Forschungsteam testet Fahrsimulator zur Wiederherstellung nach Schlaganfall

Eine traumatische Hirnverletzung (TBI) kann eine der häufigsten sein verheerende Verletzungen das kann einem Menschen passieren. Weil das Schäden sind unsichtbar, TBI und Schlaganfall Den Betroffenen fällt es oft schwer, andere davon zu überzeugen, dass die Verletzung real ist, und die Vielfalt der Symptome erschwert die Entwicklung und Durchführung wirksamer Therapien. Aber jetzt untersucht ein Forscher an der Loyola Marymount University in Los Angeles, ob Schlaganfall- und Schädel-Hirn-Trauma-Überlebende dies können Profitieren Sie von der Verwendung eines für Autorennen entwickelten Fahrsimulators, um neurologische Defizite zu testen und Überlebende zum Fahren umzuschulen sicher.

„Ich befinde mich im Anfangsstadium eines Forschungsprojekts, das den Einsatz von Fahrsimulatoren wie dem untersuchen wird

SimGear GT, zur Erholung nach einem Schlaganfall. Ziel der Forschung ist es herauszufinden, ob das Training mit Simulatoren, die Bewegungsfeedback liefern, effektiver ist als das aktuelle klinische Training Standard, der häufig Simulatoren mit fester Basis verwendet“, sagte Brendan Smith, Assistenzprofessor für Maschinenbau an der Loyola Marymount, gegenüber Digital Trends.

Warum Rennsimulatoren anders sind

Moderne Rennsimulatoren sind viel komplexer als die dafür konzipierten Fahraufbauten Heimspiele. Ein vollständiger Rennsimulator soll ein immersives Virtual-Reality-Erlebnis schaffen, einschließlich der Bewegung der gesamten Plattform, um G-Kräfte und die tatsächlichen Bewegungen eines Fahrzeugs zu simulieren.

Keith Maher ist ein Vordenker in der VR-Simulationstechnologie. Er leitet eine Firma namens VR-Bewegung mit Sitz in Hillsboro, Oregon. Maher hat sowohl Rennsimulatoren als auch öffentliche Straßentrainingssysteme gebaut, daher kennt er den Unterschied zwischen beiden besser als die meisten anderen. „Der Unterschied zwischen einem Spiel und einer Simulation besteht darin, dass ein Spiel die Realität aufgibt, sodass sie vorhanden ist Es macht Spaß, während eine Simulation genau vorhersagt, was in der realen Welt passieren wird“, sagt er erklärt.

Die aktuelle Rennsimulatortechnologie umfasst umlaufende Bildschirme für eine nahtlose Sicht sowohl vor als auch neben dem Fahrer sowie VR-Technologie wie z Oculus Rift Schutzbrillen, um die visuellen Effekte zu erzielen. Paul Stary, Präsident und CEO von VirtualGT in Costa Mesa, Kalifornien, ist ein Spezialist dafür, die virtuelle Umgebung wirklich immersiv zu gestalten.

„Was passiert, ist, dass das Bewusstsein und das Unbewusste miteinander in Konflikt geraten“, sagte Stary. „Das Bewusstsein ist ein williger Teilnehmer, es möchte, dass die Illusion real ist. Wenn Sie in einem Simulator sitzen, erleben Sie eine Reihe von Effekten wie Audio, Vibration, Bewegung, das erzeugte visuelle Bild, Vibration in den Bedienelementen, erzwungene Rückkopplungseffekte und so weiter. All diese Effekte kommen zusammen, um diese Illusion zu erzeugen. Das Unterbewusstsein vergleicht das, was im Simulator passiert, mit der Realität, um festzustellen, ob es real ist oder nicht.“

Smith testet, ob ein Fahrsimulator für therapeutische Zwecke besser ist als ein einfacher Fahrsimulator mit fester Basis.

