, eine Übung auszusuchen, welche bei einer Verbesserung des Umgangs mit Stress unterstützt.
Cogitio hat dafür mehrere Übungen, welche einfach in den Alltag integriert werden können. Wir haben uns für die Übung Berg im Sturm entschieden. In dieser rein textbasierten Übung werden die Nutzer:innen dazu angeleitet, sich einen großen und stabilen Berg vorzustellen, welcher trotz wechselnder Wetterbedingungen und Tageszeiten unverändert bleibt:

[…] Falls Ihnen Stress sehr stark zusetzt, kann es hilfreich sein, die folgende Imaginationsübung zu machen. Suchen Sie sich einen ruhigen, bequemen Platz und nehmen Sie sich einige Minuten Zeit. Lassen Sie vor Ihrem geistigen Auge einen schönen, beeindruckenden Berg entstehen. Stellen Sie sich nun vor, wie sich im Zeitraffer im Hintergrund des Berges Tag und Nacht abwechseln. Der Berg bleibt wie er ist, groß und stabil, egal was um ihn herum passiert. Stellen Sie sich den Berg einmal schneebedeckt, von der Sonne angeschienen oder in einem Unwetter mit Blitz und Hagel vor. Vielleicht laufen Wanderer auf ihm herum. Der Berg bleibt, wie er ist, er trotzt allen Einflüssen und Unwettern. Stellen Sie sich nun vor, selbst dieser Berg zu sein. Nehmen Sie das Bild symbolisch mit einem tiefen Atemzug in sich auf und lassen Sie, wie der Berg, alle Widrigkeiten an sich abprallen. Versuchen Sie, dieses Gefühl auch nach dem Übungsende beizubehalten, sodass es Ihnen besser gelingt, Herausforderungen im Alltag mit größerer Festigkeit anzugehen. […]

Die weiterentwickelte, interaktive und immersive VR Übung

Auf der Grundlage der Cogito-Übung Berg im Sturm haben wir dann die Übung Berg der Beständigkeit entwickelt. Wie auch in der ursprünglichen Übung aus Cogito beginnt die Übung damit, dass die Nutzer:innen einen Berg betrachten. Anders als in der Übung aus Cogito können sie dies tatsächlich tun und sind nicht auf ihre Vorstellungskraft angewiesen. Im Anschluss ist es zusätzlich noch das Ziel, den Berg zu erklimmen. Während in der ursprünglichen Übung durch die Konzentration auf die Verbildlichung des Berges vor dem geistigen Auge ein Fokus auf die Übung erreicht wird, wird in der VR Übung dieser Fokus auf die Übung durch die Immersion erlangt, um die Effektivität der Übung beizubehalten.

Kapitel 1: Der Berg im Zeitraffer

Im ersten Teil der Übung sitzen die Nutzer:innen an einem Lagerfeuer und betrachten im Rahmen einer geführten Meditation den Berg (siehe Abb. 1). Dieser durchläuft in einem Zeitraffer verschiedene Tageszeiten und Wetterkonditionen. Er bleibt dabei unverändert und trotzt allen Einflüssen und Unwettern. Der Fokus dieser Übung liegt darauf, den Nutzer:innen beim Entspannen zu helfen und ihre Resilienz zu fördern. Der Berg ist dabei eine Metapher für Ruhe, Stärke, Stabilität und Unerschütterlichkeit. Nach dem Ende der Meditation kann in die nächste Szene gegangen werden. Alternativ besteht auch die Möglichkeit noch länger in der aktuellen Szene zu bleiben.
Neben der geführten Meditation wird die Übung akustisch von einer ruhigen Melodie und angemessenen Hintergrundgeräuschen untermalt, welche sich je nach Wetterkondition leicht verändern.

Kapitel 2: Der Pfad zur Spitze des Berges

Im zweiten Teil der Übung können die Nutzer:innen nun den Berg erklimmen. Dafür starten sie nicht am Fuße des Berges, sondern auf einem Pfad welcher sich weiter oben auf dem Berg befindet (siehe Abb. 2 & 3). Dabei treffen sie immer wieder auf Steine, die ihnen den Weg versperren. Diese stehen symbolisch für negative Gedanken und Sorgen, welche im Rahmen dieser Übung losgelassen werden sollen, indem sie vom Berg runtergeworfen werden. Hierfür wird Handtracking verwendet, sodass die Nutzer:innen die Steine anheben und werfen können, ohne dass Controller benötigt werden.
Durch eine Geschwindigkeitsmanipulation der tatsächlichen Laufbewegung, ist es außerdem möglich, durch diese, die nächste und auch schon die vorherige Szene zu laufen, indem die tatsächliche Laufbewegung ausgeführt wird. Dabei wirkt es so, als ob eine weite Strecke zurückgelegt wird, obwohl nur wenige Schritte gegangen werden, was die Anwendung platzsparsamer macht.

