Gepersonaliseerde aanpak van
wagenziekte met behulp van applicatie
Een pilot-study in een real-life scenario.
Vercauteren, N. , Schotman, C. & De Kok.
St. No respectievelijk: 10677623, 10595635, 10542825
Thema III, Bèta-Gamma Bachelor, Instituut voor Interdisciplinaire Studies, Universiteit van Amsterdam. o.l.v. Post, G. & Keestra, M.
Aantal woorden: 5776 29-01-2016
Abstract
Wagenziekte is een vorm van bewegingsziekte waarbij men symptomen vertoont als men zich in een bewegend voertuig bevindt. De huidige behandelmethoden om wagenziekte tegen te gaan, hebben beperkingen zoals bijwerkingen, het niet toegankelijk zijn of dat het niet op de korte termijn werkt. In dit paper is een nieuwe, op korte termijn anticipatie verhogende, behandelmethode ontwikkeld die geen van deze nadelen heeft.
Door de complexiteit van wagenziekte verschilt de expressie en daarmee de behandeling -van persoon tot persoon. In dit paper wordt onderzocht of via een toegankelijke applicatie, die gepersonaliseerd behandelmethoden aanbiedt, wagenziekte kan worden tegengegaan. Er is experimenteel enkel gekeken naar de effectiviteit van de nieuwe behandelmethode, met een beperkte versie van de beoogde applicatie. Hoewel dit onderzoek geen significant resultaat over de nieuwe behandelmethode heeft opgeleverd, waren de ervaringen van de proefpersonen over de methode en het gebruik van de applicatie positief. Uit deze pilot komt naar voren dat de ontwikkelde integrale aanpak - waarbij een applicatie de optimale behandelmethode selecteert - op meerdere manier geïmplementeerd kan worden, met name bij toekomstige technologische vooruitgang.
Inhoudsopgave
Inleiding
Prevalentie en uiting
Behandelmethoden
Veelgebruikte behandelmethoden Nieuwe behandelmethodenHoofdvraag
Aanpak
Personalisering Flexibiliteit en aanpassingsvermogenNieuwe anticipatie verhogende behandelmethode
Interdisciplinariteit
Deelvragen
Indeling verslag
Theoretisch kader
Leeralgoritme
Behandelmethoden
Implementatie SARSA
Het evenwichtsorgaan en het equivalentieprincipe
Neural mismatch theory
Subjective vertical mismatch theory
Methode
Opzet en Design
Proefpersonen
Praktische uitvoering
Vooraf Tijdens de rit Na afloopResultaten
Tijdsduur ritten
Ervaring van de applicatie
Ervaring van de instructies
Conclusie
Applicatie
Instructies
Discussie
Proefpersonen
Applicatie
Instructies
Vervolgonderzoek
Literatuurlijst
Bijlage
Appendix A: Toelichting SARSA Appendix B: Detectie rotatie hoofd
Appendix C: Motion sickness susceptibillity questionnaire (MSSQ) Appendix D: Tabel individuele scores proefpersonen
Appendix E: MIsery SCale (MISC)
Appendix F: Route voor empirisch onderzoek Appendix G: lijst van instructies van het experiment
A. Neutrale instructies
Inleiding
Bewegingsziekte is een verzamelnaam voor aandoeningen waarbij men symptomen vertoont als men zich in een bewegend voorwerp/voertuig bevindt (Money, 1970). Wagenziekte is een vorm van bewegingsziekte waarbij men ziek wordt in rijdende voertuigen zoals een auto of een bus. Wagenziekte is erg onprettig voor diegene die er last van hebben, zowel in alledaagse reizen als in een professionele omgeving. Wagenziekte kan zich langzaam opbouwen, waarbij verschillende symptomen tot uiting komen. Veel voorkomende symptomen zijn hoofdpijn, bleek worden, het warm krijgen, zweten, duizeligheid en bewust worden van de maag. Daaropvolgend, bij ernstigere mate van wagenziekte, wordt men misselijk en dit kan leiden tot kokhalzen en in het uiterste geval tot overgeven (Benson, 2002; Reason & Brand, 1975; Rolnick, 1991) .
Prevalentie en uiting
De symptomen van wagenziekte en de gevoeligheid voor bepaalde bewegingen is per persoon verschillend (J. Bos, pers. comm., 28 oktober 2015; van Houten, 2010). Naast het feit dat de uiting en gevoeligheid verschilt per persoon, verschilt dit ook per leeftijd (van Houten, 2010). Wagenziekte komt voornamelijk voor bij kinderen, maar de meeste groeien hier overheen naarmate ze ouder worden (Bos, 2006). Bij een kleiner, maar nog altijd substantieel, gedeelte van de bevolking komt wagenziekte op latere leeftijd echter nog steeds voor. De afname in prevalentie naarmate kinderen ouder (en volwassen) worden is te verklaren doordat gewenning over langere periode impliciet leidt tot het ontwikkelen van een betere lichaamskennis en anticipatievermogen (J. Bos, pers. comm., 28 oktober 2015).
Anticipatie(vermogen) is een essentieel onderdeel van het fenomeen wagenziekte (Golding & Gresty, 2015). Echter is anticipatie slechts één van de vele factoren die een rol spelen, wat tot gevolg heeft dat het tot uiting komen van wagenziekte een complex proces is. Denk hierbij aan externe factoren, zoals de verkeersdrukte, de rijstijl, positie in het voertuig, maar ook interne factoren zoals de mentale staat, algemene gevoeligheid voor wagenziekte, het wel of niet recentelijk gegeten hebben en nog een legio aan andere factoren.
Door deze complexiteit van de totstandkoming van wagenziekte, zijn de symptomen en de gevoeligheid ook nog per rit verschillend (J. Bos, pers. comm., 28 oktober 2015). Doordat de uiting van en gevoeligheid voor wagenziekte verschillen per persoon, per leeftijd en per rit, is wagenziekte een complexe ziekte om te behandelen. Deze complexiteit in behandeling leidt tot verschillende soorten behandelmethoden die op verschillende manieren en niveaus wagenziekte proberen tegen te gaan.
Behandelmethoden
Veelgebruikte behandelmethoden
Met gewenningstherapie kan, door middel van het gewend raken aan de bewegingen van een rijdende auto, de lichaamskennis ontwikkeld worden en het anticipatievermogen worden verhoogd. Hiermee wordt de gevoeligheid voor wagenziekte verminderd en kan deze uiteindelijk ook daadwerkelijk worden voorkomen (Golding & Gresty, 2015). Dit type therapie richt zich op het aanpakken van de oorzaak van wagenziekte. Het alternatief voor gewenningstherapie is doorgaans een farmaceutische behandeling die zich voornamelijk richt op het bestrijden van de symptomen van wagenziekte. Hierbij wordt onder meer de neiging tot braken onderdrukt (Sherman, 2002).
Ondanks dat beide type behandelmethoden de rit voor wagenzieke personen prettiger maken hebben ze ook beide hun nadelen. Farmaceutische behandelingen hebben als bijwerking dat de gebruiker traag en slaperig kan worden, terwijl gewenningstherapieën veel tijd in beslag nemen.
Nieuwe behandelmethoden
Recentelijk is er door Arshad et al. (2015) een nieuwe methode gevonden die op de korte-termijn wagenziekte voorkomt. Door middel van electrocortical therapy for motionsickness onderdrukken ze in de hersenen de signalen afkomstig van het evenwichtsorgaan, zodat deze niet voor problemen kunnen zorgen. Omdat het evenwichtsorgaan een cruciaal onderdeel is in het ontstaan van wagenziekte, is deze behandelmethode gebaseerd op het aanpakken van de oorzaak van wagenziekte in de hersenen. Ook heeft deze methode volgens Arshad et al. (2015) geen bijwerkingen voor de gebruikers. Daarmee zouden de nadelen van gewenningstherapie en medicatie (respectievelijk tijdsintensief en bijwerkingen) uitgesloten worden. Dit onderzoek is echter in een vroeg stadium en daarom lijkt een commercieel beschikbare oplossing nog ver weg. Wel heeft het ons geïnspireerd om een toegankelijke, bijwerking vrije en op de korte termijn bruikbare oplossing aan te dragen. Onze beoogde oplossing voor wagenziekte zich daarmee van bestaande behandelmethoden, zie Tabel 1.