„Die meisten Simulatoren, die derzeit für die Therapie verwendet werden, sind stationär“, fuhr er fort. „Diese Simulatoren bieten nicht das Bewegungsfeedback, das in der Sim-Racing-Community zum Goldstandard wird. Ohne dieses Feedback wird das Autofahren von einem reichhaltigen Zusammenspiel visueller, haptischer und vestibulärer Empfindungen zu einer anstrengenden visuellen Übung. Daher sind Simulatoren mit fester Basis möglicherweise für die klinische Praxis unzureichend, da sie grundlegende Fahrfähigkeiten vernachlässigen, auf die sich Patienten vor einem Schlaganfall verlassen konnten.“

Der kognitive Teil des Fahrens

„Neurologische Verletzungen wie ein Schlaganfall führen zu einer Vielzahl körperlicher und kognitiver Beeinträchtigungen“, bemerkte Smith. „Es gibt adaptive Technologien wie Lenkradknöpfe und Griffaufsätze für Gas- und Bremspedal, die auf der physischen Seite weitgehend helfen können. Aber auf der kognitiven Seite ist unsere Theorie, dass viele der Reflexe, auf die Fahrer angewiesen sind, durch einen Schlaganfall unterbrochen werden können.“

Mithilfe eines Simulators können Forscher diese kognitiven Probleme testen, ohne den Patienten in ein tatsächliches Fahrzeug zu setzen.

„Vor einem Schlaganfall können die meisten Fahrer wahrscheinlich an einer Kreuzung anhalten, ohne dem eigentlichen Anhalten nur minimale Aufmerksamkeit zu widmen“, sagte Smith. „Stattdessen denken die Autofahrer eher darüber nach, was als nächstes zu tun ist, und schauen, ob es klar ist Tun Sie dies und werfen Sie wahrscheinlich einen Blick nach hinten und rundherum, um sicherzustellen, dass niemand etwas Außergewöhnliches tut normal. Es ist nur sehr wenig visuelle Aufmerksamkeit erforderlich, um immer am richtigen Punkt zum Stillstand zu kommen. Um Manöver so konsequent durchzuführen, nutzen Fahrer eine Vielzahl weiterer Sinne. Dazu gehören der Gleichgewichtssinn und der Kontaktdruck einer Person mit dem Sitz, die beide von der Geschwindigkeit des Beschleunigens, Bremsens oder Wendens abhängen. Wir befürchten, dass eine neurologische Verletzung die Wahrnehmung dieser Sinne während des Fahrens verändert und es erfordert Übung, sie wieder zu erlernen.“

Der Schlüssel zu effektiven Tests und Therapien besteht darin, einen sicheren Ort zu finden, an dem Patienten ihr Autofahren üben und zeigen können, was sie können.

„Sich hinters Steuer zu setzen und tatsächlich zu üben, würde wahrscheinlich zu der schnellsten Genesung führen, aber es könnte ziemlich gefährlich sein“, sagte Smith. „Simulatoren mit fester Basis könnten den Eindruck erwecken, dass sie helfen würden. Nach einem Schlaganfall kann man das Gefühl haben, dass alles auf der Straße zu schnell abläuft, und man könnte leicht denken, dass jede Simulation eine gute Übung wäre. Mein Forschungsteam geht jedoch davon aus, dass das Autofahren vor allem deshalb so überwältigend wird, weil der Verlust einiger wichtiger Reflexe plötzlich bedeutet, dass alles mit dem Sehvermögen erledigt werden muss. Wenn man die Verzögerung nicht gefühlsmäßig abschätzen kann, muss man sich plötzlich auf das Tempo konzentrieren, bei dem sich der Abstand zum Anschlag verringert. Plötzlich werden alle anderen Anforderungen des Fahrens zweitrangig und die Wahrscheinlichkeit, eine unerwartete Gefahr zu übersehen, steigt. Bei der Simulation mit fester Basis werden diese Reflexe nicht neu trainiert, sondern es müssen stattdessen neue Fähigkeiten trainiert werden, was nach einem Schlaganfall möglicherweise zu anspruchsvoll ist.“

Warum die Full-Motion-VR-Simulationstechnologie anders ist

Die Motivation für den Einsatz von Simulatoren mit Bewegungsrückmeldung besteht darin, diese Schlüsselreflexe bei einem Schlaganfall- oder Schädel-Hirn-Trauma-Überlebenden neu zu trainieren. Indem es jedem Patienten ermöglicht wird, die Fähigkeiten zu üben und die Reflexe und das Selbstvertrauen beim Fahren zu entwickeln, bietet der Simulator befähigt sie, alle Empfindungen, Bewegungen und kognitiven Fähigkeiten, die sie behalten, zu nutzen, um wieder hinter den Rücken zu kommen Rad sicher.

