每年有四分之一的老年人因跌倒受伤[ 1]，以及发病率[ 2]而导致的发病率继续上升[ 3.］．随着虚拟现实(VR)技术的快速发展，科学家和临床医生正在努力使用一系列非沉浸式和沉浸式技术来预测和预防摔倒[ 4- 6］．然而，研究人员才刚刚开始了解VR技术的潜在好处，以及它们针对与跌倒风险相关的感知、认知和运动过程的能力[ 7］．我们认为，目前VR在实验环境中用于理解和预防跌倒的方式，与它在日常生活中识别和针对老年人跌倒所涉及的过程的能力之间存在脱节。

我们认为，目前使用VR技术评估和修改跌倒风险的科学家往往忽视了焦虑或“害怕跌倒”等压力源，而这些压力源与更高的跌倒患病率有关[ 8， 9］．随着年龄的增长，我们在走路和走路时使用更多的注意力，变得不那么“自动”了。 10];因此，害怕跌倒的额外认知需求可能不利于老年人的平衡和步态[ 11- 14］．我们的基本论点是，平衡控制的环境很重要，科学家应该致力于创造一种范式，更好地复制老年人在日常行走中所经历的挑战，以理解和预防跌倒。由于在基于虚拟现实的任务和干预中没有代表现实世界中存在的情感背景，我们无法解决感知、认知和运动过程之间的相互作用，而这些过程是日常生活中有效或不适应平衡的基础[ 15- 18］．科学家们现在有一个独特的机会来开发基于虚拟现实的工具，以促进与现实世界中诱发焦虑的现实移动环境的交互(例如，在晚上穿过繁忙的街道，在拥挤的商场里行走)。通过使用虚拟现实与现实环境相结合，我们可以更好地识别最有可能摔倒的老年人，并制定完善的干预措施来预防摔倒。

我们的首要利益是建立早期诊断，以确定谁是跌倒的最大风险，并制定具体的干预措施，以降低日常生活中跌倒的风险。在这篇前瞻性论文中，我们讨论了利用VR的日益普及来开发有意义的协议，以诊断和治疗老年人跌倒的风险。具体来说，我们讨论了VR模拟如何重现日常生活中典型的感知、认知、运动和情感需求，以促进诊断和干预，降低跌倒风险。本文讨论的要点见 文本框1．

由于“平衡信心”差或“跌倒效能”低，许多老年人报告说“害怕跌倒”，并在运动过程中经历与运动相关的焦虑[ 16］．我们简要概述了恐惧和焦虑如何影响跌倒风险(即，在平衡或步行任务中对感知威胁的生理和认知反应)。我们建议读者在其他地方进行详细的回顾，以区分这些过程与诸如对坠落的关注等概念[ 13， 16， 18］．经历过跌倒的老年人更有可能表现出步态障碍，并遭受更高的跌倒事件[ 19， 20.］．我们将“移动相关焦虑”定义为一种特定于行走的恐惧症，与生理唤醒和认知压力增加有关，它干扰了年轻人和老年人行走时的感知、认知和运动过程[ 12， 21- 24］．自我报告的跌倒恐惧和与行动相关的焦虑都被认为会损害认知运动控制，使老年人更容易滑倒、绊倒和摔倒[ 13， 14， 18］．然而，与行动相关的焦虑可能有一些保护因素，鼓励老年人通过“有意识地监控”他们的行为来弥补平衡能力差，以努力保持安全。 17］．与行动相关的焦虑阻碍或保护老年人平衡的程度尚不清楚，因为目前的证据仅支持跌倒恐惧与运动结果之间的横向关联[ 25]、秋季发病率[ 26]，或实验操作中与焦虑相关的反应(例如，将参与者放在一个平台上)[ 11， 23， 27］．科学家和临床医生使用的实验任务是严格控制的，因此，这些任务可能不会以一种代表现实世界中老年人的焦虑诱发体验的方式引起焦虑(例如，在晚上穿过繁忙的街道)。我们认为，科学家应该利用技术的进步，在VR模拟中开发有代表性的移动任务，同时保持实验控制。VR提供了一个理想的工具来创建现实的环境，可以增强和个性化跌倒风险的检测和预防。

