青少年肥胖已成為席卷全球的公共衛(wèi)生風(fēng)暴。隨著快餐文化盛行和久坐生活方式普及，全球81%的青少年未能達到世界衛(wèi)生組織(WHO)推薦的運動量。更令人擔(dān)憂的是，肥胖對正處于神經(jīng)發(fā)育關(guān)鍵期的青少年造成雙重打擊——不僅增加2型糖尿病(T2DM)和脂肪肝等代謝風(fēng)險，還會導(dǎo)致工作記憶和嗅覺功能等認知損傷。傳統(tǒng)運動干預(yù)雖有效，但受限于運動動機不足、場地限制等因素，亟需創(chuàng)新解決方案。

在此背景下，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第六人民醫(yī)院聯(lián)合上海體育學(xué)院等機構(gòu)的研究團隊，在《Nature Medicine》發(fā)表了一項突破性研究。團隊開發(fā)了名為REVERIE（Real-World Exercise and VR-Based Exercise Research in Education）的虛擬現(xiàn)實運動系統(tǒng)，通過深度強化學(xué)習(xí)訓(xùn)練具有共情能力的AI教練，為肥胖青少年提供乒乓球和足球的沉浸式訓(xùn)練。

研究采用三大核心技術(shù)：1）基于專業(yè)教練模板的雙階段DRL算法，先通過數(shù)字孿生掌握標(biāo)準(zhǔn)動作，再通過人機交互實現(xiàn)個性化指導(dǎo)；2）運動導(dǎo)向的深度渲染技術(shù)降低眩暈感（SSQ評分<10）；3）多模態(tài)生物傳感器實時監(jiān)測心率（%HRmax達78%）和運動表現(xiàn)。通過227名肥胖青少年（BMI 26.96±3.34 kg/m2）的8周隨機對照試驗，比較VR運動、傳統(tǒng)運動與對照組的差異。

系統(tǒng)評估顯示生物力學(xué)等效性

代謝改善效果顯著
兩組運動干預(yù)均顯著降低脂肪量（VR組-4.28 kg，傳統(tǒng)組-5.06 kg，P<0.001），并同步改善肝功能（ALT降低3.67-8.08 U/l）和血脂（LDL-C降低0.12-0.15 mmol/l）。多組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)VR組特異性降低甘油三酯(TAG)和神經(jīng)節(jié)苷脂GM3，這些變化與認知改善顯著相關(guān)（r=0.41, P<0.05）。

認知增強優(yōu)勢突出

VR組在嗅覺測試TDI總分（提高2.84分）和2-back工作記憶準(zhǔn)確率（提升10.88%）上顯著優(yōu)于傳統(tǒng)組（P<0.01）。fMRI顯示VR組在高級認知任務(wù)中前額葉激活降低，功能連接重組更顯著，提示神經(jīng)效率提升。腸道菌群中具有神經(jīng)保護作用的嗜熱鏈球菌(Streptococcus thermophilus)增加2.1倍（FDR<0.25）。

這項研究開創(chuàng)性地證實，VR運動不僅能實現(xiàn)與傳統(tǒng)運動相當(dāng)?shù)拇x改善效果，還通過獨特的神經(jīng)-代謝-微生物組調(diào)控網(wǎng)絡(luò)增強認知功能。其開發(fā)的AI教練系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)VR"一刀切"的局限，為青少年肥胖干預(yù)提供了安全、可及且具有情感支持的數(shù)字療法新范式。研究揭示的GM3-APOE-前額葉功能軸等機制，為理解運動干預(yù)的跨器官效應(yīng)提供了新視角。隨著VR設(shè)備普及，這種融合人工智能和神經(jīng)科學(xué)的干預(yù)方案，有望重塑全球青少年健康管理格局。（子科生物報道）