Крайне часто, когда у нас спрашивают про наши дела, мы отвечаем коротким «нормально», пока в голове пролетает миллион забот, проблем и тягот, которые на самом деле нас беспокоят. Словосочетание «психическое расстройство» стало применяться значительно чаще в современном мире. И это не связано с тем, что люди стали более нервные, а с тем, что появилось гораздо больше современных и точных методов диагностирования того или иного отклонения. Знать о наличии проблемы — это хорошо, но недостаточно, потому методик лечения также становится больше. Какие-то из них концентрируются на терапевтических эффектах общения, какие-то уделяют больше внимания препаратам. Использование современных технологий в медицине не является чем-то революционным, но в аспектах психотерапии примеров такого пока еще мало. Ученые из Университета Бата (Бат, Великобритания) разработали любопытное устройство, которое должно помогать людям с определенными психическими проблемами легче с ними справляться. Устройство представляет собой шар, который надувается и сдувается в такт с вдохами и выдохами пользователя, тем самым давая визуальное и тактильное представление о дыхании человека. Как именно работает дышащий шар, и какая от него польза? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Основа исследования

Цифровизация ранее аналоговых, если можно так выразиться, аспектов жизни человека проявляется повсеместно. Однако, несмотря на доступность и универсальность технологий цифровой стимуляции, наличие определенных трансдиагностических симптомов у тех или иных пациентов сильно ограничивает применимость и эффективность таких методов.


Изображение №1

В рассматриваемом нами сегодня труде ученые предлагают метод улучшения цифрового вмешательства в области психического здоровья (DMHI от Digital Mental Health Intervention) за счет включения физического артефакта для поддержки благополучия (PAWS от Physical Artefact for Well-being Support).

Цифровые интерфейсы расширяют повседневные взаимодействия в современном обществе, однако существуют предположения относительно их надежности при оказании поддержки психическому здоровью. Технологии, использующие DMHI, обычно сопряжены с рядом ограничений, связанных с плохой интерактивностью, избеганием, практической реализацией и сложностью задач, со средним показателем удержания в течение 15 дней 3.9%. Проще говоря, пациенты с психическими отклонениями с большим трудом поддаются лечению методами DMHI. Немаловажным негативным фактом является и непонимание корреляции между неэффективностью DMHI методик и определенных симптомов человека.

Авторы исследования считают, что для повышения эффективности DMHI необходимо учесть крайне важный с эмоциональной и психологической точки зрения аспект человеческой природы — прикосновение. В частности, ученые сфокусировались на эффектах динамического представления информации, связанных с технологиями изменения формы, которые могут расширить коммуникацию и аффективные реакции за счет изменений размера, частоты колебаний или кривизны. Используя биологическую обратную связь для манипулирования артефактами, неявная индивидуализированная обратная связь в реальном времени может повысить эффективность эмпирических терапевтических стратегий. Чтобы изучить, как усиление телесного восприятия улучшает эффект DMHI, ученые следовали сомаэстетическому подходу к проектированию для создания портативной пневматической сферы, изменяющей форму за счет биологической обратной связи.

Теория исследования

Повторяющееся негативное мышление является одним из примеров распространенного трансдиагностического симптома психического здоровья, который напрямую связан с плохой интероцептивной обработкой. Этот интероцептивный дефицит приводит к чрезмерной регуляции или невнимательности к эмоциональному состоянию и определяется как неспособность точно испытывать внутренние ощущения и реагировать на них. Более того, попытки улучшить эмоциональную регуляцию часто сталкиваются с трудностями эмоционального обучения, которые препятствуют точной саморегуляции. Таким образом, длительное воздействие сниженного психического благополучия вызывает неврологические изменения, препятствующие как физическому (посещение сеансов), так и психологическому (мотивация и вера в успех) вовлечению в процесс лечения со стороны пациента.

Биологическая обратная связь может предоставить индивидуализированную информацию в режиме реального времени для обучения и/или отработки техник посредством оперантного обусловливания, предназначенного для преодоления трудностей с самосознанием.

Обычно, графические, иллюстративные, художественные представления являются наиболее часто используемыми стратегиями, которые позволяют пользователю визуализировать свое физиологическое состояние. Таким образом, взаимодействия заключаются во влиянии на информацию посредством самоадаптации, при этом пользователи предпочитают визуализации, которые облегчают их когнитивную нагрузку.

Предметы, меняющие форму, могут расширить доставку информации и подтолкнуть пользователей (под-)сознательно к физиологическим состояниям посредством прямых телесных изменений. Таким образом, кондиционирование пациента может быть применено во время сеансов по улучшению эмоциональной регуляции.

