VR訓(xùn)練對(duì)輕度認(rèn)知障礙老年人認(rèn)知功能的影響及神經(jīng)機(jī)制

摘" 要" 輕度認(rèn)知障礙（mild cognitive impairment， MCI）老年人是癡呆的高危人群， 然而其大腦仍具有可塑性。基于虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality， VR）技術(shù)的訓(xùn)練干預(yù)有助于延緩MCI向癡呆的進(jìn)展。VR訓(xùn)練能夠改善MCI老年人的整體認(rèn)知功能， 特別是記憶、注意和執(zhí)行功能， 其干預(yù)效果受到沉浸程度、訓(xùn)練形式和任務(wù)內(nèi)容等因素的影響。VR訓(xùn)練提高了MCI老年人大腦神經(jīng)的活動(dòng)效率， 表現(xiàn)為相關(guān)腦區(qū)激活程度的變化以及腦區(qū)間連通性的提高。VR訓(xùn)練有望成為MCI老年人認(rèn)知改善的補(bǔ)充方法， 未來(lái)研究應(yīng)明確VR干預(yù)的量效關(guān)系， 關(guān)注其長(zhǎng)期效應(yīng)， 并深入探索VR訓(xùn)練改善MCI老年人認(rèn)知功能的潛在機(jī)制。

關(guān)鍵詞" 虛擬現(xiàn)實(shí)， 輕度認(rèn)知障礙， 老年人， 認(rèn)知功能， 腦功能

分類(lèi)號(hào) "B844

1" 引言

輕度認(rèn)知障礙（mild cognitive impairment， MCI）是指?jìng)€(gè)體記憶、注意、執(zhí)行功能等多種認(rèn)知功能損傷的程度超出了對(duì)應(yīng)年齡由于正常老化帶來(lái)?yè)p傷的范圍， 但尚未達(dá)到癡呆或阿爾茨海默病診斷標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)（Petersen， 2003; Winblad et al.， 2004）。MCI老年人是癡呆的高危人群， 65歲以上MCI患者的癡呆發(fā)病率達(dá)到14.9% （Petersen et al.， 2018）， 遠(yuǎn)高于普通人群1%～2%的發(fā)病率（Roberts et al.， 2014）。然而， 研究表明MCI老年人的大腦仍具有可塑性， MCI狀態(tài)具有一定的可逆性， 這為癡呆防治提供了一個(gè)重要的窗口期（Belleville et al.， 2011; Walsh et al.， 2020）。

目前， 針對(duì)MCI患者認(rèn)知功能的干預(yù)主要分為三類(lèi)， 第一類(lèi)針對(duì)由于其他疾病及藥物副作用等原因?qū)е聲簳r(shí)性認(rèn)知下降的患者， 通過(guò)改變外因來(lái)改善認(rèn)知表現(xiàn)。第二類(lèi)為藥物干預(yù)， 然而， 現(xiàn)有的藥物治療研究存在大量相互矛盾的結(jié)果以及副作用帶來(lái)的不良事件（董宣如， 2020）。第三類(lèi)為非藥物干預(yù)， 也是目前最受關(guān)注的MCI干預(yù)手段， 主要集中在認(rèn)知干預(yù)和運(yùn)動(dòng)鍛煉兩個(gè)領(lǐng)域。對(duì)于老年人來(lái)說(shuō)， 身體活動(dòng)能力下降、自身活動(dòng)范圍及設(shè)施等限制會(huì)導(dǎo)致其進(jìn)行部分運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)阻礙， 而多數(shù)認(rèn)知任務(wù)形式單調(diào)， 缺乏吸引力， 使得老年人持續(xù)執(zhí)行的意愿低下， 進(jìn)而影響了干預(yù)效果。

虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality， VR）作為一種新興技術(shù)， 能夠?yàn)槭褂谜咛峁┒喔泄佟?dòng)態(tài)、交互式的虛擬環(huán)境（Doniger et al.， 2018）。不同的VR設(shè)備能夠改變沉浸于虛擬世界的感受和感知現(xiàn)實(shí)世界的程度， 非沉浸式VR （non-immersive virtual reality， NIVR）使用計(jì)算機(jī)或游戲控制系統(tǒng)， 通過(guò)鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、手柄等進(jìn)行控制（Salatino et al.， 2023）， 沉浸于虛擬環(huán)境的感受最低; 半沉浸式VR （semi- immersive virtual reality， SIVR）通常由屏幕、觸覺(jué)反饋裝置、紅外攝像機(jī)等設(shè)備組成， 用戶在與虛擬環(huán)境交互的同時(shí)可以感知現(xiàn)實(shí)世界（Bamodu amp; Ye， 2013）; 沉浸式VR （immersive virtual reality， IVR）通常包括頭戴顯示器和手部控制器等輸入設(shè)備（Salatino et al.， 2023）， 實(shí)現(xiàn)視覺(jué)上的完全覆蓋。VR系統(tǒng)可以記錄用戶的任務(wù)數(shù)據(jù)并按需反饋， 同時(shí)能與健康監(jiān)測(cè)、動(dòng)作捕捉、眼動(dòng)儀等設(shè)備進(jìn)行集成， 被視為認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練項(xiàng)目的理想平臺(tái)（Kwan et al.， 2021）， 使用VR技術(shù)的訓(xùn)練干預(yù)已被應(yīng)用于提升MCI老年人的認(rèn)知功能。

VR訓(xùn)練是指在虛擬環(huán)境中完成一系列任務(wù)以提升個(gè)體認(rèn)知功能水平的干預(yù)手段， 包括日常生活任務(wù)、技能學(xué)習(xí)任務(wù)、功能導(dǎo)向型任務(wù)和嚴(yán)肅游戲等多種內(nèi)容， 依據(jù)是否進(jìn)行身體大肌肉群運(yùn)動(dòng)， 可分為身體訓(xùn)練和認(rèn)知訓(xùn)練， 以及結(jié)合了兩者的聯(lián)合訓(xùn)練。多樣化的形式和內(nèi)容能夠增強(qiáng)康復(fù)動(dòng)機(jī)促進(jìn)患者積極參與訓(xùn)練（Park et al.， 2020）。VR訓(xùn)練對(duì)場(chǎng)地限制較小， 通常在普通的居住空間就可以進(jìn)行， 解決了地理距離、身體功能衰退導(dǎo)致的出行困難、經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)等因素帶來(lái)的不便。由于使用者實(shí)際所處的環(huán)境可控， 與真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行的傳統(tǒng)干預(yù)相比， 安全性更高。同時(shí)， 適合于訓(xùn)練內(nèi)容的環(huán)境提高了MCI老年人對(duì)任務(wù)的卷入程度， 提高了干預(yù)的完成度與可持續(xù)性。

VR作為認(rèn)知障礙治療工具的應(yīng)用研究， 在COVID-19病毒流行且全球范圍內(nèi)實(shí)施了各種程度的出行限制措施后迅速增長(zhǎng)（Hu et al.， 2021; Jahn et al.， 2021）。研究表明， MCI老年人在接受VR訓(xùn)練后， 整體認(rèn)知功能、記憶、注意和執(zhí)行功能均有顯著改善， 任務(wù)態(tài)和靜息態(tài)下的腦功能產(chǎn)生了相應(yīng)的積極變化。然而， VR訓(xùn)練對(duì)于改善MCI老年人各項(xiàng)認(rèn)知功能的效益水平、長(zhǎng)期效應(yīng)及潛在機(jī)制仍不清楚。VR訓(xùn)練有望成為MCI的輔助治療手段， 總結(jié)VR技術(shù)在改善MCI老年人認(rèn)知功能方面的研究成果， 梳理相關(guān)影響因素， 并探討相關(guān)腦功能變化， 有助于推動(dòng)VR訓(xùn)練進(jìn)一步的研究與實(shí)際生活中的應(yīng)用， 提高老年人的健康水平。

2" VR訓(xùn)練改善MCI老年人認(rèn)知功能的類(lèi)型

2.1 "整體認(rèn)知功能

對(duì)于MCI老年人整體認(rèn)知功能水平的評(píng)估通常使用蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表（Montreal Cognitive Assessment， MoCA）和簡(jiǎn)易智能狀態(tài)檢查表（Mini-Mental State Examination， MMSE）。Tortora等人（2024）通過(guò)對(duì)三項(xiàng)研究的系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)， VR訓(xùn)練和傳統(tǒng)的認(rèn)知療法對(duì)改善MCI老年人的整體認(rèn)知功能同樣有效。亦有研究表明， 相較于傳統(tǒng)的認(rèn)知訓(xùn)練或身體鍛煉， VR訓(xùn)練具有更為突出的效果。

