Virtuālās realitātes (ar 3D brillēm) spēles satura izmantošanas ietekme uz senioru kognitīvās un sensomotorās sistēmas funkcijas attīstīšanu. Promocijas darba kopsavilkums / The Impact of the Use of Virtual Reality (With 3D Headset) Game Content on the Development of Senior Cognitive and Sensorimotor System Functions. Summary of the Doctoral Thesis
No Thumbnail Available
Date
2022
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Latvian Academy of Sport Education
Latvijas Sporta pedagoģijas akadēmija
Latvijas Sporta pedagoģijas akadēmija
Abstract
In our days society is aging. Across the world population aged 60 and up, or so-called seniors (Kaupužs, 2011) are growing faster than the other population groups (Employment & E., 2009). According to the WHO, the number of people over the age of 60 was around 900 million in 2015 but could reach as much as 2 billion by 2050 (World Health Organization, 5 February 2018). The aging process is known to cause a range of disruptions of sensorimotor system at functional (lack of balance, strength and muscle power), neural (sensory, motor neuronal degeneration), muscular (type II muscle fiber atrophy) and bonerelated (such as osteoporosis) levels (Granacher, Gollhofer, Hortobagyi, Kressig, & Muehlbauer, 2013). Falls and fall-related injuries are one of the main causes of deteriorated health status in the elderly (Halvarsson, Dohrn, & Ståhle, 2015). Statistics show that in developed countries, at least one-third of seniors living in the community (rather than in nursing homes) experience a fall at least once a year (Segev-Jacubovski et al., 2011). Half of seniors over the age of 85 are experiencing falls. The number of falls increases with age. Falls and injuries can lead to the functional impairment, disability and lower quality of life (Halvarsson et al., 2015). Falls risk becomes more common with age and is associated with higher rates of disability, mortality, and healthcare costs. There is a body of scientific evidence indicating that physical activity in seniors can be used as a non-pharmaceutical method, thus significantly reducing the public health care costs of an aging society (Dallmeyer, Wicker, & Breuer, 2017). However, not all seniors are able to stay active and play sports due to various health problems. Therefore, it is important to find out whether daily live and activity level of a senior can be improved by doing easer forms of exercises. Such so-called small amplitude or even static tasks can include cognitive function, balance and core stability exercises of the trunk. Core muscle function also plays an important role in reducing the fall risk of seniors (PW Hodges & Richardson , 1996; Key, 2013). It has been observed that falls in the elderly occur when they need to perform several activities at the same time (Vaillant et al., 2006). In the scientific literature, it is referred to as dual tasks. Although the ability to divide attention between different activities, namely between physical activity and cognitive task is a natural part of daily activities, for seniors such a distribution of attention can lead to changes in gait and balance (Halvarsson et al., 2015). The part of the brain located in the forehead (associated with cognitive function (Yuan & Raz, 2014)) is known to be vulnerable to age-related degenerative processes (Fjell, McEvoy, Holland, Dale, & Walhovd, 2014; Fjell et al., 2009; Pfefferbaum et al., 2013; Naftali Raz, 1999; N. Raz et al., 1997). There is evidence that activation of sensorimotor system during which core muscles are controlled by supraspinal centers (including cognitive function) may be more effective than conventional type of exercise programs for seniors (Markovic, Sarabon, Greblo, & Krizanic, 2015). There are few interventions in the scientific literature, during which both the core muscles and cognitive function are activated at the same time. There is evidence that a video game approach could have a positive effect among seniors. Although video games are increasingly being included in clinical trials, there are already commercially available technologies on the market that use a 3-dimensional (3D) virtual reality approach instead of video games, offering an immersive experience when playing the game. Virtual reality, in which a video game is played using 3D headset with three-dimensional technology, makes a person 'sink' into the game and give the impression that he is in another reality. This type of approach could also benefit seniors. When using a traditional video game, various environmental factors can distract the player because it is played on a flat screen. In turn, virtual reality 3D technologies would provide a more in-depth experience of the exercise session, which could serve as an additional motivating factor in ensuring the sustainability in attendance of the exercise sessions. The effectiveness of the virtual reality 3D exercises, which would develop both cognitive and core muscles functioning simultaneously, has not been sufficiently studied in the scientific field related to elderly. The cognitive and sensorimotor functions of seniors have been studied and evaluated in the present dissertation; the parameters influencing cognitive and sensorimotor functions, which in the scientific literature are associated with the risk of falling, have been studied and evaluated here. The study also developed and used virtual reality (with 3D headset) game content, which simultaneously targeted both cognitive and core muscles functioning to improve sensorimotor system.
