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Hemmschwelle Expositionstherapie – virtuelle Realität (VR) als Lösungsansatz
Get PDFAnxiety disorders are the most common mental disorders in Europe (Wittchen et al., 2011). Despite the availability of effective treatments, the treatment rate is low (Alonso et al., 2018). Therefore, exposure therapy in virtual reality (VRET) is increasingly discussed as a way to scale up mental health interventions (Diemer & Zwanzger, 2019). Besides, VRET is considered more acceptable to patients than exposure in vivo (Garcia- Palacios et al., 2007). However, the acceptablility of VRET (vs. exposure n vivo) has not yet been researched extensivley or beyond the outpatient sector. VRET also offers the possibility to provide automated and therapist-free interventions. However, studies on the practical aspects of automated VRET are still missing.
The present study therefore investigates the impact of automation on important user processes in VR, as well as aspects of attitudes towards virtual reality (VR) in an understudied population (inpatients).
In the first study (VR Automation), the influence of automation on the central user processes presence, navigation, and interaction during a VR training was investigated. Data of n=52 healthy participants were analyzed. Automation (vs. individually instructed training) reduced objective mastery in the subsequent navigation task for the over 30s. Comparable decreases were also seen in the subjective rating of mastery and presence (reduaction of more than 20 points/ 100 points). These results show for the first time a detrimental effect of increased automation on central user processes in VR.
In the second study (VR Acceptance) we investigated whether the higher acceptability of VRET is also found in inpatients (vs. in vivo). Before and after a VR training (without fear stimuli), a total of n = 62 inpatients with anxiety disorders were asked twice about their attitude towards exposure therapy in VR vs. in vivo. Independent of the VR experience we found clear evidence that VRET (vs. in vivo) enjoys distinctively higher acceptance (ca. 20 points / 100 points) also in inpatients. In almost all other aspects of attitude assessed (e.g. preference, confidence, fear tolerance, harm expectancy, etc.), VR was rated more favourably than in vivo.
The main results of our studies show the promising potential of VRET in the inpatient clinical care of patients with anxiety disorders. However, our results also emphasize the need for future research to optimize automated VR systems in order to minimize negative effects and maximize the therapeutic potential of these interventions.Angststörungen sind als Gruppe die häufigsten psychischen Erkrankungen in Europa (Wittchen et al., 2011). Obwohl effektive Therapiemethoden verfügbar sind, ist die Behandlungsquote bei Angststörungen gering (Alonso et al., 2018). Als vielversprechender Beitrag zur Schließung dieser Versorgungslücke wird die Expositionstherapie in virtueller Realität (VRET) diskutiert (Diemer & Zwanzger, 2019), welcher ein Akzeptanzvorteil bei Patienten zugeschrieben wird (vs. in vivo, Garcia-Palacios et al., 2007). Dieser Akzeptanzvorteil wurde bislang jedoch nur in begrenztem Umfang und ausschließlich im ambulanten Sektor untersucht. VRET ermöglicht zudem eine automatisierte bzw. therapeutenfreie Anwendung, jedoch fehlen Studien zu den praktischen Aspekten automatisierter VRET.
Diese Arbeit untersucht daher mögliche Effekte von Automatisierung auf wichtige Nutzerprozesse in virtueller Realität (VR), sowie Aspekte der Einstellung zu VR in einer bislang kaum untersuchten (teil-)stationären Patientenklientel.
In der ersten Studie (VR-Automatisierung) wurde der Einfluss von Automatisierung auf die zentralen Nutzerprozesse Präsenz sowie Navigations- und Interaktionsverhalten während eines VR-Trainings untersucht. Analysiert wurden die Daten von N = 52 gesunden Probanden. Die Automatisierung des Trainings (vs. individuell instruiertes Training) verschlechterte bei den über 30-Jährigen den objektiven Trainingserfolg in einer anschließenden Navigationsaufgabe. Vergleichbare Einbußen zeigten sich auch beim subjektiven Trainingserfolg und der Präsenz (um mehr als 20 Punkte/100 Punkten). Unsere Ergebnisse zeigen erstmals einen nachteiligen Effekt erhöhter Automatisierung auf zentrale Nutzerprozesse in VR.
