全球首个！虚拟现实辅助减重，还能提升脑力

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VR运动减重效果如何？中国学者顶刊揭秘。

撰文丨李诗媛

来源丨医学界肥胖频道

超重/青少年肥胖发病率逐年增高，已成为全球性公共卫生难题，其不仅会增加心血管疾病、代谢疾病的风险，更可能导致青少年长期的认知功能发生变化。青少年的大脑易受到肥胖相关的认知障碍的影响，进而削弱工作记忆等执行功能。

尽管体育锻炼是公认的超重/青少年肥胖首选干预方案，但现实中诸多障碍严重制约了其实施效果，主要可归纳为以下几类：

• 内在动机不足，主动参与积极性不高；

• 体育锻炼过程中遭遇的同伴歧视等不良经历，加剧了对体育活动的抵触情绪；

• 个性化指导资源匮乏。

上述因素的共同作用导致青少年体育活动参与度降低。因此，构建安全且富同理心的体育干预措施，对激发肥胖青少年的运动热情、强化其参与体育活动的依从性具有重要意义。

2025年6月23日，上海交通大学医学院附属第六人民医院/主动健康战略与发展研究院李华婷教授团队、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通过医工交叉合作研究，携手上海体育大学王继红研究员团队、上海科技大学/上海临床研究中心曾嵘教授团队及新加坡国立大学林水德教授团队，在Nature Medicine发表研究论文Adaptive AI-based virtual reality sports system for adolescents with excess body weight: a randomized controlled trial（图1）。

该研究成功研发全球首个针对超重/肥胖青少年体重管理的虚拟现实VR运动干预系统REVERIE（Real-world Exercise and VR-based Exercise Research In Education，中文名“灵境”）。该系统创新性地利用了由深度强化学习驱动、基于Transformer架构的虚拟教练智能体，通过持续迭代用户交互不断优化升级，能够提供安全有效、沉浸式且富同理心的运动指导服务。其生物力学表现与运动心率响应，与同类型真实世界运动相比无显著差异。

随后，研究团队完成了全球首例针对超重/肥胖青少年的VR运动干预随机对照试验（RCT），通过创新的多维度评估证实：VR运动在超重/青少年肥胖干预中潜力显著，除减脂外还能全面改善其身心与认知健康，这一成果为破解青少年肥胖难题提供了创新方案，同时在改善其身心状态与提升认知能力方面开辟了新路径。

图1：在

Nature Medicine

“灵境”溯源：从钱学森先生的译名提议到REVERIE的致敬命名

早在1990年，钱学森先生便提议将“Virtual Reality”译为“灵境”；1993年，他进一步指出，VR能大大扩展人脑的知觉，因而使人进入前所未有的新天地，新的历史时代要开始了。

如今，VR虽已被应用于医疗保健领域，但现有VR运动系统存在适配性不足及缺乏严格的RCT来验证VR有效性等问题。研究团队为此开发REVERIE系统，为致敬钱学森先生的构想，故将中文名命名为“灵境”，这是全球首个专为超重/肥胖青少年体重管理设计的VR运动干预系统。