Tabel 1: Verschillende behandelmethoden met elkaar vergeleken op basis van 1) of deze werkzaam is op de korte termijn, 2) of deze vrij van bijwerkingen is en 3) of de behandelmethoden toegankelijk
is. Een ✓ geeft aan dat de behandelmethode voldoet aan de eigenschap en een X geeft aan dat de behandelmethode niet voldoet aan de eigenschap.
eigenschappen behandelmethoden
korte termijn bijwerking vrij toegankelijk
Medicijnen ✓ X ✓
ECT ✓ ✓ X
Gewenningstherapie X ✓ X
Onze beoogde oplossing ✓ ✓ ✓
Hoofdvraag
Omdat wagenziekte per persoon en per moment verschilt in gevoeligheid en symptomen, zal de optimale oplossing voor wagenziekte ook verschillen per persoon. Hiermee rekening houdend zou het ideaal zijn een behandelmethode aan te bieden die op dit persoonlijke aspect inspeelt. Vandaar dat de hoofdvraag van dit onderzoek luidt: Hoe kunnen we, met behulp van een op persoonlijke basis aangeboden behandelmethode, de passagier zo goed mogelijk helpen om wagenziekte te voorkomen?
Aanpak
Het antwoord op de hoofdvraag moet de vorm hebben van een behandelmethode die altijd de meest effectieve oplossing biedt. Om dit te bereiken moet er met een aantal factoren rekening worden gehouden.
Personalisering
Omdat, zoals eerder genoemd, de uiting van en gevoeligheid voor wagenziekte verschilt per persoon, zal ook niet elke behandelmethode even effectief zijn voor iedereen. Elk individu is daarom gebaat bij de voor hem of haar meest effectieve behandelmethode. Daarom stellen wij een integrale behandelmethode voor die meerdere losstaande behandelmethoden aanbiedt op basis van de behoefte van de gebruiker. Om dit te bereiken stellen we een applicatie voor die middels instructies op de gebruiker de geselecteerde behandelmethode toepast.
Flexibiliteit en aanpassingsvermogen
De uiting en gevoeligheid verschillen echter niet alleen van persoon tot persoon, maar kunnen ook voor één persoon per rit verschillen (J. Bos, pers. comm., 28 oktober 2015).
Daardoor is er niet één specifieke behandelmethode die altijd het meeste effect zal sorteren voor een bepaalde gebruiker. Hieruit volgt de behoefte dat de applicatie op ieder moment de meest effectieve behandelmethode selecteert, afhankelijk van het individu dat de applicatie gebruikt én van de situatie. De applicatie heeft informatie over de effectiviteit van de behandelmethoden nodig om de meest succesvolle behandelmethode te kunnen selecteren. De applicatie kan deze informatie verkrijgen van de gebruiker door met vast interval aan de gebruiker te vragen hoe hij/zij zich voelt, waaruit afgeleid kan worden hoe effectief een behandeling was. Uit de feedback kan ook de toestand van de gebruiker herleid worden, de maat van wagenziekte. Het is mogelijk dat een bepaalde methode meer of minder effectief is bij een bepaalde mate van wagenziekte. Door ook hier rekening mee te houden kan de applicatie de meest succesvolle behandelmethode aanbieden aangepast aan zowel de persoon als de situatie.
Als de beoogde applicatie hierin slaagt is het gelukt om een behandelmethode te vinden die altijd de meeste effectieve oplossing biedt. We stellen echter nog een extra eis aan deze oplossingsmethode, namelijk dat het toegankelijk moet zijn. Aangezien vrijwel iedereen in de westerse samenleving tegenwoordig een smartphone bezit en deze alle benodigde functies kan uitvoeren, zou een smartphone applicatie ideaal zijn om deze lerende methode te implementeren. Voor het zover is dat de behandelmethoden geïntegreerd kunnen worden in een applicatie, is het nodig om een goed begrip te hebben van waarom deze behandelmethoden überhaupt werken. De behandelmethoden kunnen immers pas effectief getest en toegepast worden indien de reden, waarom de behandelmethoden (al dan niet) werken, bekend is. De top-down behandelmethoden rusten op de onderliggende mechanismen van wagenziekten, die bottom-up door de theorie worden beschreven.
Nieuwe anticipatie verhogende behandelmethode
Dit is algemeen waar, maar heeft specifiek aanleiding gegeven voor ons om een nieuwe behandelmethode te onderzoeken, namelijke instructies die op korte termijn anticipatieverhogend zijn. We weten dat op basis van de mechanistische bottom-up beschrijving van wagenziekte in de neural mismatch theory van Reason & Brand (1975) en in de subjective vertical mismatch theory van Bles, Bos, Graaf, Groen en Wertheim (1998) gesteld kan worden dat wanneer de anticipatie verhoogd wordt, de wagenziekte verminderd zou moeten worden. Onze nieuwe, op korte termijn anticipatie verhogende, behandelmethode is hier een top-down, real life implementatie van. Een sterke indicatie dat dit ook in een real life setting zou kunnen werken, is het feit dat dit principe deels ook gebruikt wordt in langetermijnbehandelingen zoals gewenningstherapie.
Interdisciplinariteit
Deze beschrijving van de theorie onderliggende aan deze anticipatie verhogende behandelmethode gebeurt in dit onderzoek interdisciplinair vanuit de biomedische wetenschappen en de natuurkunde. Waar biomedische wetenschappen hierin misschien een voor de hand liggende keuze is - dit veld houdt zich immers bezig met anatomie en de werking van het lichaam - is natuurkunde dit op het eerste gezicht misschien niet direct. Toch leidt dit perspectief tot een dieper begrip van de processen die een rol spelen en ondersteund het de biomedische wetenschappen in veel aspecten in de vorm van
add-integratie. Een mooi voorbeeld hiervan is de beschrijving van het evenwichtsorgaan. De
sensorische werking hiervan blijkt op relatief eenvoudige natuurkunde principes te berusten, evenals de functie van veel andere biologische sensoren in het menselijk lichaam. Dit is slechts één voorbeeld van een aspect waar integratie nodig is om een volledig beeld te kunnen vormen. De complexiteit van de totstandkoming van wagenziekte, met zijn vele verschillende aspecten, maakt het dus onmogelijk om een complete beschrijving van het wagenziektefenomeen te geven zonder theorieën uit meerdere disciplines geïntegreerd toe te passen. De complexiteit, voortkomend uit de verschillen in gevoeligheid voor en uiting van wagenziekte, verantwoord/motiveert de integratie van de verschillende behandelmethoden in een applicatie met behulp van kunstmatige intelligentie.
Deelvragen
Met deze interdisciplinaire geïntegreerde aanpak wordt er op onderstaande vragen een antwoord gezocht. Deze vragen komen voort uit de eisen die aan een antwoord op de hoofdvraag gesteld zijn onder het kopje ‘aanpak’.
● Wat is het onderliggende mechanisme van de oorzaak van wagenziekte? ● Welke behandelmethoden kunnen er in de applicatie aangeboden worden?
● Hoe kunnen we, met behulp van een op korte termijn anticipatie verhogende behandelmethode, de passagier helpen wagenziekte langer te voorkomen?
● Wat is de invloed van het gebruik van een mobiele applicatie tijdens de autorit op wagenziekte?
Indeling verslag
Allereerst is onderzocht wat de oorzaak is van het ontstaan van wagenziekte door het evenwichtsorgaan te begrijpen. Dit wordt beschreven in het theoretisch kader waar de eerste deelvraag wordt beantwoord. Door het ontstaan van wagenziekte te begrijpen, was het mogelijk om een oplossing hiervoor te vinden en zodoende een behandelmethode te
ontwikkelen. Daarnaast is in de literatuur gezocht naar andere behandelmethoden die al bekent waren om wagenziekte tegen te gaan om deze en de ontwikkelde behandelmethode in een applicatie te kunnen implementeren. Ook dit is in het theoretisch kader beschreven en zodoende wordt de tweede deelvraag beantwoord.
Er is gekozen om één behandelmethode te testen met de applicatie vanwege tijdsgebrek en dit is de zelf ontworpen anticipatie verhogende behandelmethode geworden. Dit wordt in de methode verder toegelicht en zo wordt de derde deelvraag beantwoord. De vierde deelvraag wordt in het zelfde experiment behandeld door gebruik te maken van een mobiele applicatie en de resultaten van het experiment zullen hier antwoord op geven.
Theoretisch kader
Om op een individuele basis een persoonlijk geoptimaliseerde behandelmethode aan te bieden, moet zoals eerder genoemd de beoogde applicatie een lerend aspect bevatten. Doordat de applicatie leert van de feedback van de gebruiker kan het steeds beter worden in het aanbieden van de juiste behandelmethode. De manier waarop dit werkt in de applicatie, is door een bestaand algoritme toe te passen op dit specifieke probleem.
