CC BY
13
Научный обзор DOI: 10.24412/2226-0757-2024-13122
Использование технологии виртуальной реальности в терапии когнитивных расстройств
К.В. Шамтиева, А.А. Валеева, А.И. Хробыстова, И.И. Бурьян, С.В. Грибков, А.А. Коваленко
В условиях старения современного общества возрастает распространенность когнитивных нарушений, при этом сохранение когнитивного здоровья населения имеет высокую социальную и экономическую значимость. На ранних стадиях развития когнитивных расстройств терапевтические подходы наиболее эффективны, но ввиду существования ограниченного количества препаратов с достаточной доказанной эффективностью особую актуальность приобретают различные варианты немедикаментозных методов лечения, направленных на сохранение когнитивных функций. Одним из перспективных подходов к терапии когнитивных нарушений является использование технологии виртуальной реальности, которая устраняет потенциальные отвлекающие факторы и повышает степень вовлеченности в процесс занятий лиц с когнитивными расстройствами. В настоящее время имеется достаточно разнообразное компьютерное оснащение и варианты программ тренировок, что делает данную технологию перспективной для внедрения в рутинную практику здравоохранения. В частности, для пациентов, которые имеют трудности с выходом из дома, технологии виртуальной реальности позволили бы осуществлять когнитивную реабилитацию на дому. Однако на сегодняшний день не до конца изучены преимущества тех или иных методов применения виртуальной реальности, что требует дальнейшего изучения этого вопроса с целью планирования и адекватной оценки как эффективности, так и безопасности технологий. Ключевые слова: когнитивные расстройства, память, когнитивная реабилитация, виртуальная реальность.
Когнитивные функции представляют собой сложные нейрональные процессы, которые отвечают за внимание, память, речь, эмоции. Нарушение когнитивных функций является одним из наиболее распространенных неврологических расстройств, к которым приводит большое число различных по этиологии и патогенезу заболеваний головного мозга [1]. Особенно велика распространенность нев-
Камила Витальевна Шамтиева - канд. мед. наук, науч. сотр. 3-го неврологического отделения, врач функциональной диагностики ФГБНУ "Научный центр неврологии", Москва.
Анна Александровна Валеева - врач-невролог неврологического отделения Медицинского научно-образовательного центра ФГБОУ ВО "Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова". Анастасия Николаевна Хробыстова - студентка V курса факультета фундаментальной медицины ФГБОУ ВО "Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова".
Ирина Николаевна Бурьян - студентка V курса факультета фундаментальной медицины ФГБОУ ВО "Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова". Станислав Викторович Грибков - нач. отдела виртуальной и дополненной реальности Института электронного медицинского образования ФГАОУ ВО "Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова" Минздрава России (Сеченовский университет).
Алексей Анатольевич Коваленко - канд. мед. наук, доцент кафедры восстановительной медицины, реабилитации и курортологии Института клинической медицины им. Н.В. Склифосовского ФГаОу ВО "Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова" Минздрава России (Сеченовский университет). Контактная информация: Шамтиева Камила Витальевна, kamila.shamt@gmail.com
рологических заболеваний с клиническими проявлениями когнитивных нарушений среди лиц пожилого возраста. В условиях старения современного общества возраст является самым важным фактором риска развития когнитивных нарушений [2]. По разным оценкам, в среднем до 1/4 пациентов пожилого возраста имеют тяжелые когнитивные расстройства [3]. В настоящее время особое внимание уделяется процессам формирования умеренных и предшествующих им субъективных когнитивных нарушений, которые увеличивают риск развития деменции в дальнейшем [4]. С учетом увеличения средней продолжительности жизни и повышения пенсионного возраста, сохранение когнитивного здоровья населения и когнитивная реабилитация имеют высокую социальную и экономическую значимость.
На ранних этапах когнитивных расстройств их лечение наиболее эффективно, что позволяет в некоторых случаях стабилизировать состояние пациента на длительный период. Ввиду существования ограниченного количества препаратов для лечения когнитивных нарушений с достаточной доказанной эффективностью особое внимание уделяется немедикаментозным подходам терапии, таким как когнитивные тренировки, эрготерапия, различные виды игровых активностей, изучение языков, занятия музыкой [5-8].
Одним из перспективных подходов является терапия с использованием виртуальной реальности, которая устраняет потенциальные отвлекающие факторы и повышает степень вовлеченности в процесс занятий лиц с когнитивными нарушениями, а также с эмоциональными расстройствами [9-11].
Варианты виртуальной среды
Виртуальная реальность активно применяется в различных медицинских областях, но особое место она заняла в неврологической практике [11-13]. Продемонстрирована возможность использования данной технологии в реабилитации при нарушениях эмоциональных, когнитивных и двигательных функций [11-13].