“灵境”破局：全球首个青少年减脂VR运动干预系统REVERIE亮相

REVERIE系统采用“模板驱动结合实时反馈”的深度强化学习策略，实现个性化的动态指导，具体可分为以下3个步骤：

（1）团队通过高精度动作捕捉技术，系统采集专业教练在乒乓球、足球教学中的动作，构建专业教练模板。

（2）以专业教练为目标行为模型，结合Transformer架构与深度强化学习技术，训练具备自主教学能力的虚拟教练智能体。

（3）部署运行后，系统持续采集智能体与青少年的交互数据，用于其持续强化学习与策略微调，实现青少年个性化运动干预。

研究结果显示，REVERIE系统能够提供安全有效、沉浸式且具同理心的体育指导，其生物力学表现与运动心率响应，与同类真实体育活动相近（图2）。

图2：REVERIE系统概览和生物力学评价

“灵境”实证：RCT验证身心脑多维改善显效

为进一步验证REVERIE系统作为针对青少年的运动干预工具的有效性，研究团队开展了一项RCT，共纳入227名超重/肥胖青少年，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。对照组维持原有生活运动习惯，运动组在常规体育课基础上增设每周三次的对应运动干预；真实与VR运动组则通过心率臂带控同强度，同时保持训练内容一致。所有受试者同期接受统一饮食管理，干预持续8周。主要研究终点为体脂含量变化，次要研究终点包括体成分、糖脂代谢、体适能、心理健康、认知功能等。上述研究终点对应“身”“心”“脑”的健康状态，以下将从这三方面解析REVERIE系统的干预效果。

▌身

8周干预后，主要结局显示，与对照组相比，VR运动组体脂平均减少4.28kg（95% CI -6.35~-2.22），真实运动组平均减少5.06kg（95% CI -7.13~-2.98），两组减脂效果相当。次要结局中，与对照组相比，VR运动组和真实运动组的血清肝酶水平[谷丙转氨酶（ALT）、谷草转氨酶（AST）、谷氨酰转肽酶（GGT）]及低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平均有所下降（表1）。

表1：受试者的体脂及代谢指标变化

▌心

心理评估显示，VR运动组和真实运动组受试者的自我效能感、自尊、幸福感、睡眠质量及饮食行为均显著提升（所有P<0.05）。同时，两组的运动意愿均显著增强（所有P<0.05），且VR运动组的增幅更大（平均值：0.96，95% CI 0.44~1.49）（表2）。此外，干预结束后6个月的随访显示，与真实运动组相比，VR运动组在上述结局指标中的改善效果仍持续存在（所有P<0.05）（图3）。结果表明，REVERIE体育干预能够对超重/肥胖青少年的心理健康及运动意愿产生持久的积极影响。

表2：受试者心理健康变化（从左到右依次为对照组、真实运动组、VR运动组）

图3：受试者在基线和6个月随访时运动意愿的变化

▌脑

在认知功能方面，与真实运动组相比，VR运动组表现出更高的嗅觉识别能力（平均值：2.84，95% CI 1.15~4.53）和更准确的工作记忆（任务准确率平均值：10.88%，95% CI 1.19%~20.56%）（表3）。

表3：受试者认知功能变化

脑功能影像显示，VR运动可引发更复杂、层级化且具重构潜力的脑网络活动，动态调节关键神经网络交互，增强神经效率与可塑性（图4a,b）。多组学整合分析指出，VR运动能够改变肠道微生物组、代谢组及脂质组特征，而真实运动主要体现为蛋白质组的变化。差异组学特征关联脑区集中于额叶、颞叶及楔前叶，与认知行为指标密切相关（图4c）。VR运动认知功能改善的机制可能涉及两条途径：一是通过肠道微生物群-脑轴调控认知；二是蛋白与代谢物互作共同影响认知功能。

图4：VR运动对超重/肥胖青少年脑活动和功能连接的影响及与多组学特征谱之间的联系

小结

本研究证实，针对超重/肥胖青少年群体，VR运动干预系统REVERIE不仅在减脂、代谢改善及运动意愿提升方面效果显著，更首次展现出对其心理健康、认知功能以及神经可塑性的积极影响。这一成果既是对钱学森先生“灵境”构想的生动实践，也为青少年的运动干预注入了科技驱动的全新活力。

未来研究若深入揭示其核心机制，或将进一步发现VR运动干预不仅能有效改善青少年当下的健康状况，更可能对其成年期乃至后代健康产生持久影响。而随着样本量扩大、干预周期延长与应用领域的拓展，这一技术的潜力若能充分释放，将有效助力青少年养成健康活跃的生活方式，为VR运动干预在青少年健康管理领域开启全新篇章。

参考文献：

[1] Wang J, Qin Y, Wu Q, et al. An adaptive AI-based virtual reality sports system for adolescents with excess body weight: a randomized controlled trial. Nat Med. 2025;31(7):2255-2268.

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