多发性硬化症患者虚拟现实训练中的实时皮层活动特征：一项功能性近红外光谱(fNIRS)先导研究

本研究针对多发性硬化症(pwMS)患者运动康复中神经血管适应性机制不明的问题，通过功能性近红外光谱(fNIRS)技术首次揭示了pwMS在虚拟现实(VR)与真实环境(AP)执行上肢任务时的皮层激活差异。研究发现pwMS在辅助运动区(SMA)和运动前区(PMC)的△HbT浓度显著低于健康对照组，且缺乏任务依赖性神经血管调节能力，为VR康复的神经机制提供了重要证据。

　　

多发性硬化症(MS)作为一种累及中枢神经系统的慢性炎症性疾病，全球影响着超过280万患者，其典型的运动与认知功能障碍严重制约患者生活质量。尽管虚拟现实(VR)技术在神经康复领域展现出独特优势——通过沉浸式环境实现任务特异性训练并整合认知-运动双任务范式，但关于MS患者在执行VR任务时大脑皮层响应特征的研究仍属空白。更关键的是，既往fNIRS（功能性近红外光谱）研究多聚焦健康人群，未能揭示神经血管耦合异常这一MS病理特征如何影响VR训练的神经可塑性机制。

针对这一科学盲区，以色列特拉维夫大学联合意大利卡利亚里大学的研究团队在《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》发表了一项开创性研究。该工作首次采用便携式fNIRS系统(NIRSport2)同步监测14例MS患者与健康对照者在VR厨房洗碗任务中的皮层血流动力学变化，对比分析虚拟现实(VR)、实际执行(AP)及对应双任务条件(VR-cog/AP-cog)下辅助运动区(SMA)、运动前区(PMC)和体感联合皮层(SAC)的氧合血红蛋白(△HbO)、脱氧血红蛋白(△HbR)及总血红蛋白(△HbT)浓度变化。

关键技术方法包括：1）基于Meta Quest 2头显开发生态效度高的沉浸式VR厨房场景；2）采用国际10-20系统定位的8源-8探测器fNIRS阵列覆盖目标脑区；3）通过Homer3软件进行运动伪迹校正(Savitzky-Golay滤波)和广义线性模型(GLM)分析；4）设计包含记忆序列任务的认知-运动双任务范式；5）固定20秒分析窗口(5-25秒)确保数据可比性。

主要研究结果
皮层激活模式比较
健康对照组在SMA和PMC区域表现出显著的△HbT任务依赖性调制(p=0.039)，而pwMS组未见此现象。两组在VR与AP条件间的激活强度无统计学差异，证实VR可有效模拟真实任务的神经激活模式。

神经血管响应缺陷
pwMS组在SMA和PMC的△HbT浓度显著低于健康对照组(VR条件p=0.019；AP条件p=0.038)，提示神经血管募集功能受损。△HbO的组间差异亦呈现边际显著性(VR条件p=0.057)，反映氧代谢异常。

双任务效应特异性
仅在VR-cog条件下，pwMS组于SMA/PMC区域呈现显著异常的△HbO(p=0.050)和△HbT(p=0.038)响应，而AP-cog条件未见组间差异，表明VR环境更易暴露认知-运动整合缺陷。

讨论与意义
该研究首次绘制了pwMS执行VR任务的皮层激活图谱，揭示三个关键发现：首先，VR与真实任务引发相当的皮层激活强度，支持VR作为生态效度良好的康复工具；其次，pwMS普遍存在的SMA/PMC低激活现象，为临床观察到的运动计划障碍提供了神经生理学解释；最后，VR环境下双任务暴露的神经血管调节异常，提示沉浸式环境可能放大MS患者的认知-运动分离缺陷。

这些发现对神经康复实践具有双重指导价值：技术上，验证了fNIRS+VR联用方案在MS康复评估中的可行性；临床上，强调未来VR干预需针对性地加强SMA/PMC区域的神经可塑性训练。研究局限性包括未纳入前额叶等认知相关脑区，以及固定任务顺序可能引入的练习效应。后续研究可扩展皮层覆盖范围，并探索白质病变与fNIRS信号的相关性，为个体化康复方案提供更精准的神经标记物。