6月23日，上海交通大學醫(yī)學院附屬第六人民醫(yī)院李華婷教授團隊聯(lián)合上海交通大學計算機學院/人工智能教育部重點實驗室盛斌教授團隊，攜手上海體育大學王繼紅研究員團隊、上海科技大學/上海臨床研究中心曾嶸教授團隊及新加坡國立大學林水德教授團隊，在國際頂尖醫(yī)學期刊《自然醫(yī)學》上發(fā)表重要研究成果，宣布成功開發(fā)全球首個專為青少年設(shè)計的VR智能運動干預系統(tǒng)——REVERIE（中文名“靈境”）。該系統(tǒng)通過沉浸式體驗與智能教練的結(jié)合，為青少年提供更具吸引力和個性化的運動干預，旨在助力解決日益嚴峻的青少年超重和肥胖問題。?

青少年肥胖已成為全球性的公共健康危機，其患病率正迅速上升。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，從1990年到2022年間，全球5歲至19歲兒童和青少年中的肥胖人口增加了約3倍。青春期肥胖不僅顯著增加心血管代謝風險，還可能導致持久性認知功能下降。盡管體育鍛煉是一線治療方法，但運動動機不足、同伴壓力及缺乏個性化指導等因素限制了青少年參與體育活動的意愿和實際參與度。因此，開發(fā)安全、個性化且富有同理心的運動干預手段尤為重要。?

虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過將用戶沉浸于一個由計算機生成的交互式環(huán)境，為肥胖運動干預提供了新的可能性。然而，當前大多數(shù)VR運動干預系統(tǒng)仍采用“一刀切”的設(shè)計，難以根據(jù)使用者的個體特征進行精準適配。這種缺乏個性化的模式不僅影響實際干預效果，甚至可能帶來運動挫敗感、身體負擔加重等負面影響。此外，全球范圍內(nèi)關(guān)于VR干預有效性的高質(zhì)量隨機對照試驗仍較稀缺，制約了其在臨床實踐中的廣泛應用與科學評估。?

為彌補上述研究空白，研究團隊創(chuàng)新性地提出了一種融合“模板驅(qū)動”與“反饋導向”的深度強化學習策略。借助高精度動作捕捉技術(shù)，團隊對專業(yè)教練在乒乓球和足球教學過程中的動作進行系統(tǒng)采集，構(gòu)建專家教練模板，用于訓練具有自主教學能力的虛擬教練智能體。在部署運行后，這一系統(tǒng)將持續(xù)采集虛擬教練智能體與青少年用戶的交互數(shù)據(jù)，用于虛擬教練智能體的持續(xù)強化學習與策略微調(diào)，從而實現(xiàn)針對青少年的個性化方式引導的運動干預。該系統(tǒng)創(chuàng)新性地利用了深度強化學習驅(qū)動且基于Transformer架構(gòu)的虛擬教練孿生智能體，并通過迭代用戶交互進行優(yōu)化，可以提供安全、沉浸式、富有同理心且有效的運動指導，其生物力學表現(xiàn)和運動心率響應與同樣運動類型的真實世界運動無顯著差異。?

在研究過程中，研究團隊完成了全球首例聚焦超重肥胖青少年群體的虛擬現(xiàn)實運動干預隨機對照試驗（RCT）。在隨機對照臨床研究中，共納入227名超重或肥胖的青少年，隨機分配至對照組、真實乒乓球運動組、真實足球運動組、VR乒乓球運動組和VR足球運動組。對照組維持原有生活及運動習慣不變，運動組在學校原有的體育課基礎(chǔ)上增加每周三次相應的運動干預課程，真實運動組與VR運動組通過實時監(jiān)測心率的臂帶將運動強度控制在相同強度區(qū)間，同時兩組的技能訓練內(nèi)容保持一致。所有參與者在研究期間均接受統(tǒng)一的飲食管理，干預持續(xù)八周時間。主要研究終點為體脂含量變化，次要研究終點包括體成分、糖脂代謝、體適能、心理健康、認知功能等。?

研究結(jié)果顯示，VR運動在減脂和代謝改善方面與真實運動相當，在運動能力、心理健康及運動意愿維持方面更具優(yōu)勢。尤其在認知功能上，VR運動組表現(xiàn)出感知能力增強和工作記憶準確率提升。

腦功能影像顯示，VR運動相較于傳統(tǒng)真實運動在認知增強方面涉及的不同神經(jīng)機制，揭示了網(wǎng)絡(luò)交互的層級化組織模式，從簡單任務(wù)時局限于額頂任務(wù)控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的調(diào)節(jié)，到復雜任務(wù)時涉及更廣泛的跨網(wǎng)絡(luò)交互，VR運動干預能夠顯著影響工作記憶加工，提高神經(jīng)元效率和神經(jīng)可塑性。VR運動后，腸道微生物組、代謝組和脂質(zhì)組的特征發(fā)生顯著改變，真實運動干預后則主要觀察到蛋白質(zhì)組的顯著變化。與差異多組學特征相關(guān)的腦區(qū)尤其集中在額葉、顳葉和楔前葉等，與認知行為學指標聯(lián)系密切。