„Derzeit führen wir vorläufige Experimente durch, um festzustellen, wie sich das Bewegungsempfinden auf die Leistung nichtbehinderter Fahrer während des simulierten Fahrens auswirkt“, erklärte Smith. „Wenn sie mit Bewegungsfeedback besser abschneiden als im Modus mit fester Basis, ist dies ein guter Beweis dafür, dass bewegungsgesteuerte Simulatoren die für das Fahren entscheidenden Reflexe aktivieren. Dann werden wir damit beginnen zu testen, ob Schlaganfallüberlebende auch ihre Fahrfähigkeit durch Bewegungsempfindung stärker verbessern. Letztendlich wird getestet, ob dies zu einer durch professionelles Fahren ermittelten besseren Fahrtauglichkeit auf der Straße führt Gutachter. Wir erwägen auch, diese Studie auf Überlebende traumatischer Hirnverletzungen (TBI) auszuweiten, wie zum Beispiel viele unserer Veteranen, die eine Gehirnerschütterung oder aufprallbedingte Verletzungen erlitten haben.“

Der Einsatz von Full-Motion-Simulatoren kann in einer realistischen Simulation Defizite testen und auch bei der Genesung helfen.

„Was hat das mit Rehabilitation zu tun?“ Fragte Smith. „Erstens fühlen sich die Alltagserfahrungen nach einem Schlaganfall oft anders an. Beispielsweise könnte sich das Bremsen plötzlich wie eine Rechtskurve anfühlen, und viele der im Laufe jahrelanger Fahrt entwickelten Reflexe könnten anfangen, falsche Informationen zu liefern. Glücklicherweise ist unser Gehirn gut darin, sich an solche Veränderungen anzupassen. Das tun wir jedes Mal, wenn wir etwas lernen, egal ob wir einen Schlaganfall hatten oder nicht. Diese Anpassung erfordert jedoch Übung. Und wenn die simulatorgestützte Therapie keine Bewegungswahrnehmung beinhaltet, wird dieser wichtige Teil ihrer Genesung nicht stattfinden.“

Simulatorhersteller sind mit im Boot

Hersteller von Rennsimulatoren haben die Erforschung der therapeutischen Anwendungen ihrer Produkte aufgegriffen. Zach Davis rennt SimGear-Simulatoren in Schaumburg, Illinois. SimGear stellte die bei Loyola Marymount eingesetzten Simulatoren zur Verfügung.

„Ich habe einige Familienmitglieder, die Schlaganfälle erlitten haben. Es ist großartig, Teil dieses Projekts sein zu können, mit dem Wissen, dass es in Zukunft anderen helfen und mehr über die Nachwirkungen eines Schlaganfalls erfahren kann“, sagte Davis. „Jetzt, wo sie den Simulator haben, freue ich mich darauf zu sehen, für welche anderen Studien sie ihn verwenden, denn jetzt hat jeder in ihrer Einrichtung Zugriff darauf.“

Chris Considine ist der Macher dahinter CXC-Simulationen in Los Angeles, Kalifornien, und ein weiterer führender Anbieter von Rennsimulationen in der medizinischen Forschung und Therapie.

„Vor 15 Jahren habe ich mit Leuten darüber gesprochen, aber niemand hat uns geglaubt“, erinnert sich Considine. „Aufgrund der Natur des Motorsports und der Art und Weise, wie wir durch Simulation trainieren, kann er sich tatsächlich auf viele andere Disziplinen erstrecken. Im Motorsport geht alles so schnell, dass man mehr auf das Muskelgedächtnis zurückgreifen muss. Sie haben keine Zeit, über Ihre Handlungen nachzudenken; du musst reagieren. Dafür gibt es so viele Anwendungen, und die Schlaganfallheilung ist offensichtlich eine davon. Wir hören auch viel über SHT NFL. Es gibt so viele Anwendungen; es hört nie auf.“

Als Maschinenbauingenieur hat Smith einen klaren Plan für seine Arbeit.

„Für unsere Forschung werden wir die Hypothese testen, dass das Bewegungsempfinden tatsächlich eine Hauptquelle für Fahrerfeedback ist, unabhängig von Schlaganfall oder Alter“, sagte er. „Dann werden wir untersuchen, ob ein erweitertes Training mit einem bewegungsaktivierten Simulator wie dem SimGear GT Schlaganfallüberlebenden dabei helfen kann, das Gefühl des Bremsens, Drehens und Beschleunigens wieder zu erlernen. Wir gehen davon aus, dass dadurch die Reflexe wiederhergestellt werden, die Fahrmanöver erleichtern und Schlaganfallüberlebenden ermöglichen, ihre Aufmerksamkeit auf die Feinheiten des sicheren Fahrens zu richten.“