Все приложения виртуальной реальности обладают двумя ключевыми характеристиками - погружением в им-мерсивную среду и взаимодействием с ее элементами [12, 14, 15]. Виртуальную реальность можно разделить на 3 типа в зависимости от уровня погружения (иммерсии): без погружения, полупогружение и полное погружение [14-16]. В системе с низким уровнем погружения пациент взаимодействует с виртуальной средой с помощью графических рабочих станций, таких как монитор компьютера, клавиатура и мышь. Полуиммерсивная система обычно состоит из более сложных интерактивных устройств, дополненных такими девайсами, как трекер движений или балансировочная платформа. Полное погружение обеспечивается обычно комбинацией более сложных графических систем, например дисплея на голове наряду с вводом другой сенсорной информации, такой как звук, проприоцеп-ция или даже запах, что позволяет участникам полностью погрузиться в виртуальную среду.
Данная методика обеспечивает более персонализированную обратную связь, так как использует комбинацию технологий: дисплей на голове, наушники со звуком/музыкой и шумоподавлением, панель управления отдельно для пациента и для специалиста [16]. Более того, такая интерактивность позволяет участникам использовать несколько органов чувств для обратной связи, чтобы получить больше деталей.
Таким образом, лечение когнитивных нарушений с использованием виртуальной среды также можно разделить на 3 уровня погружения: без погружения, полупогружение и полное погружение. Разница между этими уровнями заключается в реалистичности имитации реальности. Чем больше степень погружения, тем более реалистично будет выглядеть виртуальная среда для пациента [14, 16]. Для разных экспериментальных и клинических задач может требоваться разная степень погружения. Полное погружение человека в виртуальную среду может считаться потенциально опасным, непредсказуемым, дезориентирующим, провоцирующим. Полупогружение снижает риск развития тревоги в процессе проведения терапии и делает технологию более портативной, чем трехмерная среда, таким образом, формируется потенциал для внедрения в последующем в реабилитационную программу в домашних условиях.
Следует отметить, что степень погружения, т.е. ощущения "присутствия" пациента в виртуальной среде, трудно поддается количественной оценке и в значительной степени определяется качеством аппаратного и программного
обеспечения, используемого при вмешательстве [17]. Использование дисплеев более высокой четкости обеспечивает лучший уровень погружения [18, 19]. Обычно используют шлемы виртуальной реальности, которые можно дополнить различными девайсами для подачи других видов сенсорной информации. Однако следует учитывать, что уменьшение объема поступающей информации позволяет лучше сосредоточиться на выполнении заданий на начальных этапах, особенно у пациентов с когнитивными нарушениями.
Использование виртуальной среды в медицинской практике только начинается, однако уже сейчас применяются сложные и удобные для пользователя методы лечения. К недостаткам этого метода можно отнести, например, широкий диапазон вариабельности достигнутого уровня погружения, нежелание некоторых пациентов и специалистов принимать новые технологии [20-22].
Однако недавнее исследование, в котором приняли участие почти 100 пожилых пациентов без когнитивных нарушений, показало, что после первого применения отношение пожилых людей к технологиям виртуальной реальности меняется с нейтрального на положительное и эта тенденция сохраняется при дальнейшем их использовании [20, 21].
Системы виртуальной реальности позволяют пользователям взаимодействовать в различных сенсорных средах и получать обратную связь им самим, а также исследователям в режиме реального времени в отношении достигаемых успехов и функционального состояния. Эта информация позволяет специалисту своевременно реагировать на действия пациента, корректируя проводимую терапию, а в дальнейшем адаптировать ее под индивидуальные потребности каждого пациента [23]. С помощью этой технологии возможно проведение изначальной оценки когнитивного и эмоционального статуса пациента, а также фиксация индивидуальных успехов от сеанса к сеансу, данные о которых автоматически формируются в виде отчета, что дополнительно мотивирует пациентов на продолжение терапии [24, 25].
В зависимости от прописанной программы обучение может включать в себя элементы эрготерапии [26]. Смоделированные с помощью технологии виртуальной реальности среды позволяют пациентам действовать в условиях, подобных тем, которые встречаются в реальной жизни, что дает возможность использовать приобретенные навыки и в повседневной деятельности.
