可穿戴技术如何延长我们的寿命?

Wearable technology is changing what we know about our dietary needs.
Wearable technology is changing what we know about our dietary needs.Image: Unsplash/Luke Chesser
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  • 可穿戴技术正在改变我们对自身膳食需求的认知,同时也为参与体育活动创造了新的可能。

  • 附着在牙齿上的微型传感器和个性化营养监测贴片,可以帮助我们精准追踪的不仅是食物摄入量,还有身体对不同食物的反应。

  • 这些传感器或许能让我们不再依赖笼统的饮食建议,转而更好地了解个人的膳食需求。

  • 基于虚拟现实的运动游戏也为残障人士和老年人参与体育活动带来了新方式。

科学家预测,人类可以活到150岁,而无需接受重大医疗干预。长寿的关键并非什么鲜为人知的秘密:吃得更健康,多锻炼。但说起来容易做起来难。

饮食建议似乎总在变化,而随着年龄增长,锻炼也变得更加困难。不过,可穿戴技术正在改变我们对自身膳食需求的认知,同时为参与体育活动创造新的可能。换句话说,我们的精巧设备正帮助我们通过饮食和运动延长寿命。

可穿戴技术正在改变我们追踪膳食需求的方式

2022年,一组挪威科学家研究了特定食物对预期寿命的影响。一些结果在意料之中:多吃豆类或可延长寿命一至四年。另一些结果则有些令人困惑:多吃蔬菜可能会让寿命缩短或延长一年。吃蔬菜通常有益健康,那为什么有时却与寿命缩短有关?同样,为什么有些吃豆类的人只能多活一年,而另一些人却能多活四年?蔬菜和豆类并非都一样。绿豆的铁含量高于花生;羽衣甘蓝的维生素C含量高于芦笋。要了解我们应该吃什么才能健康长寿,就需要一种可靠的方法来测量所吃食物的营养成分。

2018年,塔夫茨大学工程学院的研究人员设计了一种可穿戴设备,能在进食过程中检测食物中的特定分子,例如葡萄糖和盐。这款2mm x 2mm的传感器可直接附着在牙齿上,并根据检测到的营养分子发射射频波。这项技术能让我们一窥身体实际摄入了哪些营养素。

“理论上,我们可以修改这些传感器中的生物响应层,以检测其他化学物质——真正限制我们的只有想象力,”说菲奥伦佐·奥梅内托博士。他是设计该传感器的工程师之一,也是塔夫茨大学C. Doble工程学教授。

牙齿式传感器等可穿戴技术设备或许能够告诉我们饮食的确切分子组成。Image: Tseng等,《Advanced Materials》

不过,只有当我们知道这些特定营养素水平如何影响健康时,这些信息才有用。饮食对每个人的影响各不相同。两个人可能吃同一顿饭,但身体反应却可能大相径庭。因此,健康科技研究人员开始开发可穿戴技术,以更精准地评估饮食的影响。2020年,总部位于墨尔本的初创公司Nutronimcs宣布与皇家墨尔本理工大学(RMIT)的工程师合作开发全球首款个性化营养监测贴片。这款尺寸如指纹般大小的智能贴片能够无痛测量关键膳食生物标志物,并将信息发送至应用程序,让用户精准追踪身体对不同食物的反应。

“这款智能贴片是可穿戴健康监测技术的一次重大进步,”RMIT功能材料与微系统研究组联合主任Sharath Sriram说。“目前的可穿戴技术可以追踪心率和步数,却无法在分子层面监测健康。这项新技术更进一步,针对与生活方式相关疾病(如2型糖尿病)的关键生物标志物进行精准检测。”

未来几年内,你可能还不会佩戴牙齿式传感器或营养监测贴片,但这并不意味着近期无法从这些可穿戴技术中受益。科学家首次能够实时监测营养摄入及其对身体的影响。这些可穿戴技术传感器有望让我们摆脱笼统的饮食建议,转而了解每个人为实现长寿所需的独特条件。

可穿戴技术将体育活动变成游戏

数千年来,研究人员一直知道体育活动对健康很重要。希波克拉底和盖伦曾指出,缺乏体育锻炼有害健康。遗憾的是,这两位古代智者还声称过度锻炼也不可取,许多西方文化对此深信不疑。直到20世纪初,科学家才开始重新审视两千年前的观点,并提出剧烈体育活动或许能够延长预期寿命。

20世纪中期,研究人员开始关注用每日步数来量化体育活动。大约50年来,计步器主要用于研究。不过到了20世纪90年代,腰戴式活动追踪器走出实验室,开始受到健身爱好者欢迎。又过了二十年,计步器市场终于蓬勃发展,这在很大程度上要归功于FitBit。

FitBit做了一件了不起的事。除了自动记录每日步数外,这款设备还引入了目标和成就机制。佩戴FitBit走路不只是体育活动,也是一种游戏。许多可穿戴活动追踪器很快纷纷效仿。2022年,丹麦研究人员回顾了120多项智能计步追踪器研究,并得出结论:佩戴这些设备每天可多走约1,200步。

事实证明,如果体育活动玩起来像游戏,人们就更愿意参与。尽管已有50年的研究,人们仍不清楚多走几步是否能延长寿命。丹麦研究人员最终解开了这个问题。对于已经比较活跃的人来说,每天多走1,000步可使死亡率降低6%。对于生活方式较为久坐的人来说,多走1,000步可使死亡率降低最多36%。

但并非人人都有条件每天散步。对于老年人或残障人士来说,体育活动往往是在康复机构中独自进行。因此,这些群体(我们所有人现在或将来都可能成为其中一员)锻炼较少,也无法获得与充满乐趣的体育活动相关的同等认知和情绪益处。

在过去十年里,研究人员发现,基于虚拟现实的运动游戏(VRE)有望成为人人都能参与体育活动的便捷方式,不受年龄或能力限制。VRE属于双重任务,也就是说,它们能同时刺激大脑产生认知和运动反应。随着新游戏,尤其是互动游戏的发展,人们可以与他人一起游戏,在改善身体健康和认知健康方面取得优于传统锻炼的效果。例如,根据两项随机对照试验,进行一次任天堂Wii锻炼后,老年人的语义记忆和执行功能有所改善;而进行12-16次锻炼后,同一群体的短期记忆和行动能力有所提升。

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