Die Zukunft der Therapie – VR und Biosensoren

„Ein gläserner Aufzug, der den Aufzug im Kongresshotel Atlanta Marriott Manquis nachbildet und 49 Stockwerke hochfährt, bis auf eine Höhe von 147 Metern“ – das sind keine Worte aus einer Hotelwerbung, sondern die Beschreibung eines Stimulus in der weltweit ersten Studie, die sich mit Therapie in der virtuellen Realität (VR) befasst.

VR ist eine aufstrebende Technologie, die in den letzten Jahren aufgrund der zunehmenden Erschwinglichkeit und Zugänglichkeit der Hard- und Software große Aufmerksamkeit auf sich gezogen hat. Da große Unternehmen wie Google, Oculus und Samsung – um nur einige zu nennen – die entsprechenden Geräte herstellen, ist davon auszugehen, dass VR in Zukunft immer alltäglicher werden und in immer breiterem Umfang genutzt werden wird.

Eine der vielversprechendsten Anwendungsmöglichkeiten für VR liegt in der psychologischen Therapie. Dieses Medium bietet zahlreiche Vorteile, da es die Möglichkeit bietet, Umgebungen darzustellen, deren Realisierung in der realen Welt zu kostspielig oder undurchführbar wäre. Im Folgenden werden wir erläutern, warum dies von Bedeutung ist.

Virtuelle Therapie

Psychische Erkrankungen sind sowohl innerhalb einzelner Krankheitsbilder als auch zwischen verschiedenen Krankheiten und bei einzelnen Personen äußerst heterogen. Auch wenn Menschen selten genau dieselben Symptome auf dieselbe Weise und zur selben Zeit zeigen, gibt es doch für jede definierte Erkrankung charakteristische und typische Merkmale, die durch standardisierte Therapieprogramme behandelt werden können.

VR kann oft als Ergänzung zu diesen Programmen eingesetzt werden (und könnte schon bald sogar als eigenständige Behandlungsmethode angeboten werden). Phobien sind ein gutes Beispiel dafür, wie VR eine standardisierte Therapie verbessern kann. Die Behandlung erfolgt in der Regel durch schrittweise Exposition, bei der der angstauslösende Reiz (zum Beispiel eine Spinne) stufenweise präsentiert wird [1].

Die Schritte beginnen bei einem für den Patienten erträglichen Angstniveau (dies kann damit beginnen, dass er sich ein Bild einer Spinne ansieht oder sich eine Spinne vorstellt). Dem Patienten wird Zeit gegeben, sich in der Gegenwart des angstauslösenden Reizes zu entspannen, woraufhin die Angst schließlich nachlässt. Durch schrittweise Steigerung der Exposition kann letztendlich ein funktionaleres Angstniveau erreicht werden, bei dem der Patient nicht mehr in einem Maße beeinträchtigt wird, das ihn in seiner Leistungsfähigkeit einschränkt.

Bei der Behandlung von Spinnenphobien wird dafür natürlich irgendwann eine echte Spinne benötigt. Für den Psychologen könnte es schwierig sein, eine solche zuverlässig zu beschaffen, und bei anderen Phobien könnte es noch viel schwieriger sein, den Auslöser zu beschaffen (bei einer Flugangst müsste man beispielsweise in ein Flugzeug steigen – was für den reiselustigen Psychologen vielleicht Spaß macht, aber nicht gerade billig ist).

VR bietet somit die Möglichkeit, den Reiz auf eine wesentlich zugänglichere Weise darzustellen – bei ausreichender Immersion können alle Expositionsschritte über das Gerät durchgeführt werden [2].

Aber wie können Biosensoren dabei helfen? Indem sie die Angstreaktionen messen, können Forscher erkennen, wann und wie der Reiz angepasst werden muss, um die wirksamste Behandlung zu erzielen.

Untersuchungen haben gezeigt, wie Herzfrequenz, Gesichtsmuskulatur, elektrodermale Aktivität (EDA/GSR), Atmung und andere physiologische Aspekte zuverlässig durch Angstreaktionen beeinflusst werden [3]. Durch die Quantifizierung dieser Reaktionen in einer virtuellen Umgebung können Forscher ein besseres Verständnis dafür gewinnen, was Angst auslöst und welche Komponenten für die Linderung der Angstreaktion entscheidend sind.

