打破运动耻感，用VR技术帮校园里的超重肥胖青少年减重

【导语】超重或肥胖的青少年常常因害怕在运动中受到嘲笑而抗拒锻炼，从而陷入“越不动越肥、越肥越不动”的恶性(xìng)循(xún)环(huán)。虚(xū)拟(nǐ)现(xiàn)实（VR）技术或许能打破这一僵局。上海交通大学医学院附属第六人民医院盛斌教授团队携手多家机构，联合开发了全球首个专为青少年设计的VR智能运动干预系统——REVERIE。该系统通过沉浸式体验与智能教练的结合，为青少年提供更具吸引力和个性化的运动指导。近日，相关研究成果在《自然医学》上发表，揭示了VR运动在改善超重青少年健康状况方面的里程碑意义。

对于超重或肥胖的青少年来说，运动往往伴随着羞耻感，他们害怕在体育活动中受到同龄人的嘲笑或歧视。

如何打破这种因心理抗拒而不愿运动，从而陷入“越不动越肥、越肥越不动”的恶性循环局面？虚拟现实（VR技术）或许提供了一个突破口。

上海交通大学医学院附属第六人民医院、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团队携手上海体育大学王继红研究院团队等，联合开发了全球首个专为青少年设计的虚拟现实（VR)智能运动干预系统——REVERIE（Real-world Exercise and VR-based Exercise Research In Education，中文名为“灵境”）。该系统旨在通过沉浸式体验与智能教练的结合，为青少年提供更具吸引力和个性化的运动干预。

上述研究结果近日在《自然医学》（Nature Medicine）上在线发表。《自然医学》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”。日前，澎湃科技记者专访了盛斌。

研究结果近日在《自然医学》（Nature Medicine）上在线发表。

虚拟AI教练,为超重肥胖青少年提供富有同理心的运动指导

盛斌是国家“万人计划”青年拔尖人才获得者、教育部人工智能重点实验室及上海人工智能研究院智慧医疗技术负责人，研究领域包括人工智能及虚拟现实（Virtual Reality，VR）。

《柳叶刀》曾发(fā)表(biǎo)过多份关于青少年体育活动的研究报告，在报告里提及，“体育不活跃”（physical inactivity）已经成为全球青少年面临的一个重要公共健康问题。长期缺乏体育活动，不仅加剧肥胖，还会引发慢性疾病和心理社交问题，构成一个系统性的恶性循环。

早在2022年3月，盛斌在接受澎湃科技采访时就曾透露，希望通过人工智能和虚拟(nǐ)现(xiàn)实(shí)回(huí)答(dá)当(dāng)前(qián)困(kùn)扰(rǎo)科(kē)学(xué)界(jiè)多(duō)年(nián)的(de)难(nán)题(tí)，即真实世界体育锻炼与虚拟世界（元宇宙）VR运动各自对于人类身心健康有何影响。

盛斌告诉澎湃科技，这项研究始于疫情期间。当时他和教学组在上海某区级中小学调研时发现，中小学校园里，青少年肥胖问题非常突出。这类肥胖或超重青少年因为自身肥胖，有运动“耻感”，比如和别的小朋友一起踢足球、打乒乓球，会害怕受到歧视，所以这类学生的运动意愿会进一步降低，体重问题会更严重。

据盛斌介绍，REVERIE（灵境）系统创新性地设置了一位虚拟教练孪生智能体——REVERIE Coach。它利用了深度强化学习驱动且基于Transformer架构，可以提供安全、沉浸式、富有同理心且有效的运动指导。

虚拟现实运动系统（REVERIE）概览和生物力学评价

传统的体育课堂，一位老师要面对整个班级，对于动作跟不上的孩子，老师往往没有足够精力进行个别指导，也很难根据每个人的情况调整教学内容，这很容易打击孩子的自信心。

盛斌称，REVERIE Coach由深度学习算法驱动，具备“MFC”能力，即“Motivational, Friendly, and Compassionate”（具备激励性、友好性与同理心/同情心），可以在超重肥胖青(qīng)少年做运动时进行微调，这种实时反馈机制，能够让教练逐步适应不同学生的表现，孩子们也可以根据自己的节奏提升打球技巧。

