Traumatisch hersenletsel (TBI) kan een van de meest voorkomende zijn verwoestende verwondingen dat kan een mens overkomen. Omdat de schade is onzichtbaar, TBI en hartinfarct patiënten hebben er vaak moeite mee anderen ervan te overtuigen dat het letsel reëel is, en de verscheidenheid aan symptomen maakt het moeilijker om effectieve therapieën te ontwerpen en toe te dienen. Maar nu onderzoekt een onderzoeker aan de Loyola Marymount University in Los Angeles of overlevenden van een beroerte en TBI dat kunnen profiteren van het gebruik van een rijsimulator die is ontworpen voor autoracen om te testen op neurologische gebreken en om overlevenden opnieuw te leren autorijden veilig.
Inhoud
- Waarom racesimulators anders zijn
- Het cognitieve deel van autorijden
- Waarom full-motion VR-simulatietechnologie anders is
- Simulatorfabrikanten zijn aan boord
“Ik zit in de beginfase van een onderzoeksproject dat het gebruik van rijsimulators, zoals de SimGear GT, voor herstel van een beroerte. Het doel van het onderzoek is om te kijken of trainen met simulatoren die bewegingsfeedback geven effectiever is dan de huidige klinische training standaard die vaak gebruik maakt van simulatoren met een vaste basis”, vertelde Brendan Smith, assistent-professor werktuigbouwkunde bij Loyola Marymount, aan Digital Trends.
Waarom racesimulators anders zijn
Moderne racesimulators zijn veel complexer dan de rijopstellingen waarvoor ze zijn ontworpen thuis gamen. Een volledige racesimulator is ontworpen om een meeslepende virtual reality-ervaring te creëren, inclusief het verplaatsen van het hele platform om G-krachten en de daadwerkelijke bewegingen van een voertuig te simuleren.
Een simulatie zal met nauwkeurigheid voorspellen wat er in de echte wereld gaat gebeuren.
Keith Maher is een thought leader op het gebied van VR-simulatietechnologie. Hij runt een bedrijf met de naam VR-beweging gevestigd in Hillsboro, Oregon. Maher heeft zowel racesimulators als trainingssystemen voor de openbare weg gebouwd, dus hij kent het verschil tussen de twee beter dan de meeste anderen. “Het verschil tussen een game en een simulatie is dat een game de realiteit zal opgeven, zodat deze werkelijkheid wordt plezierig, terwijl een simulatie nauwkeurig zal voorspellen wat er in de echte wereld gaat gebeuren”, zegt hij uitgelegd.
De huidige racesimulatortechnologie omvat omhullende schermen voor een naadloos zicht zowel voor als naast de bestuurder, en VR-technologie zoals Oculus Rift bril om de visuele effecten te bieden. Paul Stary, voorzitter en CEO van VirtueleGT in Costa Mesa, Californië, is een specialist in het echt meeslepend maken van de virtuele omgeving.
“Wat er gebeurt, is dat de bewuste geest en de onbewuste geest met elkaar in conflict zijn”, zei Stary. “De bewuste geest is een gewillige deelnemer, hij wil dat de illusie werkelijkheid is. Als je in een simulator zit, ervaar je een verzameling effecten zoals audio, trillingen, beweging, het visuele beeld dat wordt geproduceerd, trillingen in de bedieningselementen, gedwongen feedbackeffecten, enzovoort. Al deze effecten komen samen om deze illusie te creëren. Het onderbewustzijn vergelijkt wat er in de simulator gebeurt met de werkelijkheid om te bepalen of het echt is of niet.
Het onderbewustzijn vergelijkt wat er in de simulator gebeurt met de werkelijkheid om te bepalen of het echt is of niet.
Smith test of een bewegingssimulator voor therapeutisch gebruik beter is dan een standaard rijsimulator met vaste basis.
“De meeste simulatoren die momenteel voor therapie worden gebruikt, zijn van het type met een vaste basis”, vervolgde hij. “Deze simulatoren bieden niet de bewegingsfeedback die de gouden standaard aan het worden is binnen de simracegemeenschap. Zonder deze feedback wordt autorijden gereduceerd van het rijke samenspel van visuele, haptische en vestibulaire sensaties tot een belastende visuele oefening. Simulatoren met een vaste basis kunnen daarom een ontoereikende klinische praktijk zijn, omdat ze de fundamentele rijvaardigheden negeren waar patiënten op vertrouwden voordat ze een beroerte kregen.”
