Artificial Intelligence-Assisted Personalized Mixed Reality Rehabilitation for Older Adults With Mild Cognitive Impairment and Sarcopenia: A Randomized Controlled Trial

Naarmate mensen ouder worden, beginnen vaak twee stille uitdagingen tegelijkertijd de onafhankelijkheid aan te tasten. De eerste is een subtiele achteruitgang van de cognitieve vaardigheden, bekend als milde cognitieve stoornis, waarbij geheugen en planning iets moeilijker worden maar het dagelijks leven beheersbaar blijft. De tweede is sarcopenie, het geleidelijke verlies van spiermassa en kracht dat bewegingen traag maakt en het risico op vallen vergroot. Deze twee condities treden vaak gezamenlijk op en creëren een moeilijke cirkel: zwakke spieren maken het moeilijker om actief te blijven, en een gebrek aan activiteit versnelt het verlies van spiermassa, terwijl beide factoren ook de geest verder kunnen vertroebelen. Traditionele revalidatie pakt meestal één probleem tegelijk aan, door fysieke oefeningen voor het lichaam of mentale puzzels voor de hersenen aan te bieden, maar zelden beide samen op een manier die zich aanpast aan de veranderende behoeften van de persoon.

Onderzoekers zijn gaan onderzoeken of nieuwe technologie deze cirkel kan doorbreken door fysieke beweging te combineren met mentale uitdagingen in één enkele, meeslepende ervaring. Ze testen systemen die de echte wereld mengen met digitale overlays, bekend als mixed reality, om boeiende taken te creëren die de gebruiker vereisen om tegelijkertijd na te denken en te bewegen. De vraag die de recente ontwikkelingen drijft, is of het toevoegen van kunstmatige intelligentie aan deze systemen de training effectiever kan maken. Door gebruik te maken van computerprogramma's die de prestaties van een patiënt in realtime kunnen analyseren, hopen therapeuten een workout te creëren die de moeilijkheidsgraad automatisch aanpast, zodat de uitdaging precies goed blijft om verbetering te stimuleren zonder frustratie te veroorzaken. Deze aanpak beoogt de hele persoon te behandelen, door de gekoppelde achteruitgang van geest en spier in één geïntegreerde sessie aan te pakken.

Een recente studie gepubliceerd door onderzoekers van Funrehab Co., Ltd en de Jeonju Universiteit heeft dit idee getest. Zij rekruteerden veertig oudere volwassenen, allen ouder dan vijfenzestig jaar, die de diagnose hadden gekregen van zowel milde cognitieve stoornis als sarcopenie. Deze deelnemers werden verdeeld in twee groepen. Eén groep kreeg een standaard revalidatieprogramma onder leiding van fysiotherapeuten, dat bestond uit oefeningen met weerstandsbanden, balanstraining en mentale taken met papier en potlood. De andere groep gebruikte een door kunstmatie intelligente ondersteund mixed reality-systeem. Dit systeem presenteerde interactieve taken op een scherm die de deelnemers met een joystick bestuurden. Het unieke kenmerk van deze groep was dat een kunstmatige intelligentie-programma voortdurend hun gezondheidsgegevens en hoe goed ze in voorgaande sessies hadden gepresteerd, analyseerde. Op basis van deze informatie paste het systeem de moeilijkheidsgraad van de taken, de afstand die de deelnemers moesten bereiken en de complexiteit van de mentale uitdagingen vóór elke individuele sessie automatisch aan.

Beide groepen trainden gedurende vier weken en voltooiden twintig sessies van dertig minuten per stuk. De onderzoekers maten de globale cognitieve functie van de deelnemers met een standaardtest genaamd de Montreal Cognitive Assessment, die geheugen, aandacht en taal evalueert. Ze maten ook de fysieke kracht door te testen hoe hard deelnemers een handbediend apparaat konden knijpen, maten de spiermassa met een gespecialiseerde bodyscanner en beoordeelden hoe ver zij in zes minuten konden lopen. Na de vier weken weken de resultaten een duidelijk verschil in de verbetering tussen de twee groepen. De groep die het kunstmatige intelligentie-systeem gebruikte, vertoonde een aanzienlijk grotere verbetering in hun cognitieve testscores vergeleken met de groep die de standaard oefeningen deed. Hun scores op de denktest stegen scherper, wat suggereerde dat het gepersonaliseerde, adaptieve karakter van het AI-systeem de hersenen effectiever hielp stimuleren dan de vaste routine.

Echter, het verhaal was anders voor de fysieke resultaten. Beide groepen verbeterden hun loopafstand en behielden hun spierkracht, maar de groep met kunstmatige intelligentie vertoonde geen grotere fysieke verbetering dan de standaardgroep. De onderzoekers vonden dat hoewel het hoogtechnologische systeem uitstekend was in het stimuleren van mentale prestaties, het geen extra fysiek voordeel bood boven de traditionele therapie in deze korte tijdspanne. De deelnemers in de AI-groep voltooiden ook verkennende metingen van hun handbewegingen tijdens het gebruik van de joystick. Deze metingen toonden aan dat hun bewegingen naarmate de weken vorderden langzamer en consistenter werden, wat suggereerde dat ze hun strategie aanpasten aan de taak, hoewel de onderzoekers opmerkten dat dit een observatie van verandering was en geen definitief bewijs van een betere motorische controle.

De studie keek ook naar hoe de deelnemers over de training dachten. Zij rapporteerden vertrouwen in hun vermogen om dagelijkse taken uit te voeren zonder te vallen en beoordeelden hun algemene kwaliteit van leven. Beide groepen zagen verbeteringen op deze gebieden, maar opnieuw was er geen significant verschil tussen de hoogtechnologische groep en de standaardgroep. Het systeem met kunstmatige intelligentie werd als veilig en draaglijk ervaren, waarbij de deelnemers lage niveaus van frustratie rapporteerden en het gevoel hadden dat ze voldoende tijd hadden om de taken te voltooien. De mentale inspanning die vereist was, was hoog, wat te verwachten was gezien het tweeledige karakter van de training, maar het systeem veroorzaakte geen duizeligheid of misselijkheid.

De onderzoekers concludeerden dat hoewel kunstmatige intelligentie-ondersteunde mixed reality een veelbelovend instrument is voor het verbeteren van de denkvaardigheden bij ouderen met zowel cognitieve als fysieke achteruitgang, het nog geen wondermiddel is voor fysieke kracht. De studie suggereert dat het vermogen van de AI om de moeilijkheidsgraad van de taken constant af te stemmen, de sleutelfactor kan zijn om de hersenen te helpen adapteren en verbeteren. De fysieke voordelen leken echter voort te komen uit de handeling van de revalidatie zelf, ongeacht of het systeem hoogtechnologisch of traditioneel was. De auteurs benadrukken dat dit een kleine studie was met een korte duur, en dat grotere proeven nodig zijn om deze bevindingen te bevestigen en om te zien of de voordelen langer aanhouden. Voor nu biedt het werk een hoopvolle blik op een toekomst waarin revalidatie net zo uniek en responsief kan zijn als de persoon die het ontvangt, met name voor de complexe taak van het scherp houden van de geest naast het lichaam.