Mūsdienās sabiedrība noveco. Visā pasaulē iedzīvotāju grupa vecumā no 60 gadiem jeb seniori (Kaupužs, 2011; Rudnicka et al., 2020) palielinās straujāk nekā jebkura cita iedzīvotāju grupa (Demography Report, 2009). Pēc Pasaules Veselības organizācijas (PVO) datiem, cilvēku skaits virs 60 gadu vecuma 2015. gadā bija aptuveni 900 miljoni, bet līdz 2050. gadam tas varētu pieaugt līdz pat diviem miljardiem (World Health Organization, 2018). Ir zināms, ka cilvēkam novecošanās procesa rezultātā rodas virkne sensomotorās sistēmas traucējumu (piemēram, līdzsvara un muskuļu spēka deficīts), neirālu (piemēram, sensoro, motoro neironu deģenerācija), muskulāru (piemēram, īpaši II tipa muskuļu šķiedru atrofija) un ar kaula blīvumu saistītu (piemēram, osteoporoze) komponentu pasliktināšanās (Granacher, Gollhofer, Hortobagyi, Kressig, & Muehlbauer, 2013). Kritieni un ar krišanu saistītas traumas ir viens no galvenajiem sliktas veselības cēloņiem cilvēkiem senioru vecumā (Halvarsson, Dohrn, & Ståhle, 2015). Statistika liecina, ka attīstītajās valstīs vismaz viena trešdaļa senioru, kas dzīvo sabiedrībā (nevis aprūpes namos), piedzīvo kritienu vismaz vienu reizi gadā (SegevJacubovski et al., 2011). Puse no senioriem virs 85 gadiem krīt. Kritienu skaits pieaug līdz ar vecumu. Kritieni un traumas noved pie funkcionāliem traucējumiem, invaliditātes, zemākas dzīves kvalitātes (Halvarsson et al., 2015). Pieaugot vecāka gada gājuma cilvēku skaitam uz vienu iedzīvotāju, finansiālie izdevumi veselības aprūpei palielinās. Pastāv uz zinātniskiem pētījumiem balstīti apgalvojumi, ka fiziskās aktivitātes senioriem var izmantot kā nefarmaceitisko metodi (Dallmeyer, Wicker, & Breuer, 2017). Pētnieki norāda, ka tas būtiski samazinātu sabiedrības veselības aprūpes izmaksas, ko rada sabiedrības novecošanās (Dallmeyer et al., 2017). Ne visi seniori spēj palikt aktīvi un nodarboties ar sportu dažādu veselības problēmu dēļ. Senioru ikdiena un aktivitāšu līmenis var tikt uzlabots, veicot vingrinājumus, kas ietver arī mazāk kustību un to amplitūdas. Pie mazas kustību amplitūdas vai statiskiem vingrinājumiem var pieskaitīt kognitīvo funkciju, līdzsvara un rumpja dziļās muskulatūras attīstošās aktivitātes. Rumpja dziļajai muskulatūrai ir būtiska nozīme senioru sensomotorās funkcijas uzlabošanā, kas saistīta ar krišanas risku (Hodges & Richardson, 1996; Key, 2013). Novērots, ka kritieni senioriem bieži notiek tad, kad tiem ir nepieciešams reizē veikt vairākas darbības (Vaillant et al., 2006). Zinātniskajā literatūrā to apzīmē ar terminu duāla veida