Traumatisk hjerneskade (TBI) kan være en af de mest ødelæggende skader det kan ske for et menneske. Fordi skaden er usynlig, TBI og slag syge har ofte problemer med at overbevise andre om, at skaden er reel, og de mange forskellige symptomer gør effektive terapier sværere at designe og administrere. Men nu er en forsker ved Loyola Marymount University i Los Angeles ved at undersøge, om slagtilfælde og TBI-overlevere kan drage fordel af at bruge en køresimulator designet til autoracer for at teste for neurologiske mangler og genoptræne overlevende til at køre sikkert.
Indhold
- Hvorfor racersimulatorer er forskellige
- Den kognitive del af kørsel
- Hvorfor fuld-bevægelse VR-simuleringsteknologi er anderledes
- Simulatorproducenter er om bord
"Jeg er i de tidlige stadier af et forskningsprojekt, der skal undersøge brugen af en køresimulator, som f.eks. SimGear GT, til genopretning af slagtilfælde. Målet med forskningen er at se, om træning med simulatorer, der giver bevægelsesfeedback, er mere effektiv end den nuværende kliniske standard, som ofte bruger simulatorer med fast base,” sagde Brendan Smith, assisterende professor i maskinteknik ved Loyola Marymount, til Digital Trends.
Hvorfor racersimulatorer er forskellige
Moderne racersimulatorer er meget mere komplekse end de køreopsætninger, der er designet til hjemmespil. En komplet racersimulator er designet til at skabe en fordybende virtual reality-oplevelse, herunder at flytte hele platformen for at simulere G-kræfter og de faktiske bevægelser af et køretøj.
En simulering vil med nøjagtighed forudsige, hvad der kommer til at ske i den virkelige verden.
Keith Maher er førende inden for VR-simuleringsteknologi. Han driver et firma ved navn VR Motion baseret i Hillsboro, Oregon. Maher har bygget både racersimulatorer og offentlige vejtræningssystemer, så han kender forskellen mellem de to bedre end de fleste. "Forskellen mellem et spil og en simulation er, at et spil vil opgive virkeligheden, så det er det fornøjelig, mens en simulering med nøjagtighed vil forudsige, hvad der kommer til at ske i den virkelige verden,” han forklaret.
Den nuværende racersimulatorteknologi inkluderer wraparound-skærme for en sømløs visning både foran og ved siden af føreren, og VR-teknologi som f.eks. Oculus Rift beskyttelsesbriller for at give de visuelle effekter. Paul Stary, præsident og administrerende direktør for VirtualGT i Costa Mesa, Californien, er specialist i at gøre det virtuelle miljø virkelig fordybende.
"Det, der sker, er, at du har det bevidste sind og det ubevidste sind i konflikt med hinanden," sagde Stary. "Det bevidste sind er en villig deltager, det ønsker, at illusionen skal være ægte. Når du sidder i en simulator, oplever du en samling af effekter som lyd, vibration, bevægelse, det visuelle billede, der produceres, vibration i kontrollerne, tvungen feedback-effekter og så videre. Alle disse effekter samles for at skabe denne illusion. Det underbevidste sind sammenligner, hvad der foregår i simulatoren med virkeligheden for at afgøre, om det er ægte eller ej."
Det underbevidste sind sammenligner, hvad der foregår i simulatoren, med virkeligheden for at afgøre, om det er ægte eller ej.
Smith tester, om en bevægelig simulator er bedre end en grundlæggende køresimulator med fast base til terapeutisk brug.
"De fleste simulatorer, der i øjeblikket bruges til terapi, er af den faste base," fortsatte han. "Disse simulatorer giver ikke den bevægelsesfeedback, der er ved at blive guldstandarden blandt sim-racersamfundet. Uden denne feedback reduceres kørsel fra det rige samspil af visuelle, haptiske og vestibulære fornemmelser til en belastende visuel øvelse. Simulatorer med fast base kan derfor være utilstrækkelig klinisk praksis, fordi de forsømmer grundlæggende kørefærdigheder, som patienter stolede på, før de fik et slagtilfælde."
Den kognitive del af kørsel
"Neurologisk skade, såsom slagtilfælde, fører til en bred vifte af fysiske og kognitive svækkelser," bemærkede Smith. ”Der er adaptive teknologier som ratknopper og håndtagsfastgørelser til gas- og bremsepedalerne, der i høj grad kan hjælpe på den fysiske side. Men på den kognitive side er vores teori, at mange af de reflekser, som bilister stoler på, kan blive afbrudt af et slagtilfælde."
Ved at bruge en simulator kan forskere teste for disse kognitive problemer uden at sætte patienten ind i et egentligt køretøj.
"Før et slagtilfælde kan de fleste bilister sandsynligvis stoppe i et vejkryds med minimal opmærksomhed på det faktiske stop," sagde Smith. "I stedet er det mere sandsynligt, at chauffører tænker på, hvad de skal gøre næste gang, for at se, om det vil være klart gør det, og kigger sandsynligvis bagud og rundt for at sikre, at ingen gør noget ud af almindelig. Meget lidt visuel opmærksomhed er nødvendig for at komme til konsekvent at stoppe på det rigtige sted. Chauffører bruger en række andre sanser til at udføre manøvrer så konsekvent. Dette inkluderer en persons balancesans og kontakttryk med sædet, som begge afhænger af accelerations-, bremsnings- eller drejningshastigheden. Vi frygter, at neurologiske skader ændrer, hvordan disse sanser føles under kørsel, og de kræver øvelse for at genlære."
At finde et sikkert sted, hvor patienter kan øve sig i deres kørsel og demonstrere, hvad de kan, er nøglen til effektiv testning og terapi.