在Liao等人（2020）的研究中， 實(shí)驗(yàn)組的MCI老年人接受了12周沉浸式VR聯(lián)合訓(xùn)練。身體訓(xùn)練包括有氧運(yùn)動(dòng)和阻力運(yùn)動(dòng)， 以及擦窗戶、撈金魚(yú)、通過(guò)障礙等具有功能導(dǎo)向的任務(wù)， 認(rèn)知訓(xùn)練使用四種不同類(lèi)型的VR游戲， 對(duì)照組的被試進(jìn)行了相同周期和頻率的現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的身體訓(xùn)練和認(rèn)知訓(xùn)練。干預(yù)后， 僅實(shí)驗(yàn)組在MoCA量表的評(píng)分上表現(xiàn)出顯著改善。另一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照研究中， 實(shí)驗(yàn)組的MCI老年被試進(jìn)行了非沉浸式VR皮劃艇訓(xùn)練， 而對(duì)照組被試進(jìn)行威廉姆斯屈伸訓(xùn)練、側(cè)抬腿、俯臥抬腿等家庭鍛煉項(xiàng)目。6周干預(yù)后， 實(shí)驗(yàn)組在MoCA量表和全科醫(yī)生認(rèn)知功能評(píng)估量表（General Practitioner Assessment of Cognition， GPCOG）的評(píng)分上表現(xiàn)出明顯改善， 組間差異顯著（Choi amp; Lee， 2019）。類(lèi)似的結(jié)果在一項(xiàng)針對(duì)身體虛弱與MCI并存被試的研究中也得到了印證：經(jīng)過(guò)8周沉浸式VR聯(lián)合訓(xùn)練， 實(shí)驗(yàn)組被試的MoCA分?jǐn)?shù)顯著改善， 而在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中參與運(yùn)動(dòng)鍛煉并在平板電腦上進(jìn)行認(rèn)知訓(xùn)練的對(duì)照組則沒(méi)有明顯變化（Kwan et al.， 2021）。

然而， 仍有部分研究表明， VR訓(xùn)練并未對(duì)MCI老年人的整體認(rèn)知功能產(chǎn)生顯著影響。這部分研究中， 進(jìn)行為期4周～8周的沉浸式VR聯(lián)合訓(xùn)練和加入游戲元素的沉浸式VR認(rèn)知訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)組被試，在MMSE量表上僅表現(xiàn)出不顯著的輕微提升或無(wú)明顯變化（Kang et al.， 2021; Mrakic- Sposta et al.， 2018; Thapa et al.， 2020）。這可能是量表靈敏度差異導(dǎo)致的結(jié)果。根據(jù)相關(guān)研究， MoCA篩查MCI的性能優(yōu)于MMSE， 前者具有更高的敏感度（Ciesielska et al.， 2016; Zhao et al.， 2023）， 能夠更加準(zhǔn)確地反映認(rèn)知功能的變化狀況。在針對(duì)MCI的研究中， 二者通常發(fā)揮不同的作用， 例如在Goumopoulos等人（2023）的研究中， MMSE僅在篩選被試過(guò)程中用來(lái)排除癡呆患者， MoCA用來(lái)評(píng)估干預(yù)前后MCI老年人認(rèn)知功能的變化。亦有部分研究結(jié)果不同， 在對(duì)MCI老年人進(jìn)行沉浸式或半沉浸式VR訓(xùn)練后， 被試MMSE評(píng)分顯著提升（Amjad et al.， 2019; Yang et al.， 2022）。不過(guò)， 上述研究在VR訓(xùn)練內(nèi)容設(shè)計(jì)、干預(yù)時(shí)長(zhǎng)與頻率、設(shè)備類(lèi)型等方面均存在較大異質(zhì)性， 因此， 是否因評(píng)估方式的靈敏度不同導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)差異還需進(jìn)一步探討。

2.2" 記憶

記憶損害是癡呆的典型特征（Ban et al.， 2020）， 作為癡呆前期狀態(tài)之一的MCI， 情景記憶是其患者受到影響的標(biāo)志性領(lǐng)域， 并且在病理性衰老（例如阿爾茨海默病）中表現(xiàn)出急劇下降（Christman "et al.， 2020）。語(yǔ)言學(xué)習(xí)測(cè)試常被用來(lái)評(píng)估被試的情景記憶在VR干預(yù)前后的變化。在Park （2022）的研究中， 實(shí)驗(yàn)組的MCI老年人進(jìn)行了非沉浸式VR訓(xùn)練， 在虛擬環(huán)境中完成獲得寶石和尋找位置等任務(wù)。結(jié)果顯示， 8周干預(yù)后， 被試的回憶（recall）測(cè)試得分表現(xiàn)出顯著提升， 而再認(rèn)（recognition）部分則無(wú)明顯變化。Goumopoulos等人（2023）的研究獲得了類(lèi)似的結(jié)果， 研究者依據(jù)被試的認(rèn)知特點(diǎn)個(gè)性化地分配了10項(xiàng)認(rèn)知任務(wù)， 對(duì)被試進(jìn)行了為期12周的半沉浸式VR訓(xùn)練。雷伊聽(tīng)覺(jué)語(yǔ)言學(xué)習(xí)測(cè)試（Rey Auditory Verbal Learning Test， RAVLT）的結(jié)果表明， 與進(jìn)行正常日常活動(dòng)和護(hù)理的控制組相比， 實(shí)驗(yàn)組被試的延遲回憶顯著改善， 再認(rèn)測(cè)試部分出現(xiàn)輕微提升。

雖然部分研究中VR訓(xùn)練對(duì)MCI老年人的記憶功能產(chǎn)生了積極影響， 但尚不能認(rèn)為VR干預(yù)的效果優(yōu)于其他干預(yù)方式。在一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照研究中， RAVLT測(cè)試和雷伊復(fù)雜圖形測(cè)驗(yàn)（Rey- Osterrieth Complex Figure Test， RCFT）的結(jié)果均表示， 10周干預(yù)后， 進(jìn)行半沉浸式VR運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的MCI老年人并未表現(xiàn)出比使用電腦進(jìn)行認(rèn)知訓(xùn)練的對(duì)照組更加顯著的改善（Park amp; Park， 2018）。另一項(xiàng)針對(duì)表現(xiàn)出MCI的腦卒中患者的研究中， 研究者使用了數(shù)字廣度測(cè)驗(yàn)（Digit Span Test， DST）評(píng)估被試的即時(shí)記憶、短期記憶和工作記憶。6周干預(yù)后， 進(jìn)行沉浸式VR認(rèn)知訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)組與進(jìn)行傳統(tǒng)認(rèn)知訓(xùn)練的對(duì)照組的記憶功能均有顯著改善， 但并未表現(xiàn)出組間差異（Liu et al.， 2022）。

目前， VR訓(xùn)練對(duì)MCI老年人記憶功能的改善效果仍存在爭(zhēng)議。Yan等人（2022）的一項(xiàng)系統(tǒng)綜述顯示， 結(jié)合認(rèn)知干預(yù)和身體鍛煉的VR聯(lián)合訓(xùn)練并未對(duì)MCI老年人的記憶功能產(chǎn)生積極影響。此后的另一項(xiàng)元分析卻表明， VR訓(xùn)練顯著改善了MCI老年人的短期記憶（Yu et al.， 2023）。由于研究方法上的不足， 部分研究無(wú)法得出有力的證據(jù)。例如在Maeng等人（2021）的研究中， 進(jìn)行了為期4周的沉浸式VR超市購(gòu)物訓(xùn)練的MCI老年被試， 其言語(yǔ)記憶表現(xiàn)出了顯著改善， 然而， 由于未設(shè)置對(duì)照組， 無(wú)法排除其他因素對(duì)被試記憶功能的影響。而在另一項(xiàng)針對(duì)主觀認(rèn)知下降或確診MCI的老年人的研究中， 被試的言語(yǔ)記憶的延遲回憶部分得分在經(jīng)過(guò)4周沉浸式VR認(rèn)知訓(xùn)練后與基線相比顯著提高， 但由于實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組都在干預(yù)期間服用預(yù)防癡呆的藥物， 且組間差異并不顯著， 同樣不能認(rèn)定是VR訓(xùn)練改善了被試的記憶功能（Kang et al.， 2021）。

2.3" 注意

注意力缺陷是阿爾茨海默病的重要表現(xiàn)， 且在疾病早期就已有外在表現(xiàn)（Perry et al.， 2000）。Zhu等人（2021）對(duì)使用VR訓(xùn)練干預(yù)MCI或癡呆老年人認(rèn)知功能的14項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照研究進(jìn)行了元分析， 結(jié)果表明VR訓(xùn)練能夠顯著改善實(shí)驗(yàn)組的注意力。后續(xù)的研究進(jìn)一步證明了這一結(jié)論：Torpil等人（2021）將64名MCI老年人隨機(jī)分為兩組， 實(shí)驗(yàn)組的被試進(jìn)行了4種不同的非沉浸式VR認(rèn)知訓(xùn)練， 同時(shí)進(jìn)行常規(guī)的認(rèn)知康復(fù)， 對(duì)照組僅進(jìn)行常規(guī)認(rèn)知康復(fù)訓(xùn)練。12周干預(yù)后， 實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的被試在LOTCA-G認(rèn)知評(píng)估系統(tǒng)的注意力項(xiàng)目中均表現(xiàn)出顯著提升， 實(shí)驗(yàn)組的改善程度顯著高于對(duì)照組。