vingrinājumi/uzdevumi (angl., dual-tasks). Spēja sadalīt uzmanību starp dažādām darbībām, proti, starp fiziskām un kognitīvām, ir dabiska cilvēka ikdienas darbības sastāvdaļa. Senioriem uzmanības sadalīšana staigāšanas laikā var novest pie izmaiņām gaitā un līdzsvara noturēšanā (Halvarsson et al., 2015). Ir zināms, ka smadzeņu daļa, kas atrodas pieres rajonā (saistīta ar kognitīvo funkciju (Yuan & Raz, 2014)), tāpat kā rumpja dziļā muskulatūra ir neaizsargāta pret vecuma izraisītiem deģenerācijas procesiem (Fjell et al., 2009; Fjell et al., 2014; Pfefferbaum et al., 2013; Raz, 1999; Raz et al., 1997). Ir pierādījumi, ka sensomotoro funkciju attīstošie vingrinājumi, kuru laikā rumpja dziļo muskulatūru kontrolē smadzeņu centri, tostarp kognitīvā funkcija, var būt efektīvāki nekā tradicionālās jeb standarta vingrošanas programmas senioriem (Markovic et al., 2015). Zinātniskajā literatūra ir maz aprakstītas intervences, kuru laikā vienlaikus tiek aktivizēta gan rumpja dziļā muskulatūra, gan kognitīvā funkcija. Ir pierādījumi, ka arī videospēles senioriem var sniegt pozitīvu efektu. Videospēles jeb 3D (3 dimensiju) virtuālās realitātes spēles aizvien vairāk tiek iekļautas klīniskajos pētījumos. Ir komerciāli pieejamas tehnoloģijas, kuras piedāvā spēlē „iegrimšanas” efektu jeb t. s. iegrimšanas pieredzi (angl. immersive experience). Tā ir virtuālā realitāte, kurā spēle tiek spēlēta, izmantojot 3D brilles ar trīs dimensiju tehnoloģijām, kas rada iespaidu, ka spēlētājs atrodas citā realitāte jeb spēlē iekšā. Šādas spēles iedarbība uz senioriem nav plaši pētīta. Lietojot standarta 3D virtuālās realitātes spēles, spēlētāja uzmanību var novērst dažādi ārējās vides faktori, jo tā tiek spēlēta uz plakana ekrāna. Virtuālās realitātes ar 3D brillēm tehnoloģija sniedz padziļinātāku vingrošanas nodarbības pieredzi. Tas var būt papildu motivējošais faktors nodarbību apmeklētības noturības nodrošināšanai. Līdz šim nav pietiekami izpētīta tādu virtuālās realitātes (ar 3D brillēm) vingrinājumu iedarbības efektivitāte senioru vecumā, kuros vienlaikus tiktu attīstīta gan kognitīvā funkcija, gan rumpja dziļā muskulatūra. Promocijas darbā ir pētīta un izvērtēta kognitīvā un sensomotorās sistēmas funkcija senioriem; pētīti un izvērtēti senioru sensomotoro funkciju ietekmējošie parametri, kuri zinātniskajā literatūrā asociējas ar krišanas risku. Tāpat pētījumā izstrādāts un izmantots virtuālās realitātes (ar 3D brillēm) spēles saturs, kurš vienlaikus attīsta gan kognitīvo funkciju, gan rumpja dziļo muskulatūru sensomotorās funkcijas uzlabošanai.
