虚拟现实认知训练对老年轻度认知障碍患者全脑功能连接的即时效应

孙佳玲; 种玉飞; 张荷玲; 吴青青; 吴璇; 李蔚; 邹更勇; 李俞贤; 夏文广

文章摘要

孙佳玲,种玉飞,张荷玲,等.虚拟现实认知训练对老年轻度认知障碍患者全脑功能连接的即时效应[J].中华物理医学与康复杂志,2026,48(3):209-216

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虚拟现实认知训练对老年轻度认知障碍患者全脑功能连接的即时效应

DOI：10.3760/cma.j.cn421666-20250825-00730

中文关键词: 虚拟现实技术轻度认知障碍近红外脑功能成像静息态

英文关键词: Virtual reality Cognitive impairment Functional near-infrared spectroscopy Resting state

基金项目:湖北省科技厅揭榜制科技项目 (2023BEB005)；国家中医药管理局科技专项课题 (GZY-KJS-2025-001)；国家卫生健康委重大课题指导性项目 (SZ2024HL027)

作者	单位
孙佳玲	湖北中医药大学,武汉 430060 湖北省直属机关医院（湖北省康复医院）,武汉 430060 神经调控技术湖北省工程研究中心,武汉 430060 湖北省中西医结合医院（湖北省职业病医院）,武汉 430000
种玉飞	湖北中医药大学,武汉 430060 湖北省直属机关医院（湖北省康复医院）,武汉 430060 神经调控技术湖北省工程研究中心,武汉 430060
张荷玲	湖北中医药大学,武汉 430060 湖北省直属机关医院（湖北省康复医院）,武汉 430060 神经调控技术湖北省工程研究中心,武汉 430060
吴青青	湖北中医药大学,武汉 430060 湖北省直属机关医院（湖北省康复医院）,武汉 430060 神经调控技术湖北省工程研究中心,武汉 430060 湖北省中西医结合医院（湖北省职业病医院）,武汉 430000
吴璇	湖北中医药大学,武汉 430060 湖北省直属机关医院（湖北省康复医院）,武汉 430060 神经调控技术湖北省工程研究中心,武汉 430060 湖北省中西医结合医院（湖北省职业病医院）,武汉 430000
李蔚	湖北中医药大学,武汉 430060 湖北省直属机关医院（湖北省康复医院）,武汉 430060 神经调控技术湖北省工程研究中心,武汉 430060 湖北省中西医结合医院（湖北省职业病医院）,武汉 430000
邹更勇	湖北中医药大学,武汉 430060 湖北省直属机关医院（湖北省康复医院）,武汉 430060 神经调控技术湖北省工程研究中心,武汉 430060 湖北省中西医结合医院（湖北省职业病医院）,武汉 430000
李俞贤	湖北中医药大学,武汉 430060 湖北省直属机关医院（湖北省康复医院）,武汉 430060 神经调控技术湖北省工程研究中心,武汉 430060 湖北省中西医结合医院（湖北省职业病医院）,武汉 430000
夏文广	湖北中医药大学,武汉 430060 湖北省直属机关医院（湖北省康复医院）,武汉 430060 神经调控技术湖北省工程研究中心,武汉 430060 湖北省脑卒中后中西医结合康复临床医学研究中心,武汉 430000

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中文摘要:

目的探讨沉浸式虚拟现实 (VR) 认知训练对老年轻度认知障碍 (MCI) 患者大脑功能连接的影响及作用机制。方法招募年龄 60~80 岁的老年 MCI 患者纳入患者组，同期招募年龄与之匹配的 16 例正常老年受试者纳入对照组。研究期间对照组不给予任何特殊干预，仅通过近红外脑功能成像技术 (fNIRS) 采集 6min 静息态闭眼数据；患者组则给予全沉浸式 VR 认知训练，并于干预前、后采集静息态 fNIRS 数据。通过分析各组受试者大脑认知相关脑区的血氧水平变化，探讨其大脑功能网络特征属性。结果对照组各脑区间的功能连接强度及功能连接边数均较患者组干预前后明显增加（P<0.05）。经错误发生率校正后发现，干预后患者组躯体感觉皮质 (SSC)、左侧初级运动皮质 (PMC/L) 及左侧前额叶眼动区 (EFE/L) 的功能连接强度与对照组间差异无统计学意义（P>0.05）。经校正后与干预前比较，干预后患者组额极皮质 (FPA)- 前额叶背外侧皮质 (DLPFC)、初级运动皮质 (PMC)- 前运动和辅助运动皮质 (PreM&SMC) 间的功能连接强度均明显增强，功能连接模式也更加集中，并趋近于对照组表现；干预后患者组左侧颞叶皮质 (TC/L)- 左侧枕叶皮质间的功能连接强度明显降低（P<0.001），左侧躯体感觉皮质 - 右侧枕叶皮质 (OC/R) 间的平均连接边数显著减少（P<0.01）。结论全沉浸式认知训练可能是通过认知负荷下 “增减并行” 的神经环路重塑，进而改善 MCI 患者的认知功能。

英文摘要:

Objective To document any immediate impact of immersive virtual-reality (VR) cognition training on whole-brain functional connectivity in elderly patients with mild cognitive impairment (MCI) and its underlying mechanism. Methods A case-control design was employed: 16 healthy elderly adults (60-80 years old) served as controls and 16 age-matched MCI patients constituted the intervention group. The controls received no intervention and only underwent a 6-minute eyes-closed resting-state fNIRS recording, while the MCI group completed an immersive VR cognition training session, with resting-state data acquired immediately before and after the intervention. Any changes in hemodynamics in cognition-related areas of the cortex were documented. Functional connectivity and graphical analyses were used to characterize the resting-state network. Paired-sample t-tests evaluated the significance of any differences observed before and after the MCI group's training; independent-sample t-tests compared the post-training data between the groups. Results In the control group, both the strength of functional connectivity among brain regions and the average number of functional connections were significantly greater than in the patient group before or after the intervention. After the intervention there was no significant difference between the two groups in terms of connectivity strength in the primary somatosensory cortex, the left primary motor cortex, or the left frontal eye field after FDR correction. The patient group exhibited significantly stronger connectivity between the frontopolar cortex and the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) after the intervention, as well as between the primary motor cortex and the premotor plus supplementary motor cortex, with a more focused pattern of connectivity similar to that of the control group. After the intervention, connectivity between the left temporal cortex and the left occipital cortex in the patient group was significantly weaker than before the intervention (FDR-corrected). Additionally, the average number of connections among regions of interest such as the left primary somatosensory cortex and the right occipital cortex had decreased significantly in the patient group. Conclusions Immersive VR cognition training improves cognition by a "gain-and-prune" rewiring mechanism. Local enhancement within key modules drives distant upregulation (local-to-global cascade), while inter-regional edges are thinned under high cognitive load, releasing resources and rebalancing excitation-inhibition, ultimately leading to better cognitive performance.

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