對(duì)于VR干預(yù)的效果是否優(yōu)于其他干預(yù)方式， 不同的研究結(jié)果差異較大。在Park和Park （2018）的一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照研究中， 實(shí)驗(yàn)組的MCI老年被試進(jìn)行了半沉浸式VR運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練， 對(duì)照組則使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行包含注意力、記憶力和視覺(jué)空間能力方面的認(rèn)知訓(xùn)練， 10周后兩組被試的注意力均有顯著提高， 實(shí)驗(yàn)組的改善顯著高于對(duì)照組， 表明VR訓(xùn)練產(chǎn)生了更好的改善效果。另一項(xiàng)針對(duì)卒中后MCI的老年人的研究中， 進(jìn)行沉浸式VR認(rèn)知訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)組和進(jìn)行傳統(tǒng)認(rèn)知訓(xùn)練的對(duì)照組在注意力的改善上并沒(méi)有顯著差異（Liu et al.， 2022）。

現(xiàn)有關(guān)于注意功能的研究證據(jù)相對(duì)較少， 部分研究存在方法學(xué)上的不足。Zhu等人（2022）的一項(xiàng)研究中， 18名MCI老年人和13名癡呆患者接受了為期5周的沉浸式VR虛擬超市任務(wù)， 結(jié)果表明， 所有被試的注意力均有顯著改善， 然而， 研究者并未設(shè)置對(duì)照組來(lái)排除其他因素對(duì)因變量的影響。在Thapa等（2020）和Yang等（2022）的研究中， 研究者使用腦電技術(shù)觀察到MCI老年人與注意相關(guān)的大腦活動(dòng)在沉浸式VR訓(xùn)練后表現(xiàn)出的積極變化， 但缺少對(duì)應(yīng)行為指標(biāo)變化的證據(jù)。

2.4" 執(zhí)行功能

執(zhí)行功能（executive functions）是涉及計(jì)劃、啟動(dòng)、監(jiān)控和抑制目標(biāo)導(dǎo)向行為的高級(jí)認(rèn)知能力， 其核心功能包括抑制控制（inhibitory control）、工作記憶（working memory）和認(rèn)知靈活性（cognitive flexibility） （Diamond， 2013）。連線測(cè)試（Trail Making Test， TMT）常用于檢測(cè)執(zhí)行功能障礙， TMT包括A、B兩個(gè)子表， TMT-A主要測(cè)試視空間能力和書(shū)寫(xiě)運(yùn)動(dòng)速度， TMT-B主要測(cè)試處理速度與認(rèn)知靈活性（田金洲 等， 2016）。Amjad等人（2019）在研究中， 22名實(shí)驗(yàn)組的MCI老年人進(jìn)行了包含邏輯、記憶、反應(yīng)、數(shù)學(xué)計(jì)算和身體活動(dòng)5個(gè)領(lǐng)域的半沉浸式VR訓(xùn)練， 干預(yù)時(shí)間為25分鐘～30分鐘， 每周5次， 持續(xù)6周。對(duì)照組在相同的時(shí)間段里進(jìn)行正常關(guān)節(jié)活動(dòng)和上肢、下肢伸展運(yùn)動(dòng)， 并確保受試者不進(jìn)行任何電子游戲類(lèi)活動(dòng)。結(jié)果顯示， 實(shí)驗(yàn)組TMT兩個(gè)子表的評(píng)分顯著降低， 表明MCI老年被試對(duì)應(yīng)執(zhí)行功能的提升。另外兩項(xiàng)進(jìn)行了6周非沉浸式VR認(rèn)知訓(xùn)練和12周沉浸式VR認(rèn)知訓(xùn)練的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)也獲得了相同的結(jié)果（Park， Jung， amp; Lee， 2020; Goumopoulos et al.， 2023）。部分研究?jī)H在子表A的結(jié)果中觀察到了顯著改善（Maeng et al.， 2021; Yang et al.， 2022）， 另一部分則僅觀察到子表B結(jié)果的改善（Liao et al.， 2019; Thapa et al.， 2020）。

部分研究采用DST中的數(shù)字倒背任務(wù)來(lái)檢驗(yàn)工作記憶在干預(yù)前后的變化。Liu等人（2022）的一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照研究中， 進(jìn)行了沉浸式VR認(rèn)知訓(xùn)練干預(yù)的實(shí)驗(yàn)組和進(jìn)行傳統(tǒng)認(rèn)知訓(xùn)練的對(duì)照組被試在6周干預(yù)后， 其DST表現(xiàn)相較于基線均有顯著改善， 但并沒(méi)有組間差異。而在Ji-Su Park等人（2020）的一項(xiàng)研究里， 實(shí)驗(yàn)組的MCI老年被試進(jìn)行了為期6周的VR認(rèn)知運(yùn)動(dòng)康復(fù)， 對(duì)照組進(jìn)行常規(guī)認(rèn)知康復(fù)活動(dòng)， 兩組被試的DST順序（forward）測(cè)試和逆序（backward）測(cè)試均有顯著的組內(nèi)差異， 在順序測(cè)試中實(shí)驗(yàn)組的改善效果優(yōu)于對(duì)照組。另一項(xiàng)研究中， 研究者使用基于韓國(guó)傳統(tǒng)文化設(shè)計(jì)的沉浸式VR認(rèn)知訓(xùn)練對(duì)實(shí)驗(yàn)組的MCI老年人進(jìn)行了為期12周的干預(yù)， 對(duì)照組則保持正常的日常活動(dòng)， 結(jié)果表明， 實(shí)驗(yàn)組受試者的組內(nèi)與組間DST表現(xiàn)均未出現(xiàn)顯著變化（Park et al.， 2020）。有研究表明， TMT-B也可以用來(lái)反映工作記憶的水平（Llinás-Reglá et al.， 2017）。Thapa等人（2020）發(fā)現(xiàn)， 在經(jīng)過(guò)沉浸式VR認(rèn)知訓(xùn)練后， 實(shí)驗(yàn)組的MCI老年人完成TMT-B的用時(shí)顯著縮短， 表明了工作記憶的改善， 進(jìn)行健康教育項(xiàng)目的對(duì)照組被試用時(shí)則有所增加。

對(duì)于抑制控制， 有研究者對(duì)三項(xiàng)采用Stroop色詞測(cè)試的隨機(jī)對(duì)照研究進(jìn)行了元分析， 結(jié)果顯示VR訓(xùn)練并未改善MCI老年人的這一執(zhí)行功能（Yu et al.， 2023）。在后續(xù)的一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)中， 進(jìn)行半沉浸式VR認(rèn)知訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)組和進(jìn)行計(jì)算機(jī)認(rèn)知訓(xùn)練的對(duì)照組在10周干預(yù)后， MCI老年人的stroop色詞測(cè)試表現(xiàn)均未出現(xiàn)顯著改善（Park amp; Park， 2018）， 與前人研究結(jié)果相同。另一項(xiàng)元分析結(jié)果表明， VR聯(lián)合干預(yù)對(duì)MCI老年人的執(zhí)行功能沒(méi)有表現(xiàn)出顯著的積極影響（Yan et al.， 2022）。然而， 執(zhí)行功能涉及計(jì)劃、決策和意志過(guò)程（Potmesilova et al.， 2023）， 是完成任務(wù)的綜合能力的體現(xiàn)， VR訓(xùn)練能否提高M(jìn)CI老年人的其他執(zhí)行功能及生活中日常任務(wù)的表現(xiàn)， 還需要進(jìn)行進(jìn)一步研究。

3" VR訓(xùn)練改善MCI老年人認(rèn)知功能的影響因素

3.1" 沉浸程度

MCI老年人對(duì)虛擬環(huán)境的沉浸程度會(huì)影響VR訓(xùn)練的效果。在高沉浸度的虛擬環(huán)境中， 使用者“身臨其境”的感受最為強(qiáng)烈。沉浸式虛擬環(huán)境可能會(huì)促進(jìn)認(rèn)知障礙患者的特定功能， 影響溝通、互動(dòng)、動(dòng)機(jī)、參與和對(duì)他人的積極態(tài)度（Garcia et al.， 2012）。相較于非沉浸式VR， 沉浸式VR能夠?yàn)槭褂谜邉?chuàng)造更強(qiáng)的存在感， 并提供更加準(zhǔn)確的空間認(rèn)知線索， 使得被試能夠更好地完成任務(wù)（Tseng amp; Giau， 2022）。沉浸式VR設(shè)備能夠?yàn)槭褂谜咛峁└鼮樨S富的感官體驗(yàn)， 但這種體驗(yàn)增加了發(fā)生暈屏癥（cybersickness）的可能性。暈屏癥是使用VR設(shè)備時(shí)最常出現(xiàn)的不適癥狀， 通常包括惡心、定向障礙和動(dòng)眼神經(jīng)癥狀（Kennedy et al.， 1993）。不適癥狀會(huì)導(dǎo)致投入度降低、安全性降低、任務(wù)中斷、不良事件及可持續(xù)性差等狀況， 降低VR訓(xùn)練的效果。且有研究表明， 相較于健康老年人， MCI老年人出現(xiàn)定向障礙和惡心癥狀的比例更高（Maeng et al.， 2021）。在使用半沉浸式或非沉浸式VR設(shè)備時(shí)， 由于能夠同時(shí)感知現(xiàn)實(shí)世界， 暈屏癥狀得到了明顯減輕， 但較低的沉浸式體驗(yàn)可能會(huì)限制其生態(tài)用途（Tuena et al， 2020）。

