由于VR组的参与者在家中无法使用VR头显 ， 因此研究人员要求他们在练习呼吸程序时通过想象和可视化他们的肺部来重现VR体验 。
第1天和第7天在实验室完成呼吸训练后 ， 研究人员进行了一项测试以测量参与者的疼痛阈值 。
他们通过使用功能性近红外光谱（fNIRS）成像技术来追踪和记录参与者在呼吸练习和痛阈测试期间的大脑活动水平及变化 。
图：实验中的fNIRS使用
04 大脑活动差异
研究人员发现 ， 在进行1周的练习后 ， 传统和VR辅助的正念呼吸都增加了参与者的疼痛阈值 。
然后 ， 他们在疼痛测试期间观察了传统和VR正念呼吸组之间大脑激活模式的差异 。
图：第1天和第7天热定量感觉测试时的脑激活状态
DLPFC: 背外侧前额叶皮层；M1:运动皮质；PMC:运动前皮质；S1:初级体感皮层；SMA:补充运动区；STG:颞上回；TPJ:颞顶叶交界处
对疼痛的感知会激活参与处理感觉信息和情绪反应的大脑区域 。 处理疼痛还涉及与高级认知功能相关的大脑区域 ， 如前额叶皮层 。
以往的研究表明 ， 正念冥想可以降低前额叶皮层的活动 。 重要的是 ， 科学家将这个大脑区域的较低活动与较高的疼痛阈值建立了联系 。
本研究中的两个受训组均显示了在进行7天的正念呼吸练习后 ， 前额叶皮层的激活减少 。
VR呼吸组还显示出比正念呼吸组更大的背外侧前额叶皮层激活 。
图：组间对比分析结果（VR呼吸组 ， +红；传统正念呼吸组 ， -蓝）
此外 ， 与正念呼吸组相比 ， VR呼吸组在处理感觉信息（包括视觉和听觉刺激）的大脑区域中表现出更高的的活跃性 。
最后 ， 本研究发现 ， 即使在完成VR呼吸练习后 ， VR呼吸也可以调节疼痛 。 此外 ， 痛阈的增加伴随着特定大脑区域的激活 。
这些结果表明 ， VR可以通过另一种非分散注意力的机制来产生镇痛效果 。
05 功能连接
功能连接是指在执行任务期间大脑区域的协调或相关活动 。
研究人员通过评估与两种呼吸练习的表现相关的功能连接的差异发现 ， 与VR辅助的正念呼吸相比 ， 传统正念呼吸过程中 ， 参与处理感官信息的大脑区域之间的活动协调性更强 。
然后 ， 他们研究了呼吸练习期间两个大脑区域之间的协调程度是否与随后的疼痛测试中的疼痛阈值相关 。
结果表明 ， 传统和VR正念呼吸组的协调活动预测疼痛阈值的大脑区域不同 。
呼吸练习期间的功能连接模式（a显著的连接方式；b直接连接与疼痛阈值相关；c连接性-痛阈关系散点图）
这些结果表明 ， 传统的正念呼吸和VR辅助的正念呼吸以不同的方式调节不同大脑区域之间的活动 ， 以增加疼痛阈值 。
传统的正念呼吸和VR呼吸下的机制示意图
06 优势和局限
DaSilva博士说：“这项研究的第一个优势是开发了VR呼吸练习技术 ， 该技术可以像虚拟化身一样将3D肺部与患者自己的呼吸进行实时同步 。 ”
“这种迷人的体验促进了他们对练习的关注 ， 减少了传统正念呼吸方法中常见的干扰 。 ”
DaSilva博士进一步指出：“第二个优势是使用fNIRS作为一种神经成像技术来检查我们参与者的大脑 。 fNIRS安静、相对便携 ， 非常适合为我们的冥想呼吸提供一种更自然的环境 ， 而不是其他先前研究中常见的嘈杂且使用受限的MRI扫描仪 。 ”
同样 ， 作者承认他们的研究存在一些局限性 。
DaSilva博士观察到：“在沉浸式的第1天和第7天的实验室访问期间 ， 参与者被要求模拟虚拟体验进行家庭实践 ， 这可能会削弱其效果 。 我们正在开发一种移动虚拟现实设备解决方案 ， 以便我们未来的研究能够解决这个问题 。 ”
作者还指出 ， 他们缺少对照组来比较传统正念呼吸组和VR正念呼吸组中观察到的大脑活动水平和疼痛阈值 。
【VR引导呼吸减轻疼痛的大脑机制研究】DaSilva博士说：“为了让我们的VR呼吸技术在未来更加便携 ， 我们即将在UM开始一项针对慢性疼痛患者的临床试验 。 现在我们更好地了解了VR在大脑中的镇痛机制 ， 我们打算将该技术扩展到包括偏头痛在内的各种疼痛疾病 ， 这是我们实验室的重点之一 。 ”
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