VR-Neurointerface für Menschen mit Alzheimer

Stellen Sie sich vor, Sie spielen ein aufregendes Computerspiel, erwerben nützliche Fähigkeiten, durchlaufen neue Level, studieren die Spielkarten, erhalten Belohnungen und am nächsten Tag gehen Sie erneut ins Spiel, aber einige der Fähigkeiten gehen verloren, die Level müssen abgeschlossen werden, die Karten haben sich bereits geändert und andere Auszeichnungen wurden ausgewählt. Sie stellen verlorene Erfolge wieder her, bewegen sich etwas weiter und rollen am nächsten Tag wieder zurück. Und so jedes Mal. Darüber hinaus überschreiten Ihre Rückschläge nach und nach den Fortschritt - am Ende stehen Sie bereits ganz am Anfang, erinnern sich nicht daran, was Sie durchgemacht haben, und wissen nicht einmal, wie man spielt. So etwas passiert im wirklichen Leben bei Menschen, bei denen Alzheimer (AD) diagnostiziert wurde .

Kurz über die Alzheimer-Krankheit

Es handelt sich um eine neurodegenerative Erkrankung, die durch kognitive Beeinträchtigungen, die Entwicklung von Demenz, soziale Fehlanpassungen und eine kürzere Lebensdauer gekennzeichnet ist. Pathophysiologische Veränderungen, die für AD charakteristisch sind, beginnen Jahre und sogar Jahrzehnte vor der klinischen Bestätigung der Krankheit.





Aufnahme aus dem Film "Diary of Memory"



Krankheiten sind anfälliger für ältere Menschen, obwohl sie sich in seltenen Fällen viel früher manifestieren können. Darüber hinaus ist die Wahrscheinlichkeit, an der Krankheit zu erkranken, umso größer, je weiter über 60 Jahre alt sind. Dies ist wahrscheinlich der Grund, warum es eine weit verbreitete Überzeugung gibt, dass Alzheimer bei jedem auftreten wird, nur nicht bei jedem, der es erleben wird.



Die Krankheit manifestiert sich zunächst in subtilen Symptomen, die oft mit einer Stressreaktion oder normalem Altern verwechselt werden. Beispielsweise fällt es Menschen möglicherweise schwer, tägliche Aufgaben auszuführen, oder sie haben Schwierigkeiten, neue Informationen aufzunehmen und sich dann daran zu erinnern. In den frühen Stadien können auch Probleme mit der Exekutivfunktion wie Planen, Fokussieren und abstraktes Denken auftreten. Die frühen Symptome von AD werden auch als sogenannte Mild Cognitive Impairment (MCI) bezeichnet. Zu diesem Zeitpunkt tritt häufig Apathie auf, die zum hartnäckigsten Symptom der Krankheit wird. Im Laufe der Zeit kommt es zu einem Verlust des Langzeitgedächtnisses, einer Beeinträchtigung der Sprache und der kognitiven Funktionen sowie zu einer Zerstörung des Gehirngewebes, was dazu führt, dass der Patient nicht in der Lage ist, unabhängig in der Umgebung zu existieren.





Neurodegeneration des Gehirngewebes bei Alzheimer-Krankheit



Es ist noch unklar, was die Hauptursache für den Ausbruch der Alzheimer-Krankheit ist, und derzeit gibt es keine Behandlungsmethoden, selbst ein Absetzen der Krankheit war noch nicht möglich. Wenn jedoch die Veranlagung für Asthma 10 Jahre vor dem Einsetzen der ersten Symptome und dem Beginn einer zusätzlichen Entwicklung der kognitiven und motorischen Funktionen festgestellt wird, ist es möglich, das Leben eines gesunden Geistes signifikant zu verlängern und die Manifestationen der Krankheit zu lindern! Hier stellt sich sofort die Frage: Wie kann die Möglichkeit einer AD-Entwicklung im Voraus diagnostiziert werden und was ist danach zu tun?

Neurophysiologische Methoden

Neurophysiologische Methoden, die es ermöglichen, kognitive Beeinträchtigungen auf funktioneller Ebene zu erkennen, lange bevor sie für andere oder den Patienten selbst erkennbar werden, werden immer stärker berücksichtigt. Beispielsweise haben neurophysiologische Studien der letzten Jahre gezeigt, dass Änderungen der Gehirnreaktionen auf einen präsentierten Schallreiz - ereignisbezogene Potenziale ( ERP ) - es ermöglichen, das Risiko einer AD-Entwicklung in den nächsten 10 Jahren genau zu erfassen.