对焦虑对行动能力的影响感兴趣的科学家主要使用VR来创建控制实验，以回答基本的科学问题。不幸的是，实验条件往往与日常生活中遇到的情况关系有限。例如，我们之前的工作已经表明，沉浸式VR可以通过模拟站在木板上，并将人行道抬高约15米，来增加健康人群的行动相关焦虑[ 24， 28］．虽然我们的方法让我们能够回答有关焦虑和运动控制的重要问题，但我们不愿将我们的结果等同于日常生活中的行为。从历史上看，获得具有代表性的日常任务的结果，或“代表性任务设计”，在许多领域一直是一个持久的限制[ 29， 30.］．我们还不知道从受控的、以实验室为基础的研究中得出的实验结果是否能代表日常生活中的行为。然而，现有的VR技术通过系统地对稳定性施加与机动性相关的威胁，并测试外部任务约束下的平衡控制，来探测情感反应。

科学家们通常使用虚拟现实技术来诱导与行动相关的焦虑，方法是复制基于实验室的研究，将参与者物理地提升到更高的高度[ 23， 27， 31］．目的是通过增加摔倒的感知后果来刺激情感系统，也被称为“姿势威胁”[ 23， 31］．在VR中模拟较高的高度会引起与现实世界中相似的状态焦虑(即主观评分)和运动行为(即更小的姿势摇摆区域)的变化[ 32- 34］．各种类型的威胁环境都能引发焦虑相关的反应，从复制的实验室环境中的模拟高度[ 33， 35， 36]乘坐开放式电梯[ 37走过一个深坑[ 38， 39］．

另一种研究活动特异性焦虑的方法是通过在狭窄的道路上行走来增加运动任务的难度。通过增加注意力需求和步态模式的能量消耗[ 40， 41]，更窄的路径会对参与者的身体施加严格的约束，要求他们不断适应和监控自己的步伐。更窄的步宽还涉及通过挑战稳定性来评估内在风险;参与者必须评估他们的平衡性，并投入额外的注意力资源来弥补他们预期的失误[ 42］．我们认为，迈步较窄所增加的认知负荷，类似于老年人在走路时感到焦虑时所经历的“有意识监控”。 13， 43］．

基于虚拟现实的工具可以结合环境和特定任务对行动相关焦虑的影响，强调它们有可能系统地检查关键感知、认知和运动行为之间的相互作用。在宽阔和狭窄的道路上，在低海拔和高海拔的VR中行走，可以揭示年轻人和老年人焦虑、认知和运动行为之间的复杂相互作用[ 44］．例如，在VR中结合路径宽度和高度操作，除了增加摔倒的后果外，还会增加运动难度，迫使参与者优先考虑安全执行任务而不是快速执行任务，揭示了与移动相关的焦虑和运动表现之间的相互作用[ 44］．在危险的VR环境中挑战平衡(日益狭窄的路径)揭示了平衡信心调节老年人的步进反应的有效性[ 45， 46］．总的来说，这些结果强调了运动相关焦虑在运动行为中的显著性，以及它在改善平衡和降低跌倒风险方面的潜在重要性。

然而，虽然VR在理解与行动相关的焦虑和平衡方面取得了进展，但焦虑反应的实验操作与日常生活中患有行动相关焦虑的老年人的生活体验之间仍然存在脱节。我们建议研究人员使用VR来同时测试任务和环境驱动的情感反应对运动的影响，同时努力开发可推广的应用程序。我们设想VR可以作为一种工具来产生实验控制的结果，同时代表现实世界中导致摔倒的日常环境。

康复科学家在复制复杂的日常场景和引发代表性焦虑方面的能力有限，阻碍了现有方法的生态有效性和翻译。与此同时，我们还没有找到一种方法来测量现实世界中的感知、认知和运动过程，而不使用破坏性和耗费资源的设备。为了解决这两个限制，VR可以模拟日常情景需求，并以高分辨率量化反应，从而帮助弥合实验室研究成果和日常跌倒风险之间的差距。与在无菌的临床环境中评估身体功能不同，在生态有效的环境中使用VR来挑战老年人的行动能力，将更好地揭示现实世界的行动能力缺陷，从而可能导致增强的治疗方法，以降低跌倒风险。