Leeralgoritme
Een geschikt leeralgoritme hiervoor zou SARSA1 (State-Action-Reward-State-Action)
kunnen zijn. Dit leeralgoritme is geschikt, omdat het gebaseerd is op reïnforcement learning wat inhoudt dat het algoritme leert tijdens het verzamelen van data in plaats van nadat alle data verzameld is (J. Messias, pers. comm., 30 oktober 2015). Dit is van toepassing op dit onderzoek, omdat de data niet van tevoren beschikbaar is, maar gegenereerd wordt tijdens het gebruiken van de applicatie. Het is prettig wanneer de applicatie meteen kan leren van deze data terwijl het gegenereerd wordt, omdat het dan tijdens de rit nog kan aanpassen welke methode hij aan de gebruiker gaat aanbieden.
SARSA gaat vooral voor exploitation, het behalen van een zo groot mogelijk succes, en in mindere mate voor exploration, het onderzoeken van de verschillende opties ongeacht het succes die behaald kan worden (Sutton, R. S. & Barto, A. G., 1998). Er is bewust voor SARSA gekozen, omdat een proefpersoon het liefst, vanaf het moment dat de applicatie in gebruik wordt genomen, zo min mogelijk misselijk wordt. In SARSA kunnen de behandelmethoden toegepast worden die SARSA vervolgens, op basis van de informatie van de gebruiker, kan aanbieden aan de gebruiker. SARSA gaat dan op zoek naar de beste methode voor een persoon op een bepaald moment.
Behandelmethoden
De behandelmethoden die onder andere in deze applicatie met SARSA verwerkt kunnen worden zijn2 de op korte termijn anticipatie verhogende methode, het controleren van de
ademhaling en methoden waarmee de focus verlegd kan worden van de wagenziekte naar iets anders. Met een op lange termijn anticipatie verhogende methode, wordt de gevoeligheid voor wagenziekte te verminderd en deze wellicht zelfs daadwerkelijk voorkomen (Golding & Gresty, 2015). Met onze nieuwe methode, waarbij de anticipatie op korte termijn wordt verhoogd, verwachten we hetzelfde effect te kunnen bereiken.
Gecontroleerd ademhalen is ook een behandelmethode die toegepast kan worden in de applicatie. De handhaving van de ademhaling heeft een inhiberend effect op de neiging van braken bij misselijke personen (Sang, Billar, Golding & Gresty, 2003).
Daarnaast hebben Sang et al. (2003) onderzoek gedaan naar het effect van luisteren naar muziek. Hierbij wordt de focus verlegd van wagenziekte naar de muziek die hier dus fungeert als afleiding. Deze afleiding kan ook gegenereerd worden door bijvoorbeeld een raadsel op te lossen. Hierdoor zijn de gedachtes niet gericht op de gevoelens maar op het raadsel (R. van de Berg, pers. comm., 28-10-2015).
Implementatie SARSA
Een (mogelijke) implementatie van de SARSA code voor de applicatie is beschikbaar als JAVA bestand3. Hierin zijn de bovenstaande drie behandelmethodes (anticiperen,
ademhalen en een rekenpuzzel) verwerkt. Echter hebben we ervoor gekozen deze implementatie niet in de praktijk te testen, omdat dit praktisch niet haalbaar is wegens beperkte tijd en de daarmee samenhangend beperkte hoeveelheid metingen. Ook is het, voor het vaststellen van de werking van de applicatie, belangrijk om de werking van de behandelmethodes apart te testen in real-life omgeving. Dit is echter ook niet haalbaar wegens de daarvoor benodigde tijd en proefpersonen en proefpersonen.
Hierom hebben we gekozen voor een beperkte applicatie, waarin slechts één behandelmethode wordt aangeboden. Door het experiment met deze beperkte versie van de applicatie te testen kunnen we uit de ervaringen van de proefpersonen een idee krijgen of dit effect heeft op wagenziekte tijdens het rijden. Daar het maar mogelijk was om één behandelmethode testen in ons experiment, hebben we gekozen voor onze nieuwe korte termijn anticipatie verhogende behandelmethode. Om er voor te zorgen dat deze methode goed getest en in de applicatie verwerkt kan worden, moet er eerst een theoretische basis 2 Voor zover ons onderzoek heeft opgeleverd, het is mogelijk dat er in de toekomst nog andere behandelmethoden op dezelfde wijze geïmplementeerd kunnen worden.
voor worden gelegd die de keuze voor de implementatie van deze behandeling rechtvaardigt.
Als startpunt voor deze theoretische basis wordt er gekeken naar de versnellingen waar het lichaam aan is onderworpen tijdens een autorit. Volgens zowel de neural mismatch
theory (Reason & Brand, 1975) als de subjected vertical mismatch theory (Bles et al. 1998)
spelen die versnellingen een belangrijke rol in het ontstaan van wagenziekte. Deze versnellingen worden geregistreerd door sensoren in het lichaam. Die sensoren bevinden zich onder meer in het evenwichtsorgaan. Dit is een cruciaal onderdeel in de totstandkoming van wagenziekte en kan dus niet ontbreken in een beschrijving van het wagenziektefenomeen.
Het evenwichtsorgaan en het equivalentieprincipe
Het evenwichtsorgaan meet lichaamsbeweging en oriëntatie in de ruimte (Kingma & Janssen, 2013). Van het evenwichtsorgaan zijn twee onderdelen erg belangrijk, de kanalen en de statolieten (Figuur 1). De kanalen meten de rotaties van het hoofd waarbij het ‘ja-knikken’ hoort, het ‘nee-schudden’ en de beweging waarbij men het hoofd naar de schouder brengt. De statolieten kunnen verticale en horizontale versnellingen meten.
Figuur 1, anatomische weergave van het evenwichtsorgaan. De kanalen worden aangegeven met PC, HC en AC en de statolieten worden aangegeven met Utr en Sac. Uit “Biophysics of the Vestibular System” n A.M. Bornstein (Ed) door H. Kingma en M. Janssen, 2013, oxford Textbook of Vertigo and Inbalance (1-15).
Het beschrijven van positie, snelheid en versnellingen is een fundamenteel onderdeel in de natuurkunde. Een belangrijk principe van Albert Einstein wat hiermee te maken heeft is het equivalentieprincipe. Het equivalentieprincipe houdt in dat een waarnemer geen onderscheid kan maken tussen krachten ten gevolge van de zwaartekracht en krachten ten gevolge van de versnellingen van de waarnemer zelf. Het equivalentieprincipe zorgt er in de context van wagenziekte voor dat de passagier, puur op basis van één type sensoren zoals de
statolieten, geen onderscheid kan maken tussen een rotatie van het hoofd en een gecombineerde versnelling (figuur 2). Om toch een onderscheid te kunnen maken tussen deze twee situaties gebruikt het lichaam andere sensoren zoals de ogen en de kanalen in het evenwichtsorgaan. De ogen zien bijvoorbeeld door middel van referentie met de “stilstaande” aarde, in welke positie het hoofd zich bevindt.
Figuur 2. Links de situatie waarbij de versnellingsvector (dikke zwarte pijl) het gevolg is van rotatie in
het zwaartekrachtsveld. Rechts de situatie waarbij de versnellingsvector (dikke zwarte pijl) het gevolg is van een versnelling naar rechtsonder en de zwaartekrachtversnelling. Vanuit het x-z referentiestelsel zijn de twee resulterende versnellingsvectoren aan elkaar gelijk. Enkel op basis van de statolieten kan men dus niet onderscheiden welke situatie er werkelijk plaatsvindt.
Uit “Theoretical considerations on canal-otolith interaction and an observer model” door J.E. Bos en W. Bles, 2002, Biological cybernetics, 86(3), 191-207.
Er is dus informatie nodig van verschillende sensoren in het lichaam om een goed beeld te kunnen vormen van waar het lichaam zich bevindt en wat er met het lichaam gebeurt4.
Wanneer er wagenziekte optreed, gaat dit echter niet altijd goed. Deze situatie wordt beschreven in de neural mismatch theory van Reason en Brand (1975).
