从人工智能到元宇宙：运动防治抑郁的新方向*

卢晓鹏 谭长青 周 宇

元宇宙热潮正在取代人工智能迅速涌进教育、医疗、城市管理和游戏等各个领域，为不同领域数字化转型提供新的助力。目前，人工智能和医疗相互促进、密切关联，正在被医疗系统和医患人群所接纳，但这仅是传统医疗模式向智能服务的转型受益，聚焦于运动防治抑郁的实践应用中，人工智能赋能医患自身利用运动防治抑郁的自主性依旧受限，人工智能服务医疗呈无规模、非流程化的碎片式系统[1]。就抑郁防治方面，人工智能已在学校抑郁等疾病预测、社区疗养院慢性病干预以及医疗系统的疾病治疗与医学服务智能化中初见成效，但在后期的抑郁治疗、中老年人心理防护举步维艰，孕妇人群孕期抑郁焦虑共患现象仍未解决，各人群抑郁阶段化明显的同时缺乏同步性。元宇宙因其多元化、沉浸式体验及场景架设等特性，通过搭建各种应用场景构建虚拟的数字世界，元宇宙进而或衍生或重塑不同于现实世界的生活方式。运动作为易行、经济、有效的替代辅助手段，可以有效解决患者药物副作用、病耻感及依从性等限制，因此，元宇宙可结合运动为抑郁防治及筛查等提供理想的服务空间[2]。同时为探索运动防治抑郁、医疗系统预防慢性病以及治疗服务的元宇宙应用布局提供理论依据和实践构想。

1 元宇宙的相关概念和特征

元宇宙(metaverse)一词源于1992年Neal Stephenson的科幻小说《SnowCrash》中虚拟世界的概念。书中描述了现实人类通过眼镜和耳机等虚拟现实(virtual reality，VR)设备连接终端进入计算机模拟的虚拟空间，与虚拟人共同生活在一个虚拟世界的未来设定[3]。元宇宙实质是指平行于现实世界，又独立于现实世界的一个虚拟空间，即映射现实世界的在线虚拟世界，亦是通过融合技术实现愈加真实的数字虚拟世界。当前元宇宙环境正在为搭建医疗、教育等数字化世界和建立虚拟场景融合下初具模型，科技革命进程的不断更迭，元宇宙改变了现有的物理空间表征与功能，将从人类的美好幻想变为现实。

元宇宙的特征主要体现在沉浸式用户体验、虚实结合的应用场景以及多元化的底层技术集合三个方面。通过穿戴设备确保听觉、视觉和触觉等感官体验，经过低延迟、高反馈以及拟真感的交互技术实现元宇宙的体验效果，从而达到超越现实的沉浸式体验[4]。同时，基于现实和虚拟的深度融合，元宇宙场景中将不再界限虚拟和现实，可以通过用户“因人而异”地任意转换场景形态，并在应用场景中进行工作、学习和生活等方式。此外，元宇宙作为一种数字型应用系统，将大数据、人工智能、区块链以及VR、增强现实(augmented reality，AR)等数字技术以及脑机接口(brain-computer interface，BCI)、可穿戴设备、混合现实(mix reality，MR)和扩展现实(extended reality，XR)等交互技术进行集合组建，并保证其运转的流畅性和高效性，随着底层技术的创新变革，元宇宙将被赋能更多数字化特征，应用于医学、城市管理等场景领域中[5]。当下，医学领域应用的BCI技术已成为焦点，随着VR、AR、MR和XR的持续迭代升级，正在打造VR沉浸体验不断深化的感知交互物联网医学应用场景。

