VR智能运动干预系统助力超重肥胖青少年
AI导读:
上海交通大学团队开发全球首个专为青少年设计的VR智能运动干预系统REVERIE,通过沉浸式体验与智能教练结合,为超重肥胖青少年提供个性化运动干预,显著改善其健康状况与认知功能。
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。
如何打破这种恶性循环?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。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”。日前,澎湃科技记者专访了盛斌。

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,研究领域包括人工智能及虚拟现实(Virtual Reality,VR)。《柳叶刀》曾发表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”已经成为全球青少年面临的一个重要公共健康问题。
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。

传统的体育课堂,一位老师要面对整个班级,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,不会因为外貌或身体外在条件遭受歧视,这样会逐步建立起他们的运动信心和兴趣。
8周实验结束后,研究团队在回访中发现参与VR实验小孩的运动意愿仍然保持得比较高。实验数据显示,超重或肥胖青少年嗅觉感知综合评分(TDI总分)在干预后比基线提升了3.54分。尤其在认知功能上,VR运动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,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。
(文章来源:澎湃新闻)
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