Kliniker können diese Maßnahmen auch in ihrer Arbeit nutzen, um objektive Daten zum Behandlungsverlauf zu liefern und so weitere Belege für die Wirksamkeit (oder deren Fehlen) zu erbringen. Langfristig könnten Patienten VR-basierte Behandlungen sogar selbst durchführen, sofern Biosensoren der VR-Software ausreichend genaue Daten darüber liefern, wie die Behandlung fortgesetzt werden soll.

Behandlung von Angstzuständen

Ähnlich wie bei der Behandlung von Phobien erfolgt die Therapie verschiedener Angststörungen häufig durch die Konfrontation mit dem angstauslösenden Reiz. Angststörungen werden weit verbreitet (und zunehmend) diagnostiziert; schätzungsweise 31,1 % der Erwachsenen in den USA leiden im Laufe ihres Lebens an einer Angststörung [15]. Soziale Angst ist eine der häufigsten Formen dieser psychischen Störung.

Die Behandlung besteht häufig aus Entspannungsstrategien, die dem Patienten vermittelt werden, damit er lernen kann, besser mit einer bestimmten Umgebung oder Situation umzugehen [4, 5]. Durch wiederholte Expositionen wird sichergestellt, dass er üben kann, in solchen Situationen angstfrei zu bleiben.

Der Patient kann verschiedene Szenarien eingeben, und der Anteil angstauslösender Elemente kann erhöht oder verringert werden, um den Fortschritt des Patienten zu fördern, was den Behandlungen ein gewisses Maß an Flexibilität verleiht.

Das Verfahren funktioniert gut, kann jedoch teuer und zeitaufwendig sein, wenn es in der Praxis angewendet wird (die Bezahlung von Psychologen, die die Teilnehmer in angstauslösende Situationen begleiten, ist ressourcenintensiv). Ansonsten hängt es von der Motivation des Patienten ab, die Behandlung eigenständig durchzuführen – was letztlich bedeutet, dass die Behandlung weniger erfolgreich sein kann.

Ein neues und vielversprechendes Projekt versucht, diese Probleme mithilfe von VR zu lösen. Das Projekt wird vom Psychiatriezentrum Kopenhagen geleitet und nutzt immersive Umgebungen, die von Khora VR (einem führenden Produktionshaus für Virtual und Augmented Reality in Skandinavien) entwickelt wurden. Das als SO-REAL bekannte Projekt ermöglicht es Patienten mit Angststörungen, eine Expositionstherapie in einer sicheren, anpassungsfähigen und barrierefreien Umgebung zu durchlaufen.

Dieses Projekt umfasst 27 verschiedene Szenen in 5 unterschiedlichen Situationen, die allgemein als angstauslösend empfunden werden. Dazu gehören angstauslösende Erlebnisse unterschiedlichen Ausmaßes beim 1) Anstehen im Supermarkt; 2) Besuch einer Party; 3) Besuch einer formellen Besprechung und Halten einer Präsentation; 4) Small Talk/Diskussion in einer Kantine; und 5) Betreten eines Hörsaals [16].

Die Patienten erhalten eine kognitive Verhaltenstherapie (KVT), entweder mit oder ohne zusätzliche VR-Behandlung. Das Projekt ist das größte seiner Art, das die Wirksamkeit einer durch VR ergänzten KVT vergleicht. Die Datenerhebung läuft derzeit, wobei der Abschluss der ersten Phase in den nächsten Jahren erwartet wird.

Der Einsatz von Biosensoren hat zudem vielversprechende Ergebnisse hinsichtlich der Kombination von VR mit herkömmlichen Therapien geliefert. Es wurde festgestellt, dass Menschen mit einer generalisierten Angststörung Unterschiede in ihrer elektrodermalen Aktivität aufweisen, die als Anhaltspunkt für die Beurteilung des Therapieerfolgs dienen könnten [6].

Eye-Tracking wurde auch eingesetzt, um die Wirksamkeit von VR-Therapien zur Behandlung sozialer Ängste zu bewerten. Dabei konnten Verbesserungen beim Ausmaß des sozialen Blickkontakts festgestellt werden, den die Probanden in der VR-Simulation zeigten; dieser wurde als Indikator für das Angstniveau der Teilnehmer herangezogen [7]. Diese Daten könnten als nützlicher Maßstab für den Behandlungsfortschritt bei künftigen VR-Therapien gegen soziale Ängste dienen.

