Neuroadaptives VR-System zur Behandlung von Arachnophobie

Basierend auf EEG-Daten und Herzfrequenz passt das VR-System der Technischen Universität Graz die Intensität der Exposition an das Angstniveau der Probandinnen und Probanden mit Arachnophobie an.

Forschende der TU Graz haben ein neuartiges Virtual-Reality (VR)-System entwickelt, das die Behandlung von Arachnophobie künftig gezielter und individueller gestalten könnte. Das System „VRSpi“ ist ein Prototyp, der während einer Konfrontation mit Spinnen in einer VR-Umgebung die EEG-Daten sowie die Herzfrequenz der Probandinnen und Probanden analysiert. Auf Basis dieser objektiven Messdaten passt das System die Intensität der Reize in Echtzeit an das aktuelle Angstniveau der Person an. So wird eine Über- oder Unterforderung vermieden und die Wirksamkeit der Exposition optimiert, um die Probandinnen und Probanden an die Tiere zu gewöhnen.

Objektive Messdaten statt subjektiver Einschätzung

Arachnophobie zählt zu den häufigsten spezifischen Phobien. Eine wirksame Behandlung ist die Expositionstherapie: Betroffene werden schrittweise mit dem angstauslösenden Reiz konfrontiert, um eine Gewöhnung zu erreichen. Im Rahmen der Therapie kommen dabei auch Virtual Reality-Anwendungen als sichere und kostengünstige Alternative zu Begegnungen mit echten Tieren zum Einsatz. Die Intensität der Konfrontation in diesen sogenannten VRET-Systemen (Virtual Reality Exposure Therapy) dosieren Therapeutinnen und Therapeuten meist auf Basis subjektiver Eindrücke.

Im Gegensatz dazu reguliert das System VRSpi die Intensität der Angstreize anhand objektiver neurophysiologischer Parameter. Die Grundzüge des Systems wurden im Rahmen einer Masterarbeit unter der Leitung von Selina C. Wriessnegger am Institute of Neural Engineering entwickelt. „Die Hirnströme und Herzfrequenz liefern uns verlässliche Hinweise darauf, wie stark jemand gerade belastet ist“, erklärt Wriessnegger. Als besonders aussagekräftig erwies sich die frontale Alpha-Asymmetrie im EEG: Bei Angst zeigt sich eine stärkere Aktivierung des rechten Frontallappens des Gehirns.

Versuchsaufbau: Virtuelle Spinnen im Kellergewölbe

An einer Machbarkeitsstudie für das neue System nahmen 21 gesunde Probandinnen und Probanden teil. Sie trugen eine EEG-Haube sowie eine VR-Brille und wurden in einem virtuellen Kellergewölbe unterschiedlich intensiven Reizen ausgesetzt – von einzelnen kleinen bis zu zahlreichen großen Spinnen. Die Teilnehmenden signalisierten regelmäßig per Handzeichen, wie sie ihr Angstniveau selbst einschätzten. Parallel dazu analysierte ein zuvor auf die jeweilige Person trainierter Algorithmus die EEG-Daten in Echtzeit. Mit zunehmender Intensität des Angstreizes zeigte sich eine deutliche Verschiebung der Hirnaktivität in Richtung des rechten Frontallappens.

„Unsere Ergebnisse belegen, dass sich Angstzustände zuverlässig im Gehirn messen lassen und die Daten für eine adaptive Steuerung virtueller Umgebungen nutzbar sind“, berichtet Wriessnegger. „Das eröffnet neue Möglichkeiten für personalisierte Therapiekonzepte, bei denen die Exposition präzise und individuell dosiert wird.“

Herausforderung Hardware

Für eine breite Anwendung in der klinischen Praxis stellt vor allem die Hardware derzeit noch eine Hürde dar. Das Anlegen einer EEG-Haube ist vergleichsweise aufwendig und erfordert geschultes Personal. Zwar existieren bereits kompaktere EEG-Lösungen wie Wearables oder In-Ear-Systeme, diese erreichen jedoch bislang nicht dieselbe Messgenauigkeit.

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