超越任务本身：环境与互动在针对痴呆症的虚拟现实干预中的关键作用

《Computers in Human Behavior》：Beyond tasks: Environment and interaction as active components in virtual reality interventions for dementia

　　• 虚拟现实环境作为主动成分，在痴呆症护理中塑造用户行为。
• 根据认知状态定制的虚拟环境设计增强了情感和认知参与度。
• 交互式的身体参与方式提高了沉浸感并促进了长期使用。
• 会话的频率和节奏影响着用户的依从性和治疗的持久性。
• 这些发现为医疗环境中以用户为中心的虚拟现实干预提供了设计原则。

引言
随着全球人口的老龄化，包括阿尔茨海默病及相关疾病在内的痴呆症发病率持续上升，这构成了一个严重的公共卫生问题和社会挑战（Henrotin等人，2025年）。目前估计全球约有5000万人患有痴呆症，每年新增病例约为1000万例（Cahill，2020年；H.-H. Li等人，2023年）。这种快速增长突显了管理临床症状和解决更广泛的心理社会需求的双重挑战。这表明需要创新策略，如虚拟现实，将治疗效果与有意义的参与结合起来，以提高痴呆症老年人的生活质量，并减轻家庭和医疗系统的负担。
痴呆症的发病机制涉及宏观大脑结构变化与微观神经病理学变化的相互作用（De Boni & Crapper McLachlan，1980年）。在结构层面，患者表现出大脑皮层和海马体的明显萎缩，伴随脑室扩大和脑组织丧失（P. Chen等人，2023年）。这些形态变化直接损害信息处理和语言能力，并严重损害记忆功能。在细胞层面，β-淀粉样蛋白斑块和tau神经纤维缠结等标志性异常破坏了神经元结构，削弱了突触连接，并加速了神经退化（Bellelli等人，2025年；Maggiore等人，2024年；Niu等人，2024年）。这些综合机制导致认知能力逐渐下降、情绪失调和身体机能退化，从而降低了生活质量并增加了家庭和医疗系统的护理需求（Culberson等人，2023年）。这些生物学基础框架了痴呆症护理的多方面挑战，有效的干预措施必须同时针对认知、情感和身体领域。
在当前的护理模式中，干预措施针对三个相互关联的领域：认知、情绪健康和身体功能。认知训练旨在保持记忆力、注意力和执行功能（Manenti等人，2020年）；情绪疗法旨在减少抑郁、焦虑和冷漠（Kim等人，2023年）；身体活动则支持平衡、力量和独立性（Khemka等人，2023年）。这些领域紧密相连。情绪稳定可以加强认知参与度，改善的认知能力可能提高动力，而保持的身体功能为认知和情绪健康提供了生理基础（Vásquez-Carrasco等人，2025年；Zhao等人，2023年）。进一步的证据表明，结合认知和身体训练可能产生互补的好处（Baldimtsi等人，2023a；Chaya等人，2025年）。身体活动保持了神经元的结构完整性和体积，通常被称为大脑的“硬件”，而认知活动增强了神经可塑性和电路效率，相当于“软件”（Soko?owska，2023年）。共同作用下，这些互补途径增强了认知储备和对衰退的抵抗力（Yan等人，2022年）。然而，现实世界的实施仍然受到限制。行动能力下降和安全顾虑限制了身体活动的参与，环境障碍阻碍了接触恢复性的自然体验，传统的认知训练往往单调且不适应不同的疾病进程。这些限制突显了需要新的策略来降低与运动相关的风险，提供安全可及的治疗环境，并在考虑健康状况、成本和劳动力限制的同时提高参与度。
虚拟现实（VR）技术已经成为应对这些挑战的有希望的工具（Wen等人，2024年）。虚拟现实以其沉浸感、交互性和定制性为特点，使患有痴呆症的老年人能够参与丰富多样的体验，刺激多种感官并激发动力（Mehrinejad Khotbehsara等人，2025年；Santos等人，2025年）。应用包括认知训练场景，如模拟购物或烹饪任务，基于森林、海滩或花园的放松环境以调节情绪，以及以锻炼为导向的计划，如虚拟步行、自行车骑行或划船，以支持身体康复。这些应用已经显示出在记忆、注意力、情绪和行动能力方面的改善，以及提高了治疗的享受度（Tortora等人，2024年；Yu等人，2024年）。对于行动能力受限或难以接触社交和自然环境的个体，虚拟现实提供了在家中或护理环境中安全和可控的优势（Eost-Telling等人，2024年）。
在过去三十年中，随着技术的进步，虚拟实在痴呆症护理中的应用也在不断发展（图1）。20世纪90年代和21世纪初的努力主要依赖于非沉浸式的桌面系统，这些系统专注于基本的认知刺激任务，如记忆回忆或导航练习。这些系统强调可行性和安全性，但在感官丰富性和体验性方面有所局限。21世纪10年代，头戴显示器（HMDs）和动作追踪技术的普及标志着向沉浸式虚拟现实干预的重大转变。研究人员越来越多地探索模拟日常生活场景和丰富环境，报告了参与度和生态有效性的改善。进入21世纪20年代，无线HMDs、空间计算和实时动作追踪的进步使得互动更加自然和真实。当代研究开始探讨环境特征（如自然场景与任务导向场景）和身体参与方式如何影响干预结果。当前对环境和互动的关注并非偶然，而是该领域从可行性测试向设计优化和个人化发展的自然进程。
从理论角度来看，基于虚拟现实的痴呆症护理中关注环境和互动基于多个跨学科框架。具身认知理论，由Varela、Thompson和Rosch等学者提出（DENNETT，1993年），并由Lakoff和Johnson进一步发展（Lakoff等人，1999年），认为认知过程从根本上受到身体经验和感官运动参与的影响，表明虚拟环境可能直接影响记忆编码、注意力和情绪处理。生态心理学，特别是Gibson的可供性理论，强调感知和行动与环境结构密不可分（Gibson，2014年）。环境不是中立容器，而是行动可能性的积极提供者。在痴呆症护理中，无论是熟悉的家庭环境还是自然景观，虚拟场景的设计可能会根据个体能力产生不同的认知和情绪反应。环境心理学进一步支持这一观点。Kaplan的注意力恢复理论（Kaplan，1995年）和Ulrich的压力减轻理论（Ulrich等人，1991年）表明，自然环境有助于注意力恢复和情绪调节。这些机制对于中度至重度认知障碍的个体尤其相关，他们的注意力资源和压力耐受力受损。认知神经科学的最新发现也强化了运动与认知之间的潜在协同作用（Cotman & Berchtold，2002年）。研究表明，身体活动可以促进老年人的海马神经发生和记忆巩固（Erickson等人，2011年），而环境丰富化可以调节突触可塑性和神经韧性（Nithianantharajah & Hannan，2006年）。关于具身模拟和镜像神经元系统的研究进一步表明，感官运动参与可以增强与学习和情感处理相关的神经激活模式（Rizzolatti & Craighero，2004年）。
几项最近的系统评价研究了虚拟实在痴呆症护理中的应用，主要集中在认知结果、可用性和技术可行性方面。近年来，此类评价的数量迅速增加，自2018年以来发表了超过18篇系统评价或范围评价，表明了对基于虚拟现实的痴呆症干预研究的兴趣日益浓厚。一些评价集中于特定模式，如沉浸式与非沉浸式系统（García-Betances等人，2015年），而另一些则评估了虚拟实在认知康复或情绪改善的整体效果（Gulin等人，2024年）。尽管这些研究提供了关于治疗效果的宝贵证据，但它们通常将虚拟现实视为一个同质的干预平台，并强调结果比较而非设计机制。很少有评价系统分析了虚拟环境的特征、身体互动的形式以及干预频率如何共同影响不同认知障碍阶段的治疗效果。
尽管有这些有希望的应用，但虚拟现实技术的快速发展超过了痴呆症护理中以设计为导向的理论综合的发展。随着沉浸式和交互式系统变得更加可访问和可扩展，临床医生和开发人员迫切需要基于证据的指导，以了解如何构建环境、整合身体参与并确定适当的干预剂量。如果没有这样的综合，虚拟现实有可能被作为一种通用工具实施，而不是根据疾病阶段和功能能力进行定制的精确干预。因此，系统地研究环境、互动和频率作为相互依赖的治疗变量既是及时的也是必要的。
本评价以60岁及以上被诊断为痴呆症（包括阿尔茨海默病和血管性痴呆）或轻度认知障碍（MCI）的成人为研究对象。它旨在通过综合经验证据来填补这些空白，并围绕两个核心问题展开：（1）哪些类型的虚拟环境对不同认知障碍阶段的老年人最有效？（2）环境、身体参与和频率如何相互作用以影响结果并塑造痴呆症干预的整个过程？解答这些问题将明确环境类型与认知状态之间的阶段特定匹配原则，并进一步支持从单一变量分析向协调设计策略过渡的集成干预框架的发展（图2）。除了理论进步外，这种综合还具有直接的临床意义，例如针对MCI的上肢互动任务导向环境和针对中度至重度痴呆的放松自然场景，可以实现个性化干预计划。本评价旨在系统地研究环境背景和具身互动在虚拟现实干预中的作用。通过综合跨研究的经验证据，我们试图澄清不同环境设置和互动模式如何促进治疗效果。以下部分描述了所采用的系统方法论，按环境和互动类型组织了研究结果，并讨论了对理论、实践和未来研究的影响。