Механизм действия и недостатки виртуальной реальности
Механизм воздействия технологии виртуальной реальности на пациентов с когнитивными нарушениями до сих пор неясен. Как уже упоминалось, у данной технологии имеются 2 уникальные особенности: погружение в им-мерсивную среду и взаимодействие с ее компонентами. Особенность погружения может принести ощущение воплощения, как своего рода "аватар", симулирующий вир-
туальное тело, заменяющее реальное, способен вызвать иллюзорные ощущения, что виртуальное тело принадлежит наблюдателю [12, 14, 15, 27]. Согласно основной концепции, чтобы эффективно регулировать и контролировать тело в окружающем мире, мозг создает воплощенную симуляцию тела в мире, используемую для представления и прогнозирования действий, концепций и эмоций [28]. Особенность погружения состоит в том, что оно может вызывать реальные физиологические и психологические реакции [29, 30]. Данные механизмы лежат в основе феномена нейропластичности, которая представляет собой "способность нервной системы изменять свою активность в ответ на внутренние или внешние стимулы путем реорганизации своей структуры, функций или связей" [31]. Виртуальная реальность влияет на пластичность нейронов, приводя к увеличению объема кортикального серого вещества, что подтверждается данными нейровизуализации, при которой также выявляется улучшение межполушарного взаимодействия, усиление корковых связей [32].
Возможно, одним из самых сильных качеств виртуальной реальности является то, что она позволяет воссоздавать сенсорные стимуляции, которые невозможны в реальном мире, в том числе насыщенность цветов, уникальность форм, временные и пространственные искажения, представление обратной связи с разных точек поля зрения. Афферентные модальности со стороны зрительной системы во многих случаях превосходят другие модальности [33]. Именно визуальная информация может стать мощным сигналом для реорганизации сенсомоторных цепей [34, 35].
Известно, что богатые внутриполушарные корково-кор-тикальные связи объединяют затылочную, теменную и лобную кору, которая обрабатывает зрительную, соматическую и двигательную информацию. При этом, согласно данным некоторых исследований, значительное количество нейронов в моторных, премоторных и теменных областях модулируется зрительной информацией [36, 37]. Эти особенности зрительной коры делают виртуальную реальность весьма востребованным инструментом, обеспечивающим визуальную обратную связь для облегчения освоения других навыков у людей с неврологическими нарушениями.
Использование виртуальной реальности также выглядит перспективным с точки зрения воздействия на функции лобных долей за счет регулярного повторения одних и тех же чередующихся действий во время обучения, способствующего в том числе улучшению переключаемости [38, 39]. Опять же, повторное самонаблюдение за действиями может повысить величину межполушарного взаимодействия и повлиять на кортико-кортикальные связи, как на внутрикорковое облегчение, так и на торможение, в моторных и премоторных областях [40, 41].
Использование обратных связей для уменьшения ошибок в выполнении однотипных заданий способствует формированию необходимых нейронных сетей, а навыки, приобретенные после обучения с использованием виртуаль-
ной реальности, могут быть перенесены в реальную жизнь [34, 42, 43].
Использование виртуальной среды
В большей степени изучена эффективность использования виртуальной реальности в отношении эмоциональных расстройств. Многие исследования по использованию технологий виртуальной реальности для коррекции психического здоровья были сосредоточены на лечении тревожных и депрессивных расстройств, а также на уменьшении выраженности боли [13, 44-46]. Доказанность применимости методики в терапии эмоциональных расстройств является важным аспектом использования виртуальной среды и при когнитивных нарушениях, которые зачастую комор-бидны с тревогой и депрессией [47]. Неоднократно продемонстрировано, что у пациентов с когнитивными расстройствами улучшение эмоционального статуса приводит к повышению качества жизни, так же как и уменьшение болевого синдрома при наличии такового [47, 48].
К настоящему времени имеется достаточно данных, подтверждающих эффективность методики в этих областях, даже в случае автоматизированных приложений самопомощи [49, 50].
Результаты многочисленных исследований, посвященных восстановлению утраченных функций после перенесенного эпизода нарушения кровообращения, весьма противоречивы, но в большей степени отмечается положительный эффект применения виртуальной реальности [19, 32, 51]. Несмотря на высокую гетерогенность исходов, было показано, что виртуальная реальность дает дополнительные преимущества по сравнению со стандартной реабилитацией, в частности в виде улучшения ловкости верхних конечностей, качества походки и динамического равновесия, что положительно влияет на независимость пациентов, повышая уровень функционирования и качество жизни людей, перенесших инсульт [51]. Проводятся исследования в когортах пациентов с болезнью Паркинсона и рассеянным склерозом, в которых уже представлены технико-экономические обоснования использования виртуальной реальности с позиции улучшения общего самочувствия больных [52, 53].