Neural mismatch theory
Deze theorie houdt in dat de hersenen conflicterende informatie binnen krijgen vanuit onder andere het evenwichtsorgaan en de ogen, waardoor de werkelijke versnellingen niet bepaald kunnen worden. De conflicterende informatie ontstaat door een verschil in sensitiviteit van de kanalen en de statolieten (figuur 3). Bij kleine versnellingen, dit zijn bewegingen die een lage frequentie hebben, zijn de statolieten erg gevoelig. Dit staat in contrast met de kanalen welke juist gevoelig zijn bij grote versnellingen (hoge frequenties). Hierdoor kan het voorkomen (met name bij bewegingen rond 0.2Hz) dat bij tegelijkertijd het 4 Zie appendix B voor een uitgebreidere discussie hierover
ene onderdeel aangeeft dat men beweegt, terwijl het andere onderdeel geen beweging opmerkt. Dit zorgt voor conflicterende informatie in de hersenen, een mismatch, waarop het lichaam reageert met de eerder genoemde symptomen van wagenziekte.
Figuur 3, sensitiviteit van de verschillende onderdelen van het evenwichtsorgaan. De sensitiviteit staat aangegeven op de y-as en laat zien wanneer een onderdeel van het evenwichtsorgaan gevoelig is bij een bepaalde frequentie. De frequentie is aangegeven op de x-as. Ontvangen van Van de Berg, R., pers. comm., 28-10-2015.
Subjective vertical mismatch theory
Bles et al. (1998) benoemen echter dat deze mismatch niet de hoofdoorzaak van het optreden van wagenziekte is, maar wel degelijk een belangrijke rol speelt. Zij omschrijven een andere oorzaak van wagenziekte, namelijk het niet kloppen van verwachtingspatronen. Deze verwachtingspatronen ontstaan onbewust door het lichaam waarbij het lichaam zich baseert op de informatie die het lichaam krijgt van verschillende sensoren zoals de ogen en het evenwichtsorgaan. Dit wordt positiezin genoemd en hierbij is ook kennis over wat er met het lichaam staat te gebeuren van belang. Deze kennis kan door het lichaam gebruikt worden om te anticiperen, wat inhoudt dat het lichaam kennis heeft over waar het zich bevindt en wat er komen gaat zodat het lichaam hierop kan reageren. Volgens Bles et al. (1998) is dus niet het verschil tussen de sensorische input dat zorgt voor een conflict, maar het verschil in de gemeten lichaamspositie, verworven door de verwerking van informatie over de lichaamspositie door het centraal zenuwstelsel, en de verwachtte lichaamspositie op basis van ervaring (anticipatie). Hierbij gaat het vooral op de lichaamspositie ten opzichte van de zwaartekrachtsvertikaal. Wagenziekte komt dus voort uit het verschil tussen de verwachtte zwaartekrachtsvertikaal ofwel expected vertical en de geregistreerde zwaartekrachtsvertikaal ofwel sensed vertical. Dit verschil ontstaat doordat men op de veranderingen in de tijd van de versnellingen niet kan anticiperen, mede doordat
verschillende sensoren conflicterende informatie doorgeven5. In dit onderzoek wordt deze
theorie getest door de passagier tijdens een autorit te laten anticiperen op de bewegingen van de auto en daarop volgend de beweging van zijn of haar eigen lichaam. Als dit wagenziekte kan helpen voorkomen, ondersteund dit de theorie en kan deze behandelmethode in de toekomst eventueel praktische invulling krijgen bij de bestrijding van wagenziekte.
Methode
Tijdens een autorit is er getracht het verschil tussen de verwachtte zwaartekrachtsvertikaal en de daadwerkelijk geregistreerde zwaartekrachtsvertikaal zo klein mogelijk te maken door de anticipatie van de proefpersonen te vergoten met behulp van instructies. Door naast anticipatie verhogende instructies ook neutrale (controle) instructies te gebruiken, werden de condities tussen de twee testritten zo goed mogelijk gelijk gehouden worden. Zo is er gekeken of wagenziekte minder snel optrad wanneer de instructies anticipatieverhogend waren dan wanneer de instructies neutraal waren. Als criterium om dit te bepalen is gekozen voor de tijdsduur van de rit, ofwel hoe lang het duurde vanaf de aanvang van het experiment tot de ervaring van lichte misselijkheid.
Opzet en Design
Het onderzoek is als een real life onderzoek opgezet; de proefpersonen zaten achterin in een rijdende auto op de openbare weg tussen het overige verkeer. Dit zorgde ervoor dat er getest kon worden onder de omstandigheden waarin normaal gesproken wagenziekte voorkomt. Om de situatie waarin de beoogde applicatie in de toekomst gebruikt zal worden zo goed mogelijk te benaderen is er in dit experiment al gebruik gemaakt van de gereduceerde applicatie. De gebruikte applicatie draaide op een touchscreen smartphone met een schermgrootte van 5 inch.
Het onderzoek is opgesteld met een balanced crossover design. Dit houdt in dat voor elke proefpersoon random bepaald is of de proefpersoon tijdens de eerste test anticipatie verhogende of neutrale instructies te horen kreeg. Hierbij is ervoor gezorgd dat het aantal proefpersonen dat met anticipatie verhogende instructies begon gelijk was aan het aantal proefpersonen dat met neutrale instructies begon. Het experiment heeft op drie dagen in dezelfde week plaatsgevonden, waarbij één proefpersoon niet twee keer op dezelfde dag is getest. Elke testrit werd overdag gereden met dezelfde bestuurder in dezelfde auto (Citroën Grand Picasso C4 uit 2008). Daarnaast is er gewerkt met een within subjects design. Dit 5 Het daadwerkelijke mechanisme dat zorgt voor het ontstaan van de wagenziekte is een ingewikkeld model, beschreven in Bles et al. 1998 en natuurkundig onderbouwd in een later artikel van Bos en Bles (2002)
betekent dat voor elke proefpersoon het resultaat (tijdsduur) van de ene rit, werd vergeleken met het resultaat uit de andere rit. Hier is voor gekozen omdat de uiting en de beoordeling van de ernst van wagenziekte per persoon sterk verschilt. Dit experimentele design wordt ook in vergelijkbaar onderzoek gebruikt, bijvoorbeeld in het artikel van Golding, Bles, Bos, Haynes &Grestly (2003).
Proefpersonen
De proefpersonen is gevraagd om een uur voor het testen niet meer te eten om uit te sluiten dat een volle of lege maag invloed zou kunnen hebben op de uitkomst. Aan het onderzoek hebben 4 proefpersonen meegedaan, waarvan drie vrouwen en één man en allen student in de leeftijdscategorie 20-25 jaar. De gemiddelde score van de gevoeligheid voor wagenziekte, bepaald met behulp van een MSSQ (Motion Sickness Susceptability Questionair6), van de proefpersonen is een score van 80.11 ± 32.10%. In een normale
populatie ligt dit gemiddelde op 50% (Golding et al., 2003). De proefpersonen waren dus boven gemiddeld gevoelig voor wagenziekte, wat gewenst was voor dit experiment.
Praktische uitvoering
VoorafDe proefpersonen zijn voorafgaand aan hun eerste rit (onafhankelijk van of dit met anticipatie verhogende of neutrale instructies was) gevraagd om een vragenlijst in te vullen over hun gevoeligheid voor wagenziekte, de MSSQ7 (Golding, 1998). Na een korte uitleg
over de MISC (MIsery SCale8), het gebruik van de applicatie, wat er stond te gebeuren en
wat er van hen werd verwacht, namen ze plaats direct achter de bestuurder en begon de rit.
Tijdens de rit
Gedurende de ritten werd er altijd dezelfde route9 door een woonwijk in Diemen afgelegd,
met een ruwe rijstijl. Een “ruwe rijstijl” houdt in dat er snel werd opgetrokken, plotseling geremd en met relatief hoge snelheid door de bochten werd gereden, waarbij uiteraard veiligheid voorop stond en de verkeersregels niet overtreden werden. De ruwe rijstijl had als doel te garanderen dat de proefpersonen misselijk zouden worden. In beide ritten kregen de proefpersonen een standaard set vooraf ingesproken instructies te horen, afgespeeld met een laptop door de bijrijder.