Для реализации этой методики авторы исследования предлагают PAWS как новую классификацию, состоящую из материальных, тактильных технологий и технологий физикализации данных, которые специально ориентированы на улучшение психического благополучия за счет повышения физической и психологической активности. К PAWS относятся устройства, объекты и материальные конструкции, которые можно физически ощущать и манипулировать ими для улучшения взаимодействия и повышения значимости информации.

Персонификация PAWS под конкретного пользователя является следующим шагом к улучшению его эффективности. Включив методы биологической обратной связи в систему, способствующую регуляции, можно добиться большего самоконтроля за счет большего самосознания. Более того, сочетая методы биологической обратной связи с интерфейсами, изменяющими форму, PAWS может поддерживать навыки восприятия, такие как сосредоточенное внимание или воплощенное осознание, которые могут компенсировать дефицит интероцепции.

Одним из самых распространенных аспектов, который применяется в DMHI, является дыхание человека. Психофизиологические изменения, достигаемые посредством регулирования дыхания, имеют основополагающее значение для многих методов лечения. К числу этих методов относится и развитие легочного контроля, которое способствует пери- и постэмоциональной регуляции. Следовательно, включение дыхания в сеанс лечения помогает повысить эффективность этого лечения, повышая вовлеченность пациента и снижая негативные эффекты некоторых симптомов (например, тревожные мысли).

Большинство методов лечения, которые используют предметы, меняющие форму, сопряжены с рядом трудностей. Одной из таких является фиксированность положения пациента и предмета. К примеру, в установленной на столе полукруглой подушке под названием «Breath with Touch» ладонь пользователя прикрепляется к устройству, чтобы ощущать кинестетическую обратную связь. В результате движения пользователя весьма ограничены, т. е. он не может сжать, погладить, обнять эту подушку. Подобное может показаться странным, но подобная свобода действий крайне важна для эффективности лечебного процесса.

Несмотря на несуразность таких устройств, их эффективность по сравнению с чистым цифровым вмешательством (к примеру, только визуальная стимуляция через видео на экране) значительно выше.

Устройство, созданное учеными в этом труде, дает пользователю гораздо больше свободы в манипулировании им, тем самым удовлетворяя как пассивные (пользователь следуют за предметом), так и активные (предмет влияет на пользователя) преимущества саморегуляции изменяющих форму систем биологической обратной связи.

Система PAWS

PAWS был создан, как уже было сказано ранее, для улучшения ощущений дыхания за счет физикализации биологических данных. Таким образом, когда пользователь дышит, портативное устройство синхронно расширяется и сжимается в соответствии с вдохами и выдохами. При этом пользователь может принять любое удобное для него положение тела и держать PAWS так, как ему хочется.


Изображение №2: схема PAWS системы.

Для восстановления биосигнала использовался двойной беспроводной датчик дыхания и электрокардиограммы (ЭКГ). Этот передатчик помещался на грудину с помощью гибкого нагрудного ремня. По мере расширения и сжатия грудной клетки нагрудный ремень удлинялся или укорачивался, а выходное напряжение увеличивалось или уменьшалось.

Чтобы преобразовать биосигналы в интерактивную физикализацию, в качестве средства управления PAWS, меняющими форму, использовалась пневматическая система. Биосигналы Biopac фильтровались через специальную схему смещения делителя напряжения и обрабатывались Arduino. Затем Arduino применил динамическое сглаживание временных рядов к данным в реальном времени и сопоставил положительные, отрицательные и нейтральные изменения данных дыхания с тремя состояниями: вдох, когда x₂ > x₁ + y; выдох, когда x₂ < x₁ — y; задержка дыхания, когда (x₁ — y) ≤ x₂ ≤ (x₁ + y), где x₂ — новое сглаженное значение биосигнала, x₁ — предыдущее значение, y — переменная чувствительности системы.

В каждом состоянии пневматические соленоиды либо активируются, либо деактивируются для: подачи воздуха из воздушного компрессора с глушителем объемом 8 литров в объект, удаления воздуха из объекта или отключения циркуляции. Для безопасной эксплуатации и контроля были установлены регулятор давления и датчик давления PSE5303. Все компоненты аппарата (за исключением меняющих форму PAWS) располагались в отдельной от пользователя комнате для обеспечения нулевого уровня шумового загрязнения и соединялись длинными (3 м) пневматическими трубками.

Как отмечают ученые, сферическая форма PAWS была выбрана не только из-за простоты изготовления, но и для минимизации активации когнитивных и поведенческих механизмов, которые могли возникать у пользователя при контакте с более угловатой формой. Сферы PAWS состоят из двух слоев: внутренняя часть из латекса, а внешняя из хлопка.