提高VR訓(xùn)練中虛擬環(huán)境的沉浸程度， 可以增加使用者與環(huán)境的交互次數(shù)， 獲取更多可供處理的信息， 提高任務(wù)卷入度。此外， 模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的VR訓(xùn)練由于更加接近現(xiàn)實(shí)情景， 能夠盡可能還原現(xiàn)實(shí)生活中的體驗(yàn)， 提高了訓(xùn)練的生態(tài)效度， 進(jìn)而提高VR訓(xùn)練改善MCI老年人認(rèn)知功能的效果。而降低沉浸程度， 則可以有效減少暈屏癥狀， 提高訓(xùn)練的安全性和可持續(xù)性， 以提高訓(xùn)練的完成度來(lái)提高訓(xùn)練效果。同時(shí)， 非沉浸式虛擬環(huán)境可由計(jì)算機(jī)、平板電腦、電視投影或智能手機(jī)等設(shè)備提供， 更具成本效益， 增加了日常生活中MCI老年人自發(fā)、長(zhǎng)期使用的可能性。

3.2" 訓(xùn)練形式

認(rèn)知訓(xùn)練或身體訓(xùn)練是針對(duì)MCI老年人認(rèn)知功能的VR訓(xùn)練的常見(jiàn)形式， VR聯(lián)合訓(xùn)練是單一訓(xùn)練形式的結(jié)合， 既包含認(rèn)知任務(wù)， 又包含運(yùn)動(dòng)鍛煉， 其中串行訓(xùn)練指兩類(lèi)任務(wù)分開(kāi)進(jìn)行， 并行訓(xùn)練則是兩類(lèi)任務(wù)同時(shí)進(jìn)行（Herold et al.， 2018）。Lauenroth等人（2016）的一項(xiàng)系統(tǒng)綜述表明， 在非虛擬環(huán)境的訓(xùn)練干預(yù)中， 相較于單一的身體訓(xùn)練或認(rèn)知訓(xùn)練， 聯(lián)合訓(xùn)練能夠更有效地促進(jìn)老年人或神經(jīng)退行性疾病患者的認(rèn)知功能。在虛擬環(huán)境中， 聯(lián)合訓(xùn)練亦能有效改善MCI老年人的認(rèn)知功能。Yan等人（2022）對(duì)使用VR聯(lián)合訓(xùn)練影響MCI老年人認(rèn)知的8項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照研究進(jìn)行了元分析， 結(jié)果表明VR聯(lián)合訓(xùn)練可以顯著改善MCI老年人的整體認(rèn)知功能， 且并行訓(xùn)練效果優(yōu)于串行效果。

與健康對(duì)照組相比， MCI患者的復(fù)雜日常活動(dòng)能力存在缺陷， 與記憶和額葉執(zhí)行功能相關(guān)的工具性日常活動(dòng)能力（instrumental activities of daily living， IADL）受到的影響尤為嚴(yán)重（Ahn et al.， 2009）， 而認(rèn)知訓(xùn)練后執(zhí)行功能和即時(shí)記憶的顯著改善并不能遷移到IADL （Bruderer-hofstetter et al.， 2018）， 認(rèn)知能力和身體功能都對(duì)IADL至關(guān)重要（Burton et al.， 2018; Lai et al.， 2022）， 結(jié)合了認(rèn)知與身體訓(xùn)練的聯(lián)合干預(yù)通過(guò)更好地提升MCI老年人的IADL， 從而進(jìn)一步促進(jìn)相關(guān)認(rèn)知功能的改善。并行式的VR聯(lián)合訓(xùn)練通常需要被試調(diào)用注意、制定計(jì)劃、進(jìn)行決策、完成身體活動(dòng)與指令或提示的配合并維持意志， 這是一個(gè)連貫而具有邏輯的過(guò)程， 其形式更接近于日常生活中的各項(xiàng)活動(dòng)， 這類(lèi)訓(xùn)練形式可以提高M(jìn)CI老年人的復(fù)雜日常活動(dòng)能力， 因此改善認(rèn)知功能的效果相較于單一訓(xùn)練形式更為顯著。然而， 由于老年人身體功能可能出現(xiàn)不同程度的衰退， 出于安全性的考慮， 部分MCI老年人并不適宜進(jìn)行VR身體訓(xùn)練。在進(jìn)行單一的VR認(rèn)知訓(xùn)練時(shí)， 可以通過(guò)對(duì)個(gè)體相對(duì)薄弱的認(rèn)知功能進(jìn)行有針對(duì)性的強(qiáng)化訓(xùn)練， 或設(shè)置接近日常活動(dòng)的綜合性任務(wù)來(lái)提升VR訓(xùn)練的效果。

3.3" 任務(wù)內(nèi)容

現(xiàn)有研究中VR訓(xùn)練的內(nèi)容具有多樣化的特點(diǎn)。虛擬超市是一種常見(jiàn)的VR干預(yù)任務(wù)場(chǎng)景， 研究者通常會(huì)依據(jù)研究目的設(shè)置不同的任務(wù)。Mrakic-Sposta等人（2018）在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了選擇正確路線和挑選正確商品的任務(wù)， 以訓(xùn)練注意和視覺(jué)空間能力， 而Zhu等（2022）和Maeng等（2021）則在購(gòu)物流程中加入清單回憶的任務(wù)以訓(xùn)練記憶功能。MCI形成的原因多樣， 不同個(gè)體表現(xiàn)出的癥狀具有較大差異， 相較于統(tǒng)一設(shè)定的訓(xùn)練內(nèi)容， 個(gè)性化內(nèi)容更有助于改善獨(dú)立個(gè)體的認(rèn)知功能。Goumopoulos等人（2023）將針對(duì)記憶、注意、感知、執(zhí)行功能等認(rèn)知領(lǐng)域的獨(dú)立訓(xùn)練進(jìn)行組合與順序分配， 根據(jù)不同被試的認(rèn)知弱點(diǎn)進(jìn)行有針對(duì)性的訓(xùn)練， 結(jié)果表明MCI老年人的各項(xiàng)認(rèn)知功能均顯著改善， 且被試的自我效能感得分提升， 70%的被試認(rèn)為訓(xùn)練有效且改善了生活質(zhì)量， 因而有意愿在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后繼續(xù)進(jìn)行訓(xùn)練。部分MCI患者存在主觀性的認(rèn)知抱怨， 即對(duì)自己的認(rèn)知功能衰退情況有一定感知和判斷， 因此， 當(dāng)被試完成自己所期望的任務(wù)內(nèi)容后， 可能會(huì)提高自我效能感， 有助于認(rèn)知功能的改善。

在基于真實(shí)世界與活動(dòng)創(chuàng)建的VR訓(xùn)練中， 任務(wù)情境中細(xì)節(jié)的真實(shí)性、時(shí)效性及文化背景的匹配程度會(huì)直接影響任務(wù)的完成情況。依據(jù)神經(jīng)錯(cuò)配模型（neural mismatch model）， 當(dāng)感覺(jué)信息與個(gè)體過(guò)去的經(jīng)歷不一致時(shí)， 就會(huì)出現(xiàn)令人不愉快的癥狀（Reason， 1978）。例如在超市任務(wù)情境中， 商品包裝與被試過(guò)去購(gòu)買(mǎi)的該商品包裝不匹配會(huì)導(dǎo)致部分被試在完成任務(wù)時(shí)出現(xiàn)困難（Mrakic- Sposta et al.， 2018）。在Faria等人（2016）的研究中， 認(rèn)知出現(xiàn)損傷的卒中被試需要在包含超市、郵局、銀行、藥房以及連接各個(gè)地點(diǎn)的城市街道等幾種情境中完成認(rèn)知任務(wù)， 這些地方展示了廣告牌和真實(shí)世界的產(chǎn)品， 以及當(dāng)?shù)厝顺Ｒ?jiàn)的商標(biāo)， 這能夠幫助被試將VR世界與自身經(jīng)歷過(guò)的現(xiàn)實(shí)世界聯(lián)系起來(lái)， 避免由于前后信息不一致導(dǎo)致的任務(wù)失敗。此外， 由于個(gè)體差異性， 基于真實(shí)世界活動(dòng)設(shè)計(jì)的VR訓(xùn)練內(nèi)容在不符合被試的日常生活習(xí)慣時(shí)， 可能會(huì)使個(gè)體產(chǎn)生厭煩情緒， 從而降低干預(yù)效果。在Zhu等人（2022）的研究中， VR組共進(jìn)行了5周干預(yù)， 每周3個(gè)訓(xùn)練日， 每一個(gè)訓(xùn)練日需要完成3次20分鐘～30分鐘的虛擬超市任務(wù)， 一名不喜歡在現(xiàn)實(shí)生活中購(gòu)物的老年MCI被試認(rèn)為干預(yù)過(guò)于頻繁。

