运动学习是一种学习新动作以及改变现有动作的能力,与大脑诸多机能密切联系。基于神经生理学的运动学习研究一方面可以帮助人类进一步理解与运动功能相关的神经生理、病理机制,另一方面则可以在一定程度上验证新型调控手段在运动学习应用中的有效性并指导调控方法、策略的优化设计。在医疗健康、军事防卫等重大领域有着重要的现实意义和广阔的应用前景。针对单一物理刺激提升运动学习能力有限及训练策略缺乏客观评价指标等关键问题。本文围绕运动学习开展了从神经机制到调控方法的深入研究,设计了不同参数、不同模式的物理刺激+运动想象/执行实验,探索物理刺激对运动想象/执行下运动皮层活动的影响,及以神经可塑性为导向的优化参数训练策略。同时设计了多模态物理刺激融合诱导方法,开展个例临床测试,验证长时程多模物理刺激诱导训练在提升运动学习能力上的有效性。具体研究结果包括:1)结合脑电和近红外神经生理信息分析方法,发现了视觉诱导下运动想象任务与纯运动想象任务的运动皮层响应能量在对侧初级运动皮层、感觉运动皮层的highμ频带,同侧感觉运动皮层的lowβ频带,对侧顶叶联合皮层的highμ和lowβ频带存在显著性差异,证实了视觉通路物理刺激对运动想象皮层响应的强化效果;2)初步证实了运动想象结合功能性电刺激的康复训练模式更有助于激活运动皮层,可推论:FES作用能够强化包括辅助和初级运动皮层、感觉运动皮层在内的α节律及感觉运动皮层的β节律皮层神经活动;3)从行为学和电生理层面证实了20Hz经颅交流电刺激能够通过调节与运动相关的神经活动来提高运动学习能力;4)设计了基于训练型脑-机接口的卒中康复训练系统(BCICFES)以及多模态物理刺激诱导方法(MI与VI、FES、tACS结合),常规测试实验与典型病例临床测试结果证实了训练系统与诱导方法的有效性。综上,本文围绕运动学习的神经生理响应与多模态物理刺激调控方法开展了创新性和应用型研究工作,其研究结果为面向运动学习的神经可塑性机制理论探索与实际应用提供有价值的深入探索依据和应用启示,为多模物理刺激诱导训模型建立提供新思路和新方法,同时能为新型物理刺激融合模式的临床应用提供理论依据。