2-dimensionales vs. 3-dimensionales Virtual-Reality-Spieltraining in BPPV

Das vestibuläre, visuelle und somatosensorische System sind alle wichtig, um die Körperhaltung aufrechtzuerhalten. Mehrere Strukturen des Zentralnervensystems verarbeiten und integrieren Afferenzen aus diesen Systemen. Das vestibuläre System ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der statischen und dynamischen Körperhaltung und des Gleichgewichts. Das vestibuläre System besteht aus zwei Strukturen, einer peripheren und einer zentralen. Das periphere Vestibularsystem befindet sich innerhalb des Felsenbeins und besteht aus den halbkreisförmigen Kanälen, dem Utrikel und dem Sacculus im Innenohr, die empfindlich auf Kopfbewegungen reagieren. Die Bogengänge bestehen aus drei Teilen: vorderer, hinterer und seitlicher Bogengang. Die Bogengänge, die mit einer viskosen Flüssigkeit namens Endolymphe gefüllt sind, stehen rechtwinklig zueinander und helfen, die Winkelbewegungen des Kopfes wahrzunehmen. Über den Nervus vestibularis übermittelt er Informationen über das periphere Vestibularsystem und Kopfbewegungen an die zentralen Systeme. Auf diese Weise sorgt es für die Regulierung von Kopf, Körper, Extremitäten und Augenbewegungen.

BPPV (benigner paroxysmaler Lagerungsschwindel) ist eine Erkrankung, die das Innenohr betrifft und durch eine Dysfunktion des Bogengangs verursacht wird. Da die Otolithen im Bogengang platziert werden und deren freie Bewegung beeinträchtigen können, ist die anatomische Platzierung der Kanäle kritisch. BPPV ist mit einer Prävalenz von 20-40% eine der häufigsten peripheren vestibulären Erkrankungen. Das erste pathogenetische Element ist die Kanalolithiasis, definiert als die Dissoziation der Otoconia von der otolytischen Membran und ihre freie Bewegung in der Endolymphe, die bei 80 % der Patienten beobachtet wird. Cupulolithiasis ist das Auftreten von Schwindel (Vertigo) und Nystagmus, der für den betroffenen Kanal spezifisch ist, aufgrund von Kalziumkarbonatkristallen, die am Kanal haften. Aufgrund seiner anatomischen Lage wird BPPV des hinteren Bogengangs in 80–90 % der Fälle beobachtet, BPPV des lateralen Bogengangs in 10–20 % der Fälle und BPPV des vorderen Bogengangs ist weniger verbreitet. BPPV wird häufig mit Partikel-Repositionierungsmanövern behandelt, sobald der betroffene Kanal identifiziert ist. Diese Manöver sollen Otoconia-Partikel aus dem betroffenen Kanal zurück in den Vorhof befördern, wo sie sich auflösen.

Die vestibuläre Rehabilitation ist eine weitere nicht-pharmakologische Intervention bei BPPV. Die vestibuläre Rehabilitation kann die allgemeine Gleichgewichtsfunktion verbessern, einschließlich Gang-, Blick- und Haltungsstabilität, körperliche Mobilität und Funktion bei Aktivitäten des täglichen Lebens, indem propriozeptive, visuelle und verbleibende vestibuläre Funktionen integriert werden. Die vestibuläre Rehabilitation nutzt zentrale Neuroplastizitätsmechanismen, um die visuell-vestibulären Interaktionen zu verbessern und die statische und dynamische posturale Stabilität in Situationen wiederherzustellen, in denen sensorische Eingaben widersprüchlich sind. Die vestibuläre Rehabilitation umfasst Anpassungs-, Gewöhnungs- und Substitutionsübungen. Die Anpassungsübungen basieren auf der Fähigkeit des vestibulären Systems, die Größe des vestibulookulären Reflexes (VOR) als Reaktion auf einen bestimmten Reiz (Kopfbewegung) zu verändern. Gewöhnungsübungen basieren im Gegensatz zu Anpassungsübungen auf der Vorstellung, dass eine häufige Exposition gegenüber provozierenden Reizen wie Kopfbewegungen bewegungsprovozierte Symptome reduziert. Substitutionsübungen kombinieren visuelle und somatosensorische Hinweise mit vestibulären Hinweisen, um die Blick- und Haltungsstabilität durch Verbesserung der zentralen Programmierung zu verbessern. Es hat sich gezeigt, dass Manöver kurzfristig erfolgreicher sind als die vestibuläre Rehabilitation, obwohl die Kombination der beiden für die langfristige funktionelle Wiederherstellung bei BPPV nützlich ist. Es gibt jedoch keine ausreichenden Beweise, um zwischen verschiedenen Arten der vestibulären Rehabilitation zu unterscheiden.

Die positive Auswirkung der vestibulären Rehabilitation auf das Gleichgewicht basiert auf Mechanismen, die mit der neuralen Plastizität des zentralen Nervensystems zusammenhängen, und ihre Ziele sind die Förderung der visuellen Stabilisierung, die Verbesserung der vestibulär-visuellen Interaktion während der Kopfbewegungen und damit die Verbesserung des Stehens und der dynamischen posturalen Stabilität unter Bedingungen, die produzieren widersprüchliche sensorische Informationen und verringern die Empfindlichkeit gegenüber Kopfbewegungen. Es wurden jedoch zahlreiche Aspekte identifiziert, die sich nachteilig auf das Ergebnis der vestibulären Rehabilitation auswirken, darunter eine schlechte Übungsausführung, die Notwendigkeit aktiver Anstrengungen und der Wunsch der Patienten. Angesichts der Nachteile, die mit den zeitaufwändigen, sich wiederholenden, monotonen und nicht herausfordernden Aspekten der vestibulären Rehabilitation verbunden sind, wurden effizientere und kostengünstigere Behandlungsarten als mögliche Alternative vorgeschlagen. Derzeit können Virtual Reality (VR)-Anwendungen mit Echtzeitsimulationen, interaktiven Funktionen und Spielfunktionen ausgestattet werden, um eine motiviertere vestibuläre Rehabilitation zu ermöglichen.

