Arbets- och miljömedicin Lund

AMM Rapport nr 17/2011 Arbets- och miljömedicin Lund Utveckling av testmetod för att studera dynamiken i kroppens stressystem med hjälp av virtual reality - teknik Peter Jönsson, AMM, Lund Mattias Wallergård, EAT, Lund Kai Österberg, AMM, Lund Gerd Johansson, EAT, Lund Åse Marie Hansen, NFA, Köpenhamn Frida Eek, AMM, Lund Joakim Eriksson, EAT, Lund Björn Karlson, AMM, Lund

Utveckling av testmetod för att studera dynamiken i kroppens stressystem med hjälp av virtual reality -teknologi Bakgrund Stress och stressrelaterad ohälsa har under de senaste decennierna blivit ett allvarligt problem som orsakar stort personligt lidande och höga kostnader för samhället. Till exempel stod arbetsrelaterad stress och burnout (utmattningssyndrom, UMS) för c:a 35% av långtidssjukskrivningarna bland personer i privat tjänstesektor under åren 2003-2007. Långvarig stress leder som regel till ökad aktivering av kroppens stressystem med bl a ökad aktivering av hypothalamus-hypofys-binjurebark (HPA)-axeln och sympatiska nervsystemet. Aktiveringen kan långsiktigt leda till kraftigt ökad risk för utveckling av t ex kardiovaskulär sjukdom, diabetes och utmattningssyndrom. Det är därför angeläget att systematiskt studera hur biologiska och fysiologiska system påverkas av stress. I det här projektet har vi utvecklat och validerat en testmetod för att kunna studera dynamiken hos kroppens stressystem. Vi sammanfattar här två inledande studier. Studie 1 A Virtual Reality Version of the Trier Social Stress Test: A Pilot Study Metod Inom ramen för centrat METALUND började vi våren 2008 tillsammans med kollegor från Ergonomi- och aerosolteknologi, Institutionen för designvetenskaper, på LTH (Lunds tekniska högskola) utveckla en virtual reality (VR)-version av ett väl validerat och etablerat testprotokoll för stressinduktion Trier Social Stress Test (TSST). I detta ingår två huvudmoment: testdeltagaren redovisar muntligt inför en kommitté på tre personer sina fördelar i en tänkt anställningsintervju och genomför en matematisk uppgift (baklänges subtraktion). Uppgifterna varar i vardera fem minuter. TSST har i ett stort antal studier visat sig vara en pålitlig social stressor, både i termer av subjektiv stressupplevelse och påverkan på biologiska och fysiologiska stressmarkörer. Den tredimensionella miljön i den virtuella versionen av TSST visualiserades med hjälp av en speciell projektorteknik, särskilda 3D-glasögon och så kallad head-tracking vilket ger användaren en mycket realistisk upplevelse. (VR-labbet finns på Institutionen för designvetenskaper och består bl.a. av ett s.k. CAVE-system med tre bakprojicerade skärmar som vardera mäter 3*4m, och en golvprojektion). De verkliga personerna i kommittén i det traditionella TSST ersattes av virtuella personer; två män och en kvinna. Dessa var programmerade att göra vissa naturliga rörelser, t ex vända blicken mot och från testdeltagaren och röra på extremiteterna. Likt i det traditionella TSST förde en av de virtuella personerna en begränsad dialog med testdeltagaren. Han kunde t ex hjälpa deltagaren på traven under den muntliga presentationen genom att fråga Har du några tidigare erfarenheter inom detta område, eller Vad gör du om du inte får jobbet, etc. De förinspelade replikerna styrdes av försöksledaren via ett tangentbord. Deltagarna bestod av 7 män med en medelålder på 24 år (23-26 år). (Eftersom menstruationscykeln kan påverka magnituden på responsen av salivkortisol till psykosociala stressorer uteslöts kvinnor från pilotstudien). Testningen tog ca 90 minuter i anspråk och bestod av en inledande vilomätning, förberedelse av den muntliga presentationen, muntlig presentation, och matteuppgift. Samtliga delmoment tog vardera 5 minuter. Efter detta fortsatte en vilomätning på 40 minuter. Under hela testsessionen registrerades EKG ur vilket vi analyserade puls, hög-