6 zie appendix C & D 7 zie appendix C 8 zie appendix E
De instructies waren in één rit anticipatieverhogend doordat ze de proefpersoon voorbereidden op wat er komen ging, e.g. “we slaan linksaf” en in de andere rit neutraal, e.g. “we zien een kale boom”10. De tijdsduur van de instructies waren twee seconden en deze
waren te horen twee seconden voor het begin van de draaiing bij het nemen van een bocht. In beide gevallen is gebruik gemaakt van dezelfde gereduceerde versie van de applicatie om de tijdsduur van de rit te registreren. Om de situatie waarin de beoogde applicatie gebruikt wordt - waarbij een beeld wordt gevormd van het verloop van de ernst van de symptomen tijdens de rit - zo goed mogelijk na te bootsen, is ook met de beperkte applicatie elke twee minuten aan de proefpersonen gevraagd om aan te geven hoe ze zich voelden op een schaal van 1 tot 6. Waarbij 1 correspondeert met de situatie voor aanvang van het experiment en 6 met beginnende/lichte misselijkheid, zoals beschreven in de MISC. De gereduceerde applicatie maakte gebruik van scherp contrast om aan te geven wanneer er feedback gegeven moest worden; het scherm werd wanneer er feedback gegeven moest worden wit (met zwarte cijfers) en was zwart als er geen actie vereist was. Zo werd voorkomen dat de proefpersonen constant naar hun scherm keken, wat volgens de neural
mismatch theory (Reason & Brand, 1975) voor een mismatch zorgt en de wagenziekte
zodoende verergert.
Na afloop
De rit eindigde wanneer de proefpersoon aangaf lichte misselijkheid te ervaren (score 6), aangaf te willen stoppen of wanneer de route uitgereden was, na ongeveer 15 minuten. De applicatie registreerde dan de tijdsduur van de rit tot het moment van de feedback score 6. De meting werd ook gestopt als de misselijkheid optrad tussen de feedback momenten, maar dan met de zogenaamde panic button. Na de beëindiging van het experiment werd er na een korte pauze rustig teruggereden naar het oorspronkelijke vertrekpunt.
Na elke rit is aan elke proefpersoon gevraagd hoe ze de rit hebben ervaren, wat ze van de applicatie vonden en of ze nog andere opmerkingen hadden. Deze informatie had als doel een beter beeld te krijgen van wat men van het gebruik van een applicatie vond, wat men van de instructies vond en of deze behulpzaam waren voor de proefpersonen. Op deze manier werd er meer informatie vergaard om een betere conclusie te kunnen trekken over het experiment, over hoe de oplossing ervaren werd en over een mogelijk gevolg voor het gebruik van een applicatie om wagenziekte tegen te gaan.
Resultaten
Tijdsduur ritten
Wegens een tekort aan proefpersonen, kan geen uitspraak worden gedaan over de significantie van de gevonden resultaten. De correcte statistische test horende bij de experimentele opzet, de Wilcoxon Matched Pair Signed Rank Test, kan pas uitspraken doen voor een p < 0.10 vanaf 5 proefpersonen en met een p < 0.05 vanaf 6 proefpersonen.
Ervaring van de applicatie
De proefpersonen gaven aan dat ze de applicatie handzaam vonden. De vereiste interactie met de applicatie op de smartphone was kort en duidelijk. Proefpersonen gaven daarnaast ook aan dat, door het plots bewegen van de auto, het soms lastig was het juiste knopje aan te tikken. Echter kon dit makkelijk hersteld worden.
Ook kwam naar voren dat het contrast tussen het feedback-scherm en het ‘wacht’-scherm (wanneer er geen actie vereist was) prettig werkte, omdat dit aangaf wanneer interactie vereist werd. Dit was niet altijd genoeg waardoor proefpersonen, die hier vanuit hun ooghoeken op probeerde te letten, het soms even vergaten.
Ervaring van de instructies
De proefpersonen hebben laten weten dat de instructies niet altijd even goed te verstaan waren. Daarnaast vertelde de proefpersonen dat ze meer op de anticipatie verhogende instructies gingen letten naarmate ze misselijker werden. Ze gaven aan dat ze beter konden anticiperen op de beweging die de auto ging maken, doordat ze door de instructies kennis hadden over wat er ging komen. Dit werd als prettig ervaren. Één van de proefpersonen die dit aangaf bracht ook een neveneffect van de anticipatie verhogende instructies naar voren, namelijk dat onbenoemde bochten en drempels nu als extra onverwachts ervaren werden.
De proefpersonen benoemde ook een ander aspect dat meespeelt in de anticipatie: het herkennen van de route de tweede keer dat deze gereden werd.
De neutrale instructies werden door de proefpersonen niet als storend ervaren, maar wel als nutteloos. In de meeste gevallen werd daarom na verloop van tijd niet meer naar deze instructies geluisterd.
Conclusie
Doordat er aan dit onderzoek te weinig proefpersonen meegedaan hebben om iets te kunnen zeggen over de significantie van de verkregen resultaten (de tijdsduur van de testritten), kunnen we op basis hiervan geen conclusies trekken. Wel kunnen we uit de ervaringen van de proefpersonen een indicatie afleiden over het effect van de applicatie en de instructies.
Applicatie
De applicatie werkt niet afleidend, doordat het zo ontworpen is dat hij makkelijk is in gebruik en het duidelijk is wanneer van de gebruiker interactie vereist wordt. Dit laatste kan echter nog duidelijker voor een nog hoger gebruiksgemak, want gebruikers moeten nog steeds opletten wanneer het scherm naar wit veranderd. De applicatie werd niet als storend ervaren wat aangeeft dat het gebruik van de applicatie waarschijnlijk niet wagenziekte verhogend werkte.
Instructies
Uit de ervaringen van de proefpersonen blijken anticipatie verhogende instructies inderdaad het anticipatievermogen te verhogen. Echter een beperking van de methode met anticipatie verhogende instructies is, dat - doordat gebruikers van de applicatie meer gaan focussen op de instructies - ze minder voorbereidt zijn op bochten en drempels die in de instructies niet benoemd worden.
De neutrale instructies werden niet als afleidend ervaren en voldoen hierdoor aan de eisen voor de controle conditie; het constant houden dat er iets gezegd wordt zonder dat dit een anticiperend effect heeft.
Discussie
Proefpersonen
Het voornaamste tekortkoming in dit onderzoek is het gebrek aan voldoende proefpersonen. Door de kleine sample size is het helaas niet mogelijk om een statistische analyse te doen op de gemeten tijdsduur van de testritten. In een vervolg onderzoek wordt daarom aangeraden om meer proefpersonen te testen wat mogelijk bereikt kan worden door een (financiële) beloning aan te proefpersonen toe te kennen.
Applicatie
Uitgaande van onze conclusie verwachten we dat het gebruik van de applicatie in verder onderzoek niet tot problemen zal leiden. Zodoende kan de applicatie gebruikt blijven worden voor verder onderzoek met de beoogde applicatie. Twee verbeteringspunten voor het gebruik van de applicatie zijn het vergroten van de knoppen en het implementeren van een geluidje wanneer interactie vereist wordt.
De instructies werkten prettig, maar waren niet altijd te horen. Met een versterker zou dit probleem opgelost kunnen worden. Daarnaast is het mogelijk dat wagenziekte juist opgewekt werd doordat er tijdens de anticipatie verhogende instructies niet alle bewegingen genoemd werden. Dit zorgde voor onverwachte bewegingen waar de proefpersonen niet op voorbereidt waren. Een verbetering hiervan voor vervolg onderzoek zou kunnen zijn om ook deze, nog niet benoemde bewegingen, een instructie te geven. Dit om de anticipatie van de gebruiker van applicatie zo groot mogelijk te maken en een tegenstrijdig effect te voorkomen. Om te bepalen wanneer er bij een beweging een instructie gegeven moet worden, kunnen criteria opgesteld worden. Deze kunnen bijvoorbeeld aangeven wanneer een bocht scherp genoeg is om een instructie te geven. Zo wordt er een goede afweging gemaakt bij welke beweging een instructie gegeven wordt en bij welke beweging niet.
Een manier om deze instructies beter aan de proefpersoon aan te bieden zou door middel van zelfrijdende auto’s. Doordat de auto de controle heeft over het rijgedrag en precies weet welke route gereden wordt kan deze auto zo optimaal instructies geven om wagenziekte tegen te gaan. Daarnaast kunnen, in de verdere toekomst, zelfrijdende auto’s met elkaar communiceren en op die manier ook snel op elkaar en de toestand van de weg reageren. Ook dit kan door middel van instructies naar de proefpersonen gecommuniceerd worden.
Vervolgonderzoek
Anticipatie verhogende instructies lijken inderdaad het anticipatievermogen te verhogen. Op basis hiervan lijkt de toegepaste methode te werken en zou gebruikt kunnen worden in vervolgonderzoek. Echter zijn wij tijdens het praktische onderzoek tegen een aantal punten aangelopen.
