伴隨著老齡化加劇，以腦卒中為代表的神經系統疾病患者數量呈逐年上升。卒中后常會遺留不同程度的運動和認知功能障礙，且康復難度高、恢復周期長，給患者及其家庭和社會帶來巨大的困擾。基于虛擬現實構造的沉浸式康復任務，不僅可以增加康復訓練的趣味性，也可以對損傷的神經進行有效刺激，成為運動和認知功能康復的重要手段。然而其內在機制仍存在大量待揭示的科學問題，康復效果存在顯著的不確定性。

項目團隊為了探究神經系統對虛擬現實深度線索的響應和應答特征，構建了虛擬立體渲染和平面二維圖像顯示兩種類型的視覺刺激，利用腦電圖研究了三維感知過程中的神經振蕩及其功能連通性。研究表明，腦電信號中的低頻振蕩（Delta和Theta頻段）對三維深度信息的響應特別敏感，并且在與視覺通路相關的皮層區域中的功能連通性顯著增加。這一結果揭示了低頻振蕩在深度線索的三維感知中起著極其重要的作用，將為探索虛擬現實和低頻刺激神經反饋療法相結合的手段，對空間認知障礙的治療與干預提供理論支撐。

目前已經搭建了一套便攜式上肢康復機器人，通過控制系統同沉浸式虛擬現實場景的雙向通訊，實現了視覺、本體感覺和觸覺的多感覺協同刺激與精確調控。該系統的軌跡追蹤誤差小于0.1°、追蹤誤差敏感度小于0.6%、同虛擬環境通訊的平均延遲時間小于15ms，上述性能達到甚至超過目前市場上占有率最高的同類型設備的參數水平。基于該設備，設計并構建了“肢體匹配”任務，對本體感覺進行量化評估。該系統具有足夠的靈敏性，可分辨不同受試者本體感覺上的微小差異，為腦卒中患者感覺障礙的精準識別提供了新思路。

通過招募113名健康受試者和16名腦卒中患者，采集交互過程的運動學和動力學參數，量化表征他們的抓握、搬運和避障等能力。結果表明，該項技術的臨床有效性、可靠性和功能障礙的識別準確性均顯著高于傳統的上肢功能評估效果。內在動機調查表明，患者更傾向于使用虛擬現實系統而非傳統工具，進行上肢運動功能評估。