В рамках тренировки когнитивных функций виртуальная реальность получила не меньшую популярность. Принципы когнитивных тренировок с использованием виртуальной среды базируются на тех же основах, что и классические подходы [6-8]. В основе лежит использование специальных программ тренировок памяти и внимания, направленных на поддержание оптимального уровня мнестико-интеллектуальной деятельности, но в условиях погружения пациента в виртуальную среду, где минимизированы отвлекающие факторы.
Наиболее логично использование технологии виртуальной реальности для тренировки оптико-пространственного восприятия, так как визуальная сенсорная стимуляция
в первую очередь активирует затылочные области [33]. И, как упоминалось выше, таким образом можно оказывать воздействие на другие области головного мозга [34, 35].
Учитывая актуальность нарушений мнестического спектра, всё большее количество исследований посвящается именно тренировкам памяти [54, 55]. В отношении далеко зашедших процессов, уже на стадии глубокого когнитивного дефицита с поражением всех доменов когнитивных функций, эффект является плохо предсказуемым. Однако есть исследования, свидетельствующие об улучшении общего когнитивного статуса даже у пациентов с демен-цией [56]. Но в большей степени считается, что данная группа пациентов за счет игрового подхода может получать удовольствие от применения вмешательств, основанных на виртуальной реальности, т.е. использовать режимы релаксации, а не обучения [57, 58]. В свою очередь, в исследованиях установлено, что коррекция эмоциональных нарушений, как уже упоминалось выше, может улучшать когнитивный статус у таких пациентов [56]. Неоднократно показано, что тренировка двигательных навыков также улучшает когнитивные функции, и наоборот [59, 60]. Тренинги с использованием виртуальной среды демонстрируют терапевтическое действие не только в отношении когнитивного здоровья, также они могут применяться для улучшения соматических проявлений заболеваний, в частности для стабилизации артериального давления и частоты сердцебиения, предрасполагающих к нарушению когнитивного здоровья, что дополнительно свидетельствует в пользу этой методики [61].
Зачастую использование виртуальной реальности у пациентов с когнитивными расстройствами начинается с анализа применимости технологии для оценки тяжести нарушений тех или иных доменов когнитивных функций, при этом особое внимание уделяется характеристикам памяти [62]. Часть исследований ставят перед собой задачу прогнозировать с помощью методик с использованием виртуальной реальности переход умеренных когнитивных нарушений к деменции при болезни Альцгеймера, а также от субъективных когнитивных нарушений к умеренным у пациентов с отягощенным семейным анамнезом [62, 63].
Именно пациенты даже с начальными нарушениями памяти являются целевой группой для изучения эффективности данного подхода в настоящее время. Сразу в нескольких исследованиях продемонстрировано улучшение кратковременной и долговременной памяти у пациентов при использовании технологии виртуальной реальности [64-66]. В большинстве своем это были пациенты с амне-стическим типом когнитивных нарушений или с отягощен-ностью по болезни Альцгеймера в семье, без когнитивных нарушений [54, 55, 64]. В рамках тренировок не всегда давались прямые задания на запоминание слов, объектов, иногда это были чисто двигательные активности или тренинги на релаксацию [64]. Благодаря тестированию с помощью стандартизированных шкал, таких как ММББ
(Mini-Mental State Examination - краткая шкала оценки психического статуса) и MoCA (Montreal Cognitive Assessment -Монреальская шкала оценки когнитивных функций), показано улучшение общего когнитивного статуса, а с помощью TMT (Trial Making Test - тест слежения) - и исполнительных функций [64].
В литературе нет данных об использовании технологии у пациентов с умеренными дисрегуляторными когнитивными нарушениями, которые характерны для хронической цереброваскулярной патологии. Не существует и исследований по применению виртуальной реальности у пациентов с субъективными когнитивными нарушениями на фоне сосудистой патологии головного мозга.
В целом, исследования эффективности технологии в отношении диагностики и лечения когнитивных расстройств в настоящее время носят неоднозначный характер, в частности, из-за малых выборок групп, нестандартизирован-ных протоколов обследования, различий в программном обеспечении, а главное - из-за крайней вариабельности как среднего времени одного сеанса, так и количества сеансов. В среднем сеанс длится около 20 мин, во встречающихся в литературе исследованиях его продолжительность может составлять от 5 до 40 мин, количество сеансов обычно примерно 10, но может варьировать от нескольких до 50. В большинстве исследований число участников было недостаточным, что приводило к увеличению количества неконтролируемых факторов в эксперименте.
Гибкость виртуальной среды позволяет моделировать различные варианты тренингов, в настоящее время неизвестно, какие из них будут обладать наибольшей эффективностью. Более того, длительность сохранения эффекта также остается неизвестной.
