Indywidualne leczenie bólu W jaki sposób wzrok może umożliwić spersonalizowane łagodzenie bólu dzięki wirtualnej rzeczywistości

Według wyników pierwszych na świecie badań przeprowadzonych przez Uniwersytet Wschodniej Anglii połączenie sztucznej inteligencji (AI) z technologią śledzenia ruchu gałek ocznych w wirtualnej rzeczywistości może pewnego dnia pomóc w spersonalizowaniu leczenia milionów osób cierpiących na przewlekły ból.

Naukowcy odkryli, że niewielkie zmiany wielkości źrenicy i wzorce mrugania mogą wskazywać, jak intensywnie pracuje mózg podczas wykonywania zadań w wirtualnej rzeczywistości. Zespół ma nadzieję, że ich badania otworzą drogę do stworzenia systemów noszonych na ciele, które automatycznie dostosowują terapię w czasie rzeczywistym.

Dla milionów osób cierpiących na przewlekły ból może to stanowić znaczący krok w kierunku bardziej spersonalizowanej opieki bez stosowania leków.

Główny badacz, dr Jordan Tsigarides z Wydziału Nauk o Zdrowiu Uniwersytetu Wschodniej Anglii (UEA), powiedział: „Przewlekły ból dotyka szacunkowo 1,5 miliarda ludzi na całym świecie i jest jedną z głównych przyczyn niepełnosprawności”.

„Wirtualna rzeczywistość ma ogromny potencjał terapeutyczny – czy to poprzez prowadzenie pacjentów przez spokojny las, wspieranie ćwiczeń relaksacyjnych, czy też angażowanie ich w gry i łamigłówki, które pomagają radzić sobie z bólem.”

„Może to pomóc w zmniejszeniu przewlekłego bólu poprzez zanurzenie użytkowników w wciągających, interaktywnych środowiskach, które przyciągają uwagę mózgu i odwracają ją od bólu, zmniejszają stres i niepokój związane z bólem, a z czasem mogą nawet pomóc w zmianie sposobu, w jaki mózg przetwarza ból.

„Jednak większość programów wykorzystujących wirtualną rzeczywistość oferuje wszystkim użytkownikom takie same wrażenia, mimo że poziom odczuwanego bólu i wysiłku umysłowego może zmieniać się z chwili na chwilę.

„Nasze badania wskazują, że przyszłe systemy będą mogły odczytywać wysiłek umysłowy na podstawie ruchu gałek ocznych i dostosowywać terapię w czasie rzeczywistym do potrzeb każdej osoby.

„Gdyby zestaw słuchawkowy potrafił wykryć, kiedy ktoś zaczyna odczuwać przeciążenie psychiczne, mógłby potencjalnie automatycznie dostosować wrażenia użytkownika, aby utrzymać jego zaangażowanie i zmaksymalizować korzyści terapeutyczne”.

Jak przebiegały badania

Badania prowadził dr Jordan Tsigarides w ramach swojej pracy doktorskiej na Uniwersytecie Wschodniej Anglii (UEA). „W mojej pracy doktorskiej badam, w jaki sposób sztuczna inteligencja i technologia czujników mogłyby sprawić, by terapie z wykorzystaniem wirtualnej rzeczywistości były lepiej dostosowane do indywidualnych potrzeb. Chcemy znaleźć właściwą równowagę między wyzwaniem a komfortem” – powiedział.

W badaniu wzięło udział 84 ochotników, w tym 42 osoby cierpiące na przewlekłe schorzenia układu mięśniowo-szkieletowego, takie jak zapalenie stawów i fibromialgia. Uczestnicy wykonywali serię coraz trudniejszych zadań sprawdzających pamięć, mając na głowie gogle VR wyposażone w technologię śledzenia ruchu gałek ocznych.

Zespół odkrył, że wraz ze wzrostem stopnia trudności zadań źrenice uczestników rozszerzały się, a częstotliwość mrugania wzrastała. Najnowocześniejsze modele sztucznej inteligencji, które analizowały wzorce tych sygnałów w czasie, były następnie w stanie rozróżnić niski i wysoki poziom obciążenia umysłowego z dokładnością sięgającą 88 procent u zdrowych ochotników.

Zadania w rzeczywistości wirtualnej były również dobrze tolerowane, a uczestnicy zgłaszali bardzo niski poziom objawów choroby lokomocyjnej i dyskomfortu.

Nowa generacja adaptacyjnych terapii VR

Dr Tsigarides powiedział: „Wyniki te wskazują na przyszłość, w której zestaw słuchawkowy mógłby w sposób ciągły monitorować obciążenie mózgu za pomocą oczu, automatycznie dostosowując leczenie do potrzeb każdego użytkownika”.

„Nasze wcześniejsze badania wykazały obiecujące zmniejszenie bólu u osób cierpiących na fibromialgię dzięki zastosowaniu terapeutycznej rzeczywistości wirtualnej. Obecnie badamy, jak sprawić, by te doświadczenia były bardziej przemyślane, lepiej dostosowane do potrzeb i spersonalizowane dla każdej osoby”.

„Do tej pory większość terapii VR miała charakter uniwersalny. Wyniki naszych badań mogą pomóc w spersonalizowaniu terapii i lepszym dostosowaniu ich do potrzeb pacjentów. Mogłoby to przyczynić się do udoskonalenia przyszłych terapii VR, nie tylko w przypadku bólu, ale potencjalnie także w przypadku takich schorzeń jak lęk czy depresja”.

„W przyszłości te same zasady można by zastosować w edukacji i szkoleniach zawodowych, gdzie wirtualne doświadczenia edukacyjne mogłyby dostosowywać się do obciążenia umysłowego uczącego się”.

Jednak badanie to uwypukliło również pewne wyzwanie. Chociaż modele sztucznej inteligencji osiągały dobre wyniki w przypadku zdrowych ochotników, ich dokładność była znacznie niższa wśród osób cierpiących na przewlekły ból, co sugeruje, że standardowe podejścia mogą nie sprawdzać się równie dobrze u wszystkich pacjentów.

Naukowcy uważają, że przyszłe systemy będą prawdopodobnie wymagały indywidualnej kalibracji – będą musiały najpierw zbadać, w jaki sposób oczy każdej osoby reagują na wysiłek umysłowy, zanim podejmą decyzje dotyczące leczenia.

Mówi się też, że potrzebne są szerzej zakrojone badania, aby ustalić, czy adaptacyjne terapie z wykorzystaniem rzeczywistości wirtualnej mogą poprawić rzeczywiste wyniki leczenia pacjentów.

Artykuł oryginalny: „VR-FOCUS: ocena śledzenia ruchu gałek ocznych podczas zadania N-back w wirtualnej rzeczywistości jako wskaźnika obciążenia poznawczego w przypadku bólu przewlekłego”; Scientific Reports