文章来源：中华精神科杂志, 2018,51(3) : 198-200
作者：王霁阳 叶兰仙 张玉堂
虚拟现实(virtual reality, VR)技术是近些年发展起来的一门新技术，其主要以计算机技术为核心，并将头盔显示器、数据手套等高科技设备生成视、听、触感等方面的实时互动的数字化环境[1]。使用者可以通过传感器和虚拟环境交互，产生身临其境的感觉。在此期间使用者可以将自己的视觉、触觉、听觉及情感反应展现。虚拟现实技术最大的特点是让使用者感到强烈的沉浸感，消除紧张不安的情绪。同时，虚拟现实技术可以根据使用者的情况，量身定制不同难度的测试及评估内容，并且可以提供安全的虚拟环境，让使用者大胆的体验及探索。而虚拟现实技术自身带有的交互性，可以让使用者进行角色扮演，获得各种不同的体验，更利于将其应用于现实。国外许多研究者将虚拟现实技术应用于神经精神研究领域，如脑梗死、焦虑症、恐怖症、注意缺陷障碍、创伤后应激障碍、精神分裂症等，然而我国关于虚拟现实技术改善脑梗死后认知功能以及缓解焦虑症、恐怖症等虽有报道，但精神分裂症领域却并未涉及，因此我们简要介绍国外利用虚拟现实技术在精神分裂症认知功能研究领域的进展，以期为我国运用虚拟现实技术在精神分裂症认知障碍患者中进行诊断及治疗提供新思路。
一、虚拟现实技术评估精神分裂症认知障碍
近些年，越来越多的学者开始从事精神分裂症认知领域的研究，而通过虚拟现实技术进行的研究主要着眼于认知功能方面，包括面部表情识别、空间记忆、认知灵活性、社会认知等。
1．面部表情：
精神分裂症患者在识别面部表情的能力方面存在缺陷，而现实中又缺乏相应的手段进行评估。Dyck等[2]利用虚拟现实技术模拟自然面部表情特征，发现精神分裂症患者在识别现实中人的面部表情与虚拟世界中人的面部表情变化时均出现相似的识别缺陷。而在愤怒和恐惧表情识别方面，有研究显示通过利用虚拟现实技术模拟的面部情绪改变与照片上表情变化进行对比，发现使用虚拟现实技术的患者更加容易识别。更进一步的研究来自Bekele等[3]开发的虚拟现实面部表情分析系统，在利用虚拟现实技术的基础上，结合面部表情动作编码系统，运用眼睛跟踪器定位、皮肤电传导以及通过测量参与者的生理反应（心率及呼吸频率等），评估患者的情感状态。通过这一系统平台，将来或许不仅可以精确和定量地评估精神分裂症患者社会认知缺陷，还能改善患者的生活质量。
2．空间记忆：
关于精神分裂症患者空间记忆的研究主要集中于动物实验研究，研究人员对于动物与人类的空间记忆研究角度和方式等方面有较大的差异性，这可能也是当前动物模型应用于人类研究有效率过低的原因。例如动物模型中的八臂迷宫是测量评估啮齿动物大脑前额叶和海马区域的空间学习和记忆能力，对人类进行类似研究比较困难。而Spieker等[4]通过虚拟现实技术将动物模型八臂迷宫转变成可应用于精神分裂症患者空间记忆研究的虚拟八臂迷宫，并对33例精神分裂症患者进行评测，结果显示患者在虚拟八臂迷宫试验中表现出受损的空间记忆与动物模型八臂迷宫实验中研究结果一致。这一发现可更好地进行临床研究，以及将来可能为缩短研发治疗精神分裂症新药的周期提供帮助。同时为了更加精确地衡量患者的空间记忆能力，研究者利用虚拟现实技术设计了水迷宫实验，虚拟目标导航任务评估患者的空间记忆受损程度，结果显示患者的空间记忆能力明显受损[5]。然而研究者对于患者的年龄、性别、早期或晚发精神分裂症等变量影响以及患者长期记忆等方面并没有进行相关研究，还有待于进一步发现。
3．认知灵活性：
