摘要
背景
执行功能障碍是轻度认知障碍(MCI)的常见特征。传统斯特鲁普测试等评估工具虽应用广泛，但缺乏生态效度。基于具身认知的虚拟现实(VR)认知评估可能提供更具沉浸感且敏感的检测方法，可捕捉细微的执行功能障碍。
方法
本研究开发并验证了新型VR斯特鲁普测试(VRST)，模拟现实生活中的服装分类任务，涉及冲突的文字-颜色刺激。413名老年人(224名健康对照和189名MCI患者)使用手持控制器完成VRST，收集任务完成时间、三维轨迹长度、犹豫潜伏期等行为指标。参与者同时接受传统评估：蒙特利尔认知评估韩文版(MoCA-K)、纸质斯特鲁普测试和科西块测试(CBT)。采用受试者工作特征曲线和斯皮尔曼相关分析区分能力和结构效度。
结果
所有VR衍生行为标志物均有效区分MCI患者和健康对照，三维轨迹长度区分能力最强(AUC=0.981)，其次为犹豫潜伏期(AUC=0.967)，均优于MoCA-K(AUC=0.962)。VRST结果与整体认知(MoCA-K)、抑制控制(斯特鲁普)和工作记忆(CBT)显著相关，验证了聚合效度。基线运动能力无显著差异，提示执行功能是表现差异的主要影响因素。
结论
VRST通过具身认知-运动交互提供了有效、可靠且可扩展的MCI相关执行功能障碍检测方法。其在现实情境中捕捉细微行为变化的能力，显示出在临床和社区认知筛查中的应用潜力。
试验注册: 本研究在泰国临床试验注册中心(TCTR)回顾性注册，注册号TCTR 20250625011。
引言
轻度认知障碍(MCI)代表阿尔茨海默病的前驱阶段，其特征是记忆和执行功能下降超过正常衰老变化。随着早期干预的重视，定期监测MCI患者以检测向阿尔茨海默病转化的风险至关重要。虽然神经心理学筛查工具仍是临床识别MCI的主要方法，但其局限性已有充分记载。广泛用于区分MCI的蒙特利尔认知评估工具(MoCA)显示出相对较低的敏感性，影响其准确区分早期MCI与正常认知衰老的能力。其他筛查工具如时钟绘图测试和迷你认知测验也存在敏感性和特异性不足的问题。
除了认知障碍，MCI患者还表现出与认知相关的运动功能障碍，特别是上肢功能。先前研究显示，智能手机衍生的键盘动力学可区分MCI患者与认知健康的老年人，敏感性和特异性均超过97%。数字生物标志物，特别是移动和可穿戴技术产生的标志物，因其传感器敏感性和实际应用前景，成为MCI检测的研究热点。从这个角度看，沉浸式虚拟现实(VR)认知-运动任务中收集的行为指标(如手部运动轨迹和反应犹豫)已显示出显著的区分潜力。虽然智能手机键盘分析在真实世界环境中具有高诊断性能和实用优势，更适合被动或持续监测，但VR评估可在临床环境中创建结构化的沉浸式任务环境，允许在标准化条件下精确操控刺激并收集具身行为反应。
方法
参与者
参与者来自韩国首尔和天安的老年人日间中心，分为224名健康对照(HC)组和189名MCI组。根据既往标准，MCI纳入标准包括：1)主观记忆下降投诉；2)相对于年龄和教育匹配的HC，神经心理测试显示记忆损伤≥1.5个标准差；3)认知筛查测试显示一般认知能力保留；4)日常活动独立；5)无VR使用经验。排除标准包括：1)痴呆诊断；2)神经系统或精神疾病；3)严重视力或听力障碍。
研究获得顺天乡大学机构审查委员会批准，所有参与者在充分了解研究目的和程序后签署书面知情同意书。
程序