Tijdens het rijden van de testritten werd gebruik gemaakt van de richtingaanwijzer in de auto voor de veiligheid, aangezien de auto deelgenoot was van het verkeer. Ondanks het feit dat de proefpersonen niet meteen wisten welke kant er afgeslagen zou worden, konden de proefpersonen zich wel ‘schrap zetten’ voor het nemen van een bocht (ofwel anticiperen). Voor vervolgonderzoek zou daarom heroverwogen moeten worden of de ritten uitgevoerd worden in een woonwijk. Wanneer het experiment op een afgesloten circuit uitgevoerd zou worden, hoeft men geen rekening te houden met overig verkeer waardoor er ook geen gebruik gemaakt hoeft te worden van een richtingaanwijzer. Hierdoor wordt de kan op anticipatie tijdens de controle rit weggenomen. Echter zou het parcours dan zo ontworpen moeten worden dat het lijkt alsof men toch in het normale verkeer deelneemt. Op zo een parcours is verkeer minder onvoorspelbaar en kan het stoppen voor overig verkeer voor proefpersonen gelijk gehouden worden.
Daarnaast hebben een aantal proefpersonen aangegeven dat ze de route bij de tweede testrit nog grotendeels herkende, waardoor ze kon anticiperen op wat er ging komen, ondanks het feit dat deze geen anticipatie verhogende instructies kregen. Om herkenning van de route tegen te gaan, kan overwogen worden om een langere periode tussen de testdagen van een proefpersoon te hebben. Ook kan er voor gekozen worden om een andere route te rijden, echter moet er dan rekening gehouden worden met de verschillen in route wat kan leiden tot verschillen in mate van misselijkheid en de ontwikkeling hiertoe. Als laatste zou het kunnen zijn dat de instructies soms te laat gegeven kunnen zijn waardoor er geen (goede) anticipatie kon plaatsvinden bij de proefpersonen. Dit kan tegen gegaan worden door een koppeling te maken tussen de route en de instructies. Dit kan bijvoorbeeld gedaan worden door GPS signalen zodat een bepaald punt in de route gekoppeld kan worden aan een bijbehorende instructie. Wanneer de auto op dat punt komt in de route, zal de bijbehorende instructie afgespeeld worden. Zo kunnen de instructies op precies het juiste moment gegeven worden en zo constant gehouden worden tussen de verschillende proefpersonen.
Literatuurlijst
Arshad, Q., Cerchiai, N., Goga, U., Nigmatullina, Y., Roberts, R. E., Casani, A. P., et al. (2015). Electrocortical therapy for motion sickness. Neurology, 85(14), 1257-1259.
Benson, A. (2002). Medical aspects of harsh environments. In K. B. Pandolf, & R. E. Burr (Eds.), (pp. 1048) Government Printing Office.
Bles, W., Bos, J. E., de Graaf, B., Groen, E., & Wertheim, A. H. (1998). Motion sickness: Only one provocative conflict? Brain Research Bulletin, 47(5), 481-487.
Bos, J. E., & Bles, W. (2002). Theoretical considerations on canal–otolith interaction and an observer
model. Biological cybernetics, 86(3), 191-207.
Bos, J. (2006). Wat zijn de verschijnselen van wagenziekte bij jonge kinderen en wat is de therapie?
Vademecum permanente nascholing huisartsen (pp. 2511-2512) Springer.
Golding, J. F. (1998). Motion sickness susceptibility questionnaire revised and its relationship to other forms of sickness. Brain research bulletin, 47(5), 507-516
Golding, J. F., Bles, W., Bos, J., Haynes, T., & Gresty, M. A. (2003). Motion sickness and tilts of the inertial force environment: Active suspension systems vs. active passengers. Aviation, Space, and
Environmental Medicine, 74(3), 220-227
Golding, J. F., & Gresty, M. A. (2015). Pathophysiology and treatment of motion sickness. Current
Opinion in Neurology, 28(1), 83-88.
Kingma, H.& Janssen, M. (2013). Biophysics of the Vestibular System. In A. M. Bronstein (Ed),
Oxford Textbook of Vertigo and Inbalance (1-15). Oxford, United Kingdom: Oxford University Press.
Money, K.E. (1970). Motion Sickess. Physiological Reviews 50(1), 1-39.
Reason, J. T., & Brand, J. J. (1975). Motion sickness. Academic press.
Rolnick, A., & Lubow, R. (1991). Why is the driver rarely motion sick? the role of controllability in motion sickness. Ergonomics, 34(7), 867-879.
Sang, F. D., Billar, J. P., Golding, J. F., & Gresty, M. A. (2003). Behavioral methods of alleviating motion sickness: Effectiveness of controlled breathing and a music audiotape. Journal of Travel
Medicine, 10(2), 108-111.
Sherman, C. (2002). Motion Sickness: Review of Causes and Preventive Strategies. Journal of Travel
Medicine, 9(5), 251-256.
Sutton, R. S., & Barto, A. G. (1998). Reinforcement learning: An introduction (Vol. 1, No. 1). Cambridge: MIT press.
Appendix A: SARSA
Reinforcement learning is een tak binnen Machine Learning, waarin een algoritme leert op
basis van een reward, een waarde als maat hoe succesvol een actie was. Op basis van deze reward, gekoppeld aan acties, kan het algoritme een bepaalde policy (gedrag) te leren. Het algoritme streeft, door middel van een zo succesvol mogelijke policy, naar een zo hoog mogelijke reward (Alpaydin, E., 2010). In onze applicatie is de reward gekoppeld aan de feedback van de gebruiker. Hoe beter de gebruiker de methode vond, hoe hoger de reward. Op basis van die rewards kiest het algoritme de meest veelbelovende instructies om aan de gebruiker te laten zien. Doordat de keuze voor de instructie, die aangeboden wordt door een
machine learning algoritme, gebaseerd is op de feedback van de gebruiker, wordt de
applicatie gepersonaliseerd.
SARSA (State-Action-Reward-State-Action) is een leeralgoritme vanuit de reinforcement
learning tak. Dit algoritme gaat vooral voor exploitation, het behalen van een zo hoog
mogelijke reward, en in mindere mate voor exploration, het onderzoeken van de verschillende opties ongeacht de reward (Sutton, R. S. & Barto, A. G., 1998). Het algoritme is gebaseerd op de volgende update-rule (Sutton, R. S. & Barto, A. G., 1998):
t+1 staat voor het tijdstip nu en t staat voor het tijdstip voordat de laatste actie is uitgevoerd, s staat voor de state waar het algoritme zich bevindt op een bepaald tijdstip, a is de actie die
het algoritme uitvoert op een bepaald tijdstip en rt+1 is de geworden reward.
Q(st, at) is de waarde gebonden aan actie at vanuit state st. Hoe hoger de waarde, hoe beter
de actie vanuit die state. Q(st+1, at+1) staat dus voor de actie die nu uitgevoerd gaat worden
vanuit de nieuwe state.
Figuur A1. Een voorbeeld van hoe Q eruit kan zien (J. Messias, pers. comm., 30 oktober 2015). Q(s1, a1) is dan het vakje linksboven en bevat waarde 10. In ons onderzoek zijn de actions (a’s) de methodes die we testen (ademhaling, anticipatie en focussen op iets anders). De
states (s-en) staan voor hoe de proefpersoon zich voelt.
In de formule staat α voor de learning rate en is een vaste waarde. Een hoge waarde hiervoor betekend dat de applicatie heel snel leert van zijn feedback, maar dit betekend ook
dat hoe hoger deze waarde hoe meer hij mee fluctueert met de schommelingen van de beoordelingen (door de schommelingen van de mate van wagenziekte). Een hele lage waarde houdt echter in dat de applicatie niet of slechts heel langzaam leert van de feedback. De � in de formule is ook een vaste waarde. Een hoge waarde betekend dat het algoritme
streeft naar een zo hoog mogelijke reward op lange termijn (de toekomst weegt zwaar mee). Een lage waarde betekend dat het algoritme op korte termijn kiest voor de hoogst mogelijke
reward (het algoritme wordt dan greedy genoemd), waardoor het niet zo veel leert van zijn
omgeving (Sutton, R. S. & Barto, A. G., 1998). In de applicatie is het belangrijk dat het algoritme leert van de gebruiker, dus voor de implementatie van SARSA is gekozen voor een hoge waarde voor α en �.
Figuur A2. De mate van wagenziekte voor dezelfde persoon uitgezet tegen de tijd. De zwarte lijnen geven de individuele ritten aan, en de rode lijn het gemiddelde.