精神分裂症患者认知缺陷可以表现为各个方面，如语言及非言语方面的记忆、视觉听觉、注意力、空间能力、执行能力等。但在日常生活中当遇到问题需要进行决策时，认知的不灵活性将直接影响生活质量、幸福指数以及社会功能[6]。评估认知障碍的方式往往是各种神经-统计学测试，如威斯康星卡片分类测验、Stroop测试等，然而这些不能反映现实生活中不可预知的情况。而Han等[7]利用虚拟现实技术试图模拟现实中的突发情况，所呈现的虚拟环境是让精神分裂症患者乘坐巴士到达会议现场，给予不同路线并在中间设置突然事件，结果显示患者反应及处理的时间与自身阴性症状的严重程度呈负相关，这提示现实中患者的症状严重程度与认知灵活性密切相关。由此可见，虚拟现实技术可以更好地帮助研究者评估患者的认知灵活性，未来可能对于改善提高患者的认知灵活性有一定的辅助作用。但需要注意的是测试任务的场景是公共汽车，如果是人际互动方面的场景可能会有不同的结果。
4．社会认知：
近些年，有学者认为社会认知主要由情绪感知、心理理论、归因方式和元认知等方面构成，而神经认知障碍和功能障碍之间的联系可能就是社会认知。但由于我们对于社会认知评估与现实生活中实际处理方式的不同，造成研究结果可能有很大差异性，这或许可以通过虚拟现实技术进行弥补[8]。在国外，虚拟现实技术已被广泛用于衡量异常的社会特征，Han等[9]利用虚拟现实技术让精神分裂症患者在虚拟环境中模拟人物在社会中交流互动，并观察其反应及行为，结果发现在倾听阶段患者的注意程度与理解能力呈负相关。而Shin等[10]利用虚拟现实技术开发出虚拟演讲程序，当患者使用积极、中性、消极情绪表达时，运用fMRI观察患者大脑背外侧前额叶皮质及左上颞沟的变化，结果发现背外侧前额叶皮质及左上颞沟区域活跃程度与阴性症状的严重程度呈负相关，与社会功能水平呈正相关。这些研究结果表明，背外侧前额叶皮质-左上颞沟网络的功能障碍可能是患者异常社会认知的基础。这种网络的异常功能可能会导致阴性症状的增加和社会功能减少。这些研究提示，虚拟现实技术不仅可以用于社会认知的评估，还可以用来辅助研究异常社会认知的神经生物学。当然，研究者关于患者的教育程度与大众普遍的认知水平等影响因素并未考虑，还需要进一步探索。
二、虚拟现实技术治疗精神分裂症认知障碍
虚拟现实技术不仅可以用于评估认知障碍方面，同样也可以用于通过训练来改善患者的认知损伤，而目前多数研究主要集中于患者社会功能恢复以及再就业等方面。
1．社会技能训练：
在人际交往方面，虚拟现实技术可以最大限度地减少传统评估方法所产生的偏见，其可能是评估社交技能最具潜力的工具之一[11]。同时，虚拟现实技术能够营造安全的环境，使患者训练社会技能的同时不被负面现实生活事件影响，如情绪失控或挫败感[11]。因此，研究者一直在探索使用虚拟现实技术提高患者言语交流及沟通能力。Park等[12]在社会技能训练中通过比较传统角色扮演与虚拟现实中角色扮演所产生的差异，发现虚拟现实系统更有利于患者提高对话技巧和自信心。Rus-Calafell等[13]将虚拟现实技术结合社会技能训练，结果发现患者阴性症状、社会功能、焦虑和不适有明显改善。这些结果表明虚拟现实技术可能会作为对传统社会技能训练的有益补充。
2．日常生活功能：
在改善患者日常生活功能方面，传统方法通过封闭式环境改善患者生活技能，然而这类缺乏现实环境的方法对改善患者的生活质量十分有限。Amado等[14]通过虚拟现实技术构建模拟城镇，使患者体验到处于现实环境的感觉，并设计了一套系统可以使患者做出平常生活中难以进行的行为（如购物、记住超市的方式或准时到达会议地点），为患者长期的康复训练提供了极大的帮助。Peyroux和Franck[15]基于虚拟现实平台开发了社会认知修复系统，社会认知修复主要的目标是改善患者日常生活中的功能，利用虚拟角色协助患者完成相关的人物互动任务来分析社会情境与情感信息，并制定治疗方案，需要注意的是现实的人际关系以及亲戚关系更为复杂，研究中给予的虚拟任务在实际生活中的情况仍需进一步研究。最近，Ruse等[16]研发出一套虚拟现实功能评估工具（VRFCAT），它是一种在互动游戏的基础上衡量患者的社会功能水平，利用模拟环境重现患者的日常活动。需要注意的是目前关于虚拟现实功能评估工具的灵敏度、可靠性、有效性和实用性还在评估中，一旦技术成熟，将更有益于患者。