夜间过马路就是一个例子，它引发了特定的与移动相关的焦虑，需要有效的感知(例如，用低质量的视觉反馈判断即将到来的危险的距离)、认知(例如，在工作记忆中收集和保留有限的视觉和空间信息以监控位置)和运动适应(即神经肌肉协调和步距目标)来实现安全。因此，与年轻行人相比，老年人遭受与交通有关的伤害的患病率更高，这可能不足为奇;由许多个人、任务和环境因素造成的后果[ 95]，包括自我报告害怕跌倒[ 96］．基于vr的工具为老年人复制过马路模拟的能力在一系列研究中得到了证明，这些研究使用基于投影的房间对繁忙的街道和人行横道进行360°模拟[ 97]，让人们可以在逼真的3D视觉环境中移动。研究结果显示，当老年行人避开流动车辆时，他们的认知运动“工作量”比穿过空空荡荡的街道时要高，这导致老年人走得更快，忽略与交通回避相关的任务[ 98］．后一种行为让人联想到老年人在人工焦虑诱发环境中(即狭窄或高架走道)[ 44］．最近一项类似的研究在沉浸式商业HMD设备中使用了一个过马路的范例，测量眼球跟踪、运动行为和认知表现，以推断年轻人的行人行为[ 99］．这些研究强调了使用VR来模拟现实的日常环境的潜力，这些环境挑战了情感反应，同时对老年用户可行。我们认为需要进一步的努力来开发类似的沉浸式，但有效的基于vr的方法，使用模拟经常摔倒的现实环境。

更大的挑战是在危险的行走场景中捕捉恐惧的老年人的行为，最好使用VR来量化持续摔倒的行为。我们建议关注老年人害怕跌倒的场景，特别是在现实世界中导致摔倒的场景，如楼梯井、自动扶梯、拥挤的人行道、购物中心或夜间街道。借鉴了以创伤为中心的虚拟现实治疗士兵创伤后应激障碍(PTSD)的成功发展的概念[ 99， One hundred.]，战斗场景是恐惧焦虑的可预测来源。因此，在VR中呈现逼真的战斗场景很可能会引发恐惧反应。然而，我们不能确定在现实生活中，哪些场景会导致老年人的焦虑反应，以及它们各自有何不同。我们建议以定性访谈为基础的调查[ 101，这是一种“需求评估”或“任务分析”，作为确定与担心跌倒有关的运动障碍的老年人引发焦虑的场景的一步。我们之前的定性工作采访了恐惧的老年人，以检查他们在导致摔倒的假设场景下的想法，我们的发现推翻了有关焦虑或压力下注意力集中(即注意力控制理论)的流行理论，这些理论是根据运动员的数据提出的[ 102］．然而运动员在竞技环境中注意力控制的“威胁偏差”会分散注意力[ 103]，我们的研究表明，某种程度的“有意识监控”骑车行走对现实地评估自己在这种情况下的控制感的老年人是有保护作用的[ 17］．只有那些表示缺乏控制感的个体表现出对跌倒的不适应恐惧[ 17]，强调了定性调查在将理论转化为针对特定人群的干预措施方面的价值。

虚拟现实环境代表了与跌倒恐惧相关的日常情况，临床医生可以在跌倒风险“压力测试”中检查身体在一系列功能性任务中的表现。这种虚拟的“压力测试”最近在一款功能性的虚拟现实游戏中得到了演示，该游戏使用了一个旨在恢复日常生活活动的城市场景[ 104］．“UrbanRehab”VR工具的创建是为了优化生态有效性，并挑战城市环境中的户外流动性，以训练和增强运动。UrbanRehab项目的创建者从康复专家的焦点小组开始，旨在创造一个环境，让患者可以在现实的城市景观中接受各种不同的任务。本文从发展商的角度，进一步详述城市康复计划所面临的挑战及所取得的成就[ 104]，强调设计和实施现实的虚拟现实康复游戏所面临的发展挑战。例如，设计具有功能性移动功能的现实游戏受到室内空间限制，这是开发者必须克服的一个常见且困难的挑战。然而，UrbanRehab计划是实现VR减少现实世界跌倒的潜力的令人兴奋的第一步。

虚拟现实的一个主要优势是能够解决个体差异，因为它能够改变任务难度级别，并创造适当的“挑战点”或“理想的困难”[ 105］．为了更好地检测日常跌倒风险，可以将一系列典型的感官、运动和认知挑战点纳入基于虚拟现实的跌倒风险压力测试中。例如，将对生理要求越来越高的运动任务作为挑战点，例如沿着人行横道行走速度的变化，可以更好地揭示与下肢力量或力量不足相关的跌倒风险[ 106]这可能比测量舒适的步行速度更能预测跌倒的风险[ 107］．基于虚拟现实的挑战点可以呈现越来越困难但现实的障碍物，如坑洞、水坑或迎面而来的行人[ 108]，这将更好地识别出在复杂的步进任务中难以保持平衡的人[ 109］．在虚拟现实中挑战动态移动任务(如转向)的平衡控制将揭示与日常跌倒相关的运动控制机制缺陷[ 110， 111］．在行走过程中使用挑战点逐步操纵视觉流[ 46， 57]或在光线越来越暗的环境中行走[ 112]会在感觉统合障碍成为问题之前标记出来进行干预(如适当的矫正眼戴、视觉运动训练)[ 113］．最后，将日益复杂但现实的并发认知任务作为挑战点，例如同时监控时钟或迎面而来的行人[ 99]，将更好地识别出由于认知运动缺陷而在现实生活中有摔倒风险的老年人[ 114， 115］．总而言之，虚拟现实技术允许科学家们在不同的挑战点上衡量表现，通过这种方式，参与者被要求在日常认知-运动表现中达到或接近他们能力的极限，在导致日常生活下降之前突出运动缺陷。