Mūsdienās sabiedrība noveco. Visā pasaulē iedzīvotāju grupa vecumā no 60 gadiem jeb seniori (Kaupužs, 2011; Rudnicka et al., 2020) palielinās straujāk nekā jebkura cita iedzīvotāju grupa (Demography Report, 2009). Pēc Pasaules Veselības organizācijas (PVO) datiem, cilvēku skaits virs 60 gadu vecuma 2015. gadā bija aptuveni 900 miljoni, bet līdz 2050. gadam tas varētu pieaugt līdz pat diviem miljardiem (World Health Organization, 2018). Ir zināms, ka cilvēkam novecošanās procesa rezultātā rodas virkne sensomotorās sistēmas traucējumu (piemēram, līdzsvara un muskuļu spēka deficīts), neirālu (piemēram, sensoro, motoro neironu deģenerācija), muskulāru (piemēram, īpaši II tipa muskuļu šķiedru atrofija) un ar kaula blīvumu saistītu (piemēram, osteoporoze) komponentu pasliktināšanās (Granacher, Gollhofer, Hortobagyi, Kressig, & Muehlbauer, 2013). Kritieni un ar krišanu saistītas traumas ir viens no galvenajiem sliktas veselības cēloņiem cilvēkiem senioru vecumā (Halvarsson, Dohrn, & Ståhle, 2015). Statistika liecina, ka attīstītajās valstīs vismaz viena trešdaļa senioru, kas dzīvo sabiedrībā (nevis aprūpes namos), piedzīvo kritienu vismaz vienu reizi gadā (SegevJacubovski et al., 2011). Puse no senioriem virs 85 gadiem krīt. Kritienu skaits pieaug līdz ar vecumu. Kritieni un traumas noved pie funkcionāliem traucējumiem, invaliditātes, zemākas dzīves kvalitātes (Halvarsson et al., 2015). Pieaugot vecāka gada gājuma cilvēku skaitam uz vienu iedzīvotāju, finansiālie izdevumi veselības aprūpei palielinās. Pastāv uz zinātniskiem pētījumiem balstīti apgalvojumi, ka fiziskās aktivitātes senioriem var izmantot kā nefarmaceitisko metodi (Dallmeyer, Wicker, & Breuer, 2017). Pētnieki norāda, ka tas būtiski samazinātu sabiedrības veselības aprūpes izmaksas, ko rada sabiedrības novecošanās (Dallmeyer et al., 2017). Ne visi seniori spēj palikt aktīvi un nodarboties ar sportu dažādu veselības problēmu dēļ. Senioru ikdiena un aktivitāšu līmenis var tikt uzlabots, veicot vingrinājumus, kas ietver arī mazāk kustību un to amplitūdas. Pie mazas kustību amplitūdas vai statiskiem vingrinājumiem var pieskaitīt kognitīvo funkciju, līdzsvara un rumpja dziļās muskulatūras attīstošās aktivitātes. Rumpja dziļajai muskulatūrai ir būtiska nozīme senioru sensomotorās funkcijas uzlabošanā, kas saistīta ar krišanas risku (Hodges & Richardson, 1996; Key, 2013). Novērots, ka kritieni senioriem bieži notiek tad, kad tiem ir nepieciešams reizē veikt vairākas darbības (Vaillant et al., 2006). Zinātniskajā literatūrā to apzīmē ar terminu duāla veida vingrinājumi/uzdevumi (angl., dual-tasks). Spēja sadalīt uzmanību starp dažādām darbībām, proti, starp fiziskām un kognitīvām, ir dabiska cilvēka ikdienas darbības sastāvdaļa. Senioriem uzmanības sadalīšana staigāšanas laikā var novest pie izmaiņām gaitā un līdzsvara noturēšanā (Halvarsson et al., 2015). Ir zināms, ka smadzeņu daļa, kas atrodas pieres rajonā (saistīta ar kognitīvo funkciju (Yuan & Raz, 2014)), tāpat kā rumpja dziļā muskulatūra ir neaizsargāta pret vecuma izraisītiem deģenerācijas procesiem (Fjell et al., 2009; Fjell et al., 2014; Pfefferbaum et al., 2013; Raz, 1999; Raz et al., 1997). Ir pierādījumi, ka sensomotoro funkciju attīstošie vingrinājumi, kuru laikā rumpja dziļo muskulatūru kontrolē smadzeņu centri, tostarp kognitīvā funkcija, var būt efektīvāki nekā tradicionālās jeb standarta vingrošanas programmas senioriem (Markovic et al., 2015). Zinātniskajā literatūra ir maz aprakstītas intervences, kuru laikā vienlaikus tiek aktivizēta gan rumpja dziļā muskulatūra, gan