2 元宇宙赋能运动防治抑郁的现实需求

2.1 元宇宙的医疗新机遇

近年来，人工智能引发了医疗领域各方面的数字革命，推动医疗行业的飞速发展，其主要体现在医疗诊断中，通过和互联网大数据的结合，实现了对慢性病和心理疾病早期预警监测、流行趋势的分析和可视化，目前智能问诊、远程医疗和教学手术等方式缩短就医治病和探索信息的时间，实现精细化分级诊疗体系，有效减轻医疗机构的负担和压力，提高医疗服务的质量[6]。基于互联网发展和科技更新的支撑，众多底层工具、设备和平台不断为元宇宙从概念走向现实。但人工智能因远程管理不便、医患参与度不佳以及防治手段缺乏等原因遭受争议不断，同时科技促进在线医疗的变革与创新，元宇宙逐渐取代人工智能初露端倪。而VR、数字孪生等技术不断升级赋能元宇宙医疗平台重塑，随着元宇宙医学联盟(International Association and Alliance of Metaverse in Medicine，IAMM)的成立，元宇宙作为集多种新兴技术于一体的高阶产物，正在重新定义在线医疗的发生时间、空间，并为元宇宙教学、科普、会诊、分级诊疗和临床研究搭建云端平台[7]。虽然目前在沉浸式学习环境、人机交互以及数据资源整合方面仍存在技术瓶颈，但元宇宙助力医疗恰逢其时，对其未来应用需未雨绸缪。因此，在防治抑郁的过程中，人工智能虽能精准诊断和精准治疗，但目前缺乏自动化评测、智能防治以及针对患者自身的表现形式和形态，简言之，人工智能在运动防治抑郁中，仅能对过程进行监测，但对于运动的实时反馈，以及根据运动前、中、后的抑郁情绪和疲劳程度修正运动强度、时间和频率等运动因素，以达到预期的效果是其暂未达到的，因此，元宇宙视域下的运动防治抑郁新理念应运而生。

此外，元宇宙的应用和交叉互动对于数字化社会的发展具有深远意义，人工智能和元宇宙都在有效性、可信度和法律束缚等方面面临着诸多挑战，但这是新事物伴随新风险的共性，同样也伴随着众多机遇，降低元宇宙在运动防治抑郁过程中带来的可能风险。

2.2 体、医、卫融合发展失衡

“体医融合”到“体卫融合”是“被动医疗”到“主动健康”理念的转变，但目前两个融合体系在布局和实施过程中纳履踵决，源于两者理念及机制和支撑服务体系仍旧缺乏科技助力，导致区域发展失衡、社会参与度低效以及体医、体卫产业滞后等问题。健康中国的战略背景下，体医融合干预人体身心健康作用显著，但随着“主动健康”理念的普及与全民健身意识上涨，对体医融合服务需求逐渐多样化、专业化和个性化。目前，体医融合推行停滞不前，主要表现在两个融合主体尚未形成合力，政策法规仍未健全，缺乏成熟的融合机制，同时体医融合还亟需跨学科人才满足全民健身需求。此外，体医融合中目标群体对运动尚不能知行合一，导致实施过程中仍存在偏差和失效[8]。过去几年间，形成体医结合的疾病管理与健康服务模式尚未进入实质性发展阶段，体卫融合作为未来主动健康的新趋势，随着慢性疾病中心、运动处方库等医疗机构的成熟，体卫融合正在利用设立机构门诊推广慢性病运动干预项目和方法[9]。然而，相比体医融合，体卫融合还处于起步阶段，面临着机制规范、人才匮乏、专业受限等诸多瓶颈。因此，搭建元宇宙的人工智能、区块链和数字孪生等底层技术不仅为体、医、卫融合的应用提供赋能，更可以通过“扩展理论”和“连接实践”促进社会大众在思想观念上吸收体、医、卫融合理念[10]。

2.3 社会发展背景下抑郁高发

全球共有3.22亿人患有抑郁，且呈逐年上升趋势，抑郁已由一种心理疾病逐渐成为一类影响人类身心健康和生活质量的社会公共卫生问题。易感人群特征明显是抑郁高发的主要原因之一，易感人群主要包括低龄化(青少年人群)、低收入以及孕妇和老年人群，且此类人群在由抑郁情绪严重至抑郁障碍过程中，易受到忽视、病耻感和共病的影响。因此，通过运动防治抑郁亟需人工智能服务系统更新和再开发。研究发现易感人群常见的抑郁诱因分为贫困、学业、家庭、身心疾病、人际关系和意外事件等，各年龄段群体都各具压力，侧重点有所不同，但却融入了个体自然成长的全过程，各抑郁诱因互相影响，造成情绪恶性循环，不仅加重抑郁情绪，更易造成自杀等危害社会的行为[11]。

