仮想現実（VR）における人工知能（AI）と視線追跡を組み合わせることは、いつの日か慢性の痛みに苦しむ多数の人々の治療を個別化する一助となる可能性があると、東アングリア大学の世界初の研究が示しています。
研究者らは、瞳孔の微細な変化やまばたきのパターンが、VRタスク中に脳がどれだけ負荷を受けているかを明らかにすることを発見しました。彼らは、この成果がリアルタイムで治療を自動的に適応させるウェアラブルシステムの扉を開くことを期待しています。慢性痛を抱える何百万人にとって、これは薬を使わない治療をより個別化する大きな一歩となり得ます。
研究の成果はScientific Reports誌に掲載されました。
これまでのVRの多くは、画一的な一律の体験でした。私たちの知見は、治療をより個別化し、反応性を高めるのに役立つ可能性があります。これにより、将来のVR治療は、痛みだけでなく、不安やうつ病のような状態にも適用範囲を広げられるかもしれません。
ジョーダン・ツィガリデス
リード研究者で、UEAの健康科学部所属のジョーダン・ツィガリデス博士は次のように述べています。「慢性痛は世界中で推定15億人に影響を及ぼしており、障害の主な原因の一つです。仮想現実には大きな治療ポテンシャルがあり、静かな森を案内したり、リラクゼーション訓練を支援したり、痛みを管理するゲームやパズルに参加させることで、痛みを伴う状態の脳の注意を引きつけ、痛みに関連するストレスや不安を低減し、長期的には脳の痛み処理を再訓練する助けにもなり得ます。しかし現在の多くのVRプログラムは誰にでも同じ体験を提供してしまい、痛みや精神的努力は瞬間ごとに変動します。我々の研究は、視線を介して精神的努力を読み取り、リアルタイムに個々人に治療を適応させる未来のシステムの可能性を示しています。もしヘッドセットが誰かが精神的に過負荷になっていると検知すれば、その体験を自動的に調整して関心を維持し、治療効果を最大化できる可能性があります。」
この研究は、UEAの博士課程の一環としてジョーダン・ツィガリデス博士が主導しました。「私の博士課程は、AIとセンサー技術が仮想現実治療を個人に対してより反応的にする方法を探るものです。挑戦と快適さの間の適切なバランスを取ることを目指しています」と彼は語りました。
本研究には、関節炎や線維筋痛症など慢性的な筋骨格系の痛みを抱える42名を含む84名のボランティアが参加しました。参加者は、視線追跡機能を備えたVRヘッドセットを着用しながら、徐々に難易度が高まる一連の記憶課題を実施しました。
研究チームは、課題が精神的により難しくなるにつれて、参加者の瞳孔が拡大し、瞬きの頻度が増加することを発見しました。これらの信号のパターンを時間を追って分析する最新型のAIモデルは、健常なボランティアにおいて、低い作業負荷と高い作業負荷を最大88％の精度で識別できることを示しました。VR課題は耐容性も高く、参加者は極めて低いレベルの動揺や不快感を報告しました。
ツィガリデス博士はこう述べています。「これらの結果は、頭部に装着したデバイスが視覚を通じて脳の作業負荷を継続的に監視し、個々の利用者に合わせて治療を自動的に微調整する未来を示唆します。以前の研究では、治療用VRを使うことで線維筋痛症の人々の痛みが軽減される可能性が示されました。 now we are exploring how to make those experiences smarter, more responsive, and tailored to each person. これまでのVRはほとんどが一律でした。我々の発見は、治療をより個別化し、反応的にする助けになるでしょう。これにより、将来のVR治療は痛みだけでなく、不安やうつ病のような状態にも適用範囲を広げる可能性があります。将来的には、同じ原理を教育や専門職トレーニングにも応用でき、仮想学習体験が学習者の精神的な負荷に適応することが考えられます。」
しかし、研究には課題も浮かび上がりました。健常者でのAIモデルは高い性能を示したものの、慢性痛を抱える人々に対しては精度が著しく低く、標準化されたアプローチがすべての患者に同様に有効とは限らないことが示唆されました。研究者らは、将来のシステムは各人の視線が精神的努力にどのように反応するかを学習し、治療の意思決定を下す前に個別に調整される必要があると考えています。また、適応型VR治療が実際の臨床成果を改善するかを判断するには、より大規模な研究が必要だと指摘しています。
出典: イースト・アングリア大学