VR运动后，记忆准确率提高肠道微生物菌群运动特征也发生变化

在研究过程中，研究团队共选取了227名超重或肥胖的青少年，随机分配至对照组、真实乒乓球运动组、真实足球运动组、VR乒乓球运动组和VR足球运动组。227名受试者在研究期间均接受统一的饮食管理，干预持续八周。

青少年可以戴上VR设备自主地进行锻炼、学习技能，在VR环境里没有社交距离的压力(lì)，不(bù)会(huì)因(yīn)为(wèi)外(wài)貌(mào)或(huò)身(shēn)体(tǐ)外(wài)在(zài)条(tiáo)件(jiàn)遭(zāo)受(shòu)歧(qí)视(shì)，这(zhè)样(yàng)会(huì)逐(zhú)步(bù)建(jiàn)立(lì)起(qǐ)他(tā)们(men)的(de)运(yùn)动(dòng)信(xìn)心(xīn)和(hé)兴(xìng)趣(qù)。

8周(zhōu)实(shí)验(yàn)结(jié)束(shù)后(hòu)，研(yán)究(jiū)团(tuán)队(duì)在(zài)回(huí)访(fǎng)中(zhōng)发(fā)现(xiàn)参(cān)与(yǔ)VR实(shí)验(yàn)小(xiǎo)孩(hái)的(de)运(yùn)动(dòng)意(yì)愿(yuàn)仍(réng)然(rán)保(bǎo)持(chí)得(de)比(bǐ)较(jiào)高(gāo)。“心(xīn)理(lǐ)状(zhuàng)态(tài)、自(zì)信(xìn)心(xīn)以(yǐ)及(jí)参(cān)与(yǔ)运(yùn)动(dòng)的(de)意(yì)愿(yuàn)，通(tōng)常(cháng)会(huì)比(bǐ)在(zài)真(zhēn)实(shí)体(tǐ)育(yù)课(kè)堂(táng)中(zhōng)要(yào)高(gāo)出(chū)很(hěn)多(duō)。”

实(shí)验(yàn)数(shù)据(jù)显(xiǎn)示(shì)，超(chāo)重(zhòng)或(huò)肥(féi)胖(pàng)青(qīng)少(shǎo)年(nián)嗅(xiù)觉(jué)感(gǎn)知(zhī)综(zōng)合(hé)评(píng)分(fēn)（TDI总(zǒng)分(fēn)）在(zài)干(gàn)预(yù)后(hòu)比(bǐ)基(jī)线(xiàn)提(tí)升(shēng)了(le)3.54分(fēn)。尤(yóu)其(qí)在(zài)认(rèn)知(zhī)功(gōng)能(néng)上(shàng)，VR运(yùn)动(dòng)组表现出感知能力增强和工作记忆准确率提升，在面对需要集中注意力、不断更新记忆的任务中，他们的记忆准确率平均提升了11.46%。同时，VR运动后肠道微生物组、代谢组和脂质组的特征也发生了显著改变。

值得一提的是，REVERIE系统在帮助超重肥胖青少年减重的同时，还能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，帮助这些超重肥胖青少年建立起主动运动的意愿，使青少年能够从“被动参与”转向“主动选择”。

盛斌称，对于肥胖儿童来说，肠道功能紊乱和菌群异常的情况较为常见，在实验和临床观察中，一些孩子如果表现出过于谨慎、焦虑，甚至有强迫的倾向，肠道出现问题的概率相对较高。

盛斌称，实验设定为8周考虑到VR毕竟要佩戴电子设备，它的使用频率和时长，短期来看有非常明显的干预效果，但如果将干预周期延长到半年或一年，能否继续提升、改善超重肥胖青少年的认知功能，有没有“拐点”的出现，比如会有受损情况的出现，这些也还需要后续进一步研究，也需要进一步完善。

“我们这项试验，现阶段形象地来说，就像‘爱丽丝梦游仙境’中刚刚踏入兔子洞的第一步。还不算深入洞底，所以不确定前方是充满风险，还是充满美好。但可以肯定的是，VR干预的效果机制与影响范围，有很多值得研究的点。”盛斌说。

据了解，目前这套REVERIE虚拟现实（VR)智能运动干预系统已申请专利，盛斌称会将研究成果进一步转化应用，后续会考虑推广到更多中小学进一步落地。