虚拟现实可以发现早期阿尔茨海默病的导航问题

剑桥大学的一项新研究表明，虚拟现实(VR)可以比目前使用的“黄金标准”认知测试更准确地识别早期阿尔茨海默病。

该研究强调了新技术在诊断和监测阿尔茨海默病等疾病方面的潜力，这些疾病影响了英国超过525,000人。

2014年，伦敦大学学院的John O'Keefe教授因“发现构成大脑定位系统的细胞”而获得诺贝尔生理学或医学奖。从本质上讲，这意味着大脑包含了我们所处的精神“卫星”，我们曾经去过的地方以及如何找到自己的方式。

这个内部卫星导弹的一个关键组成部分是大脑中称为内嗅皮层的区域。这是阿尔茨海默病首先受损的区域之一，这可以解释为什么“迷路”是该疾病的首发症状之一。然而，临床上用于诊断病情的纸笔认知测试无法测试导航困难。

在伦敦大学学院的Neil Burgess教授的合作下，剑桥大学临床神经科学系的科学家团队由曾任教授O'Keefe的博士生Dennis Chan博士领导开发并试验了一项VR风险导航测试。发展痴呆症。他们的研究结果今天发表在Brain杂志上。

在测试中，患者戴着VR耳机并在模拟环境中行走时进行导航测试。成功完成任务需要内嗅皮质的完整功能，因此陈博士的团队假设患有早期阿尔茨海默病的患者在测试中会受到不成比例的影响。

该团队从剑桥大学医院NHS Trust Mild Cognitive Impairment and Memory Clinics招募了45名患有轻度认知障碍(MCI)的患者。患有MCI的患者通常表现出记忆障碍，但是虽然MCI可以指示早期阿尔茨海默氏症，但它也可能由其他疾病引起，例如焦虑甚至正常衰老。因此，确定MCI的原因对于确定受影响的个体是否有将来患痴呆症的风险至关重要。

研究人员采集脑脊液(CSF)样本，在MCI患者中寻找潜在阿尔茨海默病的生物标志物，其中12例检测呈阳性。研究人员还招募了41名年龄匹配的健康对照进行比较。

所有MCI患者在导航任务上的表现都比健康对照差。然而，该研究产生了两个关键的额外观察结果。首先，具有阳性CSF标志物的MCI患者 - 表明存在阿尔茨海默病，从而使他们处于患痴呆症的风险中 - 表现出比具有阴性CSF标志物的患者更低的未来痴呆风险。

其次，VR导航任务更好地区分这些低风险和高风险MCI患者，而不是目前使用的一系列被认为是诊断早期阿尔茨海默氏症的金标准。

“这些结果表明，导航的VR测试可能比识别我们目前在临床和研究中使用的测试更能识别早期阿尔茨海默病，”陈博士说。

VR还可以帮助未来药物的临床试验，旨在减缓甚至停止阿尔茨海默病的进展。目前，药物试验的第一阶段涉及在动物中进行测试，通常是该疾病的小鼠模型。为了确定治疗方法是否有效，科学家使用水迷宫等测试研究了它们对导航的影响，小鼠必须学习不透明水池表面下隐藏平台的位置。如果发现新药可以改善这项任务的记忆力，他们会继续进行人体受试者的试验，但要使用文字和图片记忆测试。动物模型和人类参与者之间缺乏记忆测试的可比性代表了当前临床试验的主要问题。

“支持导航的脑细胞在啮齿动物和人类中是相似的，因此测试导航可能使我们能够克服阿尔茨海默氏症药物试验中的这一障碍，并帮助将基础科学发现转化为临床应用，”陈博士说。“我们多年来一直希望这样做，但现在只有VR技术发展到我们可以随时在患者身上进行研究的程度。”

事实上，陈博士认为，技术可以在诊断和监测阿尔茨海默病中发挥至关重要的作用。他正与剑桥移动，可穿戴系统和增强智能中心的Cecilia Mascolo教授合作开发用于检测疾病和监测疾病进展的应用程序。这些应用程序可以在智能手机和智能手表上运行。除了寻找导航方式的变化外，应用还会跟踪其他日常活动(如睡眠和通信)的变化。

“我们知道阿尔茨海默氏症在症状出现之前很久就会影响大脑，”陈博士说。“在我们意识到它们之前，我们已经到了日常技术可以用来发现疾病警告信号的地步。

“我们生活在一个移动设备几乎无处不在的世界，因此基于应用的方法有可能以最低的额外成本诊断阿尔茨海默病，其规模远远超过脑部扫描和其他现有的诊断方法。”

VR研究由医学研究委员会和剑桥NIHR生物医学研究中心资助。基于应用程序的研究由Wellcome，欧洲研究委员会和Alan图灵研究所资助。