Beispiele für diesen Nutzen zeigen sich in Experimenten zur Gefahrenwahrnehmung. In einer Studie präsentierten die Forscher den Teilnehmern Szenen, die unterschiedliche Risikostufen in einer Turnumgebung zeigten [17]. Die Ergebnisse zeigten, dass das visuelle Suchverhalten in den Randbereichen zunahm, wenn die Szene mehr angstauslösende Elemente enthielt. Allerdings wurden in der Studie ausschließlich 2D-Bilder verwendet – ob sich dieselben Ergebnisse in einer realistischeren VR-Umgebung zeigen würden, ist noch nicht bekannt.

Ähnliche Ergebnisse wurden auch in Experimenten erzielt, in denen sozial ängstliche Teilnehmer angewiesen wurden, Fotos von Gesichtern mit unterschiedlichen Emotionen zu betrachten. Es zeigte sich, dass die sozial ängstlichen Teilnehmer den Blickkontakt mit traurigen, angewidert wirkenden und neutralen Gesichtern stärker mieden als die Kontrollgruppe, während bei wütenden Gesichtern keine Gruppenunterschiede festgestellt wurden [18]. Diese Forschungsfragen müssen noch in der VR untersucht werden – was die Möglichkeit eröffnet, mehr über die Prozesse zu erfahren, die der sozialen Angst in realistischen (und vor allem ethisch einwandfreien) 3D-Umgebungen zugrunde liegen.

Realizing the full potential of VR for understanding social anxiety requires robust biosensor integration and expert study design. To discuss your research needs and how we can facilitate groundbreaking studies, talk to an expert at iMotions.

Um diese zugrunde liegenden Prozesse genau zu verstehen, sind objektive Messungen erforderlich, die über Selbstauskünfte hinausgehen. Erfahren Sie, wie Biosensoren in der virtuellen Realität mittlerweile Angstzustände und Verhaltensweisen messen können, um bahnbrechende prognostische Erkenntnisse zu gewinnen.

Wenn Sie genauer erfahren möchten, wie diese Erkenntnisse in der Praxis angewendet und validiert werden, können Sie anhand anschaulicher Fallstudien einen Einblick in die VR-Forschung in der Praxis gewinnen.

PTBS

Auch andere Störungen wie die posttraumatische Belastungsstörung (PTBS) wurden im Zusammenhang mit VR-Behandlungen untersucht. Bei einer PTBS kommt es zu Flashbacks, Albträumen und Angstzuständen im Zusammenhang mit einem bestimmten beängstigenden Ereignis (das häufig, aber nicht ausschließlich, durch Situationen ausgelöst wird, denen die meisten Menschen nicht begegnen, wie beispielsweise einen gewalttätigen Angriff).

PTSD wird häufig dadurch behandelt, dass sich der Patient in einer sicheren Umgebung an die traumatischen Erlebnisse erinnert, wodurch der starke emotionale Einfluss auf die Erinnerung abgeschwächt werden kann. Eine Vorstudie, in der die Auswirkungen einer VR-Therapie bei Rettungskräften untersucht wurden, die am 11. September 2001 an den Twin Towers im Einsatz waren, ergab positive Ergebnisse, die auch sechs Monate nach der Behandlung noch anhielten [8]. Auch andere Studien haben Erfolge bei Militärveteranen gezeigt, die eine Therapie in VR absolvierten [9, 10].

Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass Patienten mit PTBS „bedrohlichen“ Wörtern (negativ konnotierten Wörtern, die eine Bedrohung suggerieren) mehr Aufmerksamkeit schenken, wie mittels Eye-Tracking festgestellt wurde [11]. Auch Herzfrequenz und Blutdruck unterscheiden sich bei PTBS-Patienten nachweislich von denen der Kontrollgruppe [12]. All dies deutet auf einen möglichen Ansatz zur Beurteilung des Schweregrads der Erkrankung hin und liefert Ansätze zum Verständnis, wie sie behandelt und gelindert werden kann.