Am Ende des ersten Pfades erscheint eine Höhle, welche betreten werden kann (siehe Abb. 3). Beim Betreten der Höhle kommt es zu einem Szenenwechsel und die Nutzer:innen finden sich beim Verlassen der Höhle auf einem neuen Pfad wieder (siehe Abb. 4), welcher sich näher an der Bergspitze befindet und dementsprechend bereits sehr verschneit ist. Auch auf diesem Pfad befinden sich Steine, die weggeworfen werden können. Am Ende des zweiten Pfades befindet sich eine hohe Klippe, welche erklommen werden kann. Hierfür wird auf einem Schild die richtige Handgeste erklärt, welche eine Teleportation von Stein zu Stein bis hin zum Gipfel ermöglicht.
Oben angekommen kann der Ausblick genossen werden (siehe Abb. 5). Dieser wird vor allem durch andere Berge gestaltet, welche die Reisen und Herausforderungen anderer Menschen symbolisieren, um ein Gefühl der Verbundenheit und Gemeinschaft zu stärken.
Auch auf den beiden Pfaden und auf dem Gipfel werden die Nutzer:innen wieder durch auditive Anweisungen und eine ruhige Melodie mit angemessenen Hintergrundgeräuschen begleitet.

Ergebnisse der Usability Tests

Die Übung wurde von 13 Nutzer:innen getestet und anhand des User Experience Questionnaires (UEQ) bewertet. Besonders positiv sind die Bereiche Attraktivität, Stimulation und Originalität ausgefallen (siehe Abb. 6).
Für eine iterative Weiterentwicklung der Anwendung wurden noch technische Feinheiten bzgl. der Audios, der Interaktionen (Teleportieren zwischen den Szenen, Steine werfen, Laufen und Klettern/Teleportieren an der Wand) und der einzelnen Szenen insgesamt abgefragt.
Unter anderem kam hier bzgl. der Interaktionen raus, dass diese eher als einfach und verständlich wahrgenommen wurden (siehe Abb. 7). Bezüglich der Intuitivität hat sich gezeigt, dass nur das Teleportieren an der Wand hoch eher als unintuitiv wahrgenommen wurde. Dies fiel uns auch bei der Durchführung der Tests auf, denn die meisten Nachfragen, Probleme oder Berichte von Schwindel tauchten an dieser Stelle auf. Dementsprechend lässt sich vermuten, dass das verhältnismäßig schlechtere Abschneiden im UEQ in der Kategorie Steuerbarkeit mit dieser Interaktionsform zusammenhängt. Auch die Ergebnisse in der Kategorie Effizienz könnten damit zusammenhängen.
In einer zukünftigen Weiterentwicklung der Anwendung wäre es deshalb von Interesse, dies genauer zu überprüfen und das Klettern ohne Teleportation zu ermöglichen.

Project Team

• Marlena Geyer
• Valeria Magdych
• Juliane Plückhahn

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Conferdence

Together we will rock your next presentation.

Motivation

Conferdence was inspired by the concept of VR exposure therapy.
Our aim is to help users reduce anxiety and increase confidence in public speaking scenarios by providing realistic and interactive virtual environments.
The Exercise is based on on the scientifically approved self-help app Cogito by the University Hospital of Hamburg.

Key Features

• Audience Settings: Customize the number of NPCs in the audience.
• Interactive Environment: NPCs raise their hands, ask questions, and react to your presentation.
• Dynamic Settings: Adjust ambient sounds, environment colors, and more.
• Teleportation Hotspots: Navigate through different areas within the virtual environment.
• Control Elements: Use an interactive podium to control your presentation settings and timer.

User Experience

Our user experience evaluation shows positive feedback, with good ratings in all fields.

Future Prospects

We plan to enhance Conferdence with:

• Easy integration of custom slides
• AI-driven NPC questions
• Diversified NPC characters and more varied scenarios
• Further optimization using the Trier Social Stress Test

Project Team

Eric

Project Manager

Leo

UX Designer

Uğur

Lead Developer

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Gedankenfluss

Eine VR-Anwendung zur Steigerung des mentalen Wohlbefindens

Über die Anwendung

In einer zunehmend komplexen und stressbelasteten Welt sind Techniken zur Förderung der mentalen Gesundheit von entscheidender Bedeutung. Unsere VR-Anwendung basiert auf einer Übung aus der App COGITO des Universitätsklinikums Eppendorf (UKE) und zielt darauf ab, belastende Gedanken frühzeitig zu erkennen und loszulassen. Die Nutzenden ziehen in einer virtuellen Realität (VR) einen Gedankenball, der ihre belastenden Gedanken symbolisiert, aus ihrem Kopf, benennen ihn und legen ihn auf ein Blatt. Diese Blätter treiben anschließend bildlich auf einem animierten Flus sanft davon. Diese symbolische Handlung soll es den Teilnehmenden ermöglichen, ihre Sorgen und Belastungen in einem geschützten Rahmen loszulassen und dadurch ein Gefühl der inneren Ruhe und Entspannung fördern.