Het cognitieve deel van autorijden
“Neurologisch letsel, zoals een beroerte, leidt tot een breed scala aan fysieke en cognitieve beperkingen,” merkte Smith op. “Er zijn adaptieve technologieën zoals stuurwielknoppen en handgreepbevestigingen voor het gas- en rempedaal die grotendeels kunnen helpen met de fysieke kant. Maar wat de cognitieve kant betreft, is onze theorie dat veel van de reflexen waar bestuurders op vertrouwen, kunnen worden onderbroken door een beroerte.”
Met behulp van een simulator kunnen onderzoekers deze cognitieve problemen testen zonder de patiënt in een echt voertuig te plaatsen.
“Vóór een beroerte kunnen de meeste automobilisten waarschijnlijk tot stilstand komen op een kruispunt met minimale aandacht voor het daadwerkelijke stoppen”, aldus Smith. “In plaats daarvan denken chauffeurs eerder na over wat ze vervolgens moeten doen, om te zien of het duidelijk zal zijn doe dat, en kijk waarschijnlijk achterom en rondom om er zeker van te zijn dat niemand iets buiten de deur doet normaal. Er is heel weinig visuele aandacht nodig om consequent op het juiste punt tot stilstand te komen. Chauffeurs gebruiken een verscheidenheid aan andere zintuigen om manoeuvres zo consistent uit te voeren. Dit omvat het evenwichtsgevoel van een persoon en de contactdruk met de stoel, die beide afhankelijk zijn van de snelheid van accelereren, remmen of draaien. We vrezen dat neurologisch letsel de manier waarop deze zintuigen aanvoelen tijdens het autorijden verandert en dat ze oefening vereisen om opnieuw te leren.”
Het vinden van een veilige plek waar patiënten kunnen oefenen met autorijden en kunnen demonstreren wat ze kunnen, is de sleutel tot effectief testen en therapie.
Als je de vertraging niet op gevoel kunt inschatten, moet je je opeens fixeren op het tempo waarmee de afstand tot de stop kleiner wordt.
“Achter het stuur kruipen en daadwerkelijk oefenen zou waarschijnlijk tot het snelste herstel leiden, maar het kan behoorlijk gevaarlijk zijn”, aldus Smith. “Simulators met een vaste basis lijken misschien te helpen. Na een beroerte kan het voelen alsof alles op de weg te snel gaat, en je zou gemakkelijk kunnen denken dat elke simulatie een goede oefening zou zijn. Mijn onderzoeksteam verwacht echter dat autorijden zo overweldigend wordt, vooral omdat het verlies van een paar belangrijke reflexen plotseling betekent dat alles via het gezichtsvermogen moet gebeuren. Als je de vertraging niet op gevoel kunt inschatten, moet je je opeens fixeren op het tempo waarmee de afstand tot de stop kleiner wordt. Plotseling worden alle andere vereisten van het autorijden secundair en neemt de kans toe dat u een onverwacht gevaar niet ziet. Simulatie met een vaste basis zal die reflexen niet omscholen, maar moet in plaats daarvan nieuwe vaardigheden trainen, die na een beroerte te veeleisend kunnen zijn.
Waarom full-motion VR-simulatietechnologie anders is
De motivatie voor het gebruik van simulatoren met bewegingsfeedback is het opnieuw trainen van die sleutelreflexen bij een beroerte of een overlevende van een traumatisch hersenletsel. Door elke patiënt de vaardigheden te laten oefenen en de reflexen en het vertrouwen om te rijden te ontwikkelen, wordt de simulator ontwikkeld stelt hen in staat om alle sensatie, beweging en cognitieve vaardigheden die ze behouden te gebruiken om weer achter de feiten aan te gaan veilig rijden.
