Comment les yeux pourraient permettre de soulager la douleur de manière personnalisée grâce à la réalité virtuelle
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L’association de l’intelligence artificielle (IA) et du suivi oculaire en réalité virtuelle pourrait un jour permettre de personnaliser les traitements pour des millions de personnes souffrant de douleurs chroniques, selon une étude inédite menée par l’Université d’East Anglia.
Les scientifiques ont découvert que de légères variations de la taille des pupilles et des clignements des yeux peuvent révéler l’intensité de l’activité cérébrale lors de tâches en réalité virtuelle.
L’équipe espère que ses travaux ouvriront la voie à des dispositifs portables capables d’adapter automatiquement la thérapie en temps réel.
Pour les millions de personnes atteintes de douleurs chroniques, cela représenterait un progrès considérable vers des soins plus personnalisés et sans médicaments. Le Dr Jordan Tsigarides , chercheur principal à l’ École des sciences de la santé de l’UEA , a déclaré : « On estime que 1,5 milliard de personnes dans le monde souffrent de douleurs chroniques et que c’est l’une des principales causes d’invalidité. La réalité virtuelle recèle un immense potentiel thérapeutique : guider les patients dans une forêt paisible, les accompagner dans des exercices de relaxation ou les divertir avec des jeux et des puzzles qui contribuent à la gestion de la douleur. »
« La réalité virtuelle peut contribuer à réduire la douleur chronique en immergeant les utilisateurs dans des environnements interactifs et captivants qui détournent leur attention de la douleur, diminuent le stress et l’anxiété liés à la douleur et pourraient même aider à modifier la façon dont le cerveau traite la douleur au fil du temps. Cependant, la plupart des programmes de réalité virtuelle offrent la même expérience à tous, alors que la douleur et l’effort mental peuvent fluctuer d’un moment à l’autre. Nos travaux suggèrent que les systèmes futurs pourraient lire l’effort mental à travers les yeux et adapter la thérapie en temps réel à chaque individu. Si un casque peut détecter la surcharge mentale, il pourrait adapter automatiquement l’expérience pour maintenir l’engagement du patient et optimiser les bienfaits thérapeutiques. »
Comment la recherche s’est-elle déroulée ?
L’étude a été menée par le Dr Jordan Tsigarides dans le cadre de son doctorat à l’UEA.
« Ma thèse porte sur la manière dont l’IA et les capteurs pourraient rendre les traitements en réalité virtuelle plus personnalisés. Nous cherchons à trouver le juste équilibre entre défi et confort », a-t-il expliqué.
L’étude a impliqué 84 volontaires, dont 42 personnes souffrant de douleurs musculo-squelettiques chroniques telles que l’arthrite et la fibromyalgie. Les participants ont réalisé une série de tâches de mémoire de difficulté croissante tout en portant un casque de réalité virtuelle équipé d’un système de suivi oculaire.
L’équipe a constaté que plus les tâches devenaient complexes mentalement, plus les pupilles des participants se dilattaient et plus leur fréquence de clignement des yeux augmentait. Des modèles d’IA de pointe, analysant l’évolution de ces signaux au fil du temps, ont ensuite permis de distinguer les niveaux de charge mentale faibles et élevés avec une précision allant jusqu’à 88 % chez les volontaires sains.
Les tâches en réalité virtuelle ont également été bien tolérées, les participants rapportant de très faibles niveaux de nausées et d’inconfort.
Une nouvelle génération de traitements de réalité virtuelle adaptatifs
Le Dr Tsigarides a déclaré : « Ces résultats laissent entrevoir un avenir où un casque pourrait surveiller en continu l’activité cérébrale grâce aux yeux, ajustant automatiquement le traitement à chaque utilisateur.
Nos recherches précédentes ont montré des réductions prometteuses de la douleur chez les personnes atteintes de fibromyalgie grâce à la réalité virtuelle thérapeutique. Nous explorons maintenant comment rendre ces expériences plus intelligentes, plus réactives et personnalisées.
Jusqu’à présent, la plupart des solutions de réalité virtuelle étaient standardisées. Nos découvertes pourraient contribuer à rendre les traitements plus personnalisés et réactifs. Cela pourrait améliorer les futurs traitements par réalité virtuelle, non seulement pour la douleur, mais aussi potentiellement pour des affections comme l’anxiété ou la dépression.
À l’avenir, ces mêmes principes pourraient être explorés dans l’éducation et la formation professionnelle, où les expériences d’apprentissage virtuelles pourraient s’adapter à la charge mentale de l’apprenant. »
Cependant, l’étude a également mis en lumière un défi. Si les modèles d’IA ont obtenu d’excellents résultats chez les volontaires sains, leur précision était significativement plus faible chez les personnes souffrant de douleurs chroniques, ce qui suggère que les approches standardisées pourraient ne pas être aussi efficaces pour tous les patients.
Les chercheurs pensent que les futurs systèmes devront peut-être être calibrés individuellement, en apprenant comment les yeux de chaque personne réagissent à l’effort mental avant de prendre des décisions de traitement.
Les chercheurs estiment que des études plus vastes sont nécessaires pour déterminer si les thérapies de réalité virtuelle adaptatives peuvent améliorer concrètement la qualité de vie des patients.
Ces travaux s’inscrivent dans le cadre du doctorat du Dr Tsigarides à l’UEA, financé par l’université et Revolve Labs Ltd. L’article intitulé
« VR-FOCUS : évaluation du suivi oculaire lors d’une tâche N-back en réalité virtuelle comme marqueur de la charge cognitive dans la douleur chronique » est publié dans la revue Scientific Reports.