Gepersonaliseerde pijnbestrijding Hoe de ogen met behulp van virtual reality de weg kunnen banen naar gepersonaliseerde pijnbestrijding

Volgens baanbrekend onderzoek van de Universiteit van East Anglia zou de combinatie van kunstmatige intelligentie (AI) en eye-tracking in virtual reality op een dag kunnen bijdragen aan een gepersonaliseerde behandeling voor miljoenen mensen die met chronische pijn leven.

Wetenschappers hebben ontdekt dat kleine veranderingen in de grootte van de pupil en het knipperpatroon kunnen aangeven hoe hard de hersenen werken tijdens virtual reality-taken. Het team hoopt dat hun onderzoek de weg kan effenen voor draagbare systemen die de therapie automatisch en in realtime aanpassen.

Voor de miljoenen mensen die met chronische pijn leven, zou dit een belangrijke stap kunnen betekenen in de richting van meer gepersonaliseerde, medicijnvrije zorg.

Hoofdonderzoeker dr. Jordan Tsigarides, van de School of Health Sciences van de UEA, zei: “Chronische pijn treft naar schatting 1,5 miljard mensen wereldwijd en is een van de belangrijkste oorzaken van invaliditeit.”

“Virtual reality heeft een enorm therapeutisch potentieel – of het nu gaat om het begeleiden van patiënten door een rustig bos, het ondersteunen van ontspanningsoefeningen of het betrekken van patiënten bij spelletjes en puzzels die helpen bij het omgaan met pijn.

“Het kan chronische pijn helpen verminderen door gebruikers onder te dompelen in boeiende, interactieve omgevingen die de aandacht van de hersenen vasthouden en deze van de pijn afleiden, pijngerelateerde stress en angst verminderen, en op den duur zelfs kunnen helpen om de manier waarop de hersenen pijn verwerken te hertrainen.

“Maar de meeste virtual reality-programma’s bieden iedereen dezelfde ervaring, ook al kunnen de pijn en de mentale inspanning van mensen van moment tot moment variëren.

“Ons onderzoek wijst erop dat toekomstige systemen mentale inspanning via de ogen zouden kunnen aflezen en de therapie in realtime aan elk individu zouden kunnen aanpassen.

“Als een headset kan detecteren wanneer iemand mentaal overbelast raakt, zou deze de ervaring mogelijk automatisch kunnen aanpassen om de gebruiker betrokken te houden en het therapeutische effect te maximaliseren.”

Hoe het onderzoek tot stand kwam

Het onderzoek werd geleid door dr. Jordan Tsigarides in het kader van zijn promotieonderzoek aan de UEA. “In mijn promotieonderzoek onderzoek ik hoe AI en sensortechnologie ervoor kunnen zorgen dat virtual reality-behandelingen beter op het individu kunnen worden afgestemd. We willen de juiste balans vinden tussen uitdaging en comfort,” zei hij.

Aan het onderzoek namen 84 vrijwilligers deel, waaronder 42 mensen met chronische aandoeningen van het bewegingsapparaat, zoals artritis en fibromyalgie. De deelnemers voerden een reeks steeds veeleisender wordende geheugentests uit terwijl ze een VR-headset droegen die was uitgerust met eye-tracking-technologie.

Het team ontdekte dat naarmate de taken mentaal uitdagender werden, de pupillen van de deelnemers groter werden en ze vaker met hun ogen knipperden. Geavanceerde AI-modellen die de patronen in deze signalen in de loop van de tijd analyseerden, konden vervolgens bij gezonde vrijwilligers met een nauwkeurigheid van maximaal 88 procent onderscheid maken tussen een lage en een hoge mentale werkbelasting.

De VR-opdrachten werden ook goed verdragen; de deelnemers meldden zeer weinig last van bewegingsziekte en ongemak.

Een nieuwe generatie adaptieve VR-behandelingen

Dr. Tsigarides zei: “Deze resultaten wijzen op een toekomst waarin een headset de belasting van de hersenen continu via de ogen zou kunnen monitoren en de behandeling automatisch zou kunnen afstemmen op elke individuele gebruiker.”

“Uit ons eerdere onderzoek bleek dat therapeutische VR bij mensen met fibromyalgie een veelbelovende vermindering van de pijn opleverde. Nu onderzoeken we hoe we die ervaringen slimmer, responsiever en op maat van elke persoon kunnen maken.”

“Tot nu toe was VR meestal een standaardoplossing voor iedereen. Onze bevindingen kunnen helpen om behandelingen persoonlijker en beter afgestemd te maken. Dit zou toekomstige VR-behandelingen kunnen verbeteren, niet alleen voor pijn, maar mogelijk ook voor aandoeningen zoals angst of depressie.”

“In de toekomst zouden dezelfde principes kunnen worden onderzocht in het onderwijs en de beroepsopleiding, waar virtuele leerervaringen zich zouden kunnen aanpassen aan de mentale belasting van de leerling.”

Het onderzoek bracht echter ook een uitdaging aan het licht. Hoewel AI-modellen uitstekend presteerden bij gezonde vrijwilligers, was de nauwkeurigheid aanzienlijk lager bij mensen met chronische pijn, wat erop wijst dat gestandaardiseerde benaderingen mogelijk niet voor alle patiënten even goed werken.

De onderzoekers zijn van mening dat toekomstige systemen wellicht individueel moeten worden gekalibreerd, waarbij ze leren hoe de ogen van elke persoon reageren op mentale inspanning, voordat er beslissingen over de behandeling worden genomen.

En men zegt dat er grotere onderzoeken nodig zijn om vast te stellen of adaptieve VR-therapieën de resultaten voor patiënten in de praktijk kunnen verbeteren.

Oorspronkelijk artikel: ‘VR-FOCUS: evaluation van eye tracking tijdens een virtual reality N-back-taak als indicator voor cognitieve belasting bij chronische pijn’; Scientific Reports