沉浸式虚拟现实结合生理传感技术的个体化应激反应评估平台(bWell)：设计与验证研究

推荐：本研究针对传统应激评估方法的局限性，开发了结合沉浸式虚拟现实(VR)与生理传感器(PPG/EMG)的bWell平台。通过神经心脏模型设计VR应激任务，系统监测心率变异性(HRV)等指标，验证了该平台可安全诱发多维应激反应(认知/情绪/躯体)，为个体化应激管理提供了新范式。

　　

现代社会压力已成为影响身心健康的重要风险因素，从工作负荷到新冠疫情都可能导致情绪、认知和生理层面的多重应激反应。但传统应激研究面临两大困境：实验室环境难以真实模拟复杂压力场景，而问卷调查又缺乏客观生理指标。更关键的是，个体对压力的反应存在显著差异——有些人会发展成焦虑抑郁，有些人却表现出应激弹性(resilience)。这种差异背后的生物标志物究竟是什么？如何建立个体化的评估体系？

加拿大国家研究委员会(NRC)的科研团队创新性地将沉浸式虚拟现实(VR)技术与多模态生理传感相结合，开发了名为bWell的系统性评估平台。他们基于神经心脏整合模型(NVIM)和迷走神经油箱理论(VTT)，提出迷走神经张力(vagal tone)通过心率变异性(HRV)反映的假说，认为这是连接大脑自我调节与心脏功能的关键桥梁。这项开创性研究发表在《JMIR Formative Research》，为个体化应激管理提供了新范式。

研究团队采用三阶段开发流程：准备阶段通过文献综述建立理论框架，开发阶段设计4类VR任务（城市场景诱发情绪压力、打地鼠游戏诱发认知压力、跑步任务诱发躯体压力及其双重任务），并整合EmteqPRO面部传感器采集HRV和肌电(EMG)数据；验证阶段通过3名健康受试者测试可行性。关键技术包括：自适应VR任务算法（保持80%正确率）、基于年龄的心率生物反馈系统、运动伪影信号处理（HeartPy库优化PPG数据）以及NASA-TLX多维评分体系。

【研究结果】

1. 耐受性与用户体验：
   模拟器疾病问卷(SSQ)显示所有参与者均未出现明显晕动症（总分<5），游戏体验满意度量表(GUESS-18)得分43.17分，证实系统具有良好沉浸感。特别是"可用性"和"游戏投入"子量表得分最高，但"创意自由度"评分较低，反映任务导向型设计的特性。

2. 应激需求的有效诱发：
   NASA-TLX评分验证了不同VR任务的特异性：

• 认知任务("打地鼠")成功诱发心理需求(评分>5)，伴随明显时间压力和努力感
• 跑步任务诱发躯体需求(评分>5)而不引起认知负荷
• 双重任务(跑步+CPT)同时激活心理和躯体需求
• 城市场景的情绪诱发效果未达预期(挫折感评分<5)，需优化视听刺激强度

1. 生理反应特征：
   经HeartPy处理的PPG信号显示，RMSSD(相邻心跳间隔差异的均方根)值在30-70ms合理范围内。个体化分析发现：

• 基线期：迷走张力存在个体差异
• 反应期：认知任务引起初始迷走张力升高（自我调节），高负荷时下降；躯体任务引发适度迷走撤退
• 恢复期：迷走张力回调速度与自我调节能力正相关

【结论与意义】
该研究首次实现VR环境下的多维应激系统评估，其创新性体现在三个方面：理论层面，将NVIM与VTT模型操作化为可测量的HRV指标；技术层面，突破运动伪影干扰实现动态HRV监测；应用层面，通过自适应算法和生物反馈实现个体化适配。

尽管城市场景的情绪诱发效果需要改进，但平台已证实能安全、特异性地激活不同应激维度。未来结合机器学习分析多模态数据（HRV、EMG、行为参数），可望建立个体应激反应预测模型。这对于精准识别应激脆弱人群、开发针对性干预措施具有重要价值，特别是在军事、医疗等高压力领域。研究团队计划下一步扩大样本量，并探索VR任务参数与临床指标（如抑郁量表）的关联性，推动从实验室研究向临床应用转化。