В России на сегодняшний день на стационарном уровне в основном используются системы без погружения, которые применяются преимущественно для двигательной реабилитации, улучшения навыков координации движений и равновесия [65, 66].
Система для когнитивных тренировок с использованием виртуальной реальности в настоящее время в нашей стране представлена в единственном варианте - это программа "Виртуальный доктор 2.0", созданная компанией ООО "Виар Доктор" [67]. На данный момент она уже внедрена в некоторые центры "Активного долголетия" Москвы и Подмосковья, прошла оценку безопасности на базе неврологического отделения Медицинского научно-образовательного центра ФГБОУ ВО "Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова" и в настоящее время проходит тестирование в отношении эффективности при различных вариантах когнитивных нарушений.
После включения в стандарты лечения пациентов неврологического профиля в рамках высокотехнологичной медицинской помощи технологий виртуальной реальности следует ожидать активного внедрения данной методики в повсеместную медицинскую практику.
Таким образом, использование технологии виртуальной реальности в настоящее время представляет собой достаточно научно обоснованный, неинвазивный, немедикаментозный подход в когнитивной реабилитации, который в последние годы привлекает всё большее внимание, так как предлагает экономичные, доступные, гибкие и комплексные стратегии для пациентов, в том числе тех, которые испытывают трудности с посещением амбулаторных приемов из-за расстояния, отсутствия транспорта или наличия инвалидности.
Список литературы
1. Захаров В.В., Яхно Н.Н. Когнитивные расстройства в пожилом и старческом возрасте. Методическое пособие для врачей. М., 2005. 71 с.
2. Han F, Luo C, Lv D, Tian L, Qu C. Risk factors affecting cognitive impairment of the elderly aged 65 and over: a cross-sectional study. Frontiers in Aging Neuroscience 2022 Jun;14:903794.
3. Pais R, Ruano L, Carvalho OP, Barros H. Global cognitive impairment prevalence and incidence in community dwelling older adults - a systematic review. Geriatrics (Basel, Switzerland) 2020 Oct;5(4):84.
4. Knopman DS, Petersen RC. Mild cognitive impairment and mild dementia: a clinical perspective. Mayo Clinic Proceedings 2014 0ct;89(10):1452-9.
5. Leidi-Maimone B, Notter-Bielser ML, Laouadi MH, Perrin S, Métraux H, Damian D, Chavan CF, Nsir M, Cibelli G, Tâche MJ, Montandon ML, Chika J, Démonet JF, Durst AV, Guevara AB. How non-drug interventions affect the quality of life of patients suffering from progressive cognitive decline and their main caregiver. Aging (Albany, NY) 2020 Jun;12(11):10754-71.
6. Nouchi R, Taki X Takeuchi H, Hashizume H, Akitsuki X Shigemune X Sekiguchi A, Kotozaki X Tsukiura T, Yomogida X Kawashima R. Brain training game improves executive functions and processing speed in the elderly: a randomized controlled trial. PLoS One 2012;7(1):e29676.
7. Nijmeijer SE, van Tol MJ, Aleman A, Keijzer M. Foreign language learning as cognitive training to prevent old age disorders? Protocol of a randomized controlled trial of language training vs. musical training and social interaction in elderly with subjective cognitive decline. Frontiers in Aging Neuroscience 2021 Apr;13:550180.
8. Stigen L, Bj0rk E, Lund A. Occupational therapy interventions for persons with cognitive impairments living in the community. Occupational Therapy in Health Care 2023 Oct;37(4):476-95.
9. Bashiri A, Ghazisaeedi M, Shahmoradi L. The opportunities of virtual reality in the rehabilitation of children with attention deficit hyperactivity disorder: a literature review. Korean Journal of Pediatrics
2017 Nov;60(11):337-43.
10. Olk B, Dinu A, Zielinski DJ, Kopper R. Measuring visual search and distraction in immersive virtual reality. Royal Society Open Science
2018 May;5(5):172331.
11. Schiza E, Matsangidou M, Neokleous K, Pattichis CS. Virtual reality applications for neurological disease: a review. Frontiers in Robotics and AI 2019 Oct;6:100.
12. Tieri G, Morone G, Paolucci S, losa M. Virtual reality in cognitive and motor rehabilitation: facts, fiction and fallacies. Expert Review of Medical Devices 2018 Feb;15(2):107-17.
13. Emmelkamp PMG, Meyerbroker K. Virtual reality therapy in mental health. Annual Review of Clinical Psychology 2021;17:495-519.
14. Garcia-Betances RI, Jiménez-Mixco V, Arredondo MT, Cabre-ra-Umpiérrez MF. Using virtual reality for cognitive training of the elderly. American Journal of Alzheimer's Disease & Other Dementias 2015 Feb;30(1):49-54.