部分VR訓(xùn)練是在游戲訓(xùn)練的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的， 有研究表明， 加入游戲元素的VR干預(yù)相較于認(rèn)知訓(xùn)練項(xiàng)目對(duì)認(rèn)知障礙的改善更為顯著（Moulaei et al.， 2024）， 而完成任務(wù)獲得的虛擬獎(jiǎng)勵(lì)會(huì)增強(qiáng)使用者的動(dòng)機(jī)（Ferreira-Brito et al.， 2019）。游戲元素帶來(lái)的趣味性會(huì)提高使用者的動(dòng)機(jī)強(qiáng)度及任務(wù)卷入程度， 提高訓(xùn)練完成度和可持續(xù)性。然而， 相較于傳統(tǒng)游戲訓(xùn)練， VR訓(xùn)練需要使用多種新型設(shè)備進(jìn)行操作， 需要考慮MCI老年人本身的特點(diǎn)以及其技術(shù)接受度。Mondellini等人（2022）發(fā)現(xiàn)， 愛(ài)沙尼亞和意大利的MCI老年人對(duì)VR技術(shù)的接受度有顯著差異， 接受度更低的愛(ài)沙尼亞被試在體驗(yàn)任務(wù)后， 繼續(xù)接受VR訓(xùn)練的意愿明顯下降。有研究表明， MCI老年人在面對(duì)不熟悉的新技術(shù)時(shí)會(huì)產(chǎn)生焦慮情緒（Goumopoulos et al.， 2023）， 學(xué)習(xí)使用VR設(shè)備時(shí)需要更多的幫助（Hassandra et al.， 2021）， 即便經(jīng)過(guò)培訓(xùn)， 在正式訓(xùn)練時(shí)仍需要專(zhuān)業(yè)人員協(xié)助（Maeng et al.， 2021）， 部分MCI老年人還在自我報(bào)告中表示不能夠完全理解培訓(xùn)指令（Liu et al.， 2022）。當(dāng)加入游戲元素的VR訓(xùn)練內(nèi)容的新異性較高時(shí)， 設(shè)備操作難度的提升、數(shù)量更多或復(fù)雜性更高的指令帶來(lái)的消極影響抵消了游戲訓(xùn)練的趣味性優(yōu)勢(shì)， 反而可能導(dǎo)致訓(xùn)練效果降低。

4" VR訓(xùn)練影響MCI老年人認(rèn)知功能的神經(jīng)機(jī)制

VR訓(xùn)練提高M(jìn)CI老年人認(rèn)知功能的潛在機(jī)制尚不清楚， 目前可能的解釋是， 虛擬環(huán)境刺激和激活大腦代謝， 增加了腦血流量與神經(jīng)遞質(zhì)釋放（Carrieri et al.， 2016; You et al.， 2005）， 并重新激活和改善各種皮層功能（Carrieri et al.， 2016; García-Betances et al.， 2015）。現(xiàn)有研究主要使用腦電技術(shù)（electroencephalogram， EEG）、功能性近紅外光學(xué)成像（functional near-infrared spectroscopy， fNIRS）及功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging， fMRI）觀察VR訓(xùn)練條件下MCI老年人的腦功能變化情況。在靜息狀態(tài)與任務(wù)狀態(tài)下， VR訓(xùn)練都對(duì)MCI老年人認(rèn)知功能相關(guān)的腦區(qū)活動(dòng)產(chǎn)生了影響， 且與傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和認(rèn)知訓(xùn)練表現(xiàn)出了現(xiàn)象和程度上的差異， 另外， 不同的VR內(nèi)容會(huì)對(duì)老年人的腦功能產(chǎn)生不同的影響。分析靜息態(tài)與任務(wù)態(tài)下MCI老年人大腦功能的現(xiàn)象變化， 有助于初步探索VR訓(xùn)練改善MCI老年人認(rèn)知功能的神經(jīng)機(jī)制。

4.1" VR訓(xùn)練對(duì)靜息態(tài)腦功能的影響

靜息態(tài)是被試不執(zhí)行任何任務(wù)的狀態(tài)（Xie "et al.， 2023）， 此時(shí)大腦使用大量能量進(jìn)行自發(fā)活動(dòng)， 局部區(qū)域的血流量和血氧水平發(fā)生變化（Lv et al.， 2018; Raimondo et al.， 2021）。靜息態(tài)腦功能成像常用來(lái)區(qū)分MCI患者和健康老年人， 以及尋找可能預(yù)測(cè)MCI轉(zhuǎn)化為阿爾茨海默癥的標(biāo)志（Iliadou et al.， 2021）。

一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)， 經(jīng)過(guò)VR訓(xùn)練后MCI老年人的與注意力相關(guān)的大腦活動(dòng)發(fā)生了積極變化（Thapa et al.， 2020）。68名MCI老年人被隨機(jī)分配到進(jìn)行沉浸式VR訓(xùn)練和保健教育項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)組及僅參與健康教育項(xiàng)目的對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)組共進(jìn)行了24次VR認(rèn)知訓(xùn)練， 內(nèi)容包括果汁制作、烏鴉射擊、煙花排序和物品記憶共四個(gè)系列的游戲。研究者在8周干預(yù)前后分別對(duì)被試進(jìn)行了靜息態(tài)腦電測(cè)量， 從頻帶功率（band power）來(lái)看， 與基線水平相比， 實(shí)驗(yàn)組被試的頂葉區(qū)和顳葉區(qū)周?chē)摩炔黠@減少。從功率比（power ratio）來(lái)看， 實(shí)驗(yàn)組被試的大腦顳葉和頂葉區(qū)域的TBR （θ波與β波之比）降低。相關(guān)研究表明， θ波增加與認(rèn)知障礙風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)（Prichep et al.， 2006; Sánchez-Moguel et al.， 2017）， 而較高的TBR通常表明發(fā)生了走神現(xiàn)象， 與注意力減少相關(guān)（Van Son et al.， 2019）， 靜息狀態(tài)下的TBR與注意力控制、注意力恢復(fù)和認(rèn)知處理能力呈負(fù)相關(guān)（Angelidis et al.， 2016; Clarke ""et al.， 2019; Putman et al.， 2014）。VR訓(xùn)練后θ波的減少表示干預(yù)對(duì)被試的認(rèn)知功能產(chǎn)生了積極影響， TBR的降低則表示注意力水平的提升。

Yang等人（2022）進(jìn)一步比較了沉浸式VR訓(xùn)練與傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后MCI老年人大腦頻帶功率、功率比和功能連接的差異。研究者在Thapa等人（2020）的研究基礎(chǔ)上， 增加了一個(gè)在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中進(jìn)行有氧和阻力運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)組， 并在干預(yù)后進(jìn)行了靜息態(tài)腦電測(cè)量。從頻帶功率來(lái)看， VR組被試的頂葉區(qū)θ波功率相較于運(yùn)動(dòng)組顯著降低， 這與神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試結(jié)果一致：符號(hào)數(shù)字替代測(cè)試（Symbol Digit Substitution Test， SDST）的結(jié)果顯示， VR組的改善顯著高于運(yùn)動(dòng)組; 雖然兩組的MMSE分?jǐn)?shù)在干預(yù)后均表現(xiàn)出顯著的組內(nèi)差異， 但只有VR干預(yù)組與進(jìn)行保健教育項(xiàng)目的對(duì)照組間有顯著的組間差異; 而TMT-A測(cè)試僅VR組表現(xiàn)出顯著的組內(nèi)差異。從功率比來(lái)看， 運(yùn)動(dòng)組的表現(xiàn)則優(yōu)于VR組：數(shù)值上兩組的頂葉區(qū)TBR均低于對(duì)照組， 但僅運(yùn)動(dòng)組組間差異顯著; 運(yùn)動(dòng)組額葉區(qū)與顳葉區(qū)的DAR （δ波與α波之比）在干預(yù)后顯著低于VR組。有研究表明， DAR升高與認(rèn)知障礙有關(guān)（Finnigan et al.， 2016）。此外， 研究者還發(fā)現(xiàn)， 與VR組相比， 干預(yù)后運(yùn)動(dòng)組的前額葉皮層、前扣帶皮層、顳葉和頂葉區(qū)域的靜息態(tài)α波連接連通性更高。一項(xiàng)綜述顯示， MCI患者的α波連通性較健康人群有所降低（Lejko et al.， 2020）， 這可能與膽堿功能障礙有關(guān)（Haense et al.， 2012）， α波由神經(jīng)遞質(zhì)（如乙酰膽堿）調(diào)節(jié)（Suffczynski "et al.， 2001）， 運(yùn)動(dòng)提高了乙酰膽堿的水平（Li et al.， 2022）， 而該研究采用的VR訓(xùn)練并不包含身體訓(xùn)練部分， 因此在運(yùn)動(dòng)干預(yù)后被試的α波連接連通性更高， 且DAR改善更為顯著。VR訓(xùn)練能夠改善MCI老年人在靜息狀態(tài)下的與注意、認(rèn)知控制能力相關(guān)的腦功能指標(biāo)， 但在訓(xùn)練內(nèi)容只包含認(rèn)知訓(xùn)練時(shí)， 其對(duì)腦區(qū)間連通性的改善效果可能低于傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)干預(yù)。