所有参与者完成MoCA-K、传统斯特鲁普测试和计算机化科西块测试(CBT)以评估基线认知功能。同时使用箱-块测试和沟槽插板测试评估上肢功能。随后进行VRST测试。参与者接受至少10分钟的教程培训，熟悉VR界面后休息10分钟，在安静房间内完成三次VRST测试，每次间隔30秒。测试空间清空3×3米区域确保手柄自由移动。
结局指标
VRST模拟真实情境中的斯特鲁普任务，要求参与者忽略物体颜色这一显著感知特征，根据语义身份(如衬衫、裤子)分类虚拟物品。例如黄色衬衫需移动到标记为"衬衫"的红色箱子(见图1)。该任务设计为持续抑制需求，最大限度减少任务时间和认知疲劳。测试在Unity引擎开发，23英寸显示器呈现，使用HTC Vive手柄交互，采样率90Hz记录行为数据。
VRST产生三个行为指标：1)任务完成时间反映处理速度；2)三维轨迹长度反映运动效率；3)犹豫潜伏期反映认知处理延迟。这些指标与认知理论相关：完成时间关联处理速度，犹豫潜伏期反映反应启动障碍，三维轨迹长度反映工作记忆或抑制调控受损。
结果
组间一般特征
两组人口统计特征无显著差异(p>0.05)，MoCA-K、斯特鲁普测试、CBT和VRST指标均显示显著差异(p<0.001)。
敏感性与特异性
VRST的三维轨迹长度(AUC=0.941)和犹豫潜伏期(AUC=0.925)区分MCI的能力显著优于MoCA-K(AUC=0.813)。三维轨迹长度敏感性达96.8%，犹豫潜伏期特异性达100.0%。
认知功能相关性
VR衍生指标与MoCA-K(r=-0.598至-0.683)、斯特鲁普测试(r=0.583至0.627)和CBT(r=-0.309至-0.381)均显著相关(p<0.01)，表明这些指标与整体认知、抑制控制和工作记忆相关。
讨论
本研究验证了VRST行为标志物区分MCI的能力。三维手部运动和犹豫潜伏期的敏感性和特异性均优于传统工具。特别是三维运动轨迹的变化可能反映执行功能障碍，而基线运动功能无差异表明这些变化源于认知障碍而非运动功能本身。研究发现MCI患者的工作记忆损伤与CBT表现下降相关，这支持VRST测量的认知功能基础。
与传统任务相比，VRST具有认知域特异性优势。虽然既往研究使用虚拟超市等任务检测MCI，但这些任务同时涉及多种认知过程，难以定位特定功能障碍。VRST明确设计为抑制控制任务，改善了认知域特异性。此外，研究通过纳入标准化运动评估排除了运动变异的影响，并首次将VR指标与MoCA-K进行直接比较，证实其临床附加价值。
三维轨迹长度显示出最强的区分能力，这可能反映运动效率障碍和计划紊乱。从认知控制角度看，增加的运动轨迹可能与前额叶-纹状体网络功能障碍有关，该网络在MCI早期就出现退化。与任务持续时间相比，运动轨迹的空间复杂性和不规则性更能直接捕捉运动控制、注意转移和抑制调控的细微缺陷。
虽然既往研究尝试将VR特征与磁共振成像数据结合，但分类准确性仅提高约5%。考虑到MRI的高成本和数据收集难度，本研究采用商业化VR设备，提高了临床和社区应用的可行性。设计上避免使用头戴显示器，采用坐姿静态设置和单手柄操作，减少操作复杂性，为未来年龄友好化界面改进奠定基础。
结论
VR衍生的运动-认知标志物，特别是抑制控制相关指标，在MCI识别方面比传统工具更具临床价值。三维轨迹长度和犹豫潜伏期作为敏感且可扩展的数字生物标志物，显示出沉浸式VR评估替代传统神经心理学工具的潜力，为临床和社区环境中的早期MCI检测提供可行且吸引人的方法。
【全文结束】