Methoden

Technische Umsetzung

In einer zunehmend komplexen und stressbelasteten Welt sind Techniken zur Förderung der mentalen Gesundheit von entscheidender Bedeutung. Unsere VR Anwendung basiert auf einer Übung aus der App COGITO des Universitätsklinikums Eppendorf (UKE) und zielt darauf ab, belastende Gedanken frühzeitig zu erkennen und loszulassen. Die Nutzenden ziehen in einer virtuellen Realität (VR) einen Gedankenball, der ihre belastenden Gedanken symbolisiert, aus ihrem Kopf, benennen ihn und legen ihn auf ein Blatt. Diese Blätter treiben anschließend bildlich auf einem animierten Flus sanft davon. Diese symbolische Handlung soll es den Teilnehmenden ermöglichen, ihre Sorgen und Belastungen in einem geschützten Rahmen loszulassen und dadurch ein Gefühl der inneren Ruhe und Entspannung fördern.

Interaktionsdesign

Nutzende ziehen symbolisch einen „Gedankenball“ aus ihrem Kopf und legen ihn auf ein schwimmendes Blatt in den Fluss. Nachdem der Ball herausgezogen wurde, ändert er seine Farbe in ein leuchtendes Rot, wenn Sorgen oder Ängste laut ausgesprochen werden.

Mit Hilfe von Handtracking wird eine Kugel aus dem Kopf gezogen, die sich bei Spracheingabe rot färbt.

Nutzererfahrung (UX)

Die Anwendung verwendet beruhigende visuelle und auditive Elemente, um eine entspannte Atmosphäre zu schaffen. Die einfache Handgeste zur Interaktion sorgt für eine intuitive und therapeutische Erfahrung.

Befragung und Beobachtung

Während des Usability-Testings haben die Teilnehmenden die VR-Anwendung als innovativ und ansprechend empfunden. Viele berichteten, dass sie Spaß hatten, die Interaktionen auszuprobieren. Einige stießen jedoch auf Schwierigkeiten, den gedachten „Gedankenball“ aus ihrem Kopf zu ziehen, oder der Ball entstand ungewollt im Inneren ihres Körpers. Trotz dieser Herausforderungen wurde die Anwendung insgesamt als bereichernd und unterhaltsam wahrgenommen.

Zukunftsoptionen

Die COGITO App erzielt bereits bei regelmäßiger Nutzung ein signifikant verbessertes Wohlbefinden. Daher stellt sich die Frage, ob dieser Effekt auch auf die virtuellen Übungen übertragbar ist. Langfristige Studien könnten untersuchen, wie nachhaltig die in der VR erlernten Techniken im Vergleich zu app-basierten und traditionellen Methoden sind. VR Anwendungen können zukünftig in Form von Resilienztrainingsprogrammen vor allem in Schulen oder am Arbeitsplatz genutzt werden.

Project Team

• Hanalie El Sombati
• Helena Dauber
• Jolie Bast
• Julia Heigener

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Glücksbilder

Context

Maintaining our mental health is a major challenge in everyday life all over the world. According to a survey conducted in the European Union (Eurobarometer Survey) 46% of Europeans experienced an emotional or psychosocial problem, such as feeling depressed or anxious, in the past twelve months. The use of VR-technology can also help us maintain our mental health through appropriate exercises. One such popular psychological practice is to record our experiences, which helps to focus on the beauty of the world and notice small details. The exercise also enhances the feeling of “here and now”.

The Application

The "Glücksbilder" ("happy images") project aims to create an immersive 3d environment with VR technologies where the user can try a mental exercise from the Cogito application library. Using the app helps you to focus on the positive and beautiful and to strive for inner peace.
In the original exercise, the person doing the exercise has to take a walk in nature or outside with the help of their camera or phone, taking photos of beautiful, interesting things they might not have noticed before, and then hang the printed photos on a wall in their home. We realized our project using the Unity game engine and Meta Quest 2/3 VR-Headsets and tools. In our application, the user can perform a similar exercise in a 3D high-detail forest: the forest can be walked around along a defined path, and photos of the landscape and its elements can be taken by pressing a button, after which the user can print the photo and interact with it in a similar way to the Polaroid cameras. The project is an innovative way to recreate a mental exercise that, with the right tools, can be done anywhere, anytime, even with limited mobility. Its aesthetic value and interactivity further enhance the immersion and user experience. It is easy to learn and intuitive to use at the same time.