In der zweiten Studie (VR-Akzeptanz) wurde der vorbeschriebenen Akzeptanzvorteil von VRET auch bei (teil-)stationären Patienten untersucht. Insgesamt wurden N = 62 Patienten mit Angststörungen zwei Mal (Prä und Post VR-Training ohne Angstreize) bezüglich ihrer Einstellung zu Expositionstherapie in VR vs. in vivo befragt. Unabhängig von der VR-Erfahrung zeigte sich auch bei (teil-)stationären Patienten ein deutlicher Akzeptanzvorteil von VR vs. in vivo (ca. 20 Punkte/ 100 Punkte). Die Ergebnisse zeigen einen positiven Effekt auch in Bezug auf weitere Aspekte der Einstellung (bspw. Präferenz, Zuversicht, Angsttoleranz, Schadenserwartung, uvm.) für VR vs. in vivo.
Die zentralen Ergebnisse unserer Studien zeigen das vielversprechende Potenzial des Einsatzes von VRET in der (teil-)stationären klinischen Versorgung von Patienten mit Angststörungen. Sie betonen jedoch auch die Notwendigkeit künftiger Forschung zur Optimierung von automatisierten VR-Systemen, damit negative Effekte minimiert und das therapeutische Potenzial dieser Interventionen voll ausgeschöpft werden kann
It is not only about the user: the role and perspective of present others in public technology interactions
Get PDFKraft und Ausdauer bei Patienten mit Muskeldystrophie Duchenne: Stellenwert von Mechanographie und 6-Minuten Gehtest als Untersuchungsinstrumente
Get PDFEine der häufigsten neuromuskulären Erkrankungen im Kindesalter ist die Muskeldystrophie Duchenne (DMD). Die Anzahl der klinischen Studien für diese Erkrankung hat in den vergangenen Jahren stark zugenommen. Es werden, insbesondere in Anbetracht der Manifestation im frühen Kindesalter, geeignete klinische Messinstrumente benötigt, um die natural history, das Fortschreiten der Erkrankung und die Wirksamkeit potentieller neuer Wirkstoffe zu erfassen.
In der vorliegenden kumulativen Doktorarbeit, basierend auf zwei Publikationen, wurde eine Kohorte kindlicher DMD Patienten retrospektiv hinsichtlich pathologischer Ermüdbarkeit in einem etablierten Testverfahren untersucht. Zudem wurden herkömmliche Testverfahren mit neueren physikalischen Tests verglichen, um die Validität letzterer zu erforschen.
In der ersten Studie („Is Exercise-Induced Fatigue a Problem in Children with Duchenne Muscular Dystrophy?“) wurden untersucht, ob Patienten mit DMD eine vorzeitige pathologische belastungsinduzierte Ermüdung („Fatigue“) zeigen, die als geeigneter Ergebnisparameter bei anderen neuromuskulären Erkrankungen wie der spinalen Muskelatrophie gilt. Hierfür wurden die Testergebnisse einer Kohorte von 55 DMD-Patienten, die insgesamt 241 6-Minuten Gehtests („6-minute-walk-test“; 6MWT) absolviert hatten, retrospektiv ausgewertet. Die pathologische, vorzeitige belastungsinduzierte Ermüdung wurde durch das Verhältnis zwischen der erreichten Distanz in der sechsten Minute und der Distanz in der der zweiten Minute des 6MWT definiert. Es zeigte sich, dass der durchschnittliche Ermüdungsquotient in der gesamten Patientenkohorte bei 1,0 lag und somit die Fatigue bei der DMD keine relevante Rolle spielt und entsprechend auch keinen nützlichen Outcome-Parameter für klinische Studien darstellt.
In einer Subgruppenanalyse konnte noch gezeigt werden, dass kein Einfluss von Alter, Steroidtherapie, Atalurentherapie, Grad der Behinderung oder der Distanz 6MWT auf das Auftreten von Fatigue bei DMD-Patienten besteht.
In der zweiten Studie („Jumping Mechanography is a Suitable Complementary Method to Assess Motor Function in Ambulatory Boys with Duchenne Muscular Dystrophy“) wurde die verhältnismäßig neue Methodik der Mechanographie mit dem 6MWT und klassischen Zeitfunktionstestungen (50) verglichen. Die Mechanographie ist ein medizinisches Diagnoseverfahren zur Bewegungsanalyse, welches in der Lage ist, körperliche Leistungsfähigkeit zu quantifizieren.
