Rzeczywistość wirtualna jest obiecująca w zakresie wczesnego wykrywania problemów z równowagą u osób cierpiących na stwardnienie rozsiane
Data opublikowania:WZGÓRKA KAPL – U osób chorych na stwardnienie rozsiane (SM) często występuje znacznie zwiększone ryzyko upadku i odniesienia obrażeń, nawet jeśli czują, że są w stanie normalnie chodzić.
Teraz zespół kierowany przez naukowców ze Szkoły Medycznej UNC zademonstrował stosunkowo łatwą metodę wczesnego wykrywania takich problemów.
Naukowcy w badaniu opublikowanym w PLoS Jeden, wykorzystali system rzeczywistości wirtualnej (VR), aby oszukać osoby badane, tak aby myślały, że spadają podczas chodzenia po bieżni. Naukowcy odkryli wyraźne różnice w reakcjach osób chorych na stwardnienie rozsiane i osób w tym samym wieku bez stwardnienia rozsianego. Różnice te nie były widoczne pomiędzy grupami, gdy chodziły normalnie, bez iluzji „spadania”.
Naukowcy są przekonani, że taki test oparty na rzeczywistości wirtualnej, po dalszych badaniach i rozwoju, mógłby zostać udostępniony i szeroko stosowany w klinikach neurologicznych, aby wcześniej ostrzegać pacjentów ze stwardnieniem rozsianym o zaburzeniach równowagi, co umożliwiłoby im podjęcie działań zmniejszających ryzyko upadku.
„Nasze obiecujące wyniki sugerują, że można wykorzystać rzeczywistość wirtualną do wykrywania problemów z równowagą, które zwykle pozostają niewykryte, dopóki dana osoba nie zacznie doświadczać prawdziwych upadków w domu lub w pracy” – powiedział główny badacz badania Jason Franz, adiunkt we Wspólnym Wydziale Stanowym UNC/NC Inżynierii Biomedycznej.
Stwardnienie rozsiane to choroba mózgu, na którą cierpi około 400 000 osób w Stanach Zjednoczonych i ponad 2 miliony na całym świecie. Powszechnie uważa się, że jest to spowodowane niewłaściwą aktywnością komórek odpornościowych w mózgu i charakteryzuje się utratą warstwy izolacyjnej białka mielinowego wokół włókien nerwowych – utratą, która pogarsza zdolność włókien do przewodzenia sygnałów nerwowych. Oznaki i objawy stwardnienia rozsianego obejmują zmęczenie, drętwienie i mrowienie, upośledzenie funkcji poznawczych, niestabilność nastroju oraz problemy z równowagą i chodzeniem.
To ostatnie może objawiać się nieoczekiwanie. W przypadku osób chorych na stwardnienie rozsiane, które wykazują niewielką niepełnosprawność lub nie wykazują jej wcale, ryzyko upadku może być już średnio dwukrotnie większe w porównaniu z osobami, które nie chorują na stwardnienie rozsiane. Badania wykazały również, że osoby, u których zdiagnozowano stwardnienie rozsiane, upadają średnio co najmniej raz w roku. Wiele z tych upadków ma miejsce podczas czynności takich jak chodzenie.
Franz i jego współpracownicy starali się opracować test, który wykazywałby zaburzenia równowagi i chodu nawet u osób chorych na stwardnienie rozsiane, które mogą nie być świadome tych problemów lub ujawniać je podczas normalnego chodzenia.
„Kiedy chodzimy, nasze mózgi korzystają z różnych kanałów sprzężenia zwrotnego, w tym z czujników siły w stopach, aby kierować naszymi ruchami i wprowadzać poprawki przy każdym kroku” – powiedział Franz. „Ale u osób chorych na stwardnienie rozsiane czujniki siły mogą stać się mniej niezawodne, dlatego ludzie muszą bardziej polegać na innych kanałach, zwłaszcza na wzroku”.
Franz i współpracownicy wykorzystali urządzenie VR, które umożliwia eksperymentalną manipulację percepcją wzrokową. Ich urządzenie laboratoryjne przypomina półkolisty ekran teatralny, który badani oglądają podczas spaceru po bieżni. Scena VR przedstawiała korytarz, po którym zdawała się iść osoba z tą samą prędkością, z jaką poruszała się na bieżni. Czasami wahania sceny na boki stwarzały u każdej osoby iluzję, że traci stabilność, wywołując reakcję korygującą, którą można było zmierzyć jako zmianę chodu i ułożenia stóp. Hipoteza Franza była taka, że pacjenci ze stwardnieniem rozsianym z zaburzeniami równowagi będą się wyraźnie różnić od osób zdrowych pod względem tych reakcji korygujących.
Naukowcy przebadali 14 osób chorych na stwardnienie rozsiane i 14 dobranych pod względem wieku uczestników, którzy nie chorowali na stwardnienie rozsiane. Odkryli, że rzeczywiście istniała wyraźna różnica w reakcjach między grupami, ale stało się to jasne dopiero po zastosowaniu wyzwania równowagi VR.
„Podczas normalnego chodzenia bez VR – nawet przy użyciu naszego zaawansowanego sprzętu laboratoryjnego, w tym baterii kamer do przechwytywania ruchu 3D – nie mogliśmy skutecznie odróżnić osób chorych na stwardnienie rozsiane od zdrowych osób w tym samym wieku” – powiedział Franz. „Zatem to podejście polegające na chodzeniu z zaburzeniami może mieć wiele ważnych zastosowań klinicznych i translacyjnych”.
On i jego współpracownicy przystosowują obecnie swój system do użytku z goglami VR klasy konsumenckiej jako rutynowe narzędzie diagnostyczne do stosowania w klinikach neurologów w celu wykrywania zaburzeń równowagi, które w przeciwnym razie pozostałyby nierozpoznane.
Mają także nadzieję na opracowanie systemu VR jako narzędzia fizjoterapii, które pomoże pacjentom ze stwardnieniem rozsianym poprawić równowagę, a tym samym zmniejszyć ryzyko upadków.
Prace powstały w ramach współpracy między Połączonym Wydziałem Inżynierii Biomedycznej stanu UNC/NC, Centrum Rehabilitacji Szkoły Medycznej UNC i Uniwersytetem Illinois.
Badania współfinansowano z grantu przyznanego przez Krajowe Towarzystwo ds. stwardnienia rozsianego.
Współautorami badania, oprócz Jasona Franza, byli dr Brian Selgrade i Diane Meyer z UNC oraz dr Jacob Sosnoff z Uniwersytetu Illinois w Urbana-Champaign.