Future

More features could be added in the future to improve the user experience. A mini tutorial at the beginning would help the user to navigate even easier. Furthermore, the calming environment could be used for other exercises, such as meditation, with the right instructions.
The programme could potentially be used mainly for individual therapy, but could also be integrated into group therapy as part of treatment. However, further long-term research is needed to assess its effectiveness.

Sources

EU comprehensive approach to mental health (Eurobarometer survey): https://health.ec.europa.eu/non-communicable-diseases/mental-health_en

Project Team

• Aleksandra Zborowska
• Kamilla Eszter Rajnai
• Denise Wiebers

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Grübelwolke

In himmlischer Atmosphäre Grübelgedanken loslassen

Die Übung zielt darauf ab, negative Gedanken zu erkennen und sich von ihnen zu befreien, um emotionale Belastungen zu reduzieren. Sie basiert auf der Anwendung "Grübelgedanken loslassen" aus der psychotherapeutischen App Cogito. In unserer virtuellen Version der Aufgabe werden mündlich formulierte belastende Gedanken auf eine Grübelkarte projiziert und symbolisch durch Wolken weggetragen, bis diese sich in Luft auflösen. Dieser interaktive Prozess soll die reflektierte Auseinandersetzung mit Sorgen fördern und die kognitive Verarbeitung verstärken.

Project Team

• Moritz Fiedler
• Niklas Prahl
• Evgeniia Potapova

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Was Sie vielleicht noch nicht über John F. Kennedy wussten!

Neue Perspektiven auf chronische Krankheiten

Einführungsszene

Der Benutzer startet in einer Einführungsszene, in der er eine Anleitung zur Steuerung erhält. Dies soll die Benutzerfreundlichkeit verbessern. Als Game-Engine wurde Unity benutzt. Zur Verfügung stand uns eine Meta Quest 3 als VR-Headset. Durch das Betätigen des Portals kommt der User in das Innere des Museums (nächste Szene).

Museumsszene

In dem Museum erwarten den Usern Interaktive Wände. Durch Klick mit dem "Raycaster" dreht sich die Wand um 180°. Auf der Rückseite erhält der Nutzer Informationen über berühmte Persönlichkeiten und ihre Krankheiten. Dies soll spielerisch Wissen vermitteln und die Wahrnehmung von Krankheiten verändert.

Endszene

Der User wird im Abschlussraum motiviert, aktiv zu reflektieren und spielerisch falsche Attribute im Zusammenhang mit chronisch kranken Personen auszusortieren und zu entsorgen. Hierzu haben wir Virtuelle Interaktionswürfel mit dem Distance Grab genutzt.

Project Team

• Ipke Hansen
• Kai Moritz Bismarck
• Jule Frank

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Pfad der Achtsamkeit

The idea

In our project, we wanted to design a forest path where users can do small mindfulness exercises to relax. These exercises are located at three trees on the path in the forest landscape. At each station, the user is guided through the exercises by a narrator.

The path and its stations

The users start in a room in a hut. Next to the door there is a short tutorial on how to move around and interact with the world. All exercises on the path are started by hanging the respective signs on the trees. To familiarize users with this interaction, we also placed a sign in the hut that must be hung up befor the users can advance to the forrest itself.

First station – Bodyscan

In the exercise at the first station, which is based on the “Mindfulness for the body” exercise from the section Mindfulness & Inner Peace of the Cogito app, users perform a body scan in which they consciously perceive individual parts of their body.

Second station – 3-2-1

The second station is about naming different sensory perceptions in order to become more aware of the moment and your surroundings. This exercise is inspired by “The 5-4-3-2-1 technique” from the sleep section of the Cogito app.

Third Station – Mindful breathing

The exercise at the last station is based on the “Mindful breathing” exercise from the section Mindfulness & Inner Peace of the Cogito app, where users can practice slow, controlled breathing. Here, as some additional orientation, the user is provided with an air bubble, pulsing in the correct breathing rythm, wich floats next to them.

Project Team

• David Herrero Schmidt
• Blanche Pasternak
• Johanna Muth

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Virtuelle Handwerker

Built on the Unity game engine and utilizing the Meta XR SDK, this project transforms psychotherapeutic exercises aimed at enhancing well-being by replacing imagination with vivid simulation. With its HDR pipeline, the application delivers stunningly naturalistic and realistic rendering, ensuring an immersive experience.

Three uniquely designed maps, each offering a different environment to discover, complemented by an immersive sound design that enhances the sense of presence. A new way to improve the well-being of patients.

Project Team

• Carl Raabe
• Jannik Heinrich
• Phil Pieper