Hvis du ikke kan måle deceleration ved at føle, skal du pludselig fiksere det tempo, hvormed afstanden til stoppestedet lukker.
"At sætte sig bag rattet og faktisk øve ville sandsynligvis føre til den hurtigste restitution, men det kan være ret farligt," sagde Smith. "Simulatorer med fast base kan virke som om de ville hjælpe. Efter et slagtilfælde kan det begynde at føles som om alt på vejen sker for hurtigt, og det ville være let at tro, at enhver simulering ville være god praksis. Mit forskerhold forventer dog, at kørsel bliver så overvældende, for det meste fordi at miste nogle få nøglereflekser pludselig betyder, at alt skal gøres ved vision. Hvis du ikke kan måle deceleration ved at føle, skal du pludselig fiksere det tempo, hvormed afstanden til stoppestedet lukker. Pludselig bliver alle de andre krav til kørsel sekundære, og chancerne for ikke at se en uventet fare stiger. Simulering med fast base vil ikke genoptræne disse reflekser, og skal i stedet træne nye færdigheder, som kan være for krævende efter et slagtilfælde."
Hvorfor fuld-bevægelse VR-simuleringsteknologi er anderledes
Motivationen for at bruge simulatorer med bevægelsesfeedback er at genoptræne disse nøglereflekser i et slagtilfælde eller TBI-overlever. Ved at give hver patient mulighed for at øve færdighederne og udvikle reflekserne og selvtilliden til at køre, simulatoren giver dem mulighed for at udnytte al den sansning, bevægelse og kognitive evne, de bevarer, for at komme tilbage bagved hjul sikkert.
"I øjeblikket kører vi foreløbige eksperimenter for at bestemme, hvordan bevægelsesfornemmelse påvirker ikke-deaktiveret førerpræstation under simuleret kørsel," forklarede Smith. "Hvis de klarer sig bedre med bevægelsesfeedback end i fast-base-tilstand, vil dette være et godt bevis på, at bevægelsesaktiverede simulatorer aktiverer de reflekser, der er afgørende for kørsel. Så vil vi begynde at teste, om slagtilfældeoverlevere også forbedrer deres køreevne mere med bevægelsesfornemmelse, i sidste ende tester, om dette fører til større køreegenskaber på vej, som bestemt af professionel kørsel evaluatorer. Vi overvejer også at udvide denne undersøgelse til overlevende af traumatisk hjerneskade (TBI), såsom mange af vores veteraner, der har udstået hjernerystelse eller stødrelaterede skader."
Brug af fuldbevægelsessimulatorer kan teste for underskud i en realistisk simulering og også hjælpe med restitution.
"Hvad har det med rehabilitering at gøre?" spurgte Smith. ”For det første føles hverdagsoplevelser efter et slagtilfælde ofte anderledes. For eksempel kan bremsning pludselig føles som at dreje til højre, og mange af de reflekser, der er udviklet under flere års kørsel, kan begynde at give forkerte oplysninger. Heldigvis er vores hjerner gode til at tilpasse sig ændringer som denne, vi gør det hver gang vi lærer noget, uanset om vi har haft et slagtilfælde eller ej. Men denne tilpasning kræver øvelse. Og hvis den simulatormedierede terapi ikke involverer bevægelsesfornemmelse, vil denne vigtige del af deres genopretning ikke ske."
Simulatorproducenter er om bord
Producenter af racersimulatorer har omfavnet forskningen i de terapeutiske anvendelser af deres produkter. Zach Davis løber SimGear Simulatorer i Schaumburg, Illinois. SimGear leverede simulatorerne i brug hos Loyola Marymount.
»Jeg har et par familiemedlemmer, der har haft slagtilfælde. Det er fantastisk at kunne være en del af dette projekt, vel vidende at det kan hjælpe andre i fremtiden og forstå mere om eftervirkningerne af et slagtilfælde,” sagde Davis. "Nu hvor de har simulatoren, ser jeg frem til at se, hvilke andre undersøgelser de bruger den til, for nu har alle adgang til den på deres anlæg."
Chris Considine er flyttemanden bag CXC-simuleringer i Los Angeles, Californien, og en anden leder i at bringe racersimulering til medicinsk forskning og terapi.
"Nu hvor de har simulatoren, ser jeg frem til at se, hvilke andre undersøgelser de bruger den til, for nu har alle adgang til den på deres anlæg."
"For 15 år siden talte jeg med folk om dette, men ingen troede på os," huskede Considine. "På grund af motorsportens natur og måden, vi træner gennem simulering, kan det virkelig strække sig gennem mange andre discipliner. I motorsporten sker alt så hurtigt, at du skal falde mere tilbage på muskelhukommelsen. Du får ikke tid til at tænke over dine handlinger; du skal reagere. Der er så mange applikationer til det, og selvfølgelig er slagtilfælde en af dem. Vi hører også meget om TBI fra NFL. Der er så mange applikationer; det stopper aldrig."
Som maskiningeniør har Smith en klar plan for sit arbejde.
"Til vores forskning vil vi teste hypotesen om, at bevægelsesfornemmelse faktisk er en primær kilde til førerens feedback uanset slagtilfælde eller alder," sagde han. "Så vil vi undersøge, om udvidet træning med en bevægelsesaktiveret simulator, som SimGear GT, kan hjælpe slagtilfældeoverlevere med at genlære fornemmelsen af at bremse, dreje og accelerere. Vi forventer, at dette vil genoprette de reflekser, der gør køremanøvrer nemmere og tillader slagtilfældeoverlevere at fokusere deres opmærksomhed på de fine punkter i sikker kørsel."
