运动区Beta节律的发展及功能意义

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人类大脑运动皮质的Beta节律(15~30 Hz)和Mu节律(8~14 Hz)与人类的动作行为有许多联系。当人们进行主动运动、被动运动、运动准备、想象运动以及观察他人运动时,运动区Beta节律和Mu节律的能量均会显著降低。此外,运动区Beta节律与Mu节律也并非联合的脑电成分。当动作结束后,运动区Mu节律和Beta节律的能量都会发生回复上升,运动区Mu节律的能量仅仅回复至做动作前的基线水平,而Beta节律的能量在回复到基线水平后还会继续上升至高于基线水平并持续一段时间。这一现象被称作运动后Beta节律回复增强(PMBR)。PMBR的功能意义尚不明确,目前试图解释PMBR功能意义的假说包括:空闲状态假说、体感信号传入终止假说、动作系统重置假说、反馈预估不确定性假说和预期模型更新假说。然而这些假说各有支持和反对的证据,需要更多的研究对这些假说加以取舍。本研究试图通过对儿童及成人做对比研究,为辨析PMBR的功能意义提供有效的数据。  实验一对比了成人与5至9岁儿童的PMBR,目的在于验证儿童尚未存在明显的PMBR的现象。结果证实了这一假设,发现成人运动结束后有显著的PMBR,而儿童运动结束后则几乎没有PMBR。本实验使用EEG(Electroencephalograph,脑电图)技术和独立成分分析(independent component analysis,ICA)的方法重复了前人使用MEG(Magnetoencephalography,脑磁图)技术得到的儿童和成人PMBR的结果。这一结果并不支持空闲状态假说和体感信号传入终止假说,提示 PMBR所反映的心理过程更可能是后天习得的更为复杂的心理过程和脑机制。  实验二通过对比单个动作线索与组合动作线索之后的PMBR,目的在于检验目前尚未通过任何实验验证的动作系统重置假说。实验设置了两个关键的比较条件:单个动作条件,即动作结束后不需要再连接下一个动作;组合动作条件,即动作结束后需要连接下一个动作。我们通过对EEG数据的分析,结果发现总体而言,有动作连接需求的组合动作条件和无动作连接需求的单个动作条件相比,并没有表现出更高的PMBR,这似乎与动作重置假说的预测不相符合。但是我们进一步的分析发现,在单个动作的条件下,PMBR的能量随着实验进程的推进显著降低。而组合动作条件下的PMBR则在实验的各阶段没有显著差异。这表明PMBR可能受到了动作之间连接的调节使其始终维持在相对较高的水平。从这个结果来说,则是支持动作重置假说的。我们结合了现行的其它关于PMBR功能意义的假说对该结果进行了讨论,认为该结果仍然为动作重置假说提供了支持的证据。
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