基于虚拟现实技术的认知-运动联合游戏训练提升老年人认知能力及内在神经机制的研究

The neural and cognitive decline accompanying aging is the biggest risk factor that threatens the physical and mental health of the elderly. Studies have shown that the older adults still maintain a certain ability of brain plasticity. Based on previous studies, our project proposes a novel virtual reality game design that combines cognitive and physical training, aiming at providing a promising remediation of decline in brain and cognition for the older adults. Moreover, multi-modal brain imaging technology during and after VR game training will be applied to extract the brain structural and functional connection patterns related to cognitive improvement of the older adults. These results will not only provide the neurological-level evidence for the efficiency of the VR game training, but also provide new evidence underpinning brain plasticity in aging.

老龄化伴随的神经、认知衰退是威胁老年人身心健康的最大风险因素。已有研究表明老年人仍保持有一定的大脑自身恢复和重建的能力，即大脑可塑性。本项目在以往研究的基础上，提出基于VR技术的认知-运动相结合的游戏设计方案，使老年人在体验轻松、愉快的游戏的同时，激发其神经可塑性，达到减缓老年人神经衰退，提升其认知能力的目的。其次，本项目在VR游戏训练的基础上，结合多模态脑成像技术，提取训练后老年人认知能力提升相关的大脑结构和功能特征，为VR游戏认知干预有效性提供脑成像方面的证据，为老年人大脑可塑性提供新的研究支撑。

老龄化伴随的神经、认知衰退是威胁老年人身心健康的最大风险因素。已有研究表明老年 人仍保持有一定的大脑自身恢复和重建的能力，即大脑可塑性。本项目在以往研究的基础上， 提出基于VR技术的认知训练游戏设计方案，使老年人在体验轻松、愉快的游戏的同时，激发其神经可塑性，达到减缓老年人神经衰退，提升其认知能力的目的。其次，本项目在 VR游戏训练的基础上，结合多模态脑成像技术，提取训练后老年人认知能力提升相关的大脑结 构和功能特征，为VR游戏认知干预有效性提供脑成像方面的证据，为老年人大脑可塑性提供新的研究支撑。.本文的主要结论是：.（1）本研究基于虚拟现实技术高沉浸感、多感知性、以及交互性的特点，同时结合经典心理学实验范式，针对老年人的身心发展特点，设计出一款适合老年人认知训练的游戏。首先，本游戏通过多任务模式（multi-tasking），促进老年人的认知训练 ；其次，本游戏能够保证玩家在认知训练的同时自由移动四肢和自由行走，从而促进老 年人在游戏训练中保持一定的身体运动。.（2）本研究开发的VR游戏训练显著提升了老年人在Go/Nogo任务的行为表现。即VR游戏训练后，被试的Go刺激正确反应的反应时显著降低，对 No-go刺激反应的 错误率显著降低，表明VR游戏训练能够显著提升老年人认知加工速度以及抑制错误反应的能力。 .（3）本研究开发的VR游戏训练显著提升了老年人在Stroop任务的行为表现。即VR游戏训练后，被试对颜色刺激的反应速度显著加快，表明VR游戏训练能够提升老龄化导致的执行控制能力的下降。.（4）本研究发现，VR游戏训练能够显著提升老年人大范围脑区的活跃水平，包括默认网络、执行控制网络、凸显网络、视觉空间网络。本研究结果显示，老龄化带来的大脑功能网络活跃程度的下降是可以通过有规律的认知训练加以改善的，表明老年人大脑依然保持的一定程度的可塑性。