手的抓握运动在人们日常生活中占据重要作用。近年来抓握操作的感觉运动控制分析方法不断进步,主要集中于单一因素(大小,形状,重量等因素)的感觉运动控制,而对于视觉和触觉的多模式感知运动控制的研究相对较少。并且当今社会随着人口老龄化形式愈发严重,阿尔兹海默病(AD)的发病率也逐年上升,AD会造成不同程度的手功能运动障碍,在临床上对AD早期的诊断多集中于问卷调查,未能很好的预防该疾病的发生。因此,本论文的目的是研究视觉和触觉的多模式感知条件下大脑对手功能的运动控制、镜面系统下伸手抓取运动控制以及AD患者三在维空间中伸手抓握运动学研究,发现了多感知条件下手运动的控制模式,对临床上AD的早期诊断和评估提供量化的行为学参数,具有重要意义。本文主要完成以下工作:1.镜面系统下伸手抓取运动学研究。手的运动控制需要整合环境因素、任务要求和人体的感觉信息。手的运动速度和协调性是衡量在不同的环境、任务以及感觉信息传入情况下的运动学信号。本研究设计了镜面系统下的伸手抓取运动学实验,主要包含三种实验环境:(1)在无镜面条件下抓握真实物体,(2)在镜面条件下抓握真实物体——在物体镜像处放置真实物体,(3)在镜面条件下抓握虚拟物体——在物体镜像处不放置真实物体。然后将速度进行时间归一化,即将一个抓握周期重采样为1至100—共100个数据点。后续对比归一化之后三种实验条件速度之间的差异性。结果表明物体的高度,真实和虚拟以及手的视觉反馈对手的运动速度都产生显著差异性(P<0.05)。同时,在对运动协调性方面发现在有视觉反馈情况下随着物体的高度的增加,运动协调性呈现负相关;在视觉反馈下,抓握相对较高的物体时,运动协调性最差。2.多感知条件下抓握倾倒一杯水的运动学研究。感觉系统是人们够物抓握操纵过程中的一个必不可少的成分。本研究中通过改变物体的视觉信息和触觉信息来探究左右手分别抓握倾倒一杯水时多感知融合下的运动控制。首先,视觉和触觉反馈的控制分别通过量杯的种类和液体的体积(200 ml VS 400 ml)来实现的。其次,根据抓握任务和时刻点将整个过程划分为四个阶段:抓握阶段、上提阶段、倒水阶段和回放阶段。并计算了每个阶段的持续时间,以及上升阶段、倒水阶段和回放阶段量杯偏转角度曲线的拟合斜率。结果发现在上升阶段和倒水阶段的持续时间随着液体质量的增加呈现正相关。同时,在抓握操作较重的量杯时(400 ml),上升阶段和倒水阶段的斜率值在左右手之间存在显著差异性(P<0.05),呈现左手的斜率值小于右手的趋势。物体的视觉反馈仅仅影响了上升阶段左手量杯偏转曲线的斜率值(p<0.05)。然而,够物、回放阶段的持续时间,以及回放阶段的斜率值在各因素之间没有显著差异性。3.基于三维空间伸手抓取运动特征计算的AD早期诊断方法研究。AD患者的记忆功能降低以及视空间技能损害,出现手运动功能缺陷。抓握的准确性、精准度和变化性,以及手运动的平滑性能够很好的评估手功能运动。本实验设计了AD三维空间的伸手抓取实验,采集了抓取过程中手的空间坐标。运动学参数包括:X、Y和Z方向上的位置和准确性,相对虚拟标记点的精准度和变化性,以及整个抓握周期中手的运动平滑度(spectral arc length,SPARC)。差异性结果表明:在X和Y方向上的位置对照组和健康组之间有显著差异性(P<0.05);健康者抓握的精准度明显高于患者,主要体现在X方向。同时,患者在抓握过程中拇指和食指确定的接触点与虚拟目标点的变化性显著增大。在对手运动平滑性分析中发现,患者组与对照组的差异性主要体现在无视觉条件下。这些结果反映AD降低抓握的准确性、精准度,并加大了运动的变化性,并使得运动平滑性降低,从而导致了AD患者手功能降低。