Augenreaktionen als Schlüssel: Wie VR-Therapie bei chronischen Schmerzen individueller werden könnte

Virtuelle Realität (VR) wird seit einigen Jahren als Behandlungsoption für Patienten mit chronischen Schmerzen erforscht. Britische Wissenschaftler arbeiten an einem Ansatz, mit dem VR-Sessions in Echtzeit individuell angepasst und somit ihre Wirkung optimiert werden könnte.

Wissenschaftler der University of East Anglia (Norwich, Großbritannien) haben sich zum Ziel gesetzt, den therapeutischen Nutzen von virtueller Realität (VR) zur Behandlung chronischer Schmerzen zu erhöhen. Ihre Idee: Künstliche Intelligenz (KI) soll kleinste Reaktionen der Augen während einer VR-Session in Echtzeit analysieren und darauf basierend die VR-Therapie anpassen.

In „Scientific Reports“ berichten sie über erste Ergebnisse: Die von ihnen eingesetzten KI-Modelle konnten bei gesunden Probanden im Eye-Tracking während einer VR-Session bereits mit recht hoher Genauigkeit (bis zu 88 %) die geistige Belastung einschätzen. Bei Patienten mit chronischen Schmerzen war die Genauigkeit allerdings deutlich geringer. Die Forschenden um Erstautor Dr. Jordan Tsigarides gehen daher davon aus, dass künftige KI-Modelle für den Einsatz bei Schmerzpatienten möglicherweise individuell kalibriert werden müssen, um zu lernen, wie die Augen jeder Person auf geistige Anstrengung reagieren, bevor Behandlungsentscheidungen getroffen werden.

KI wertet Eye-Tracking-Daten zur Beurteilung der geistigen Belastung aus

An der experimentellen Studie nahmen 84 Freiwillige teil, darunter 42 Menschen mit chronischen muskuloskelettalen Schmerzen wie Arthritis und Fibromyalgie sowie 42 gesunde Probanden. Die Teilnehmer absolvierten eine Reihe von zunehmend anspruchsvollen Arbeitsgedächtnisaufgaben (N-Back-Test), während sie ein mit Eye-Tracking-Technologie ausgestattetes VR-Headset trugen.

Das Team stellte fest, dass sich die Pupillen der Teilnehmer weiteten und ihre Blinzelfrequenz zunahm, je anspruchsvoller die Aufgaben wurden. Die Forschenden verwendeten Zeitreihen-basierte KI-Modelle, die die Muster dieser Signale im Zeitverlauf analysierten. Bei gesunden Freiwilligen konnten die Modelle mit einer Genauigkeit von bis zu 88 Prozent zwischen geringer (1-Back) und hoher (4-Back) geistiger Belastung unterscheiden. Bei Patienten mit chronischen Schmerzen sank die Genauigkeit auf einen Wert von bis zu 65 Prozent. Somit reicht die Leistung bei chronischen Schmerzen derzeit nicht für verlässliche Aussagen auf Einzelebene aus, wie die Forschenden resümieren.

Die VR-Aufgaben wurden insgesamt gut vertragen. Die Teilnehmer berichteten von sehr geringen Beschwerden wie Bewegungsübelkeit und Unwohlsein.

Mögliche Einsatzgebiete adaptiver VR-Behandlungen

„Bislang war VR meist eine Einheitslösung. Unsere Erkenntnisse könnten dazu beitragen, Behandlungen individueller und reaktionsfähiger zu gestalten“, erklärt Tsigarides, der die Arbeit im Rahmen seiner Promotion leitete. Seiner Ansicht nach könnte dies zukünftige VR-Behandlungen nicht nur bei Schmerzen verbessern. Als weitere mögliche Anwendungsgebiete nennt er Erkrankungen wie Angstzustände oder Depressionen. Potenzial sieht er auch im Bildungswesen, wo sich virtuelle Lernerfahrungen an die mentale Belastung des Lernenden anpassen könnten.

„Unsere früheren Untersuchungen zeigten vielversprechende Schmerzlinderungen bei Menschen mit Fibromyalgie durch den Einsatz therapeutischer VR. Jetzt erforschen wir, wie wir diese Erfahrungen intelligenter, reaktionsfähiger und auf jede Person zugeschnitten gestalten können“, erläutert er. Ob adaptive VR-Therapien die Behandlungsergebnisse in der Praxis verbessern, müssen größere Studien zeigen.

(ah/BIERMANN)

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