破解VR运动在体重管理与认知健康重塑中的作用机制！李华婷团队携手多所高校研究团队创建青少年虚拟现实运动系统“灵境”

随机临床对照研究概览

结果显示，VR运动在减脂和代谢改善方面与真实运动相当，在运动能力、心理健康及运动意愿维持方面更具优势。尤其在认知功能上，VR运动组表现出感知能力增强和工作记忆准确率提升。脑功能影像显示，VR运动相较于传统真实运动在认知增强方面涉及的不同神经机制，揭示了网络交互的层级化组织模式，从简单任务时局限于额顶任务控制网络内部的调节，到复杂任务时涉及更广泛的跨网络交互，VR运动干预能够显著影响工作记忆加工，提高神经元效率和神经可塑性。VR运动后肠道微生物组、代谢组和脂质组的特征发生了显著改变，而真实运动干预后则主要观察到蛋白质组的显著变化。与差异多组学特征相关的脑区尤其集中在额叶、颞叶和楔前叶等，与认知行为学指标联系密切。

本研究通过构建了全球首个基于深度强化学习的虚拟现实运动干预系统REVERIE（ 灵境 ），首创结合Transformer架构与强化学习的虚拟教练智能体，开创了数字化运动干预的新形态；完成了全球首个针对超重肥胖青少年的VR运动的RCT，为虚拟现实运动疗法提供了高等级循证医学证据；创新性地整合了任务态脑功能磁共振技术与多组学分析，揭示了VR运动改善认知功能的可能神经机制与分子机制。REVERIE系统不仅为青少年肥胖干预提供了全新的 生理-心理-认知 三位一体的数字化解决方案，也为虚拟现实技术在医学领域的深度应用提供了理论依据；不仅为肥胖干预策略提供了变革性的技术路径，更为人工智能赋能的精准化健康管理提供了实践范式。

REVERIE系统在帮助超重肥胖青少年减重的同时，促进运动技能的习得，为持续运动奠定技能基础；提高神经元效率和神经可塑性，显著改善记忆力、注意力及思维敏捷性；建立主动运动的意愿，使青少年从 被动参与 转向 主动选择 。当技能习得、认知改善与意愿建立形成闭环，便有望将运动融入日常生活，形成可持续的运动习惯，让青少年在锻炼中收获健康体魄、敏捷头脑与积极心态，从根本上破解肥胖难题，为成长之路筑牢健康基石。

Nature Medicine 同期发表述评，题为 Virtual Reality Sports to Tackle Pediatric Obesity，认为 REVERIE是一项具有里程碑意义的研究，虚拟现实运动作为一种创新、高效且安全的策略，可改善和提升体重超标青少年的健康状况 。

上海交通大学医学院附属第六人民医院李华婷教授、上海交通大学计算机学院/人工智能教育部重点实验室盛斌教授、新加坡国立大学林水德教授、上海科技大学/上海临床研究中心曾嵘教授为本文共同通讯作者。上海体育大学研究员王继红、清华大学医学院博士后秦义明、上海交通大学医学院附属第六人民医院博士生吴倩（导师李华婷教授）、清华大学医学院博士后曾典、上海科技大学/上海临床研究中心高笑静博士、上海交通大学医学院附属第六人民医院博士生王沁仪（导师李华婷教授）、上海体育大学副教授李震、上海交通大学医学院附属第六人民医院研究员倪岳琼、上海体育大学博士生李灏萱（导师盛斌教授）、俄亥俄州立大学教授张平和上海交通大学医学院附属第六人民医院助理研究员郭婧怡为本文共同第一作者。此外，本研究还得到了上海交通大学医学院附属第六人民医院贾伟平教授、清华大学副教务长及医学院院长黄天荫教授及团队、哈佛大学陈曾熙公共卫生学院Felipe Fregni教授、国家蛋白质科学研究（上海）设施主任吴家睿教授、中国科学院软件研究所吴恩华教授、清华大学马新东教授、香港大学徐爱民教授、温州医科大学黄志锋教授、悉尼大学Jinman Kim教授、上海体育大学黄筱君助理研究员、上海交通大学转化医学研究院毕磊副教授、上海科技大学生物医学工程学院沈定刚教授及团队、上海市宝山区教育局、上海女足及中国乒乓球学院等多学科专家和科研团队的支持。该研究得到教育部教育信息化教学应用实践共同体项目和卫健委科技创新2030-国家科技重大专项等资助。