ERP-Registrierungsverfahren



BekanntDieser Hörverlust kann in den frühesten Stadien auftreten und ein Vorbote für die Entwicklung von Demenz sein. Darüber hinaus gibt es hier auch ein Feedback: Je bedeutender die Hörprobleme sind, desto mehr Anstrengungen unternimmt eine Person, um herauszufinden, was ihnen gesagt wird, und sich daran zu erinnern, was bedeutet, dass im Gehirn große strukturelle Veränderungen auftreten, die zur Entwicklung von AD führen. Studien im Oddball-Paradigma mit Schallstimulation, bei denen Probanden Signale mit zwei verschiedenen Frequenzen schnell und genau unterscheiden müssen, haben gezeigt, dass eine Zunahme der Latenz (Latenz) und eine Abnahme der Amplitude von ERP-Komponenten wie N100, P200, N200 und insbesondere P300 (etwa P300) gelesen werden können hier ), die ungefähr 100, 200 und 300 ms nach der Präsentation des Stimulus auftreten, signalisieren eine Abnahme der Funktionen der kortikalen Verarbeitung (weitere Details hierund hier ) ein Jahrzehnt vor der Manifestation von Verstößen. Darüber hinaus zeigte die Diagnose mit der ERP-Registrierungsmethode eine Sensitivität von 87% und eine Spezifität von 90% , was als ziemlich genaue Methode angesehen werden kann.





Änderungen in den Eigenschaften der P300-Welle mit MCI und BA



Das Interessanteste ist, dass eine solche Umfrage nur ein paar Minuten dauern kann und sehr einfach zu bestehen ist. Sie müssen nur eine Kappe mit Elektroden aufsetzen und ein Signal vom Gehirn registrieren, während eine Person verschiedene Geräusche hört. Dies ist um ein Vielfaches komfortabler, einfacher und schneller als die Durchführung von Tomographie- ( PET , MRT ) und kognitiven Tests und sogar noch besser als vorbeugende Methode.

BCI Rehabilitation

Neurophysiologische Methoden ermöglichen nicht nur die Erkennung von Funktionsstörungen von Gehirnregionen, sondern bieten auch die Möglichkeit für deren wirksame Wiederherstellung. Hier geht es nur um die mittlerweile beliebten BCI (Brain-Computer-Interfaces) oder auf Russisch - Brain-Computer-Interfaces - auch um Neurointerfaces. Ich möchte Sie daran erinnern, dass diese Technologie darauf basiert, ein bestimmtes Signal der Gehirnaktivität zu erkennen und es in Befehle zur Steuerung verschiedener Geräte umzuwandeln (mehr dazu hier ).



BCIs haben sich bereits als hervorragendes Instrument zur Rehabilitation von Menschen mit motorischen Beeinträchtigungen nach Schlaganfall, Lähmungen und Plegien, traumatischen Hirnverletzungen, ADHS, Autismus, einschließlich kognitiver Beeinträchtigung und Demenz, etabliert.





Neurorehabilitation basierend auf Bewegungsrepräsentation Das



BCI-EEG hat gegenüber anderen Rehabilitationsmethoden mehrere Vorteile:

• Benutzerfreundlichkeit (setzen Sie einfach einen Hut auf);

• hohe Effizienz;

• Aktivierung der Neuroplastizität.

Es gibt jedoch eine Reihe von Einschränkungen:

• Einige Methoden brauchen Zeit, um zu lernen, wie man mit ihnen arbeitet (Darstellung von Bewegung, Rhythmen).

• Die Trainingsbedingungen sind weit entfernt von realen Ereignissen (blinkende Bilder auf dem Bildschirm, Bootssteuerung).

• Viele in Kliniken verwendete Systeme verursachen beim Patienten Beschwerden (feuchte Kappen, ein Bündel Elektroden, Gel im Haar, lange Installation).

Es wurde auch gezeigt, dass BCIs bei Alzheimer-Patienten wirksam sind. Der Aufsatz zeigt beispielsweise die Möglichkeiten der Verwendung von ERP und SMR (sensomotorischer Rhythmus) zur Verbesserung der kognitiven Funktionen von Aufmerksamkeit, räumlicher Orientierung und Kurzzeitgedächtnis.

VR Rehabilitation

Eine weitere vielversprechende Methode zur Behandlung von Alzheimer ist VR. Der Hauptvorteil von VR ist natürlich die Freiheit, jede Umgebung und Kontrollbedingungen zu schaffen! Zum Beispiel gelang es den Wissenschaftlern nach den Ergebnissen einer Studie in den frühen Stadien vor dem Auftreten der ersten Symptome der Alzheimer-Krankheit, die höchste Genauigkeit (Sensitivität 100%, Spezifität 98%) bei der Diagnose der Krankheit zu erreichen, wenn Aufgaben in einem virtuellen Museum erledigt wurden. Keine beängstigende und unangenehme Entnahme von Liquor cerebrospinalis (Lumbalpunktion), Tomographen (PET und MRT), sondern nur ein VR-Helm.