De mate van wagenziekte die een persoon ervaart tijdens een rit is heel persoonlijk en ook verschillend per rit (J. Messias, pers. comm., 30 oktober 2015). Hierom is het lastig om te bepalen wanneer een methode echt helpt en wanneer niet. Misschien is een gebrek aan vooruitgang te verklaren door de curve die de proefpersoon doorloopt in plaats van door de werking van de methode. Om goed te kunnen testen moet eerst een base-line geëxtraheerd worden. Aan de hand daarvan kan de learning rate α bepaalt worden op een bepaald tijdsinterval t. Een stijle lijn/grote stijging in mate van wagenziekte in de base-line betekent een hogere learning rate α.
Figuur A3. Twee states met twee Figuur A4. Drie states met twee
behandelmethoden. behandelmethoden.
Voor de states (misselijkheidsstaat van de proefpersoon) kan gekozen worden voor twee (zie figuur A3), drie (zie figuur A4) of meer states. Meer states betekend dat de gebruiker preciezer aan kan geven hoe hij of zij zich voelt en de applicatie kan hier dan beter op inspelen. Maar waar rekening mee gehouden moet worden is dat hoe meer states je hebt, hoe meer Q-waardes je hebt die elk minstens 10 à 20 keer ge-update (getest) moet worden (J. Messias, pers. comm., 30 oktober 2015). Daarnaast treedt het probleem op dat we niet kunnen controleren of het geïmplementeerde algoritme echt werkt, omdat we geen controle uitkomst hebben om het mee te vergelijken. Hierom hebben wij besloten het personaliseren door het leer-algoritme niet in de praktijk te gaan testen.
APPENDIX B: Detectie rotatie hoofd
De registratie van de positie en versnelling van het hoofd gebeurd voornamelijk in het hoofd zelf middels het evenwichtsorgaan. In wat volgt wordt gekeken naar de mechanismen in het evenwichtsorgaan. De twee sensoren in het evenwichtsorgaan belast met de taak van deze registratie zijn de statolieten en de kanalen. De statolieten functioneren in principe als lineaire versnellingsmeters. Deze meten dus op-, neer- en zijwaartse bewegingen zonder dat het hoofd roteert. waarom de statolieten niet het verschil kunnen opmaken in rotatie en gecombineerde versnelling in een zwaartekrachtsveld. De statolieten alleen kunnen dus geen onderscheid maken tussen lineaire en rotationele versnellingen (Bos en Bles, 2002). Waarom dit zo is, is theoretisch beschreven in figuur B1. In onderstaande figuur B2 is dit nogmaals in meer detail weergegeven, ditmaal met een schematische weergave van de statolieten.
Figuur B1. Verschillende hoofdstanden vergeleken met hoofdversnellingen. De positie van de statolieten is in elke situatie getekend. Hoewel er op het eerste gezicht een verschil lijkt te zijn, registreren de zenuwcellen hier geel getekend en lopend vanaf de haarzakjes naar de onderkant -enkel de positie van de haren ten opzichte van het membraan(geschubd getekend). Uit “The Otolith Organs: The Utricle and Sacculus” door D. Purves, G.J. Augustine, D. Fitzgerald, L.C. Katz, A. LaMantia, J.O. McNamara en S.M. Williams, 2001, Sunderland (MA): Sinauer Associates.
De kanalen hebben enkel toegang tot de rotationele stand van het hoofd. In figuur B3 is de werking van de kanalen schematisch weergeven, hoewel dit een draaiing in het horizontale vlak weergeeft, werkt het mechanisme voor zogenaamde pitch-rotatie(ja-knikken) op dezelfde manier. De sensoren zitten dan enkel in de andere richting in het hoofd gepositioneerd.
Figuur B3. Bij rotatie van het hoofd naar links, zal de vloeistof in de kanalen door zijn (traagheids)massa in eerste instantie blijven stilstaan. in de kanalen beweegt de vloeistof dus relatief ten opzichte van de haren aan de wand. De vloeistof beweegt met de klok mee, wat inhoud dat de haren in de linker ampulla platter worden geduwd en de haren in de rechter ampulla omhoog worden geduwt. Dit wat geregistreerd door respectievelijk meer en minder vuren van de onderliggende zenuwen. Het spanningsverschil wat zo onstaat tussen de linker en rechter Ampulla wordt in de hersenen geinterpreteerd als een rotatie naar links. J. Fitzakerley (2015) Canal orientation.
[schematische tekening], Opgehaald van
http://www.d.umn.edu/~jfitzake/Lectures/DMED/InnerEar/VestibPhysiol/CanalOrientation.html
Indien alle informatie correct wordt geregistreerd en doorgegeven aan de hersenen (geen wagenziekte) kan met de combinatie van deze twee sensoren (kanalen en statolieten) objectief bepaald worden wat voor beweging daadwerkelijk plaatsvindt, rotatie of versnelling.
Simplified hand-scoring method for MSSQ by hand
- For section A (child)
In Q5 score the number of types of transportation experienced at least once (i.e., maximum is 9). Total the sickness scores for each mode of transportation in Q6 and in Q7 (use the 0–4 number score key at bottom).
NB. Where a subject has not experienced any forms of transport a division by zero error occurs. It is not possible to estimate this subject’s motion sickness susceptibility in the absence of any relevant motion exposure.
● For section B (adult)
Repeat as for section A above but using the data from section B, i.e., Q8, Q9, Q10 respectively.
Appendix D: Tabel van individuele scores van de proefpersonen
Tabel D1. Per proefpersoon is de MSSQ score te zien en de tijdsduur van de twee ritten.
Proefpersoon MSSQ score Tijd anticipatie
verhogende rit (behandeling) in minuten
Tijd controle rit in minuten 1 54 9.57 11.40 2 83.73 13.98 11.52 3 58.61 11.40 15.42 4 124.08 7.53 14.27 gemiddelde 80.11 10.62 13,15
Appendix E:
MIsery SCale (MISC)(J. Bos, pers. comm.,17-07-2015)The MISC
The MISC concerns an 11-point ordinal scale rating motion sickness severity. The MISC exploits certain knowledge (Reason & Brand, 1975), such that it captures most signs and symptoms observed, yielding a single number. When familiarised with this scale, it allows subjects to report on their feelings of misery within a second allowing repeated application within experimental trials without the need of filling out a questionnaire, such as the Simulator Sickness Questionnaire (Kennedy et al., 1993).
English version
Symptoms MISC
No problems at all 0
Uneasy (no typical symptoms) 1
Dizziness, warmth, headache, stomach awareness, sweating, ..., but no nausea vague slight fairly severe 2 3 4 5 Nausea slight fairly severe (near) retching 6 7 8 9 Vomiting 10 Dutch version Symptomen MISC
Geen enkel probleem 0
Niet helemaal lekker (zonder herkenbaar symptoom) 1 Duizeligheid, warm, hoofdpijn,
bewust van de maag, zweet, ..., maar geen misselijkheid
vaag beetje nogal ernstig 2 3 4 5 Nausea beetje nogal ernstig (bijna) kokhalzen 6 7 8 9
Overgeven 10
How to use
The MISC should be well explained to subjects before using it. This may be done in the following way and order:
· Scores 0 (feeling perfect) and 10 (vomiting) are obvious.
· Scores 6-9 imply the subject feels nauseated. So, whenever the subjects feels nauseated, he or she should rate at least a 6.
· Scores 2-5 rate any symptom other than nausea. So, again, whenever nausea is experienced, at least a 6 should be rated. These symptoms other than nausea may vary largely between subjects and conditions, or even be absent. If experienced, however, they generally precede nausea (why they are rated less than nausea). These symptoms may comprise of any combination of (in alphabetic order only):
apathy feeling cold lack of appetite
blurred vision feeling depressed lump-in-throat
burping feeling irritated pallor
difficulties with concentration feeling stuffy in the head salivation
dizziness feeling warm stomach awareness (no nausea)
drowsiness flatulence sweating
eye strain headache weakness
fatigue indifference yawning
… … …
· A score of 1, lastly, refers to feeling not completely happy, but no specific symptoms can be discerned. This may be related to the sopite syndrome (Graybiel & Knepton, 1976), although it is arguable whether the signs associated with scores 2-5 also include that syndrome.
In case of a single motion or VE exposure, a usable stop criterion is a rating of 7. With repeated exposures and accumulating sickness, a usable stop criterion is 6. For safe dismissal after a motion or simulator exposure a rating of 2 can be used.
In case the MISC is taken verbally, the best way is to start asking for the worst, in which case you can stop after the first positive response. So, first ask for a vomiting incidence, if none ask for nausea, if not nauseated ask for any other symptom, if none ask about queasiness, and only if that was not the case conclude that the subject feels perfect (right, if not, go back up again).
