Hintergrund 

Die Parkinson-Erkrankung (Parkinson‘s Disease oder PD) ist die weltweit zweithäufigste neurodegenerative Störung (d.h., Nervenzellen sterben ab) und betrifft hauptsächlich Personen im Alter ab 60 Jahren. In den frühen Stadien von Parkinson erleben etwa ein Drittel der Patient*innen ein gelegentliches „Einfrieren der Ganges“ (Freezing of Gait oder FOG). In den mittleren bis fortgeschrittenen Stadien steigt der Anteil auf etwa 70% an. FOG ist ein Zustand, in dem Personen, obwohl sie gehen wollen, vorübergehend dazu nicht in der Lage sind. Sie können keinen Schritt setzen und eine Vorwärtsbewegung einleiten. Das kann gefährliche Stürze zur Folge haben. FOG schränkt also nicht nur die Mobilität ein, sondern erhöht auch das Risiko für schwerere Verletzungen. Neue Therapien und Behandlungsmethoden, die Freezing of Gait Ereignissen entgegenwirken, sind daher dringend gefragt.  

Projektinhalt

Forscher*innen aber auch Therapeut*innen sind bestrebt das Leben von Personen mit FOG zu verbessern. Allerdings sehen sie sich einigen Problemen gegenüber, die es erschweren, geeignete Behandlungen zu entwickeln. Ein Hauptproblem ist, dass es eine Vielzahl von Auslösern gibt, die FOG-Episoden hervorrufen können. Für gewöhnlich tritt FOG auf, wenn Patient*innen durch enge Räume gehen, sich drehen, mehrere Aufgaben gleichzeitig erledigen wollen, eine Vorwärtsbewegung beginnen, ein Ziel erreichen, emotional aufwühlende Zustände erleben (Angst und/oder Stress) oder unter Zeitdruck stehen. Obwohl diese Auslöser bekannt sind, ist es schwierig, Techniken und Maßnahmen zu entwickeln, die den Betroffenen helfen. Einer der Hauptgründe dafür ist, dass sich FOG unter kontrollierten Bedingungen wie im Labor nicht zuverlässig hervorrufen lässt. Fortschritte in der Virtual-Reality- (VR) -Technologie könnten jedoch helfen die Einschränkungen der herkömmlichen Laborbedingungen zu überwinden, denn sie erlauben es verschiedene FOG-Auslöser in virtuellen Umgebungen zu simulieren. Um in Forschung und Therapie breit angewendet werden zu können, müssen die VR-Simulationen allerdings nicht nur verlässliche Resultate liefern, sondern auch für eine möglichst große Anzahl an Fachleuten frei zugänglich sein.

Ziele und Ergebnisse

• Das Hauptziel dieses Projekts ist es, eine Open-Source-VR-Umgebung zu entwickeln mit der verschiedene Auslösesituationen simuliert werden können, die bei Menschen mit Parkinson ein Einfrieren der Bewegungen (FOG) verursachen. Am Ende dieses Prozesses steht ein Open-Source-VR-Werkzeugkasten, der Wissenschaftler*innen und Therapeut*innen frei zur Verfügung steht.

• Wir testen VR-FOG-Umgebung mit zwei unabhängigen Stichproben von Patient*innen, die unter FOG leiden. Die erste Gruppe von Proband*innen wird in Zusammenarbeit mit der Karl Landsteiner Universität (KLU) an der Fachhochschule St. Pölten (FHSTP) rekrutiert, die zweite Gruppe an der Universität Exeter (UK) . Die Validierung des entwickelten VR-FOG-Protokolls mit der zweiten Gruppe soll sicherstellen, dass die VR-FOG-Umgebung unter verschiedenen Bedingungen zuverlässig funktioniert. 

• Das Projekt erweitert den Kenntnisstand in mehreren Bereichen, darunter Biomechanik, Neurowissenschaften, Informatik und Psychologie. Es leistet einen Beitrag zur Digitalisierung des österreichischen Gesundheitssystems, und führt beispielhaft vor, welche Möglichkeiten es gibt durch den Einsatz neuer Technologien gesundheitliche Probleme zu lösen.

Methoden

In diesem Projekt entwickeln wir eine Open-Source-VR-Umgebung, mit deren Hilfe sich bei Personen mit Parkinson-Krankheit das Einfrieren der Bewegung (FOG) auslösen lässt. Die bisher dafür verwendeten Prozeduren, wie der Turning-and-Barrier Course und die Stepping-in-Place Methode, haben – obwohl sie nützlich sind – nur begrenzte Aussagekraft und lassen sich nur schlecht zusammen mit Motion-Capture-Systemen verwenden. Virtuelle Umgebungen hingegen erlauben immersive Erlebnisse (die Patient*innen tauchen in eine virtuelle Umgebung ein) und einen zielgerichteten Einsatz von FOG-Auslösern. Das verspricht bessere und zuverlässigere Ergebnisse. VR-Protokolle beruhen derzeit aber noch hauptsächlich auf einfachen Aufgaben mit einer kleinen Anzahl von Auslösern. Das steht einem umfassendes Verständnis von FOG im Wege. In diesem Projekt wollen wir diese Einschränkungen überwinden, indem wir eine größere Anzahl von FOG-Auslöser testen. Dafür erstellen wir einen virtuellen Flur, in dem sich die Versuchsteilnehmer*innen bewegen und mit einer zufällige Auswahl mehrerer Auslöser konfrontiert werden. In einer Validierungsstudie vergleichen wir das Auftreten von FOG während eines Standard-Gangzyklus (baseline walking) mit dem Gehen in der VR ohne Auslöser sowie mit dem Gehen in der VR Umgebung mit FOG-Auslösern. Dies ermöglicht es uns Effekte zu isolieren und die Wirksamkeit der VR-Umgebung für Forschungs- als auch für klinische Zwecke zu testen.