Raumorientierungstraining



Training im virtuellen Laden



Die Verwendung der virtuellen Realität ermöglicht es, recht genaue und frühzeitige Verstöße gegen das räumliche und episodische Gedächtnis, die exekutiven Funktionen und die Aufmerksamkeit, die motorischen Funktionen und das Gleichgewicht sowie die Erfüllung alltäglicher Aufgaben aufzudecken. Darüber hinaus haben Studien gezeigt, dass das Training in VR, das für den Benutzer unter verschiedenen Bedingungen eine einfache Spielaufgabe ist, all diese Funktionen bei Menschen mit AD erheblich verbessern kann (lesen Sie hier ).

Künstliche Intelligenz und Alzheimer

Und natürlich werden wir eine Methode der Früherkennung wie die Verwendung künstlicher Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen für Daten verschiedener Modalitäten nicht umgehen. Mit dem, was sie nicht kombiniert haben, welche Daten haben die Algorithmen für das Training nicht gespeist, und schließlich haben sie gute Ergebnisse erzielt!



Dieser Artikel über Habré berichtet über eine Studie, in der es möglich war, 98% der Fälle der Krankheitsentwicklung 6 Jahre vor dem Auftreten von Symptomen mithilfe von PET-Bildern mithilfe von AI zu erkennen.





Gehirnveränderungen bei PET-



Scans AI wird umfassend zur Diagnose der Alzheimer-Krankheit bei MRT-Scans untersucht. Sie zeigten also die Möglichkeit, eine Krankheit im Frühstadium mit einer Genauigkeit von 88% und in dieser Studie zu erkennenMit einer Genauigkeit von 98,9% bestimmte die KI, bei welchem ​​der Patienten mit MCI die Krankheit zu Alzheimer fortschreitet.



Auch Kombinationen von maschinellem Lernen mit EEG-Daten blieben nicht aus. In nur wenige Minuten von EEG - Aufzeichnung in einem ruhigen Zustand war die I-FAST - Methode kann Alzheimer-Patienten von MCI mit einer Genauigkeit von 94-98% und MCI - Patienten von gesunden mit 98,25% unterscheiden.

Kirsche auf dem Kuchen - BCI + VR + AI

Stellen wir uns nun vor, wir haben das Beste von BCI, das Beste von VR, genommen und es mit AI in einem einzigen System kombiniert! Und jetzt haben wir den frühestmöglichen Nachweis von neurodegenerativen Veränderungen und Neurorehabilitation unter absolut allen VR-Bedingungen erhalten! Wenn Sie möchten, erstellen Sie Ereignisse aus dem wirklichen Leben (Geschäft, Museum, Wohnung ...) nach, wenn Sie möchten, machen Sie ein aufregendes Spiel oder etwas, das zur Wiederherstellung kognitiver Funktionen beiträgt.





Training der Neurokontrolle in der Virtual-Reality-



ForschungEin Vergleich der Wirksamkeit von BCI bei der Arbeit mit einem Monitor und in VR ergab, dass in Kombination mit letzterem die Benutzerinteraktion um bis zu 10% zunimmt, was bereits ziemlich signifikant ist, obwohl es eine ziemlich einfache Visualisierung gab. Die BCI-VR-Kombination wurde bereits erfolgreich zur Rehabilitation von Patienten nach Schlaganfall mit SSVEP und Bewegungsrepräsentation , Patienten mit Plegien , Autismus und ADHS sowie zur Aufrechterhaltung normaler kognitiver Werte bei älteren Menschen eingesetzt.... Die EEG-Aufzeichnung während des Trainings in VR ermöglicht es auch, Änderungen der kognitiven Funktionen und der emotionalen Reaktion des Patienten in Echtzeit zu erkennen und das Training für eine bequemere und effizientere Passage anzupassen.



Obwohl die Kombination von BCI, VR und AI aus allen Blickwinkeln vielversprechend erscheint, gibt es noch sehr wenig Forschung, die diese Techniken kombiniert. Vor kurzem begann Impulse Neiry mit der Entwicklung einer schnellen, bequemen und wirksamen Methode zur Diagnose von Alzheimer, leichten kognitiven Beeinträchtigungen, Demenz und frühen kognitiven Beeinträchtigungen sowie zum Training zur Aufrechterhaltung der kognitiven und motorischen Funktion bei Vorliegen der Krankheit. Es ist geplant, interessante Spielinhalte für Diagnose, Überwachung und Rehabilitation in medizinischen Zentren und zu Hause zu erstellen.

Kannst du das vermeiden?

Wenn Sie bis hierher gelesen haben und dennoch entschieden haben, dass Sie nicht in der Obhut von Medizinern im Alter von 60 bis 70 Jahren sein möchten, nicht verstehen möchten, wo Sie sich befinden und wer all diese Menschen in der Nähe sind, sollten Sie jetzt Ihre kognitiven Funktionen mit allen möglichen Methoden aktiv entwickeln , ob es Bücher liest, Kreuzworträtsel macht, Brettspiele oder etwas interessanteres wie kognitives Training ( Neiry , CogniFit und andere). Vergessen wir auch nicht die gesunde Ernährung sowie die tägliche körperliche Aktivität und Mobilität.







Alle Gesundheit und viele Jahre gesunden Geistes!