在诊断挑战点检测到的学习结果的个体差异可以优化每个学习者基于虚拟现实的干预措施，并导致技能向现实世界的增强转移。虚拟现实有助于量化和调整训练负荷，以适应个人对干预的反应，并增加学习者的训练负荷[ 105］．商业上可用的VR系统拥有多种方法来测量性能(例如，眼球跟踪和运动学)，以实现与目标相关的结果(例如，游戏化的性能目标)，并且仿真的任何方面都可以根据目标个人需求和训练目标进行定制。数据建模和机器学习的进步使我们能够通过分析重复练习或挑战点中性能与目标相关结果(即速度与准确性分析)的变化来测量学习中的个体差异。使用VR来量化个人学习轨迹可以定制挑战点，并保持适当的难度水平[ 105]，基于vr的方法可以调整训练负荷，在整个干预过程中优化每个参与者的学习。

从业人员已经在年轻人群中使用VR来康复那些患有焦虑相关疾病的人，开创了VR在“暴露疗法”中更广泛的应用，以减少焦虑[ One hundred.］．例如，“勇敢的心”项目建立在强调基于虚拟现实的暴露疗法可以减少患有创伤后应激障碍的退伍军人的抑郁和焦虑的证据之上[ 116］．Bravemind使用VR与认知行为疗法相结合来模拟与战斗相关的场景，这种疗法用“认知重组”重新构建基于焦虑的反应，提供了一个低威胁的环境，在这个环境中，患者可以通过习惯化从治疗上解除焦虑的循环。 One hundred.］．沉浸式VR项目训练士兵随着时间的推移补偿和适应他们的创伤后应激障碍症状，在VR中长时间暴露在威胁刺激下，以成功的VR治疗为指导，利用暴露疗法治疗特定的恐惧症[ 69， 117］．在基于虚拟现实的焦虑诱发环境中，也报告了类似的暴露效应;移动相关焦虑对运动表现(即步态速度)的影响随着参与者适应模拟场景而衰减[ 23， 24，这表明类似的方法可能适用于训练有适应能力不良相关焦虑风险的老年人。

基于虚拟现实的方法与认知行为疗法结合使用，可以有效地减少老年人对摔倒的恐惧[ 118］．基于虚拟现实的治疗焦虑症的疗法越来越受欢迎，与传统疗法相比，元分析支持使用虚拟现实治疗焦虑症[ 119]，特别是在防止病人流失方面[ 119， 120］．虽然与传统疗法相比，目前基于虚拟现实的疗法没有实质性的优势，但参与者更有可能坚持基于虚拟现实的疗法，从而提高其疗效。我们推测，更高水平的坚持可能是更多参与的结果，与传统康复环境的不育相比，这提高了游戏化康复项目的运动学习结果[ 64］．如果虚拟现实技术能够得到完善和利用，我们相信这种疗法的有效性(和相对可承受性)将超过传统治疗方法。由于Bravemind等项目的成功，以及越来越多的沉浸式VR体验，我们不难想象，在未来，老年人会接受训练，在有控制的压力虚拟环境中，优化他们在日常行动任务中的表现。

虚拟现实是一种有吸引力的实用工具，可以增强和保持老年人的流动性。我们设想在未来，基于虚拟现实的个体化跌倒预防诊断和干预的现实环境将降低老年人在现实世界中跌倒的风险。通过将日常任务的上下文结合到基于vr的方法中，我们可以在复杂和现实的环境中量化运动，更好地代表老年人每天导航的需求。专注于使用VR来模拟情感对认知、感知和运动行为的影响，应该指导行业、研究人员和临床医生找到预防日常摔倒的治疗方法。