Во время вдоха воздух выбрасывается в сферу, заставляя ее внутреннюю часть расширяться, увеличивая объем. Из-за физического ограничения внешнего слоя во время расширения давление увеличивается, что приводит к уменьшению воздушного потока. Это повышение вязкости воздуха снижает скорость дефляции, имитируя тем самым полностью надутые легкие. Подобно расслаблению мышц во время выдоха, воздух затем выбрасывается обратно в окружающую среду компрессора, уменьшая размер и объем сферы. Важной особенностью PAWS является то, что максимальное расширение сферы соответствует максимальному расширению грудной клетки человека во время вдоха, т. е. 3 см.

Для практических испытаний было задействовано 58 участников (46 женщин и 12 мужчин). Распределение по возрасту было следующим: 18-24 — 25 человек, 25-34 — 22 человека, 35-44 — 7 человек, 45-55 — 2 человека, 54+ — 2 человека. Испытуемые были распределены случайным образом на две группы: экспериментальная группа A (PAWS+аудио) и контрольная группа B (только аудио).

Для оценки изменений психического состояния между каждой фазой использовались визуально-аналоговые шкалы (VAS от Visual Analogue Scales) «тревога», «нервность», «беспокойство» по шкале Лайкерта с оценкой от 0 (совсем нет) до 100 (чрезвычайно). Дополнительно использовались шкалы оценки состояния STAI (State Trait Anxiety Inventory), WEMWBS (Warwick Edinburgh Mental Wellbeing Scale).

Обычно кожно-гальваническая реакция (GSR от Galvanic Skin Response) является часто используемым биомаркером обнаружения стресса, однако в данных опытах данная методика не использовалась, дабы нивелировать ограничения, связанные с прикосновением, чтобы обеспечить максимальную сенсорную стимуляцию от контакта с PAWS. Для отслеживания электрической активности сердца три электрода были помещены рядом с правой рукой (RA), левой рукой (LA) и левой ногой (LL). Индекс среднеквадратического значения последовательных различий вариабельности сердечного ритма (RMSSD от Root Mean Square of the Successive Differences) затем был экстраполирован с помощью программного обеспечения Biopacs AcqKnowledge для корреляции потенциальных изменений с эмоциональной регуляцией и тревогой. Внутреннее давление PAWS фиксировалось во время работы, чтобы изучить, как сила, приложенная пользователем, изменилась по отношению к силе, приложенной системой (объемные изменения).

Эксперименты состояли из пяти этапов: базовый уровень, вмешательство, повторное вмешательство, индукция беспокойства, опрос. На первом этапе проводился опрос испытуемых, оценивающий их первичное психоэмоциональное состояние. Затем собирались данные ЭКГ от датчиков.

На втором этапе каждого из испытуемых оставляли наедине в звукоизолированной комнате, чтобы они могли испытать условное 10-минутное вмешательство в виде PAWS+аудио (группа A) или аудио (группа B). Параллельно этому считывались данные физиологического давления и давления на PAWS. Затем испытуемые снова проходили опрос.

Аудио, представленное испытуемым, состояло из эмбиентной музыки и обучающих подсказок обученного практикующего специалиста по поддержанию сосредоточенного внимания на дыхании, разрешению мыслей и пребыванию в состоянии осознанности. Проще говоря, расслабляющая мелодия и инструкции по медитации.

На третьем этапе проводилось повторное вмешательство в течение 5 минут, дабы гарантировать, что промежуточный самоотчет не повлиял на психическое состояние участника перед четвертым этапом.

Четвертый этап заключался в намеренном вызывании беспокойства. Обе группы испытуемых (A и B) продолжали слушать аудио, но уже без PAWS в руках. Испытуемые должны были в течение 5-6 минут концентрировать внимание на личных, недепрессогенных переживаниях. После этого был повторно произведен опрос для оценки психоэмоционального состояния.

Пятый этап был заключительным и состоял из обычного интервью, во время которого испытуемые могли своими словами описать свое состояние во время тестов.

Результаты тестов

Для сравнения эффектов вариабельности внутри групп и в разных условиях использовались измерения ANOVA, а также независимые t-критерии для сравнения отдельных вариантов в разных условиях. HRV использовалась в качестве биомаркера для оценки эффективности и вовлеченности и была подтверждена с помощью многоуровневой модели линейной регрессии.


Изображение №3

На этапах «вмешательство» и «индукция беспокойства» рейтинг тревоги по VAS был значительно ниже в группе А, чем в группе B (график выше). Изменения тревожности между первым этапом и первым вмешательством были самые ощутимые, тогда как между фазой повторного вмешательства и индукции тревоги изменение было минимальным.


