Hamburg. Herzklopfen, Anspannung, Vermeidungsverhalten – Angst zeigt sich auf vielen Ebenen gleichzeitig. Wie diese unterschiedlichen Reaktionen zusammenhängen, untersuchen Florian Grensing (M.Sc.) und Prof. Dr. Maria Maleshkova von der Professur für Data Engineering der Helmut-Schmidt-Universität/Universität der Bundeswehr Hamburg (HSU/UniBw H). Gemeinsam mit Prof. Dr. Tim Klucken von der Professur für Klinische Psychologie und Psychotherapie der Universität Siegen haben sie ARACHNE entwickelt – einen offenen Datensatz, der physiologische Messungen, Verhaltensdaten und subjektive Angstbewertungen aus realen und virtuellen Expositionssituationen bei Spinnenphobie zusammenführt.
Spinnenphobie als Forschungsmodell
Spezifische Phobien zählen zu den häufigsten psychischen Erkrankungen. Dabei handelt es sich um ausgeprägte Ängste vor bestimmten Objekten oder Situationen, etwa vor Spinnen, Höhen oder dem Fliegen. Schätzungen zufolge sind rund fünf Prozent der Menschen in Europa betroffen. Die Angst geht dabei weit über ein normales Unbehagen hinaus und kann den Alltag der Betroffenen erheblich beeinträchtigen. Manche Betroffene meiden Keller, Abstellräume oder Aktivitäten im Freien. Andere fühlen sich bereits unwohl, wenn sie wissen, dass sich eine Spinne im Raum befindet – selbst dann, wenn sie diese gar nicht sehen.
Für die Forschung sind sie besonders interessant, weil Angstreaktionen unter kontrollierten Bedingungen gezielt ausgelöst und untersucht werden können.
„Unser Ziel ist es, die Reaktionen von Menschen mit Spinnenphobie in verschiedenen Tests zu vergleichen und den aktuellen Angstzustand aus physiologischen Daten zu berechnen“, erläutert Florian Grensing.
Warum Angst schwer zu messen ist
Angst wirkt auf den ersten Blick wie ein klarer Zustand. Tatsächlich handelt es sich jedoch um ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Prozesse.
Während betroffene Personen ihre Angst subjektiv beschreiben können, zeigen sich gleichzeitig messbare körperliche Reaktionen. Dazu gehören beispielsweise Veränderungen der Herzfrequenz oder der Hautleitfähigkeit. Letztere beschreibt, wie stark die Haut auf körperliche Anspannung reagiert. Hinzu kommt beobachtbares Verhalten: Menschen mit einer Spinnenphobie meiden häufig Situationen oder Orte, an denen sie Spinnen vermuten.
„Die Schwierigkeit besteht darin, dass einzelne Messkanäle nicht ausschließlich durch Angst beeinflusst werden. Physiologische Daten verändern sich beispielsweise auch durch Bewegung oder andere äußere Faktoren. Um ein vollständigeres Bild zu erhalten, kombiniert ARACHNE daher mehrere Datenquellen miteinander“, erklärt Florian Grensing.
Echte Spinne oder Virtual Reality?
Eine Besonderheit von ARACHNE ist der Vergleich zwischen traditionellen Verhaltensvermeidungstests und Virtual-Reality-Anwendungen. Dabei untersuchen die Forschenden, inwieweit virtuelle Begegnungen mit einer Spinne ähnliche Angstreaktionen auslösen wie reale Situationen.
Virtual Reality wird sowohl in der Forschung als auch in der Behandlung von Angststörungen eingesetzt. Für die Wissenschaft bietet sie einen entscheidenden Vorteil: Virtuelle Umgebungen lassen sich vollständig kontrollieren und unter denselben Bedingungen beliebig oft wiederholen.
„Bei einer echten Spinne hat man das Problem, dass sie sich in manchen Sitzungen sehr viel bewegt und in anderen gar nicht. Das erschwert die Vergleichbarkeit der Ergebnisse. In der virtuellen Realität können wir dagegen exakt festlegen, wie sich die Spinne verhält und die Situation für alle Teilnehmenden unter denselben Bedingungen wiederholen“, sagt Florian Grensing.
Gleichzeitig stellt sich die Frage, wie realistisch virtuelle Expositionsszenarien Angstreaktionen abbilden. Die Untersuchungen im Rahmen von ARACHNE zeigen, dass die Reaktionen in der virtuellen Realität tendenziell etwas geringer ausfallen als bei echten Begegnungen mit einer Spinne. Gerade deshalb liefert der Datensatz wertvolle Erkenntnisse darüber, welche Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen beiden Ansätzen bestehen.
Grundlage für datengetriebene Forschung
Die Datenerhebung erfolgte ursprünglich im Rahmen einer gemeinsamen Studie mit der Universität Siegen. Anschließend entschieden sich die Forschenden, die Daten als Open-Science-Ressource öffentlich verfügbar zu machen.
„Wir wollen eine Grundlage schaffen, auf der andere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aufbauen können, um Methoden und Ergebnisse zu vergleichen und weiterzuentwickeln“, sagt Florian Grensing.
Bislang gibt es nur wenige frei verfügbare Datensätze, die Angstreaktionen von Menschen mit spezifischen Phobien aus mehreren Perspektiven gleichzeitig erfassen. ARACHNE verbindet physiologische Messungen, beobachtbares Verhalten und subjektive Angstbewertungen und ermöglicht darüber hinaus den Vergleich zwischen realen und virtuellen Expositionssituationen.
Dadurch können Forschende Angstreaktionen umfassender untersuchen und neue datengetriebene Methoden entwickeln. Gleichzeitig erleichtert die offene Bereitstellung des Datensatzes den Vergleich von Ergebnissen zwischen verschiedenen Forschungsgruppen.
Damit schafft ARACHNE eine Grundlage für weiterführende Forschung an der Schnittstelle von Psychologie, Data Engineering und künstlicher Intelligenz.
Perspektiven für personalisierte Therapien
Besonders interessant sind dabei datengetriebene Verfahren und Methoden des maschinellen Lernens. Sie können Muster identifizieren, die mit klassischen Auswertungsverfahren nur schwer erkennbar sind.
Langfristig sehen die Forschenden Potenzial für individuellere Diagnostik- und Therapieansätze: Physiologische Daten könnten zusätzliche Hinweise auf Angstreaktionen oder Therapieerfolge liefern und die Selbsteinschätzungen von Patientinnen und Patienten ergänzen. Ziel ist dabei nicht, subjektive Angaben zu ersetzen, sondern verschiedene Informationsquellen miteinander zu verbinden.
Die langfristige Vision besteht darin, Expositionstherapien datenbasiert und adaptiv zu gestalten. Künftige Systeme könnten Angstreaktionen in Echtzeit erkennen und therapeutische Maßnahmen stärker auf einzelne Personen abstimmen.
Weitere Informationen zu ARACHNE
Der Datensatz ARACHNE ist über Zenodo frei verfügbar. Das Forschungsteam arbeitet derzeit zudem an einer wissenschaftlichen Publikation, die Datensatz und Methodik ausführlich beschreibt.
Hier kommen Sie zum Datensatz: ARACHNE: An Open Multimodal Dataset of Physiological, Behavioural, and Subjective Anxiety Responses for Spider Phobia | Zenodo