“Momenteel voeren we voorbereidende experimenten uit om te bepalen hoe bewegingssensatie de prestaties van niet-gehandicapte bestuurders beïnvloedt tijdens gesimuleerd rijden”, legt Smith uit. “Als ze het beter doen met bewegingsfeedback dan in de vaste-basismodus, zal dit een goed bewijs zijn dat bewegingssimulators de reflexen aanspreken die cruciaal zijn voor het autorijden. Daarna gaan we testen of overlevenden van een beroerte hun rijvaardigheid ook meer verbeteren door bewegingssensatie, uiteindelijk testen of dit leidt tot een grotere rijgeschiktheid op de weg, zoals bepaald door professioneel rijden beoordelaars. We overwegen ook om deze studie uit te breiden naar overlevenden van traumatisch hersenletsel (TBI), zoals veel van onze veteranen die hersenschudding of impactgerelateerde verwondingen hebben opgelopen.”
Het gebruik van full-motion simulators kan testen op tekortkomingen in een realistische simulatie en kan ook helpen bij het herstel.
“Wat heeft dit met revalidatie te maken?” vroeg Smit. “Ten eerste voelen alledaagse ervaringen na een beroerte vaak anders aan. Remmen kan bijvoorbeeld plotseling aanvoelen als naar rechts draaien, en veel van de reflexen die tijdens jarenlang autorijden worden ontwikkeld, kunnen onjuiste informatie gaan geven. Gelukkig zijn onze hersenen goed in het aanpassen aan dit soort veranderingen; we doen het elke keer als we iets leren, of we nu een beroerte hebben gehad of niet. Maar deze aanpassing vergt wel oefening. En als de simulator-gemedieerde therapie geen bewegingssensatie met zich meebrengt, zal dit belangrijke deel van hun herstel niet plaatsvinden.”
Simulatorfabrikanten zijn aan boord
Fabrikanten van racesimulators hebben het onderzoek naar de therapeutische toepassingen van hun producten omarmd. Zach Davis rent SimGear-simulators in Schaumburg, Illinois. SimGear leverde de simulatoren die bij Loyola Marymount worden gebruikt.
“Ik heb een paar familieleden die een beroerte hebben gehad. Het is geweldig om deel uit te kunnen maken van dit project, wetende dat het anderen in de toekomst kan helpen en meer inzicht kan krijgen in de nawerkingen van een beroerte”, aldus Davis. “Nu ze de simulator hebben, kijk ik ernaar uit om te zien voor welke andere onderzoeken ze deze gebruiken, omdat nu iedereen er in hun instelling toegang toe heeft.”
Chris Considine is de verhuizer erachter CXC-simulaties in Los Angeles, Californië, en een andere leider in het introduceren van racesimulatie in medisch onderzoek en therapie.
“Nu ze de simulator hebben, kijk ik ernaar uit om te zien voor welke andere onderzoeken ze deze gebruiken, omdat nu iedereen er in hun instelling toegang toe heeft.”
“Vanaf 15 jaar geleden sprak ik hierover met mensen, maar niemand geloofde ons”, herinnert Considine zich. “Vanwege de aard van de autosport en de manier waarop we door middel van simulatie trainen, kan het zich echt uitbreiden naar vele andere disciplines. In de autosport gebeurt alles zo snel dat je meer moet terugvallen op het spiergeheugen. Je krijgt geen tijd om na te denken over je daden; je moet reageren. Daar zijn zoveel toepassingen voor, en uiteraard is herstel na een beroerte daar één van. We horen ook veel over TBI van de NFL. Er zijn zoveel toepassingen; het houdt nooit op.”
Als werktuigbouwkundige heeft Smith een duidelijk plan voor zijn werk.
“Voor ons onderzoek zullen we de hypothese testen dat bewegingssensatie inderdaad een primaire bron van feedback van bestuurders is, ongeacht beroerte of leeftijd,” zei hij. “Vervolgens zullen we onderzoeken of uitgebreide training met een bewegingsgestuurde simulator, zoals de SimGear GT, overlevenden van een beroerte kan helpen het gevoel van remmen, draaien en accelereren opnieuw te leren. We verwachten dat dit de reflexen zal herstellen die rijmanoeuvres gemakkelijker maken en overlevenden van een beroerte in staat zal stellen hun aandacht te richten op de fijnere punten van veilig rijden.”