Изображение №4

В целом, ухудшение состояния по SWEMWBS оказалось более значимым в группе B (4a). По степени тяжести беспокойства не было выявлено существенных различий между группами, при этом большая доля испытуемых из группы B участвовала в дополнительном сеансе медитации, которые были предложены всем желающим испытуемым после проведенных тестов. Экспериментальная группа А сообщила об отсутствии существенных изменений между результатами SWEMWBS до и после исследования. Это указывает на то, что использование PAWS лучше защищает от самоиндуцированного беспокойства. Показатели STAI сообщили о значительных изменениях для обеих групп (4b).

Психологическая вовлеченность испытуемых определялась через активное погружение в задачу наряду с внимательностью, мотивацией и простотой выполнения задачи. Погружение в задачу (4c) и легкость выполнения (4d) были значительно выше в экспериментальной группе А.


Изображение №5

Оценка сердечного ритма испытуемых и сравнение данных показали, что пребывание в группе А оказывает положительное влияние на ΔRMSSD независимо от временного шага, указывая на большее общее влияние PAWS на психологическое состояние. Это улучшение состояния подчеркивает снижение усталости, отвлекающих факторов или размышлений на всех этапах исследования. В рамках этапа вмешательства контрольная группа B не показала улучшений в пределах RMSSD, что указывает на трудности с устойчивым вниманием. И наоборот, в экспериментальной группе А через 6 минут наблюдалось значительное физиологическое улучшение, чем у испытуемых, использующих только цифровые технологии, что объясняется большими усилиями по саморегуляции при использовании PAWS.


Изображение №6

Как отмечают ученые, согласование внешних и внутренних сигналов может повысить эффективность интероцептивной обработки. Оценка плотности ядра (KDE от Kernel Density Estimate; плавная интерполяция гистограммы) внутреннего давления PAWS была создана как средство изучения взаимодействия пользователя во время операции биологической обратной связи. Выше представлены данные о наблюдаемых различиях в силах, а также подробное описание измерения KDE среднего, минимального и максимального внутреннего давления PAWS, где измерения рассчитывались для разных фаз, участников и состояний дыхания (вдох, выдох и задержка). Анализ данных подтвердил наличие синхронности в дыхании испытуемых и работе PAWS.

После проведения тестов испытуемые могли поделиться своими впечатлениями. Подавляющее большинство положительно оценило синхронность работы PAWS с их дыханием, отмечая возможность «физически видеть и тактильно ощущать свое дыхание». За счет дышащей сферы многие испытуемые стали лучше контролировать собственное дыхание. Использование PAWS также повышало концентрацию и минимизировало «дрейф мыслей», когда испытуемый начинал думать на отвлеченные темы, вместо того чтобы слушать аудио инструкции.

Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых.

Эпилог

В рассмотренном нами сегодня труде ученые продемонстрировали необычное устройство, которое может повысить эффективность некоторых методов терапевтического использования цифровых технологий для улучшения состояния пациентов с психическими отклонениями.

Аудио и видео стимулы давно используются в психотерапии, однако такие стимулы лишены важного аспекта — тактильности. Если усадить пациента перед экраном и сказать ему смотреть на красивых птичек, он будет это делать. Но будет ли вовлеченность, будет ли полноценная концентрация на этой задаче? Или же его мысли начнут дрейфовать.

Авторы исследования создали PAWS (Physical Artefact for Well-being Support), который представляет собой сферу, надувающуюся синхронно с дыханием пользователя. По мнению ученых использование физического предмета, который пациент может реально держать в руках во время сеансов, будет иметь положительное влияние на эффективность этих сеансов. Если же учесть тот факт, что PAWS буквально дышит вместе с человеком, то степень концентрации и вовлеченности подсознательно только возрастает.

Нужно понимать, что многие психические отклонения сопряжены не только с основными симптомами, но и с косвенными, которые могут ставить палки в колеса процессу лечения. Снижение мотивации, концентрации и веры в лечение — это факторы, которыми нельзя пренебречь.

Ранее уже были попытки использовать устройства, имитирующие дыхание пользователя, во время психотерапевтических сеансов. Однако они предполагали, что человек должен сидеть на одном месте, а его руки зафиксированы в тесном контакте с устройством. Комфортным или расслабляющим такую обстановку назвать сложно. PAWS, будучи мягкой сферой, которую можно держать как угодно, позволяет человеку принять любое удобное для него положение или даже бродить по комнате.

Кому-то подобная разработка покажется смешной или бесполезной, но опыты показали обратное. Психическое здоровье находится на том же уровне по важности, что и физическое. Стигматизация людей, страдающих от различных психических или психологических проблем, боязнь поделиться своей болью и переживаниями, стеснение перед походом к специалисту — все это пережитки прошлого, которые должны там и остаться. Да, в мире полно проблем куда более серьезных и требующих большего внимания, но любые разработки или исследования в области психиатрии никак нельзя назвать бесполезными.

Немного рекламы

Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Maincubes Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?