2.4 抑郁防治过程陷入困局

抑郁的识别率、治疗率不足是导致患病率逐年上升的主要因素，随着全社会抑郁筛查的普及和开展，调查数据显示，我国农村居民和城镇居民的抑郁检出率分别为16.5%和14.0%。我国青少年抑郁检出率为24.6%，其中重度抑郁的检出率为7.4%，检出率随着年级的升高而升高，表明对青少年及不同人群的抑郁预防亟需展开相关措施。运动预防抑郁等心理疾病仅是单一方式，还需要从社会、家庭、学校以及医疗机构出发预防抑郁[12]。由于心理健康知识薄弱，社会大众通常会对抑郁产生错误认识，无法正视抑郁，导致延误治疗，同时通过媒体传播自杀、退学事件等讯息，抑郁症严重污名化，导致患有抑郁症的特殊人群存在羞愧、病耻感等问题，从而加重病情，研究显示在抑郁拒绝就医的原因中，病耻感位居首位[13]。而抑郁筛查工作因学校及社会因素陷入困局，同时因传统筛查过程中受到不同人群情绪波动性影响而导致筛查后干预的被动性和滞后性，且筛查后如何就抑郁情绪及症状进行干预治疗尚未有完善的方案措施。且在抑郁检查和筛查中，由于心理咨询师的专业素养差距明显，存在对抑郁情绪及症状的错误诊治，同时咨询会诊时容易受个体的实时情绪、诚实度以及环境差异应激等主观因素影响，包括学校筛查后的解决方式边缘化都是早期筛查难以解决的顽症[14]。

同时，不同人群的高患病率已成为抑郁防治的一大难题，抑郁症的发病机制尚不明确，治疗方法主要以药物治疗、物理治疗和心理治疗为主，但因副作用多、治疗速度慢和病情的反复性的影响，对不同人群抑郁症的治疗成效并不乐观，《柳叶刀》最新研究表明，几乎所有抗抑郁药物对青少年没有根治性治疗作用[15]。目前，运动防治抑郁已从动物实验以及机制综述中证实了其科学性和有效性，并有众多学者在临床试验和人体纵向试验中从不同运动类型、时间、强度和频率等对在校青少年、老年人、产后孕妇和疾病并发抑郁患者等特殊人群进行研究探讨[16]。同时鉴于运动干预的多元化和个人差异性，不同运动类型的干预效果还存在一定的争论，尚缺乏从抑郁发生原因、遗传因素和环境因素等视角出发探讨运动类型的研究假设，所以未来尚需更多试验性研究佐证，对抑郁运动处方具体方案和特定人群进行关联探讨。近年来，智能医疗的快速发展缓和资源分配不均的局面。但对于心理疾病的治疗，仍存在线上效果不佳、必需的软硬件设备落后、形式单一以及缺乏主动性和情感共鸣等问题。此外，抑郁治疗还未纳入医疗保险体系，运动辅助抑郁的治疗甚至会成为新的经济负担[17]。与此同时，运动处方师的单一匮乏导致了运动抗抑郁环境的恶性循环，主要体现在医患关系中的信任和配合程度，以及后期复发、安慰剂效应。

3 元宇宙赋能运动防治抑郁的他山之石

3.1 精准医疗、运动处方库

基于《“健康中国2030”规划纲要》和《“十四五”国民健康规划》中提出的“深化体卫融合”等背景下，被动治疗理念逐渐转为主动健康理念，全民科学健身的需求日益增长。通过不同学者的横向调查和纵向研究，针对不同种类健康管理的运动处方分类被不断细化，如慢性疾病、运动损伤、传统体育和心理疾病运动处方等[17]。精准医疗的发展促进了疾病预防、诊断、治疗和健康管理等方面的快速应用，而元宇宙在弥补病理诊断和辅助诊断中的劣势和不足的同时，在治疗服务面向患者和临床需求更为宽泛。

目前，重庆医科大学首次构建了全球第一个抑郁症代谢物数据库(metabolite network of depression database,MENDA)，针对不同人群、不同发病原因以及不同治疗手段进行防治抑郁的运动处方库构建，为治疗抑郁症提供了精准可靠的方案和途径[17]。元宇宙可根据运动处方库与BCI技术融合，用于不同场景患者的情感跟踪、专注监测以及运动干预，并在此基础上为运动处方设计的进一步迭代优化，提供实时、准确的反馈和方案。另外，动态情绪面孔系统也可以为元宇宙赋能抑郁筛查治疗提供新的科研方法和便捷途径。

3.2 元宇宙体医领域初应用

如今，元宇宙的底层技术正在从技术创新和协作方式上不断推动体育各个领域向虚实结合的多维体育世界变革[18]。目前，已有通过VR、AR构建的虚拟健身系统，应用于时间、空间和资源等因素限制下的健身指导；足球运动员通过VR技术进行战术学习，通过虚拟镜像进行守门训练；学校、医疗机构通过大数据平台记录学生体质健康，利用运动处方库形成“体医融合”的疾病管理与健康服务模式；电子竞技作为一种当代新兴体育项目，VR增强了电子竞技的沉浸性与交互性，元宇宙的发展使电子竞技成为助力体育各领域的重要切入口[19]，我国已将VR场景技术运用到改善运动员睡眠质量和情绪的干预中[20]。近日，佐治亚大学的最新研究表明，运动游戏、互动游戏更能激起人们增加身体活动的兴趣，从而改善身心健康。同时融合AR体感运动和VR游戏会增强促进人的自主性和积极性，可能会给运动防治抑郁带来新的研究方向。例如，结合3D眼镜的环境跳舞机、网易出品的运动活力和节奏空间已经成为当下风靡的运动游戏，各大运动游戏厂商的游戏机也包含了体感运动功能[21-22]。陈梓康[23]在上海市静安区景凤路小学进行了“Switch体感游戏”设备的实践研究，有效增强学生体育锻炼的效果，对学生生活习惯和心理健康有着显著的促进作用。