3．职业康复：
认知功能缺陷往往是造成精神分裂症患者难以回归社会和再就业的重要因素。而已有研究证明虚拟现实训练可以改善患者的面试技巧，同时提高再就业的可能性[17]。Sohn等[18]开发了虚拟现实职业康复训练计划，让精神分裂症患者模拟便利店及超市中的员工进行操作，结果在为期8周的训练后发现患者在个人及社会功能量表和曼彻斯特量表评估方面均有良好改善。但值得注意的是研究者未评估使用抗精神病药或联合其他药物治疗的患者，这可能影响了研究结果。
三、虚拟现实技术应用于精神分裂症的其他方面
虚拟现实技术除应用于精神分裂症的认知领域研究外，对于其他症状的研究也有所涉及。通常询问患者病史多采用面对面的提问方式，或采用问卷调查的方式，但对于阳性症状明显且带有偏执思维的患者，通过上述方法患者可能会掩盖许多真实的想法[19]，但虚拟现实环境可能会让患者尽可能的表现出来。Freeman等[19]使用虚拟现实模拟地铁场景，评估200名伦敦市民在此环境因素下是否能够诱发出平时隐藏的偏执想法，结果表明健康人群受焦虑程度、知觉异常、人际关系敏感程度等因素影响产生的偏执想法确实可以被诱发出现。然而Broome等[20]考虑虚拟地铁场景可能更多为封闭环境，研究局限于内在心理因素，由此开发了高度还原城市街景的开放式虚拟环境，评估参与者（n=32）表达的想法，结果同样发现受试者暴露出比平时更多的偏执观念，提示虚拟现实技术可能成为预测评估健康人群是否患有偏执思维风险的一种新思路。需要注意的是参与者较为年轻（平均26岁），并且样本量较少，同时关于现实环境中如气味、温度等变量是否对研究结果产生影响，还需要进一步研究探讨。研究者利用虚拟现实技术研究内容涉及司法精神病学以及药物依从性方面，未来虚拟现实技术或许可以更好地辅助进行精神分裂症患者的诊断及治疗。
四、问题及局限性
部分使用虚拟现实技术治疗的患者报告了不良反应，主要包括头晕、头痛、恶心、视觉疲劳等，但这些症状大多很快消失并且没有留下后遗症[21]。需要注意的是，生活中的环境十分复杂多变，并且受个人行为影响较大，从而使精神分裂症患者临床表现出的症状会有很大的差异，所产生的环境也会有所不同。因此根据个体的差异性，需要制定不同的治疗方案，并且还需要临床医学专业、心理学专业以及计算机技术等相关人员共同参与。关于虚拟现实技术的应用同样也面临很多的挑战，如缺少相关的治疗与评估标准，患者多长时间可以获益，哪些因素对虚拟现实治疗至关重要等，并且现有研究中样本量较少，缺乏足够的说服力。在技术方面，仍依靠于计算机硬件及软件技术的发展，并且目前虚拟现实系统设备成本昂贵，且引进国外虚拟现实系统由于行为、文化、语言等方面的差异，可能也会降低临床使用价值，影响大规模使用。
五、总结与展望
虚拟现实系统具有良好的沉浸性、互动性和构想性，可应用于精神分裂症患者认知功能的各个阶段，包括诊断治疗以及恢复。虚拟现实技术既可以作为精神分裂症认知功能的评估工具，通过识别面部表情，评估空间记忆的损害，以及利用MRI等影像技术观察大脑特定区域损伤来辅助精神分裂症的诊断，也可以作为康复工具，通过独特的虚拟环境替代传统的恢复社会技能训练，让患者回归社会以及再就业。未来可将虚拟现实环境进行更精准的设计、控制，以便模拟出与现实更相似的环境，当然现阶段虽有研究者利用定位眼睛跟踪系统、生理传感器（心率、呼吸频率、皮肤反应）结合虚拟现实技术进行研究[6]，但还处于初步探索阶段，然而利用虚拟现实技术研究精神分裂症认知功能以及其他方面的价值是巨大的，值得期待。
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