搜索策略
在五个数据库中进行了系统文献搜索：PubMed、Scopus、Web of Science、CNKI和Elsevier。搜索关键词包括“虚拟现实”、“痴呆症”、“阿尔茨海默病”、“老龄化”、“老年人”及其相关变体。由于2010年之前虚拟现实技术在医疗或痴呆症研究中很少使用，搜索范围限制在2010年1月至2024年12月的出版物。数据库搜索于2024年12月31日进行。

结果
共有48项研究被纳入本评价，涵盖了23个国家和1,944名60岁及以上的参与者（见文末的表S1）。大多数参与者患有痴呆症，包括阿尔茨海默病和血管性痴呆，其中约60%被归类为轻度认知障碍（MCI），约25%为中度至重度痴呆；其余15%为认知健康的老年人作为对照组。干预通过各种虚拟现实技术进行。

环境类型的作用
前述结果揭示了环境与互动在虚拟现实干预中的几个模式。我们现在根据现有理论和实证证据来解释这些发现。本评价的结果表明，虚拟环境不仅仅是背景设置，还是塑造不同痴呆阶段认知、情感和行为反应的主动治疗因素。沉浸式自然景观、文化环境和基于记忆的场景与中度至重度痴呆患者的情感益处密切相关，而任务导向和游戏化环境则更好地支持了轻度认知障碍患者的记忆、注意力和执行功能。

作者贡献声明
Daiyue Lu：可视化、方法论、正式分析。
Pai Liu：撰写-原始草稿、验证、方法论、数据管理、概念化。
Jessica Fernandez：撰写-审阅和编辑、验证。

未引用的参考文献
Higgins和Green，2011年；Lai和Pai，2024a；Rose等人，2021a。

利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。

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