最为关键的是，体感、情景交互技术已逐渐应用于心理和脑神经等疾病领域。2020年，Wang等[24]通过便携的深度传感器 Kinect 来实现非侵入式、实时和自动的抑郁检测，可用于开展抑郁症相关的疾病领域研究。White等[25]使用体感交互系统、人工智能和环境交融，用于患有孤独症等疾病患者进行面部情绪表达训练等治疗。近年来，元宇宙与医疗相关的理论和临床研究已有开创性飞跃，后期仍有波动增长的趋势，也为运动防治抑郁开辟了全新的思路和技术支持。

3.3 不同疗法干预抑郁的系统评价

在预防和改善抑郁的众多方法中，除去目前药物、物理和心理的主流治疗，运动、音乐、光照、艺术绘画和正念冥想以及宠物疗法等因其愉悦、放松的环境和强化自身选择而更易被患者所接受，进而逐渐发展为缓解心理疾病的重要辅助手段。但在实际应用中和临床实践中，由于空间条件、物力资源、价值弱化以及缺乏人文关怀等原因限制，导致众多患者望而却步，仅有体验机会，治疗却无法满足的两难境地。同时，各疗法还可联同运动对抑郁进行联合改善，研究显示均对抑郁有着正向的改善效果，如常规运动康复训练的同时，配合聆听患者喜爱的音乐，对脑卒中并发抑郁患者疗效俱佳[26]，团体绘画疗法联合舞动干预以及正念冥想训练配合团体瑜伽干预均对抑郁患者有着良好的治疗效果[27]，遛宠、照护宠物行为也可以积极预防老年人抑郁[28]，元宇宙可以将众多疗法和环境、用户相结合，创设出运动抗抑郁的理想场景。

4 元宇宙视角下运动防治抑郁的环境搭建

4.1 慢变量搭建运动联合云平台

目前，针对抑郁、高血压等慢性疾病的运动处方研究已初具雏形，但在推广和实际应用中仍存在困难。首先是运动处方的系统性和完整性受样本量以及学科交叉局限性的影响，在抑郁的防治中仍缺乏精细化的方案；其次，由于在干预过程中难以对抑郁疗效进行实时评估以及追踪，暂时对某一特定人群的抑郁疗效尚不可知；最后，受不同人群异质性以及个体差异的影响，抑郁的运动处方过于宏观。因此，需要以抑郁防治为核心开展平台建设，对不同运动联合音乐、心理等其他手段进行科学、精准、个体化的研究。如音乐和运动干预对脑卒中抑郁、产后抑郁的改善效果、集体性运动和心理治疗对大学生抑郁的有效干预以及太极拳、空竹和宠物干预对老年人抑郁的作用[29]。此外，还要对干预时间、频次以及人群划分进行细化分类，实现元宇宙运动防治抑郁数据的整合共享，从而奠定场景搭建的理论基础。见图1。

图1 运动防治抑郁的元宇宙环境构建示意图

4.2 长赛道打造运动防治抑郁的元宇宙场景

基于抑郁防治的现实困境和技术革新的时代背景，结合上文表述的理论基础，就搭建元宇宙场景中筛查、防治抑郁症提出对策和可行性建议。

4.2.1 筛查：音频、面容、文字

针对抑郁症的筛查主要分为医用和预防两个维度，医用指在疾病症状方面的确定，以及划分更加细致的层次诊断，如双相情感障碍、季节性抑郁等；预防多用于高校学生以及不同人群的评估和预警，所以在对抑郁筛查的场景构建时不仅需要对抑郁疾病谱的精细化划分，还需要厘清抑郁情绪的界定。当下已有基于语音的音频抑郁症识别、对面部表情及微表情的抑郁症识别以及深度学习、网络词频的抑郁识别，为抑郁症的辅助识别提供客观的指标和依据。基于此，将音频和面容结合各类场景，对应不同用户群体社交使用的词频。例如，通过置身在校青少年用户于学习场景下，评估用户的语音特征、面容短暂变化以及场景中文字、交流词频的使用，最后通过不同场景变换精准筛查导致用户抑郁情绪或者症状的因素。值得一提的是，用户在元宇宙场景中只需要沉浸式体验场景的任务、游戏过程，对用户自我隐私以及病耻感的虚化也是关键的一步。