Viele Studien deuten darauf hin, dass die Einbeziehung von Virtual-Reality-Komponenten zu erfolgreichen Ergebnissen beitragen kann. Es wird behauptet, dass es eine visuell-vestibuläre Interaktion mit einer großen Anzahl visueller Reize ermöglicht, was zu einer optimalen Umgebung für eine bessere VR-Leistung führt. Es wird vermutet, dass dies auf die Aktivierung der zielgerichteten Aufmerksamkeit und des neuronalen Netzwerks des Gehirns zurückzuführen ist und dass VR-Anwendungen mit Eye-Tracking-Algorithmen und „Brillen“ effektiv sein können. In den meisten Studien werden zweidimensionale Systeme (z. Nintendo Wii, Play Station) wurde für die Behandlung von Patienten mit BPPV verwendet. Head-Mounted-Displays (3D-VR-Gaming) können jedoch aufgrund ihrer Nähe zum Auge hochauflösende Bilder bieten, die den Benutzern das Gefühl geben, Teil der computererstellten Umgebung zu sein. 3D-Technologien wurden über ihre negativen Auswirkungen wie Unbehagen, visuelle Ermüdung, Schwindel, Kopfschmerzen, Orientierungslosigkeit und Reisekrankheit diskutiert, die auf VIMS (visuell induzierte Reisekrankheit) hinweisen. Die am meisten akzeptierte Erklärung für VIMS ist die klassische Konflikttheorie, die auf der Diskrepanz zwischen visuellen, propriozeptiven und vestibulären Reizen basiert.

Es ist bekannt, dass ein kurzer und plötzlicher Positionsnystagmus, der mit einer Änderung der Kopfposition relativ zur Schwerkraft einhergeht, die visuelle Stabilität vorübergehend beeinträchtigen kann. Das otolithische Signal wird als Reaktion auf die Bewegung erzeugt, die eine wichtige Rolle bei der Wahrnehmung der Orientierung und der Bewegungsrichtung spielt. Eine kompensatorische Augenbewegung tritt nach einer linearen Beschleunigung des Kopfes in entgegengesetzter Richtung zur Kopfbewegung auf und wird erzeugt, um das Bild des Ziels in Koordination zu stabilisieren. Die Auswirkung einer Dysfunktion auf das VOR bei Patienten mit chronischen vestibulären Problemen ist mit der Unfähigkeit verbunden, bei Kopfbewegungen ein klares Bild des Ziels auf der Netzhaut zu haben, was zu verschwommenem Sehen führt. Gemäß diesen Erklärungen können Kopfbewegungen beim Spielen von 3D-VR-Spielen eine Herausforderung (sensorische Fehlanpassung) für das zentrale Nervensystem darstellen, das dann versucht, die Herausforderung zu lösen. Gewöhnungsübungen, die in der 3D-VR-Gaming-Aufgabe enthalten sind, könnten hilfreich sein, um einer übermäßigen Abhängigkeit von einer sensorischen Modalität entgegenzuwirken, Patienten gegenüber visuellen Bewegungen und visuo-vestibulären Konflikten zu desensibilisieren und die damit verbundenen Symptome zu reduzieren.

Es hat sich gezeigt, dass die Anpassungsfähigkeit nach 2D- und 3D-VR-Spielen tendenziell zunimmt, aber insbesondere ist die steigende Tendenz nach dem Spielen von 3D-VR-Spielen größer. Es wurde erklärt, dass beim Spielen eines Spiels die Augen mit stereoskopischen Bildern stimuliert werden und sich die Helligkeit ändert, so dass die Pupillen unter anhaltender Stimulation bleiben. Daher ändert sich die Tiefe eines Fokus umgekehrt und führt zu einem visuellen Training. Im Vergleich zur herkömmlichen 2D-VR-Gaming-Technologie, die Objekten keine Tiefe verleiht, kann die 3D-VR-Gaming-Technologie die Wahrnehmung räumlicher Tiefe ermöglichen. Darüber hinaus wurde vorgeschlagen, dass die Art des Spiels (Aktion vs. Nicht-Aktion) bei 3D-VR-Spielen wichtig ist. Besonders Action-Spiele stimulieren die gesamten Teile des Gehirns und erfordern Multitasking-Fähigkeiten und Schnelligkeit.

Die bisherige Forschung umfasst die VR-Technologien zur Behandlung von BPPV. Unseres Wissens gibt es jedoch keine Forschung, die die Auswirkungen von 2D- und 3D-VR-Gaming-Technologien mit einer Kontrollgruppe vergleicht. Daher zielt diese Studie darauf ab, die Auswirkungen verschiedener Virtual-Reality-Anwendungen und vestibulärer Rehabilitation auf Gang, Reaktionszeit, Gleichgewichtsfunktionen, Aktivitäten des täglichen Lebens und Lebensqualität bei Personen mit gutartigem paroxysmalem Lagerungsschwindel (BPPV) mit Restschwindel und Gleichgewicht zu untersuchen Probleme.