Ein äußerst wirksamer Ansatz ist die VR-Expositionstherapie, bei der kontrollierte, immersive Umgebungen zur Heilung geschaffen werden. Um die aktuellen Fortschritte und das Potenzial dieser Methode besser zu verstehen, laden wir Sie ein, sich mit „Die Zukunft der VR-Expositionstherapie“ auseinanderzusetzen.

Sucht

Sucht ist ein weiteres Beispiel für eine Erkrankung, bei der der kombinierte Einsatz von Biosensoren und VR-basierter Therapie von Nutzen sein könnte. Es hat sich gezeigt, dass die von den Betroffenen selbst berichteten Entzugserscheinungen und die erhöhte Herzfrequenz bei nikotinabhängigen Zigarettenrauchern Vorboten für Suchtdruck in einer VR-Umgebung sind. Diese Studie hat aufgezeigt, wie in einer VR-Umgebung echter Suchtdruck hervorgerufen werden kann, was für künftige Studien zur Vorhersage, wer gut auf eine Suchtbehandlung anspricht, von Bedeutung sein kann [2, 13].

VR und Biofeedback

VR-basierte Therapien beschränken sich natürlich nicht nur auf psychische Erkrankungen. In einer Studie wurde EMG-Biofeedback in einer VR-Umgebung zur Behandlung von Kindern mit Zerebralparese eingesetzt [14]. Das Biofeedback liefert Informationen über die Muskelbewegungen und ermöglicht es dem Patienten, seine Muskelbewegungen entsprechend anzupassen. Die Ergebnisse zeigten, dass sich muskuläre Dysbalancen durch die Behandlung verbessern ließen, und zwar deutlich stärker durch den Einsatz von Biofeedback in der VR.

Diese Methode zeigt zudem einen Weg auf, wie Biofeedback in andere VR-Behandlungen für psychische Erkrankungen integriert werden kann. Dies könnte den Weg für eine selbst durchgeführte VR-Therapie ebnen (anstatt unter Anleitung eines Psychologen), wodurch die Therapie für eine größere Zahl von Menschen zugänglich würde.

Da sich die VR-Technologie, die Biosensoren und die dazugehörige Software ständig weiterentwickeln, werden sich die Möglichkeiten und die Reichweite VR-basierter Therapien zweifellos erweitern. Dies könnte die Landschaft zukünftiger psychologischer Behandlungen grundlegend verändern und die Behandlung potenziell sowohl zugänglicher als auch wirksamer machen.

Ich hoffe, es hat Ihnen gefallen, zu lesen, wie VR in der Therapie zusammen mit Biosensoren eingesetzt werden kann. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie Biosensoren zur Untersuchung des menschlichen Verhaltens genutzt werden können, laden Sie sich unten unseren kostenlosen Leitfaden herunter.

Literaturverzeichnis

[1] Opriş D., Pintea S., García-Palacios A., Botella C., Szamosközi S., David D. (2012). Virtual-Reality-Expositionstherapie bei Angststörungen: Eine quantitative Metaanalyse. Depress. Anxiety. 29:85–93. doi: 10.1002/da.20910. [PubMed] [Cross Ref]

[2] Maples-Keller J.L., Bunnell B.E., Kim S.J., Rothbaum B.O. (2017). Der Einsatz von Virtual-Reality-Technologie bei der Behandlung von Angstzuständen und anderen psychiatrischen Störungen. Harv. Rev. Psychiatry. 25:103–113. doi: 10.1097/HRP.0000000000000138. [PMC-freier Artikel] [PubMed] [Cross Ref]

[3] Kreibig SD, Wilhelm FH, Roth WT, Gross JJ. (2007). Herz-Kreislauf-, elektrodermale und respiratorische Reaktionsmuster auf Filme, die Angst und Traurigkeit auslösen. Psychophysiology. 44:787–806. doi: 10.1111/j.1469-8986.2007.00550.x. [PubMed] [Cross Ref]

[4] Eppley KR, Abrams AI, Shear J. (2006). Unterschiedliche Auswirkungen von Entspannungstechniken auf die Trait-Angst: Eine Metaanalyse. Journal of Clinical Psychology. 45(6):957–974. [PubMed]

[5] Borkovec TD, Costello E. (1993). Wirksamkeit von angewandter Entspannung und kognitiver Verhaltenstherapie bei der Behandlung der generalisierten Angststörung. J Consult Clin Psychol. 61:611–619. [PubMed]