frekvent hjärtfrekvensvariabilitet (HF-HRV, parasympatisk markör) och t-vågsamplitud (TWA, sympatisk markör). Efteråt intervjuades testdeltagarna om sina upplevelser. Resultat Resultaten bekräftade att testdeltagarna upplevt uppgifterna som stressande och att pulsreaktionerna (ökning) var liknande de som uppmätts i tidigare studier med det ursprungliga TSST. Studie 2 Cardiovascular and cortisol reactivity and habituation to a virtual reality version of the Trier Social Stress Test: A pilot study Även denna studie föll inom ramen för METALUND men inkluderade förutom forskare från Arbets- och miljömedicin och Ergonomi och aerosolteknik även kollegor från NFA (Det Nationale Forskningscenter for Arbejdsmiljø) i Köpenhamn. Metod Ett kännetecken för den normala stressreaktionen är att den blir allt mindre för varje exponering för samma stressituation man vänjer sig. Detta är ett vanligt fynd i studier med TSST. Vid den första testsessionen sker en kraftig stegring av stresshormonet kortisol, vilken vid upprepade sessioner, vanligen med ett par dagars mellanrum, gradvis minskar. Habitueringen till stressprovokationen är starkast från första till andra testtillfället. Därför lät vi en ny grupp testdeltagare genomföra det virtuella stresstestet två gånger. Testdeltagarna bestod av 10 män med en medelålder på 28 år (24-38 år). Deltagarna genomförde det virtuella stresstestet två gånger med maximalt en veckas mellanrum. Testdesignen var den samma som i studien ovan. EKG registrerades kontinuerligt. Puls, HF-HRV, och TWA analyserades. Salivprover samlades in efter varje testbetingelse för att kunna analysera kortisol. Resultat Vid den första sessionen svarade testdeltagarna på stressprovokationen med en signifikant ökning av kortisol i saliv. Kortisolstegringen blev betydligt mindre vid den andra sessionen, dvs. en habituering till situationen skedde. Beträffande puls och TWA var responserna närmast identiska vid båda testtillfällen, vilket stämmer överens med tidigare studier med det traditionella TSST. Konklusioner Resultaten av studierna ovan visar att det virtuella TSST ger liknande fysiologiska och endokrina responser som det ursprungliga TSST. Fördelen med det virtuella TSST är att det kräver mindre personella resurser än det traditionella TSST som utöver testledare involverar tre skådespelare som utgör kommittén som testdeltagaren utför uppgifterna inför. Lönekostnader och inte minst en hel del logistik kan således elimineras. Ytterligare en fördel är att testparametrarna kan konstanthållas mellan testsessioner till en grad som är svår att åstadkomma med riktiga personer i kommittén. Emellertid är anskaffningskostnaderna för den nuvarande VRutrustningen mycket höga. Men med tanke på den snabba IT-utvecklingen torde enklare och billigare system kunna användas inom en inte alltför avlägsen framtid. Redan i nuläget har tredimensionell teknik börjat införas i en rad kommersiella produkter som DVD, TV och datorspel. På Ingvar Kamprad designcenter avslutar forskargruppen just nu en installation av ett VR-system som bygger på vanliga konsumentprodukter avsedda för TV, film och spel vilket reducerar kostnaden avsevärt.