Hierfür wurden die Ergebnisse einer Kohorte von 41 gehfähigen Jungen mit DMD, die insgesamt 95 Aufsteh-Tests („chair rising test“; CRT) und 76 Zweibeinsprünge („single two-legged jump“; S2LJ) auf einer Mechanographie-Plattform absolviert hatten, mit der Distanz aus dem 6MWT sowie der Zeit, die benötigt wurde, um 10 Meter zu laufen, der Zeit, die benötigt wurde um aus einer in Rückenlage liegenden Position aufzustehen und der Zeit, die benötigt wurde um vier Treppenstufen zu steigen, korreliert. Die Messergebnisse wurden jeweils im gleichen Untersuchungssetting erhoben.
Es zeigte sich eine hohe Korrelation zwischen den Mechanographie-Tests und den Zeitfunktionstestungen mit r=0,51-0,62. Die Korrelation zwischen der Mechanographie und dem 6MWT war nur moderat mit r=0,38 -0,39.
Es konnte geschlussfolgert werden, dass die Mechanographie eine valide Methode ist, die zusätzliche Informationen über die Leistungsfähigkeit bei Bewegungen mit höherer Leistung liefert und insbesondere in Kombination mit dem 6MWT für physikalische Endpunktmessungen in klinischen Studien verwendet werden kann.One of the most common neuromuscular diseases in childhood is Duchenne muscular dystrophy (DMD). The number of clinical studies for this disease has increased significantly in recent years.
Appropriate clinical measurement tools are needed, especially given the manifestation of the disease in early childhood, to capture natural history, disease progression and efficacy of potential new agents.
In the present cumulative thesis, based on two publications, a cohort of infantile DMD patients was retrospectively assessed for fatigability in anestablished testing procedure. In addition, established testing procedures were compared with newer physical tests to explore the validity of the latter.
The first study ("Is Exercise-Induced Fatigue a Problem in Children with Duchenne Muscular Dystrophy?") investigated whether patients with DMD show premature pathological exercise-induced fatigue, which isconsidered a suitable outcome parameter in other neuromuscular diseasessuch as spinal muscular atrophy. For this purpose, the test results of a cohort of 55 DMD patients who had completed a total of 241 6-minute walk tests (6MWT) were retrospectively analyzed. Pathological premature exercise-induced fatigue was defined by the ratio between the distance achieved in the sixth minute and the distance in the second minute of the 6MWT. It was demonstrated that the average fatigue quotient in the entire patient cohort was 1.0 and thus fatigue does not play a relevant role in DMD and, accordingly, is not a useful outcome parameter for clinical trials.
In a subgroup analysis, it was demonstrated that there was no influence of age, steroid therapy, ataluren therapy, degree of disability, or distance in the 6-minute walk test (6MWT)on the occurrence of fatigue in DMD patients.
In the second study ("Jumping Mechanography is a Suitable Complementary Method to Assess Motor Function in Ambulatory Boys withDuchenne Muscular Dystrophy"), the relatively new methodology of mechanography was compared with 6MWT and classical time functiontests. Mechanography is a medical diagnostic method for movement analysis, which is able to quantify physical performance. For this purpose, the results of a cohort of 41 ambulatory boys with DMDwho had completed a total of 95 chair rising tests ("CRT") and 76 singletwo-legged jumps ("S2LJ") on a mechanography platform were correlated with the distance from the 6MWT as well as the time required to walk 10meters, the time required to stand up from a supine position, and the time required to climb four stairs.
The measurement results were always collected in the same study setting. There was a high correlation between the mechanography tests and the time function tests (r=0.51-0.62). The correlation between themechanography and the 6MWT was only moderate with r=0.38 -0.39.It could be concluded that mechanography is a valid method providing additional information about performance in higher power movements and can be used especially in combination with the 6MWT for physical endpoint measurements in clinical trials
Nachweis von porzinem Teschovirus und Genotypen des porzinen Circovirus 2 aus diagnostischen Einsendungen in Fällen von stillbirth, mummification, embryonic death und infertility (SMEDI) syndrome
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Metabolomics for monitoring of pathological mechanisms and response to therapeutic interventions
Get PDFThis dissertation explores the application of mass spectrometry-based metabolomics to investigate pathological mechanisms and monitor therapeutic interventions. The research combines untargeted and targeted metabolomics approaches to analyze metabolic profiles associated with two major clinical conditions: Crohn’s disease in pediatric patients and sarcopenia in elderly patients.
