虛擬現(xiàn)實(shí)為什么可以緩解疼痛？

15多年來(lái)，Harborview Medical Center的燒傷患者在經(jīng)歷痛苦的換藥過(guò)程或是其他治療時(shí)，都會(huì)戴上頭戴顯示器玩虛擬現(xiàn)實(shí)游戲。

這款電腦驅(qū)動(dòng)的設(shè)備使病人沉浸在另外一個(gè)現(xiàn)實(shí)中，即“冰雪世界”，在這個(gè)世界里，他們可以穿過(guò)結(jié)冰的峽谷，朝著雪人、企鵝和冰屋扔雪球。

這個(gè)體驗(yàn)非常吸引人，病人反應(yīng)說(shuō)它減少了他們的疼痛，使他們更能夠忍受治療過(guò)程。

現(xiàn)在UW研究人員想要更好地理解為什么虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)可以做到這一點(diǎn)。

UW的麻醉與疼痛醫(yī)學(xué)教授Dr. Sam Sharar說(shuō)：“如果我們可以梳理出虛擬現(xiàn)實(shí)降低疼痛感知的生物學(xué)基礎(chǔ)，我們應(yīng)該可以使治療過(guò)程更加高效。”

Sharar和同事Hunter Hoffman、David Patterson以及Todd Richards已經(jīng)利用功能性磁共振成像對(duì)勇敢的志愿者經(jīng)歷一個(gè)痛苦事件的同時(shí)玩游戲的大腦狀態(tài)進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。

Human Photonics Lab的研究科學(xué)家Hoffman和UW的心理學(xué)教授Patterson在上世紀(jì)90年代研發(fā)了原始的SnowWorld系統(tǒng)。Richards是一個(gè)放射學(xué)教授，同時(shí)也是一個(gè)腦功能成像專(zhuān)家。Sharar對(duì)疼痛管理的非藥物途徑有著特別的興趣。

為了觀察在進(jìn)行虛擬體驗(yàn)時(shí)大腦的哪個(gè)區(qū)域被激活，Hoffman設(shè)計(jì)了一個(gè)可以在由成像裝置產(chǎn)生的強(qiáng)大磁場(chǎng)內(nèi)操作的系統(tǒng)。利用非金屬纖維光學(xué)顯示圖像，以及包含非磁性金屬的控制裝置，志愿者可以在掃描儀內(nèi)在SnowWorld中嬉戲。

為了模擬燒傷患者在經(jīng)歷傷口清理或是物理治療時(shí)可能會(huì)有的不舒適感，他們將一個(gè)發(fā)熱裝置貼在志愿者的皮膚上并且產(chǎn)生短暫的疼痛感。

Sharar說(shuō)，這個(gè)這個(gè)產(chǎn)生疼痛的裝置不會(huì)給志愿者造成傷害，它可以提供一個(gè)定制好的級(jí)別的疼痛，一個(gè)志愿者認(rèn)為這個(gè)疼痛級(jí)別是6或者7，疼痛級(jí)別是十分制的，10是志愿者所體驗(yàn)過(guò)最疼的級(jí)別，6到7是可以影響志愿者的疼痛級(jí)別，但是也不是不能忍受的，而且沒(méi)有持久的影響。

研究人員特別感興趣的是大腦中五個(gè)疼痛處理區(qū)域中的神經(jīng)活動(dòng)，這五個(gè)區(qū)域是：島葉、丘腦、前扣帶皮層和兩個(gè)體感皮層。這些區(qū)域組成了疼痛基質(zhì)，而且在經(jīng)歷任何疼痛時(shí)都會(huì)持續(xù)激活，無(wú)論疼痛源是什么。

研究人員猜想是否虛擬現(xiàn)實(shí)游戲影響的大腦區(qū)域和阿片類(lèi)鎮(zhèn)痛藥作用的區(qū)域是一樣的。這些都是和嗎啡有關(guān)的止痛藥。僅僅是虛擬現(xiàn)實(shí)減輕病人對(duì)疼痛的感知并不足以使病人可以忍受燒傷治療。所以在治療過(guò)程中，病人通常還會(huì)服用一種阿片類(lèi)藥物，如氫嗎啡酮。將虛擬現(xiàn)實(shí)和阿片類(lèi)鎮(zhèn)痛藥結(jié)合起來(lái)使用比任意一種干預(yù)措施都有效。

在一次實(shí)驗(yàn)中，志愿者在四個(gè)條件下被送到掃描儀下：服用藥物的同時(shí)玩SnowWorld;只玩SnowWorld;只服用藥物;不服用藥物也不玩虛擬現(xiàn)實(shí)游戲。

在志愿者只玩游戲或只服用藥物的情況下，疼痛基質(zhì)區(qū)域的活性比基準(zhǔn)條件下(無(wú)處理措施時(shí))低。但是在虛擬現(xiàn)實(shí)和阿片類(lèi)藥物結(jié)合時(shí)疼痛基質(zhì)區(qū)域的活性更低。