Pågående studier Tidigare studier har visat att personer med lättare tecken på utmattning kännetecknas av ett lägre kortisolsvar vid stressprovokation, samt en oförmåga till habituering i kortisolsvaret vid upprepade provokationer. För närvarande genomför vi en studie med det virtuella TSST bland personer med olika grad av utmattning personer som återhämtat sig från tidigare utmattning, personer med begynnande tecken på utmattning, och en kontrollgrupp. Vi är särskilt intresserade av att se om avvikelser i stressresponsen finns redan i förstadier till utmattning, och om avvikelserna dröjer kvar även efter väsentlig återhämtning från utmattning. Faller resultaten väl ut kommer vi att sträva efter att utveckla det virtuella TSST till ett användarvänligt diagnostiskt verktyg för stresskänslighet. Betydelse för hälso- och sjukvården Resultaten av den pågående studien av personer i olika stadier av utmattning kan leda till radikalt nya diagnostiska metoder som bl a skulle kunna användas för att i det individuella fallet karakterisera graden av UMS och ge information om restitution t ex efter rehabilitering. Med hänsyn till den fortskridande IT-utvecklingen är det troligt att kärnan i den metod för stressprovokation och responsmätning som används (virtuell TSST) inom en snar framtid kan utvecklas till ett enkelt diagnostiskt test för stresskänslighet, t ex för fältmässigt bruk, och därmed kan få bred spridning. Spridning av kunskap Resultaten av studie 1 och 2 har publicerats i två internationella facktidskrifter. Vidare har resultaten spridits på flera internationella konferenser. Media har också visat stort intresse för det virtuella TSST. Populärvetenskaplig publicering sker i bl a Bulletin från Arbets- och miljömedicin i Lund som distribueras till företagshälsovården, media, myndigheter, politiker, m fl. Publikationer Jönsson, P., Wallergård, M., Österberg, K., Hansen, A. M., Johansson, G., & Karlson, B. (2010). Cardiovascular and cortisol reactivity and habituation to a virtual reality version of the Trier Social Stress Test: A pilot study. Psychoneuroendocrinology, 35(9), 1397-1403. Wallergård, M., Jönsson, P., Österberg, K., Johansson, G., & Karlson, B. (2011). A Virtual Reality Version of the Trier Social Stress Test: A Pilot Study. Presence, In press. Konferenspresentationer Jönsson, P., Wallergård, M., Karlson, B., Johansson, G., Österberg, K., Eek, F., & Eriksson, J. (2008). Trier Social Stress Test in the Black Box: inducing social stress in a virtual environment. Paper presented at the A Brain Research Meeting: Stress, Coping and Disease. Sheraton National Hotel, Arlington, Washington, USA 13-14 November 2008. Jönsson, P., Wallergård, M., Österberg, K., Johansson, G., & Karlson, B. (2009). Cortisol and cardiovascular reactivity and habituation to a virtual version of the Trier Social Stress Test. Poster presented at the 8th international conference on occupational stress and health, San Juan, Puerto Rico, Nov 5-8, 2009. Jönsson, P., Wallergård, M., Österberg, K., Johansson, G., & Karlson, B. (2009). Cardiovascular regulation during social stress induction: sympathetic and vagal reactivity co-vary posi-

tively with experienced state anxiety. Poster presented at the 8th international conference on occupational stress and health, San Juan, Puerto Rico, Nov 5-8, 2009. Jönsson, P., Wallergård, M., Österberg, K., Johansson, G., & Karlson, B. (2011). Cardiovascular reactivity in high-, and low-trait anxious individuals during social stress induction. Poster presented at Work, Stress; and Health 2011. Work and Well-being in an Economic Context", Orlando, Florida. May 19-22, 2011. Medial uppmärksamhet och populärvetenskap LUM nr 8, 2009. Virtuell stress lika användbar som riktig. Sydnytt 2010-02-09. Inslag om V-TSST. Arbetarskydd nr 8-9, 2011. Virtuell skogspromenad stoppar stress. Ny Teknik 2011. Endast genier klarar låtsasjuryns test. http://www.nyteknik.se/nyheter/karriarartiklar/article3233173.ece Arbetsliv 2011. Mindre stress med virtuell skog på jobbet. http://www.prevent.se/sv/arbetsliv/artikel/2011/mindre-stress-med-virtuell-skog-pa-jobbet/ Jönsson, P. Stress i en virtuell miljö. Bulletin från Arbets- och miljömedicin, Lund (AMM), & Yrkes- och miljödermatologi, Malmö (YMD), 2010/1.

Denna rapport sammanfattar två pilotstudier inom ramen för forskningscentret METALUND där vi utvecklat ett virtuellt stresstest. Utgångspunkten var ett test som heter Trier social stress test (TSST). I detta ombeds testdeltagaren att göra en muntlig presentation och en matematisk uppgift inför en kommitté bestående av tre personer. Ett stort antal studier har visat att stressprovokationen pålitligt aktiverar kroppens olika stressystem. I pilotstudierna överförde vi rumsmiljö och kommitté till en tredimensionell virtuell miljö. Resultaten visade att den virtuella versionen av TSST gav liknande fysiologiska reaktioner som det ursprungliga TSST. Arbets- och miljömedicin 221 85 LUND Tel 046-17 31 85 Fax 046-17 31 80 E-post amm@med.lu.se Internet: www.ammlund.se