15. Rose T, Nam CS, Chen KB. Immersion of virtual reality for rehabilitation - review. Applied Ergonomics 2018 May;69:153-61.
16. Georgiev DD, Georgieva I, Gong Z, Nanjappan V, Georgiev GV, Calabrô RS. Virtual reality for neurorehabilitation and cognitive enhancement. Brain Sciences 2021 Feb;11(2):221.
17. Slater M, Wilbur S. A framework for immersive virtual environments (FIVE): speculations on the role of presence in virtual en-
vironments. Presence: Teleoperators & Virtual Environments 1997 Dec;6(6):603-16.
18. Bowman DA, McMahan RP. Virtual reality: how much immersion is enough? Computer 2007;40(7):36-43.
19. Rash I, Helgason M, Jansons D, Mitchell L, Sakakibara BM. The influence of a virtual reality entertainment program on depressive symptoms and sedentary behaviour in inpatient stroke survivors: a research protocol for a pilot randomized controlled trial. Pilot and Feasibility Studies 2022 Oct;8(1):1-8.
20. Benoit M, Guerchouche R, Petit PD, Chapoulie E, Manera V, Chaura-sia G, Drettakis G, Robert P. Is it possible to use highly realistic virtual reality in the elderly? A feasibility study with image-based rendering. Neuropsychiatric Disease and Treatment 2015 Mar;11:557-63.
21. Huygelier H, Schraepen B, van Ee R, Abeele VV, Gillebert CR. Acceptance of immersive head-mounted virtual reality in older adults. Scientific Reports 2019 Mar;9(1):4519.
22. Kim HK, Park J, Choi X Choe M. Virtual reality sickness questionnaire (VRSQ): motion sickness measurement index in a virtual reality environment. Applied Ergonomics 2018 May;69:66-73.
23. Demers M, Fung K, Subramanian SK, Lemay M, Robert MT. Integration of motor learning principles into virtual reality interventions for individuals with cerebral palsy: systematic review. JMIR Serious Games 2021 Apr; 9(2):e23822.
24. Rizzo AA, Buckwalter JG. Virtual reality and cognitive assessment and rehabilitation: the state of the art. Virtual Reality in Neuro-Psy-cho-Physiology 1997;44:123-45.
25. Porffy LA, Mehta MA, Patchitt J, Boussebaa C, Brett J, D'Oliveira T, Mouchlianitis E, Shergill SS. A novel virtual reality assessment of functional cognition: validation study. Journal of Medical Internet Research 2022 Jan;24(1):e27641.
26. Aran OT, Sahin SK, Torpil B, Demirok T. Virtual reality and occupational therapy. In: Occupational therapy - occupation focused holistic practice in rehabilitation. Huri M, editor. Rijeka, Croatia: In-techOpen; 2017: 181-95.
27. Slater M, Spanlang B, Sanchez-Vives MV, Blanke O. First person experience of body transfer in virtual reality. PloS One 2010 May;5(5):e10564.
28. Egan D, Keighrey C, Barrett J, Qiao X Brennan S, Timmerer C, Murray N. Subjective evaluation of an olfaction enhanced immersive virtual reality environment. In: Proceedings of the 2nd International Workshop on Multimedia Alternate Realities; Mountain View, California, USA 2017 Oct 27. New York, NY: Association for Computing Machinery: 15-8.
29. Meehan M, Razzaque S, Insko B, Whitton M, Brooks FP Jr. Review of four studies on the use of physiological reaction as a measure of presence in stressful virtual environments. Applied Psychophysiol-ogy and Biofeedback 2005 Sep;30(3):239-58.
30. Sharar SR, Miller W, Teeley A, Soltani M, Hoffman HG, Jensen MP, Patterson DR. Applications of virtual reality for pain management in burn-injured patients. Expert Review of Neurotherapeutics 2008 Nov;8(11):1667-74.
31. Mateos-Aparicio P, Rodríguez-Moreno A. The impact of studying brain plasticity. Frontiers in Cellular Neuroscience 2019 Feb;13:66.
32. Hao J, Xie H, Harp K, Chen Z, Siu KC. Effects of virtual reality intervention on neural plasticity in stroke rehabilitation: a systematic review. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation 2022 Mar;103(3):523-41.
33. Snijders HJ, Holmes NP, Spence C. Direction-dependent integration of vision and proprioception in reaching under the influence of the mirror illusion. Neuropsychologia 2007 Feb;45(3):496-505.