除了腦電結(jié)果外， Kang等人（2021）還使用fMRI技術(shù)對(duì)主觀認(rèn)知下降和確診MCI的老年被試的腦功能連接進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行了為期4周每周兩次的沉浸式VR訓(xùn)練， 內(nèi)容包含注意、記憶、執(zhí)行功能、計(jì)算能力、視覺(jué)空間定向等八種類(lèi)型， 并加入了游戲元素。干預(yù)期間， 實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組都服用了預(yù)防癡呆的藥物。fMRI的結(jié)果顯示， 視覺(jué)空間功能相關(guān)腦區(qū)中連通性顯著性增加的區(qū)域包括從右側(cè)視覺(jué)外側(cè)皮層到左側(cè)扣帶回、右側(cè)扣帶回、左側(cè)額極、左側(cè)額上回、扣帶回前部和白質(zhì)， 以及從視覺(jué)內(nèi)側(cè)皮層到右側(cè)島葉皮層、右側(cè)額極、右額葉皮層、右側(cè)尾狀核、左側(cè)尾狀核、右側(cè)丘腦、左側(cè)島葉皮層和白質(zhì)。與對(duì)照組相比， VR組大腦皮層和白質(zhì)區(qū)域功能連接的增加與雷伊復(fù)雜圖形測(cè)試中復(fù)制任務(wù)的改善有關(guān)， VR訓(xùn)練改善了MCI老年人與視覺(jué)功能相關(guān)的腦區(qū)功能連接情況。

4.2" VR訓(xùn)練對(duì)任務(wù)態(tài)腦功能的影響

任務(wù)態(tài)是指被試在執(zhí)行記憶、識(shí)別以及運(yùn)動(dòng)等具體任務(wù)時(shí)的大腦狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)， 認(rèn)知訓(xùn)練會(huì)使老年人任務(wù)狀態(tài)下腦功能發(fā)生重組， 表現(xiàn)為腦活動(dòng)的減弱或增強(qiáng)， 或者既有減弱又有增強(qiáng)（霍麗娟 等， 2018）。

部分研究在實(shí)施認(rèn)知訓(xùn)練后， 觀察到老年人的大腦激活強(qiáng)度降低或激活范圍縮小（Brehmer "et al.， 2011; Vermeij et al.， 2017）， VR訓(xùn)練后MCI老年人的大腦也觀察到了類(lèi)似現(xiàn)象。在Liao等人（2020）的研究中， 實(shí)驗(yàn)組的MCI老年人接受了沉浸式VR聯(lián)合訓(xùn)練， 對(duì)照組的被試則進(jìn)行現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的身體訓(xùn)練和認(rèn)知訓(xùn)練。經(jīng)過(guò)12周干預(yù)后， 研究者采用16通道fNIRS設(shè)備， 在被試進(jìn)行MoCA量表評(píng)估時(shí)對(duì)其大腦激活進(jìn)行測(cè)量。結(jié)果顯示， 實(shí)驗(yàn)組被試在完成MoCA量表時(shí)通道7、通道13、左側(cè)前額葉、右側(cè)前額葉和雙側(cè)前額葉激活顯著降低， 對(duì)照組被試僅通道10和右側(cè)前額葉激活顯著降低。研究者認(rèn)為， 訓(xùn)練后大腦激活的減少可以視為干預(yù)引起的神經(jīng)效率提高。神經(jīng)元加工效率提高后， 執(zhí)行同樣的任務(wù)時(shí)只需要更少的神經(jīng)元參與， 代表更高效的神經(jīng)表征和更精準(zhǔn)的神經(jīng)環(huán)路（Brehmer et al.， 2011）。結(jié)合神經(jīng)任務(wù)認(rèn)知表現(xiàn)來(lái)看， VR訓(xùn)練組被試的整體認(rèn)知功能、執(zhí)行功能、即時(shí)記憶、延遲記憶和工具性日常活動(dòng)能力有顯著提升， 而對(duì)照組僅執(zhí)行功能和即時(shí)記憶評(píng)分有所改善， 對(duì)照組被試的腦區(qū)激活減弱部分亦少于實(shí)驗(yàn)組， 可以進(jìn)一步證明非虛擬環(huán)境中的認(rèn)知與體能訓(xùn)練能夠改善MCI老年人的認(rèn)知功能， 但效果不如VR訓(xùn)練顯著。

部分研究發(fā)現(xiàn)認(rèn)知訓(xùn)練會(huì)導(dǎo)致被試局部腦區(qū)激活增強(qiáng)。代償模型（compensatory model）認(rèn)為， 衰老的大腦通過(guò)增加特定區(qū)域的激活和增加額外的大腦網(wǎng)絡(luò)來(lái)維持最佳的認(rèn)知功能（Lustig et al.， 2009）， 在老年MCI患者中可以觀察到類(lèi)似的現(xiàn)象。Belleville等人（2011）通過(guò)fMRI技術(shù)發(fā)現(xiàn)， MCI老年人在接受非虛擬環(huán)境下的記憶訓(xùn)練后額葉、顳葉和頂葉等腦區(qū)的激活區(qū)域增加， 其中既包括訓(xùn)練前已經(jīng)激活的區(qū)域， 還包括訓(xùn)練后新增的替代區(qū)域。維持最佳記憶功能除了依賴于特定區(qū)域的激活增加， 也依賴于新激活的大腦區(qū)域（Cabeza， 2002; Reuter-Lorenz， 2002; Stern et al.， 2005）。而在VR訓(xùn)練條件下， 同樣觀察到了腦區(qū)激活水平的增加。Tian等人（2023）在一項(xiàng)前后測(cè)實(shí)驗(yàn)中， 使用18通道近紅外光譜儀采樣裝置對(duì)進(jìn)行單次VR游戲的老年MCI被試進(jìn)行靜息態(tài)和任務(wù)態(tài)采樣。17名被試進(jìn)行了10分鐘的VR游戲“Beat Saber”， 游戲設(shè)置了相似的音樂(lè)和相同的難度。任務(wù)結(jié)束時(shí)， 研究者以完成狀態(tài)作為分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)， 將被試分為完成任務(wù)組（6人）和未完成任務(wù)組（11人）。研究者分析了被試的左側(cè)前額葉、右側(cè)前額葉、左側(cè)枕葉、右側(cè)枕葉、左側(cè)運(yùn)動(dòng)區(qū)和右側(cè)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)區(qū)共六個(gè)腦區(qū)， 其中兩組的ROL腦區(qū)和LOL腦區(qū)的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義， 未完成任務(wù)組被試在靜息狀態(tài)和任務(wù)狀態(tài)下的腦區(qū)激活水平較高。基于代償模型的觀點(diǎn)， 未完成任務(wù)組被試需要更強(qiáng)的大腦激活水平來(lái)維持其認(rèn)知功能。然而， 該研究并未設(shè)置非VR干預(yù)的任務(wù)對(duì)照組， 尚不能確定這種激活水平的差異是否由VR訓(xùn)練本身引起。

此外， 不同虛擬環(huán)境的設(shè)置會(huì)影響認(rèn)知功能障礙人群的大腦激活程度及全腦連通性。Qu等人（2023）在靜息狀態(tài)以及城市環(huán)境和自然環(huán)境兩種VR任務(wù)條件下， 使用fNIRS設(shè)備對(duì)老年被試的大腦激活狀況進(jìn)行了測(cè)量。小波振幅（wavelet amplitude， WA）的結(jié)果顯示， VR干預(yù)主要對(duì)認(rèn)知障礙人群的右運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)和右枕葉產(chǎn)生了影響：進(jìn)行VR干預(yù)后， 被試右運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)的WA在兩種VR條件下均顯著降低， 而右枕葉的WA在VR自然環(huán)境中則顯著升高。VR干預(yù)還增強(qiáng)了全腦連接， 且大部分為雙向信息連接， 自然環(huán)境任務(wù)對(duì)大腦網(wǎng)絡(luò)連通性的影響比城市環(huán)境任務(wù)更為顯著。總體結(jié)果表明， VR自然環(huán)境對(duì)大腦的刺激高于城市環(huán)境， 這一發(fā)現(xiàn)對(duì)VR訓(xùn)練任務(wù)態(tài)下認(rèn)知障礙老年群體腦功能變化的細(xì)節(jié)進(jìn)行了補(bǔ)充， 并對(duì)日后VR訓(xùn)練內(nèi)容的設(shè)計(jì)提供了新的思路。