kognitīvā funkcija. Ir pierādījumi, ka arī videospēles senioriem var sniegt pozitīvu efektu. Videospēles jeb 3D (3 dimensiju) virtuālās realitātes spēles aizvien vairāk tiek iekļautas klīniskajos pētījumos. Ir komerciāli pieejamas tehnoloģijas, kuras piedāvā spēlē „iegrimšanas” efektu jeb t. s. iegrimšanas pieredzi (angl. immersive experience). Tā ir virtuālā realitāte, kurā spēle tiek spēlēta, izmantojot 3D brilles ar trīs dimensiju tehnoloģijām, kas rada iespaidu, ka spēlētājs atrodas citā realitāte jeb spēlē iekšā. Šādas spēles iedarbība uz senioriem nav plaši pētīta. Lietojot standarta 3D virtuālās realitātes spēles, spēlētāja uzmanību var novērst dažādi ārējās vides faktori, jo tā tiek spēlēta uz plakana ekrāna. Virtuālās realitātes ar 3D brillēm tehnoloģija sniedz padziļinātāku vingrošanas nodarbības pieredzi. Tas var būt papildu motivējošais faktors nodarbību apmeklētības noturības nodrošināšanai. Līdz šim nav pietiekami izpētīta tādu virtuālās realitātes (ar 3D brillēm) vingrinājumu iedarbības efektivitāte senioru vecumā, kuros vienlaikus tiktu attīstīta gan kognitīvā funkcija, gan rumpja dziļā muskulatūra. Promocijas darbā ir pētīta un izvērtēta kognitīvā un sensomotorās sistēmas funkcija senioriem; pētīti un izvērtēti senioru sensomotoro funkciju ietekmējošie parametri, kuri zinātniskajā literatūrā asociējas ar krišanas risku. Tāpat pētījumā izstrādāts un izmantots virtuālās realitātes (ar 3D brillēm) spēles saturs, kurš vienlaikus attīsta gan kognitīvo funkciju, gan rumpja dziļo muskulatūru sensomotorās funkcijas uzlabošanai.
Description
The Doctoral Thesis was developed at Latvian Academy of Sport Education during the period 2014 – 2021. Defence: at the public session of the Promotion Council of Health and Sports Sciences on 21 April 2022 at 15.00 in the room 205., LASE (Brivibas gatve 333, Riga).
Promocijas darbs izstrādāts Latvijas Sporta pedagoģijas akadēmijā no 2014. līdz 2021. gadam. Aizstāvēšana: Veselības un sporta zinātnes promocijas padomes atklātā sēdē 2022. gada 21. aprīlī plkst. 15.00 Rīgā, Brīvības gatvē 333, 205. auditorijā.
Promocijas darbs izstrādāts Latvijas Sporta pedagoģijas akadēmijā no 2014. līdz 2021. gadam. Aizstāvēšana: Veselības un sporta zinātnes promocijas padomes atklātā sēdē 2022. gada 21. aprīlī plkst. 15.00 Rīgā, Brīvības gatvē 333, 205. auditorijā.
Keywords
Summary of the Doctoral Thesis, health, aging, age, physical activity, senior, motor control, training, exercise, promocijas darba kopsavilkums, veselība, novecošanās, vecums, fiziskā aktivitāte, seniors, motorā kontrole, treniņš, vingrinājums
Citation
Liepa, A. 2022. The Impact of the Use of Virtual Reality (With 3D Headset) Game Content on the Development of Senior Cognitive and Sensorimotor System Functions: Summary of the Doctoral Thesis: Sub-Sector – Sports pedagogy. Rīga: Latvian Academy of Sport Education. https://doi.org/10.25143/prom-rsu-lspa_2022-02_pdk-dts
Liepa, A. 2022. Virtuālās realitātes (ar 3D brillēm) spēles satura izmantošanas ietekme uz senioru kognitīvās un sensomotorās sistēmas funkcijas attīstīšanu: promocijas darba kopsavilkums: apakšnozare – sporta pedagoģija. Rīga: Latvijas Sporta pedagoģijas akadēmija. https://doi.org/10.25143/prom-rsu-lspa_2022-02_pdk-dts
Liepa, A. 2022. Virtuālās realitātes (ar 3D brillēm) spēles satura izmantošanas ietekme uz senioru kognitīvās un sensomotorās sistēmas funkcijas attīstīšanu: promocijas darba kopsavilkums: apakšnozare – sporta pedagoģija. Rīga: Latvijas Sporta pedagoģijas akadēmija. https://doi.org/10.25143/prom-rsu-lspa_2022-02_pdk-dts