34. Bray S, Shimojo S, O'Doherty JP. Direct instrumental conditioning of neural activity using functional magnetic resonance imag-ing-derived reward feedback. The Journal of Neuroscience 2007 Jul;27(28):7498-507.
35. Richardson DC, Dale R, Tomlinson JM. Conversation, gaze coordination, and beliefs about visual context. Cognitive Science 2009 Nov;33(8):1468-82.
36. Kakei S, Hoffman DS, Strick PL. Sensorimotor transformations in cortical motor areas. Neuroscience Research 2003 May;46(1):1-10.
37. Cooke DF, Graziano MSA. Sensorimotor integration in the precen-tral gyrus: polysensory neurons and defensive movements. Journal of Neurophysiology 2004 Apr;91(4):1648-60.
38. Denmark T, Fish J, Jansari A, Tailor J, Ashkan K, Morris R. Using virtual reality to investigate multitasking ability in individuals with frontal lobe lesions. Neuropsychological Rehabilitation 2019 Jun;29(5):767-88.
39. Jancke L, Cheetham M, Baumgartner T. Virtual reality and the role of the prefrontal cortex in adults and children. Frontiers in Neuroscience 2009 May;3(1):52-9.
40. Léonard G, Tremblay F. Corticomotor facilitation associated with observation, imagery and imitation of hand actions: a comparative study in young and old adults. Experimental Brain Research 2007 Feb;177(2):167-75.
41. Patuzzo S, Fiaschi A, Manganotti P. Modulation of motor cortex excitability in the left hemisphere during action observation: a single- and paired-pulse transcranial magnetic stimulation study of self- and non-self-action observation. Neuropsychologia 2003;41(9):1272-8.
42. Adamovich SV, Fluet GG, Tunik E, Merians AS. Sensorimotor training in virtual reality: a review. NeuroRehabilitation 2009;25(1):29-44.
43. Xie B, Liu H, Alghofaili R, Zhang Y Jiang Y Lobo FD, Li C, Li W, Huang H, Akdere M, Mousas C, Yu LF. A review on virtual reality skill training application. Frontiers in Virtual Reality 2021 Apr;2:645153.
44. Baghaei N, Chitale V, Hlasnik A, Stemmet L, Liang HN, Porter R. Virtual reality for supporting the treatment of depression and anxiety: scoping review. JMIR Mental Health 2021 Sep;8(9):e29681.
45. Li A, Montano Z, Chen VJ, Gold JI. Virtual reality and pain management: current trends and future directions. Pain Management 2011 Mar;1(2):147-57.
46. Trost Z, France C, Anam M, Shum C. Virtual reality approaches to pain: toward a state of the science. Pain 2021 Feb;162(2):325-31.
47. Bierman EJM, Comijs HC, Jonker C, Beekman ATF. Symptoms of anxiety and depression in the course of cognitive decline. Dementia and Geriatric Cognitive Disorders 2007;24(3):213-9.
48. Nahin RL, DeKosky ST. Comorbid pain and cognitive impairment in a nationally representative adult population: prevalence and associations with health status, health care utilization, and satisfaction with care. The Clinical Journal of Pain 2020 0ct;36(10):725-39.
49. Piercey CD, Charlton K, Callewaert C. Reducing anxiety using self-help virtual reality cognitive behavioral therapy. Games for Health Journal 2012 Apr;1(2):124-8.
50. Darnall BD, Krishnamurthy P, Tsuei J, Minor JD. Self-administered skills-based virtual reality intervention for chronic pain: randomized controlled pilot study. JMIR Formative Research 2020 Jul;4(7):e17293.
51. Demeco A, Zola L, Frizziero A, Martini C, Palumbo A, Foresti R, Buc-cino G, Costantino C. Immersive virtual reality in post-stroke rehabilitation: a systematic review. Sensors (Basel, Switzerland) 2023 Feb;23(3):1712.
52. Maggio MG, Russo M, Cuzzola MF, Destro M, La Rosa G, Molonia F, Bramanti P, Lombardo G, De Luca R, Calabrô RS. Virtual reality in multiple sclerosis rehabilitation: a review on cognitive and motor outcomes. Journal of Clinical Neuroscience 2019 Jul;65:106-11.
53. Triegaardt J, Han TS, Sada C, Sharma S, Sharma P. The role of virtual reality on outcomes in rehabilitation of Parkinson's disease: meta-analysis and systematic review in 1031 participants. Neurological Sciences 2020 Mar;41(3):529-36.
54. Smith SA. Virtual reality in episodic memory research: a review. Psychonomic Bulletin & Review 2019 Aug;26(4):1213-37.