[6] Thayer J.F., Friedman B.H., Borkovec T.D. (1996). Autonome Merkmale der generalisierten Angststörung und der Grübelei. Biological Psychiatry. 39(4):255–266. https://dx.doi.org/10.1016/0006-3223(95)00136-0 [PubMed]

[7] Grillon, H., Riquier, F., Herbelin, B., Thalmann, D. (2006). Einsatz von Virtual Reality als therapeutisches Instrument zur Verhaltensexposition im Rahmen der Behandlung von sozialen Angststörungen. Proc. 6th Intl Conf. Disability, Virtual Reality & Assoc. Tech., ICDVRAT/University of Reading, UK; ISBN 0704998653.

[8] Difede J., Cukor J., Jayasinghe N., Patt I., Jedel S., Spielman L., … Hoffman H. G. (2007). Virtual-Reality-Expositionstherapie zur Behandlung der posttraumatischen Belastungsstörung nach dem 11. September 2001. The Journal of Clinical Psychiatry, 68, 1639–1647. [PubMed]

[9] Reger G. M., Holloway K. M., Rothbaum B. O., Difede J., Rizzo A. A. & Gahm G. A. (2011). Wirksamkeit der Virtual-Reality-Expositionstherapie bei Soldaten im aktiven Dienst in einer militärischen Klinik für psychische Gesundheit. Journal of Traumatic Stress, 24(1), 93–96. doi:10.1002/jts.20574 [PubMed] [Cross Ref]

[10] Rizzo A., Difede J., Rothbaum B. O., Reger G., Spitalnick J., Cukor J. & Mclay R. (2010). Entwicklung und erste Bewertung des Expositionstherapiesystems „Virtual Iraq/Afghanistan“ für kampffolgebedingte PTBS. Annals of the New York Academy of Sciences (NYAS), 1208, 114–125. doi:10.1111/j.1749-6632.2010.05755.x [PubMed] [Cross Ref]

[11] Bryant R. A., Harvey A. G., Gordon E. & Barry R. J. (Dezember 1995). Augenbewegungen und elektrodermale Reaktionen auf bedrohliche Reize bei der posttraumatischen Belastungsstörung. International Journal of Psychophysiology: Offizielles Journal der Internationalen Organisation für Psychophysiologie, 20(3), 209–213. [PubMed]

[12] McFall ME, Veith RC, Murburg MM. (1992). Basale sympathisch-adrenale Funktion bei posttraumatischer Belastungsstörung. Biol Psychiatry. 31:1050–6. [PubMed]

[13] Thompson-Lake DGY, Cooper KN, Mahoney JJ et al. Entzugserscheinungen und der Schweregrad der Nikotinabhängigkeit sagen das Verlangen in der virtuellen Realität bei Rauchern voraus, denen Zigaretten vorenthalten wurden. Nicotine Tob Res. 2015;17:796–802. [PMC-freier Artikel] [PubMed]

[14] Yoo JW, Lee DR, Sim YJ, You JH, Kim CJ. Auswirkungen eines innovativen Virtual-Reality-Spiels und EMG-Biofeedbacks auf die neuromotorische Kontrolle bei Zerebralparese. Biomed Mater Eng. 2014;24(6):3613–8. doi: 10.3233/BME-141188. [PubMed] [Cross Ref]

[15] Harvard Medical School, 2007. National Comorbidity Survey (NCS). (21. August 2017). Abgerufen unter https://www.hcp.med.harvard.edu/ncs/index.php. Datentabelle 1: Lebenszeitprävalenz von DSM-IV/WMH-CIDI-Störungen nach Geschlecht und Kohorte.

[16] Arnfred et al. (2019). Kognitive Verhaltenstherapie in Kombination mit Virtual-Reality-Exposition zur Behandlung sozialer Angst: Eine randomisierte klinische Studie. Unveröffentlichtes Manuskript.

[17] Moran A., Byrne A., McGlade N. (2002) Die Auswirkungen von Angst und strategischer Planung auf das visuelle Suchverhalten. J Sports Sci 20: 225–236.

[18] Staugaard, S. R., & Rosenberg, N. K. (2011). Die Verarbeitung emotionaler Gesichter bei sozialer Phobie. Mental illness, 3(1), e5. doi:10.4081/mi.2011.e5