In the first two studies, untargeted metabolomics using high-resolution mass spectrometry was employed to examine the metabolic effects of nutritional therapies, specifically exclusive and partial enteral nutrition in children with Crohn’s disease. Significant alterations in the plasma metabolome were observed, including changes in inflammatory markers, xenobiotic metabolites, and bacterial byproducts. These findings highlight the potential of metabolomics for identifying metabolic signatures associated with disease state and treatment response, although causality remains to be established.
The third study applied a targeted metabolomics platform to assess plasma levels of amino acids, bile acids, acylcarnitines, and fatty acids in patients with sarcopenia, a condition characterized by loss of muscle mass and function. The results identified metabolites such as citrulline and very long-chain fatty acids that are significantly associated with sarcopenia, suggesting a link to mitochondrial dysfunction.
Overall, this work demonstrates that metabolomics is a powerful tool to gain insight into disease mechanisms and therapeutic efficacy, with potential applications in precision medicine and biomarker discovery
Interactions between continuous attractors on multiple scales in a grid-cell network model
Get PDFGrid cells in the mammalian entorhinal cortex have spatial firing fields that repeat periodically, forming a hexagonal lattice. Grid cells are organized into modules, with cells in each module sharing the same spacing between fields, called the grid scale, and the same lattice orientation. Across modules, spatial scales follow an approximately geometric progression with a ratio of about 3 : 2.
This thesis addresses the possible role of intermodular connections for maintaining a
consistent spatial representation across the hierarchy of modules, using continuous attractor network (CAN) models. In the absence of landmarks or other spatial cues to calibrate the firing rate maps, I show how the spatial representation in such models will invariably drift, even in deterministic CAN models with no noise. When combining information across different spatial scales, independent drift in different modules can lead to catastrophic errors. For this reason, in this study I explore the role of biologically inspired, yet weak inter-modular connections could play in canceling or reducing the relative drift. I show that when the inter–modular connections reinforce the 3:2 ratio of the spatial scales across modules the relative drift is reduced by an order of magnitude. Moreover, I show that this reduction does not occur when the inter-modular connections are randomized. Targeted inter-modular connections, therefore, are a simple yet powerful means to mitigate drift and prevent catastrophic errors in multi-scale grid codes.Gitterzellen im entorhinalen Kortex von Säugetieren haben räumliche Feuerfelder, die sich periodisch wiederholen und ein hexagonales Gitter bilden. Diese Zellen sind in Modulen organisiert, wobei die Zellen in jedem einzelnen Modul die gleichen Abstände zwischen den Feuerfeldern und die gleichen Gitterachsen haben. Die räumlichen Skalen zwischen den verschiedenen Modulen folgen näherungsweise einer geometrischen Progression mit einem Skalenverhältnis von 3 : 2.
Diese Arbeit befasst sich mit der möglichen Rolle intermodularer Verbindungen für
die Aufrechterhaltung einer konsistenten räumlichen Repräsentation über die Hierarchie der Module hinweg, wobei Modelle eines kontinuierlichen Attraktorennetzwerks (CAN) verwendet werden. In Ermangelung von Landmarken oder anderen räumlichen Anhaltspunkten zur Kalibrierung der Feuerratenkarten zeige ich, wie die räumliche Repräsentation in solchen Modellen unweigerlich driftet, selbst in deterministischen CAN-Modellen ohne jegliches Rauschen. Wenn Information über verschiedene räumliche Skalen hinweg kombiniert wird, kann eine unabhängige Drift in verschiedenen Modulen zu katastrophalen Fehlern bei der Ortsbestimmung führen. Aus diesem Grund untersuche ich in dieser Studie, welche Rolle biologisch inspirierte, schwache intermodulare Verbindungen bei der Reduzierung der relativen Drift spielen können.
Ich zeige, dass die relative Drift um eine Größenordnung reduziert wird, wenn die intermodularen Verbindungen das 3/2-Verhältnis der räumlichen Skalen zwischen den Modulen verstärken. Außerdem zeige ich, dass diese Verringerung nicht auftritt, wenn die intermodularen Verbindungen randomisiert sind. Gezielte inter-modulare Verbindungen sind daher ein einfaches, aber wirkungsvolles Mittel, um die Drift zu mindern und katastrophale Fehler in mehrskaligen Gitterzellen-Darstellungen zu verhindern