虛擬現(xiàn)實(shí)-疼痛感-大腦

基質(zhì)右側(cè)標(biāo)出來(lái)的是大腦的五個(gè)區(qū)域;底部是不同的實(shí)驗(yàn)條件。橘紅色越明亮，疼痛感越強(qiáng)烈。

Sharar說(shuō)，一個(gè)可能的解釋是玩SnowWorld造成大腦產(chǎn)生類(lèi)似于阿片類(lèi)化合物，稱(chēng)為內(nèi)啡肽，作用于和阿片類(lèi)藥物相同的大腦感受器。內(nèi)啡肽是由大腦產(chǎn)生的對(duì)疼痛的反應(yīng)，被認(rèn)為是產(chǎn)生由劇烈運(yùn)動(dòng)引起的良好感覺(jué)的原因，這種感覺(jué)即是所謂的“跑步者的興奮”。

為了測(cè)試這些假設(shè)，研究人員進(jìn)行了另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)：在虛擬現(xiàn)實(shí)痛覺(jué)缺失實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)良好的志愿者們?cè)诓煌膬商炖锔惺軐?shí)驗(yàn)性疼痛。第一天他們?cè)谕鍿nowWorld游戲時(shí)被隨機(jī)分配服用安慰劑和大劑量的納洛酮藥物。

Naloxone阻斷了大腦中阿片類(lèi)藥物的受體，用以保護(hù)服用大劑量海洛因的人。

Sharar說(shuō)：“我們給他們超大劑量，如果你因過(guò)度服用海洛因而進(jìn)醫(yī)院，那么大概是這個(gè)劑量10倍。”

他們發(fā)現(xiàn)無(wú)論志愿者服用的是安慰劑還是納洛酮，陣痛效果都是基本相同的。所以虛擬現(xiàn)實(shí)并沒(méi)有經(jīng)過(guò)大腦的阿片受體發(fā)揮作用。

這意味著另外的大腦回路被打開(kāi)降低疼痛基質(zhì)的活性，例如，那個(gè)任務(wù)需要集中注意力，如解答數(shù)學(xué)難題，因此可以減少疼痛的感覺(jué)。所以虛擬現(xiàn)實(shí)游戲沉浸式的體驗(yàn)可能是通過(guò)相似的方式產(chǎn)生作用。

虛擬現(xiàn)實(shí)-功能性磁共振成像

一個(gè)特別設(shè)計(jì)的顯示器讓志愿者可以在由功能性核磁共振成像掃描監(jiān)督的情況下體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)。

Sharar說(shuō)這一觀察顯示虛擬現(xiàn)實(shí)的效果可能被進(jìn)一步提升，通過(guò)使其變得更加有吸引力實(shí)現(xiàn)。事實(shí)上，他們的實(shí)驗(yàn)室過(guò)去的研究顯示擁有更好視覺(jué)效果、聲音和互動(dòng)性的游戲機(jī)在減輕疼痛感方面更加有效。

這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正專(zhuān)注于一個(gè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目由美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究院(National Institutes of Health)資助，目的在于辨別疼痛感是否可以通過(guò)提高虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)強(qiáng)度的藥物進(jìn)一步減輕。為了達(dá)到這個(gè)目的，UW團(tuán)隊(duì)剛剛完成了一系列涉及將虛擬現(xiàn)實(shí)和小劑量氯胺酮結(jié)合起來(lái)的實(shí)驗(yàn)，高劑量的氯胺酮被用作鎮(zhèn)靜劑、陣痛藥和抗抑郁藥。但是非常小劑量的氯胺酮可以增強(qiáng)視覺(jué)和聲音的強(qiáng)度，這一效果使其成為非常受歡迎的娛樂(lè)藥物。

Sharar說(shuō)：“在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們給志愿者服用非常低劑量的氯胺酮。他們都不會(huì)注意到有任何影響。他們不會(huì)被鎮(zhèn)靜，也不會(huì)有麻醉效果，更不會(huì)注意到任何意識(shí)的提高。”然而，初步的證據(jù)顯示確實(shí)在服用藥物之后虛擬現(xiàn)實(shí)展現(xiàn)了一個(gè)更加引人入勝的體驗(yàn)和更好的鎮(zhèn)痛效果。

Sharar和同事檢查了氯胺酮研究的結(jié)果，并且很快將會(huì)利用功能性核磁共振成像技術(shù)完成一個(gè)類(lèi)似的研究。Sharar說(shuō)，初步結(jié)果現(xiàn)實(shí)氯胺酮可以增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)減輕疼痛感的效果。他補(bǔ)充說(shuō)道：“如果這一點(diǎn)證明是真的，我們或許能夠在不改變硬件和軟件，只改變用戶(hù)的情況下增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)的效果。”