复杂运动条件下动作表象的神经心理机制研究

Motor imagery is a dynamic state during which the representation of a specific motor action is internally reactivated within working memory without any overt motor output. Motor imagery and motor execution share overlapping cortex and subcortex neural correlates, which has been widely applied in the application areas including motor skill learning and motor rehabilitation. However, existed studies mainly focused on the mechanisms of motor imagery in simple movements. Yet human activities are far from simple; human beings are able to learn and perform new complicated motor skills and apply tools. Motor control system is hierarchical and neuropsychological mechanisms of motor imagery in complicated movement are still to be investigated. Three questions will be addressed in the present study: the relation between motor skill level and motor imagery; the determinants of motor imagery abilities; the influnce of somatic sensation on motor imagery. Basketball players and stroke patients will be recruited to attend both transcranial magnetic stimulation (TMS) and functional magnetic resonance imaging(fMRI) tests to explore the H-reflex and functional connectivity during motor imagery. This study will provide theoretical and applicational references to sport psychology and rehabilitation medicine.

动作表象是在没有外显动作输出情况下，通过内部的记忆，对具体的动作行为进行表征的动态心理过程。动作表象与动作执行在大脑皮层和皮层下结构上有共同的神经基础，在运动技能学习和运动功能康复中的作用被运动心理学家和康复医师广泛认同。已有的研究主要是对简单运动的动作表象神经机制进行探讨，而人类的活动远远超出简单的动作，人类有获得和执行新的复杂运动技能的能力，并且人类的活动与工具的使用密不可分。动作控制系统是按照等级层次进行组织的，复杂运动条件下动作表象的脑功能激活模式的神经心理机制尚不清楚。本研究拟解决3个问题，即运动技能水平与动作表象的关系、决定动作表象能力的关键因素以及躯体感觉对动作表象的作用。本研究通过对篮球运动员和脑卒中患者在动作表象过程中H-反射、经颅磁刺激和功能性磁共振的测试，探究脑功能激活模式，为运动心理学和康复医学提供理论依据和实践指导。

动作想象是在无外部动作输出情况下对动作进行模拟的心理过程。动作想象与运动执行具有功能一致性, 在行为水平上表现为相似的时间特性，在神经水平上表现为共同的神经基础。因此，动作想象被认为是研究动作表征的有效手段，同时，在运动技能学习和运动康复中具有重要的应用价值。然而，目前有关复杂运动条件下动作表象的神经心理机制尚不清楚。..本课题组通过三个研究使用篮球运动员和脑卒中患者考察运动技能水平与动作表象的关系、决定动作表象能力的关键因素以及躯体感觉输入对动作表象的作用，探讨复杂动作动作表象的神经心理机制。.1.采用功能核磁共振技术，比较三种不同篮球技能水平的人群在不同躯体感觉输入条件下表象篮球投篮动作时神经激活的差异。研究表明随着运动技能水平的提高，动作表象能力随之提高；工具对动作表象的影响与技能水平的有关，在不同技能水平工具的利化作用具有不同的表现。.2.采用经颅磁刺激考察对脑卒中病人进行日常生活动作想象时的运动诱发电位。结果发现动作想象后的运动诱发电位振幅显著大于动作表象前。研究说明动作想象可以促进大脑运动皮层的兴奋性，这可能是动作表象促进技能学习和功能康复的关键因素。.3.采用经颅磁刺激配对联合刺激技术(Paired associated stimulation, PAS)，动作想象之后进行PAS25干预可以增强PAS25诱发的类似长时程增强效应，即带来再可塑性的效果，这种再可塑性效果可能与皮层内抑制的降低有关。该研究探明了一种增进运动表象效果的可行性干预方案，对促进脑卒中病人运动功能康复具有潜在的应用价值。..通过以上研究，我们揭示了随着运动技能水平的提高，动作表象能力相应提高，但躯体感觉输入在不同技能水平阶段对动作想象的影响方式不同；动作表象促进技能学习与功能康复的关键因素可能是想象过程中运动皮层兴奋性的提高，采用MI-PAS25的干预可以进一步增强动作想象带来的效果。..本课题组在完成以上研究的同时，培养了1名博士研究生，4名硕士（已毕业），发表SCI论文3篇，发表核心期刊论文4篇。