5 "問(wèn)題與展望

VR訓(xùn)練能夠?qū)CI老年人的各項(xiàng)認(rèn)知功能產(chǎn)生積極影響， 目前， 這種干預(yù)手段正在全球范圍內(nèi)普及。然而， VR訓(xùn)練的效益水平、不同因素對(duì)干預(yù)效果的影響機(jī)制以及量效關(guān)系均未厘清， 干預(yù)結(jié)束后追蹤報(bào)告較少， 難以確定其長(zhǎng)期效應(yīng)。現(xiàn)有研究?jī)H關(guān)注了VR訓(xùn)練對(duì)MCI老年人腦功能的影響， 欠缺對(duì)大腦結(jié)構(gòu)及其他神經(jīng)生理活動(dòng)變化的探究， 神經(jīng)機(jī)制的探討尚待進(jìn)一步深化與完善。

5.1" 明確干預(yù)差異， 優(yōu)化VR訓(xùn)練

VR訓(xùn)練改善MCI老年人認(rèn)知功能的效果是否等同或優(yōu)于傳統(tǒng)環(huán)境下的干預(yù)手段， 目前的研究結(jié)果還存在較大爭(zhēng)議。對(duì)于整體認(rèn)知功能， 已有實(shí)證研究表明VR訓(xùn)練效果優(yōu)于其他訓(xùn)練方式， 其中兩項(xiàng)沉浸式VR聯(lián)合訓(xùn)練效果優(yōu)于傳統(tǒng)聯(lián)合訓(xùn)練（Kwan et al.， 2021; Liao et al.， 2020）， 一項(xiàng)非沉浸式VR運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練效果優(yōu)于傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練（Choi amp; Lee， 2019）。對(duì)于記憶， 兩項(xiàng)研究中均獲得了等效的改善效果， 其中Park和Park（2018）采用了半沉浸式VR運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練與使用電腦進(jìn)行的認(rèn)知訓(xùn)練， Liu等人（2022）采用了沉浸式VR認(rèn)知訓(xùn)練和傳統(tǒng)認(rèn)知訓(xùn)練。對(duì)于注意， 不同的研究差異較大， 上述關(guān)于記憶的兩項(xiàng)研究中， 前者VR組被試的注意改善顯著高于對(duì)照組， 后者兩組間則沒(méi)有顯著差異。對(duì)于執(zhí)行功能， 已有研究同樣出現(xiàn)了較大差異， Amjad等人（2019）使用了半沉浸式VR聯(lián)合訓(xùn)練與傳統(tǒng)場(chǎng)景下的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練進(jìn)行對(duì)照， 結(jié)果僅VR組的執(zhí)行功能改善顯著。另一項(xiàng)研究比較了非沉浸式VR認(rèn)知訓(xùn)練與常規(guī)認(rèn)知康復(fù)訓(xùn)練對(duì)MCI老年人的影響， 兩組的執(zhí)行功能均有改善， VR組的改善優(yōu)于在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中進(jìn)行桌面活動(dòng)的對(duì)照組（Park， Jung， amp; Lee， 2020）。在Liu等人（2022）的研究中， 沉浸式VR認(rèn)知訓(xùn)練干預(yù)和傳統(tǒng)認(rèn)知訓(xùn)練對(duì)被試的工作記憶產(chǎn)生了相同的改善。值得注意的是， 部分研究中虛擬環(huán)境和傳統(tǒng)環(huán)境中進(jìn)行的任務(wù)形式差異較大， 如認(rèn)知訓(xùn)練與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練（Park amp; Park， 2018）， 或聯(lián)合訓(xùn)練與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練（Amjad et al.， 2019）。另有研究表明， 自然虛擬環(huán)境和城市虛擬環(huán)境對(duì)老年人大腦網(wǎng)絡(luò)連通性的影響有差異， 自然虛擬環(huán)境對(duì)大腦的刺激高于城市環(huán)境（Qu et al.， 2023）。因此， VR訓(xùn)練與傳統(tǒng)干預(yù)效果的差異是來(lái)自干預(yù)形式還是干預(yù)環(huán)境尚需進(jìn)一步確認(rèn)。

虛擬環(huán)境可以基于真實(shí)場(chǎng)景拍攝制作， 或使用建模技術(shù)創(chuàng)建， 內(nèi)容既可以來(lái)源于真實(shí)世界， 也可能完全出于想象與假設(shè)， 具有較大的靈活性。相對(duì)于現(xiàn)實(shí)環(huán)境， 它的優(yōu)點(diǎn)在于可控性更高， 例如可以快速調(diào)整天氣、光線、聲音、場(chǎng)景內(nèi)的陳設(shè)等， 缺點(diǎn)在于除視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)外的其他感覺(jué)信息的欠缺， 活動(dòng)范圍、幅度及靈活性更加受限。VR訓(xùn)練是基于虛擬環(huán)境的特性進(jìn)行設(shè)計(jì)的， 這種環(huán)境本身的劣勢(shì)， 以及任務(wù)設(shè)計(jì)的不合理、完成度低、被試技術(shù)接受度差等都可能是造成部分研究中VR訓(xùn)練并沒(méi)有產(chǎn)生理想效果的原因。另外， 傳統(tǒng)場(chǎng)景中提升干預(yù)效果的方法， 或可以應(yīng)用在VR訓(xùn)練中。有研究表明， 至少包含有氧運(yùn)動(dòng)、阻力運(yùn)動(dòng)或平衡訓(xùn)練其中兩項(xiàng)的運(yùn)動(dòng)內(nèi)容在保護(hù)MCI患者的整體認(rèn)知和執(zhí)行功能方面最為有效（Huang et al.， 2022）。那么， 在設(shè)計(jì)VR運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練時(shí)設(shè)置多組分運(yùn)動(dòng)， 其效果可能優(yōu)于單一種類(lèi)的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然， 證明這一點(diǎn)還需合理設(shè)置對(duì)照組以排除其他因素的影響。

5.2" 界定沉浸程度， 揭示影響機(jī)制

現(xiàn)有研究顯示， VR訓(xùn)練的沉浸程度對(duì)MCI老年人的特定認(rèn)知功能的改善效果有所差異， 但這種差異產(chǎn)生的原因尚不明確。Yu等人（2023）對(duì)使用VR訓(xùn)練改善MCI老年人認(rèn)知的14項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照研究進(jìn)行了元分析， 結(jié)果表明半沉浸式VR干預(yù)對(duì)被試認(rèn)知靈活性的改善效果顯著優(yōu)于完全沉浸式和非沉浸式VR干預(yù)。對(duì)于其他認(rèn)知功能， 三種VR類(lèi)型間雖然未表現(xiàn)出顯著差異， 但仍表現(xiàn)出一定傾向：使用非沉浸式VR的亞組在整體認(rèn)知功能和短期記憶方面獲得了更多的顯著改善結(jié)果， 完全沉浸式VR則在對(duì)注意的干預(yù)效果上有輕微優(yōu)勢(shì)。另一項(xiàng)元分析的亞組分析表明， 相較于沉浸式VR， 半沉浸式VR對(duì)MCI老年人的整體認(rèn)知功能改善效果更顯著（邊繼萍 等， 2023）。

結(jié)果的差異性可能來(lái)自對(duì)VR設(shè)備類(lèi)型分類(lèi)的不同， 例如兩項(xiàng)研究都納入的一篇隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)（Park， Jung， amp; Lee， 2020）， 研究者使用的MOTOCOG系統(tǒng)的硬件部分包括觸摸屏顯示器和門(mén)把手、按鈕、方向盤(pán)等裝置， 被試在2D屏幕顯示的虛擬環(huán)境中進(jìn)行駕駛、做飯和購(gòu)物等活動(dòng)。Yu等人（2023）將其歸類(lèi)為非沉浸式VR， 而邊繼萍等人則將其歸類(lèi)為半沉浸式VR。對(duì)于同樣使用2D屏幕的兩類(lèi)VR設(shè)備， 在定義上尚缺乏明確統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。改變VR訓(xùn)練的沉浸程度， 可以對(duì)任務(wù)的卷入度、生態(tài)效度和被試體驗(yàn)感產(chǎn)生影響， 進(jìn)而影響訓(xùn)練的效果。而對(duì)于特定的認(rèn)知功能， 這一因素對(duì)干預(yù)效果的影響機(jī)制仍需做進(jìn)一步的研究。