4.2.2 防治：多元、客观、精准

随着生活、学习和工作环境通过元宇宙场景空间的升级，借其场景赋能在人工智能助力防治抑郁的基础上再次突破。由运动+环境+用户需求三个元素构成的场景创设，运动可选择为有氧跑步、球类、自行车和对抗类运动等；环境场域分为自然、光照环境、真实赛场、音乐厅、居家、健身房和田径场等；用户需求则按用户自身病因以及喜好、习惯进行场景实现，同时围绕精准服务和实时反馈两个方面实现元宇宙运动防治抑郁场景的情景化和个性化，进而根据用户情绪控制和调整场景。此外，根据患者的心理、躯体症状和病因进行场景创设，包括他人支持、学习奖赏、互动交际和睡眠饮食、反刍思维的干预方式，如对反刍思维主导的抑郁干预拟用在光照环境下进行正念冥想练习和室内瑜伽加以音乐疗法和用户个性化需求；干预互动交际则在音乐厅进行球类运动和心理治疗，目前针对抑郁相关病因的场景创设受到样本量、过程结果无法验证的影响存在局限性，所以未来亟需加强对抑郁发病因素及机制的相关研究。

4.3 短周期更新维护场景新需求

现代化社会的快速发展和不断转型是当下抑郁高发的根源之一，目前临床的传统治疗和运动防治中存在依从性欠佳、病情反复和药物存在副作用等弊端，亟需更多易行、经济、有效的交互治疗方式，元宇宙能够构建多角度全方位的防治措施赋能运动防治抑郁。然而，社会未来发展趋势导致社会结构、环境急剧变换，社会群体遭受着同病不同源的病痛，当前元宇宙已为运动防治抑郁的突破新视角，但重要的是不断地发现不同的抑郁人群需求以及其中的异质性，进而整合同类型的场景诊疗。同样，应进一步验证不同方式对抑郁的干预效果，优化个体化、团体以及场景联合式运动方案，特别是针对不同人群的干预手段和运动的干预效果对比研究。另外，对用户的服务追踪仍需要进行大量工作开展，如使用体验、抗抑郁效果以及依从性、复发反馈等。进而对元宇宙运动防治抑郁场景的不断升级优化，最终达到不同人群的需求，为运动防治抑郁症提供新的治疗模式。

5 现实弊端和未来展望

5.1 基建设施匮乏、资源分配不均

元宇宙的发展使众领域发生了翻天覆地的变化，将成为引领时代智能化、复合化的关键。然而在超前布局的愿景下，仍需握紧现实，避免沦为泡沫噱头，目前底层技术针对性尚不成熟，基建设施不足，研发顶层设计任重道远；同时还面临人才短缺的难题，元宇宙的构建发展缺乏技术开发、内容设计、人工智能以及催生的地图绘制、数字孪生等新型人才培养和引进。在不能全社会面地铺设元宇宙数字环境背景下，新型社会范式将会颠覆传统的组织形式和协作模式，引发人类生活方式的巨变，元宇宙的实效依赖于主体沉浸，但在应用中造成用户、患者元宇宙可以取代生活世界、脱离身体有限性的认知，会导致主体行动能力退化、交往能力弱化、身体和生命经验边缘化等消极后果，因此是否对运动防治抑郁带来事倍功半的负效应是未来需要探索的重点。

5.2 伦理问题再现、信息安全缺位

此外，元宇宙已逐步发展为产业链条，孕育出大量的投资机会和市场开拓，产业繁荣的同时也意味着资本涌入，对元宇宙产业赋能其他领域的发展孰好孰坏尚未可知。元宇宙的发展还涉及伦理安全问题，从数据采集到存储信息安全，以及算法伦理和现实-虚拟、人-虚拟的关系尺度问题都需要建立健全全新的伦理规范和监管体系，以确保元宇宙场景内人与虚拟协同、以人为主体地位以及角色变换的有效驾驭。

元宇宙的时代正在席卷各个领域，在医疗、体育领域的发展更是大势所趋，元宇宙在有效提升运动防治抑郁等医疗水平和卫生预防的同时，也会给社会带来一定的冲击和挑战，正如人工智能带来的双刃剑效应一样。无论元宇宙还需酝酿多久，我们都要未雨绸缪，提前布局。