Although slightly different versions of this MISC have been used before, the version given here has been referred to first by Bos et al. (2005), and has repeatedly been used thereafter (Bos et al., 2010, 2013; Correia Gracio, 2014; Van Emmerik et al., 2011; Feenstra et al., 2011; Nooij & Bos, 2007, Nooij et al., 2011).
Short version (sMISC)
The 11-point scale may be shortened/abbreviated to a more simple 6-point scale:
Symptoms Symptomen sMISC
No problems at all Geen enkel probleem 0
Any slight symptom, but no nausea Willekeurig mild symptoom, maar niet misselijk 1 Any severe symptom, but no nausea Willekeurig ernstig symptoom, maar niet misselijk 2
Slight nausea Beetje misselijk 3
Severe nausea Ernstig misselijk 4
Vomiting Overgeven 5
Here too, it is essential that as soon as nausea is experienced, an sMISC of 3 or up should be rated.
Note that the short MISC translates linearly to the MISC, i.e., MISC = 2xsMISC.
Figuur F1. Het eerder deel van de uitgezette route van het experiment. A geeft de begin locatie aan, treinstation Diemen.
Figuur F2. Het tweede deel van de uitgezette route van het experiment. A geeft de locatie aan waar het tweede deel van de route aansluit op het eerste deel (figuur F1). In de praktijk is dit een
aaneengesloten route, echter in google maps kon dit niet in zijn geheel gemaakt worden. B geeft het eindpunt aan van de route, station Diemen.
Appendix G
: De lijst van instructies die gegeven is aan de proefpersonenA . De lijst van de anticiperende instructies. Dit zijn instructies die gegeven worden door Google maps bij de gemaakte route in Google maps, vertaald in het Nederlands.
1. we slaan nu links af de ouddiemerlaan in 2. We slaan nu links af de Buytenweg in
3. We slaan nu rechts af de Vergulden Wagen in 4. We slaan nu rechts af de Steenen Kamer in
5. We slaan het eerste kruispunt links af de Oude Waelweg in 6. we slaan rechts af de Hofstedenweg in
7. We slaan links af de Vierhuizen in 8. We slaan rechts af de Hofstedenweg in 9. We slaan links af Gravenland in 10. We slaan links af Houtbosch in 11. We slaan links af Vierhuysen in 12. we slaan links af Gravenland in
13. We slaan links af om op Gravenland te blijven 14. We slaan links af Houtbosch in
15. We slaan links af Oude Waelweg in 16. We slaan rechts af Zeezigt in
17. We slaan rechts af Rietzangerweg in 18. We slaan links af Fuut in
19. we slaan rechts Kolgans in
20. We slaan rechts af om op Kolgans te blijven 21. we slaan links af Rietzangerweg in
22. We slaan links af om op Rietzangerweg te blijven 23. We slaan links af Rietgors in
24. We slaan rechts af Bonte Kraai in 25. We slaan rechts af Tureluurweg in 26. We slaan rechts af Rietgors in 27. We slaan rechts af Leeuwerik in 28. We slaan links af Tureluurweg in 29. We slaan links af Kolgans in
30. We slaan rechts af om op Kolgans te blijven 31. We slaan rechts af Fuut in
32. We slaan rechts af Tureluurweg in 33. We slaan links af Kolgans in 34. We slaan links af Botterweg in 35. We slaan rechts af Tureluurweg in 36. We slaan rechts af Fregat in 37. We slaan rechts af Botterweg in 38. We slaan links af Tjalk in 39. We slaan recht af Fregat in 40. We slaan rechts af Galjoen in 41. We slaan links af Klipperweg in 42. We slaan rechts af Fregat in
43. We slaan rechts af Distelvlinderweg in 44. We slaan links af Vliervlinder in 45. We slaan rechts af Citroenvlinder in 46. We slaan rechts af Vliervlinder in 47. We slaan rechts af Distelvlinderweg in 48. We slaan rechts af Hermelijnvlinder in 49. We slaan rechts af Apollovlinder
50. We slaan links af op Apollovlinder te blijven 51. We slaan links af Heivlinderweg in
52. We slaan links af Boeier in 53. We slaan rechts af Tjalk in 54. We slaan links af Botterweg in 55. We slaan rechts af Kwikstaart in 56. We slaan links af Tureluurweg in 57. We slaan rechts af Rietgors in 58. We slaan rechts af Leeuwerik in 59. We slaan rechts af Tureluur weg in 60. We slaan links af Vogelweg in
61. We slaan rechts af Diemerpolderweg in
62. We slaan rechts af parkeerplaats station Diemen op
B. De lijst van de neutrale instructies.
Deze instructies mogen geen richting aangeven om niet op de andere instructies te lijken. De instructies zijn ongeveer lang als de anticiperende instructies, ook de opbouw van de zinnen zijn gelijk als die van de anticiperende instructies. De zinnen zijn zo gemaakt dat de proefpersonen hier niet door worden afgeleid en niet te lang over zullen nadenken wat voor
afleiding zou kunnen zorgen. Dit alles om een zo goed mogelijk controle conditie te maken zonder dat dit invloed heeft op de omstandigheid.
1. We houden van eten koken 2. wij wasten gisteren ons haar 3. We gaan s ochtends pap eten 4. Wij hebben een vieze bril 5. Wij horen de wekker afgaan
6. Wij kopen een duur treinkaartje naar Frankrijk 7. Wij gaan samen soep eten
8. Wij zien de zon schijnen 9. Wij koken water voor thee 10. Wij fietsen snel naar school 11. Wij zien grote kale bomen 12. Wij zitten voor de televisie 13. Wij geven de planten water
14. Wij hebben expres de lamp aan laten staan 15. Wij horen de telefoon overgaan
16. Wij rekenen een som uit 17. Wij meten het rode lint
18. Wij vinden de weg met de grote kaart
19. Wij vierden uitgebreid Sinterklaas op 5 december 20. Wij gaan straks naar huis
21. Wij hebben erg volle agenda’s 22. Wij zien een lachende engel
23. Wij geven jou graag een bloeiende bloem cadeau 24. Wij gebruiken een lege pen
25. Wij doen boodschappen in de dure supermarkt 26. Wij hebben een lekkende vulpen
27. Wij willen een lekker snoepje 28. Wij zien dat het regent 29. Wij vinden het binnen warm 30. Wij graven in de tuin
31. Wij sturen ons onbezorgde pakketje terug naar Duitsland 32. Wij vinden de thee heet
33. Wij trekken ons kookschort aan voor het koken 34. Wij bloemen geven fel licht
35. Wij lezen een spannend boek 36. Wij horen een kat miauwen 37. Wij ruiken het geurige eten
38. Wij zoeken op het internet 39. Wij zitten op een stoel 40. Wij wegen de groenten
41. Wij gebruiken een gevouwen servetje bij het eten 42. Wij eten kaas op brood
43. Wij schrijven elkaar lange brieven 44. Wij openen de witte koelkastdeur 45. Wij vinden kaarsen heel sfeervol 46. Wij doen de gordijnen dicht
47. Wij gebruiken dagelijks het koffiezetapparaat 48. Wij maken gebruik van wc-rolhouders 49. Wij verzinnen vele moeilijke zinnen 50. Wij wonen beide in containerwoningen 51. Wij praten graag over onszelf
52. Wij steken de kaarsen aan 53. Wij willen langs een bierbrouwerij 54. Wij slapen in een 5-sterrenhotel 55. Wij gebruiken gewoon de magnetron 56. Wij zitten in een raket
57. Wij verbranden ons aan pannen 58. Wij hebben de kerstbomen staan 59. Wij gooien lege batterijen weg 60. Wij stofzuigen de stoffige kamer 61. Wij helpen met een applicatie 62. Wij trekken onze handschoenen aan 63. Wij lunchen met een broodje
64. Wij graven een diep gat in de achtertuin 65. Wij eten yoghurt met fruit
66. Wij zetten de kookwekker neer 67. Wij typen op een toetsenbord 68. Wij hebben een vloerkleed liggen 69. Wij zijn er nu bijna
70. Wij zijn uit onszelf verloren 71. Wij zitten voor de televisie 72. Wij horen de telefoon overgaan 73. Wij ruiken het geurige eten 74. Wij hebben erg volle agenda’s 75. Wij doen de gordijnen dicht
76. Wij gebruiken gewoon de wasmachine 77. Wij rekenen de som uit