5.3" 厘清量效關(guān)系， 探索長(zhǎng)期效應(yīng)

目前， 研究者通常進(jìn)行4周～12周的長(zhǎng)期VR訓(xùn)練， 每周進(jìn)行2次～3次干預(yù)， 每次持續(xù)15分鐘～ 100分鐘不等， 而VR干預(yù)的強(qiáng)度目前尚無(wú)明確定義。現(xiàn)有研究的局限主要在于樣本量較小、長(zhǎng)期效應(yīng)不明、未考慮性別差異等， 對(duì)于量效關(guān)系的研究， 目前亦處于匱乏狀態(tài)， 僅Amjad等人（2019）對(duì)單次和長(zhǎng)期（30次）半沉浸式VR聯(lián)合訓(xùn)練產(chǎn)生的效果進(jìn)行了對(duì)比：6周干預(yù)后， MCI老年被試閉眼狀態(tài)和睜眼狀態(tài)下的δ波、θ波的變化幅度均高于單次干預(yù)， 單次干預(yù)中未出現(xiàn)變化的β2 波在長(zhǎng)期干預(yù)后也表現(xiàn)出顯著增強(qiáng); 此外， 長(zhǎng)期干預(yù)后兩種狀態(tài)下腦電圖復(fù)雜性均高于單次干預(yù)。有研究表明， 阿爾茨海默癥患者的腦電圖比年齡匹配的對(duì)照組更加規(guī)律， 復(fù)雜性下降（Monllor et al.， 2021）。長(zhǎng)期干預(yù)對(duì)MCI老年人的大腦產(chǎn)生了更顯著的影響， 但其最大效應(yīng)劑量仍未確定。

現(xiàn)有研究鮮有對(duì)VR訓(xùn)練的長(zhǎng)期效應(yīng)的報(bào)告。Mirelman等人（2016）使用非沉浸式VR運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)老年被試進(jìn)行了為期6周的干預(yù)， 實(shí)驗(yàn)組被試的執(zhí)行功能和注意有所改善， 程度略低于進(jìn)行傳統(tǒng)環(huán)境中運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的對(duì)照組， 在統(tǒng)計(jì)學(xué)上這種效果基本持平。干預(yù)結(jié)束并間隔6個(gè)月后研究者對(duì)被試進(jìn)行了隨訪， 結(jié)果表明， VR組和對(duì)照組的兩項(xiàng)認(rèn)知功能表現(xiàn)均高于訓(xùn)練結(jié)束后的表現(xiàn)， 且VR組的執(zhí)行功能表現(xiàn)低于對(duì)照組， 注意表現(xiàn)高于對(duì)照組。然而， 該研究納入的282名老年被試中， 僅43人為MCI患者， 且未對(duì)該亞組進(jìn)行獨(dú)立分析， 這種長(zhǎng)期效應(yīng)對(duì)MCI老年人是否適用還無(wú)法做出判斷。未來(lái)， 研究者應(yīng)擴(kuò)大樣本來(lái)源并采取適當(dāng)?shù)某闃臃椒ǎ?確保樣本的代表性和可推廣性， 同時(shí)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)， 考慮試驗(yàn)周期與強(qiáng)度， 厘清VR訓(xùn)練改善MCI老年人認(rèn)知功能的量效關(guān)系， 并在干預(yù)結(jié)束后進(jìn)行持續(xù)追蹤和隨訪， 以確定VR訓(xùn)練的長(zhǎng)期效應(yīng)。

5.4" 探索大腦變化， 揭示神經(jīng)機(jī)制

fMRI、EEG、fNIRS等腦影像技術(shù)和電生理技術(shù)被用來(lái)觀察與MCI老年人認(rèn)知功能改善相關(guān)的腦區(qū)激活和腦區(qū)間連通性等客觀指標(biāo)。靜息態(tài)下， 沉浸式VR認(rèn)知訓(xùn)練對(duì)MCI老年人注意相關(guān)的大腦活動(dòng)產(chǎn)生了積極影響， 并改善了其與視覺(jué)功能相關(guān)的腦區(qū)功能連接情況。腦電結(jié)果表明， VR組被試的頂葉區(qū)和顳葉區(qū)周?chē)摩炔黠@減少， TBR降低（Thapa et al.， 2020）。在部分研究中， 這種改善顯著高于進(jìn)行傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的對(duì)照組， 但對(duì)照組的部分功率比（DAR與TBR）改善顯著高于VR組， 且對(duì)照組在干預(yù)后前額葉皮層、前扣帶皮層、顳葉和頂葉區(qū)域的靜息態(tài)α波連接連通性更高（Yang et al.， 2022）。功能磁共振結(jié)果顯示， 沉浸式VR認(rèn)知訓(xùn)練改善了MCI老年人與視覺(jué)功能相關(guān)的腦區(qū)功能連接情況（Kang et al.， 2021）。任務(wù)態(tài)下， 沉浸式VR聯(lián)合訓(xùn)練后被試的通道7、通道13、左側(cè)前額葉、右側(cè)前額葉和雙側(cè)前額葉激活顯著降低， 干預(yù)提高了神經(jīng)效率， 而進(jìn)行傳統(tǒng)環(huán)境下聯(lián)合訓(xùn)練的對(duì)照組被試僅通道10和右側(cè)前額葉激活顯著降低， 表明VR訓(xùn)練對(duì)腦功能的改善效果可能優(yōu)于傳統(tǒng)干預(yù)（Liao et al.， 2020）。然而， 由于現(xiàn)有研究中納入的被試數(shù)量較少， 且VR訓(xùn)練的沉浸程度、任務(wù)形式與內(nèi)容、時(shí)長(zhǎng)和頻率等差異較大， 其結(jié)論的可推廣性仍有限制， 在將研究結(jié)果應(yīng)用于更廣泛的情境時(shí)需要更加謹(jǐn)慎。

現(xiàn)有關(guān)于神經(jīng)科學(xué)的研究結(jié)果主要聚焦于靜息狀態(tài)下的大腦功能變化， 任務(wù)態(tài)下大腦活動(dòng)的研究結(jié)果相對(duì)不足， 而VR訓(xùn)練對(duì)MCI老年人大腦結(jié)構(gòu)及其他神經(jīng)生理活動(dòng)的影響尚不明確。有研究表明， 認(rèn)知訓(xùn)練可以增加老年人大腦皮層灰質(zhì)體積， 并增強(qiáng)白質(zhì)神經(jīng)纖維連接（霍麗娟 等， 2018）， VR訓(xùn)練是否可以對(duì)MCI老年人的大腦產(chǎn)生類(lèi)似的影響仍待證實(shí)。未來(lái)的研究中， 應(yīng)當(dāng)擴(kuò)大樣本規(guī)模， 繼續(xù)探索VR訓(xùn)練對(duì)MCI老年人大腦功能的影響， 并對(duì)大腦結(jié)構(gòu)及其他神經(jīng)生理活動(dòng)情況進(jìn)行觀察與分析， 以期進(jìn)一步揭示VR訓(xùn)練影響MCI老年人認(rèn)知功能的神經(jīng)機(jī)制。

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Effects of VR training on cognitive function in older adults with mild cognitive impairment and its neural mechanisms

CHANG Siqin¹， HUANG Chen¹， DAI Yuanfu¹， JIANG Changhao²

（¹ School of Kinesiology and Health， Capital University of Physical Education and Sports， Beijing 100191， China）

（² The Center of Neuroscience and Sports， Capital University of Physical Education and Sports， Beijing 100191， China）

Abstract： Elderly people with mild cognitive impairment （MCI） is a high-risk group for dementia. However， their brains retain structural and functional plasticity. Virtual reality （VR） based training can help delay the progression of MCI towards dementia. VR training can improve the overall cognitive function， especially memory， attention， and executive function of MCI elderly people. The intervention effect is influenced by factors such as immersion level， training form， and task content. VR training improves the efficiency of neural activity in elderly MCI patients， which is manifested by changes in the activation level of relevant brain regions and an increase connectivity between brain regions. VR training is expected to become a supplementary method for cognitive improvement in elderly MCI patients. Future research should clarify the dose-effect relationship of VR intervention， focus on its long-term effects， and further explore the potential mechanisms of VR training to improve cognitive function in elderly MCI patients.

Keywords： virtual reality， mild cognitive impairment， elderly， cognitive function， brain function

* 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（No.32371132）; 國(guó)家蛋白中心（北京）?北大分中心課題（No.KF-202102）; 首都體育學(xué)院體育醫(yī)學(xué)工程學(xué)新興交叉學(xué)科平臺(tái)研究項(xiàng)目（No.20230929）。

通信作者：蔣長(zhǎng)好， E-mail： jiangchanghao@cupes.edu.cn