55. Optale G, Urgesi C, Busato V, Marin S, Piron L, Priftis K, Gambe-rini L, Capodieci S, Bordin A. Controlling memory impairment in elderly adults using virtual reality memory training: a randomized controlled pilot study. Neurorehabilitation and Neural Repair 2010 May;24(4):348-57.
56. Strong J. Immersive virtual reality and persons with dementia: a literature review. Journal of Gerontological Social Work 2020 Apr;63(3):209-26.
57. Maggio MG, Maresca G, De Luca R, Stagnitti MC, Porcari B, Ferrera MC, Galletti F, Casella C, Manuli A, Calabro RS. The growing use of virtual reality in cognitive rehabilitation: fact, fake or vision? A scoping review. Journal of the National Medical Association 2019 Aug;111(4):457-63.
58. Moyle W, Jones C, Dwan T, Petrovich T. Effectiveness of a virtual reality forest on people with dementia: a mixed methods pilot study. The Gerontologist 2018 May;58(3):478-87.
59. Torrisi M, Maggio MG, De Cola MC, Zichittella C, Carmela C, Porcari B, la Rosa G, De Luca R, Naro A, Calabro RS. Beyond motor recovery after stroke: the role of hand robotic rehabilitation plus virtual reality in improving cognitive function. Journal of Clinical Neuroscience 2021 Oct;92:11-6.
60. Faria AL, Cameirao MS, Couras JF, Aguiar JRO, Costa GM, Bermu-dez I Badia S. Combined cognitive-motor rehabilitation in virtual reality improves motor outcomes in chronic stroke - a pilot study. Frontiers in Psychology 2018 May;9:854.
61. Mirza RA, Yaqoob I. Effects of combined aerobic and virtual reality-based cognitive training on 76 years old diabetic male with mild cognitive impairment. Journal of the College of Physicians and Surgeons - Pakistan 2018 Sep;28(9):S210-2.
62. Plancher G, Tirard A, Gyselinck V, Nicolas S, Piolino P. Using virtual reality to characterize episodic memory profiles in amnestic mild cognitive impairment and Alzheimer's disease: influence of active and passive encoding. Neuropsychologia 2012 Apr;50(5):592-602.
63. Weniger G, Ruhleder M, Lange C, Wolf S, Irle E. Egocentric and allocentric memory as assessed by virtual reality in individuals with amnestic mild cognitive impairment. Neuropsychologia 2011 Feb;49(3):518-27.
64. Clay F, Howett D, FitzGerald J, Fletcher P, Chan D, Price A. Use of immersive virtual reality in the assessment and treatment of Alzheimer's disease: a systematic review. Journal of Alzheimer's Disease 2020:75(1):23-43.
65. Котов-Смоленский А.М., Клочков А.С., Хижникова А.Е. Тренировка функции сохранения равновесия при низких показателях физической подготовленности средствами виртуальной реальности. Физическая и реабилитационная медицина, медицинская реабилитация 2020;2(1):4-10.
66. Хижникова А.Е., Клочков А.С., Котов-Смоленский А.М., Фукс А.А., Супонева Н.А., Пирадов М.А. Влияние когнитивно-моторных тренировок в виртуальной среде на психофизиологические параметры и функцию равновесия в пожилом возрасте. Физическая и реабилитационная медицина, медицинская реабилитация 2020;2(4):292-302.
67. Дьяченко Д.А., Коваленко А.А., Васильев Ю.Л. Опыт и перспективы использования технологий виртуальной реальности в медицине. Медицинский алфавит 2023;16:82-6. у
The Use of Virtual Reality Technology in the Treatment of Cognitive Disorders
K.V. Shamtieva, A.A. Valeeva, A.N. Khrobystova, I.N. Buryan, S.V. Gribkov, and A.A. Kovalenko
Aging of modern society is associated with growing incidence of cognitive impairments. Preservation of cognitive health of the population has a high social and economical significance. Therapeutic approaches are the most efficient at the early stages of cognitive disorders. However, due to the limited amount of drugs with sufficient proven efficiency, various types of nonpharmacological treatment aimed at the maintenance of cognitive functions become particularly relevant. The use of virtual reality technology is one of the promising approaches to treatment of cognitive impairments, eliminating potential distractive factors and increasing the involvement in exercises in patients with cognitive disorders. Currently, diverse computer equipment and types of training programs are available, making this technology perspective for implementation in the routine healthcare practice. Particularly, virtual reality technologies will allow patients with difficulties leaving their houses to engage in cognitive rehabilitation at home. However, for now the advantages of different methods of applying virtual reality are poorly studied and require further research to plan and adequately assess both efficiency and safety of these technologies.
Key words: cognitive impairments, memory, cognitive rehabilitation, virtual reality.
