同時(shí)執(zhí)行兩種不同的動(dòng)作：在準(zhǔn)備雙手運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，半球間相互作用的關(guān)鍵作用

1.研究背景

雙手協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的能力對(duì)我們的日?；顒?dòng)是必不可少的，因?yàn)樵S多日常任務(wù)（例如系鞋帶）需要雙手在時(shí)間和空間上的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。越來(lái)越多的研究強(qiáng)調(diào)，更多的關(guān)鍵大腦區(qū)域在功能上參與了雙手協(xié)調(diào)的執(zhí)行，根據(jù)任務(wù)的復(fù)雜性和經(jīng)驗(yàn)，這個(gè)基本的運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)地延伸到頂葉、顳葉和前額葉區(qū)域。盡管最近的一項(xiàng)功能磁共振成像（fMRI）研究顯示，在準(zhǔn)備復(fù)雜的雙側(cè)協(xié)調(diào)任務(wù)時(shí)，雙側(cè)背外側(cè)前額葉皮層（DLPFC）和背側(cè)前運(yùn)動(dòng)皮層（PMd）參與其中，視覺(jué)前線索提供了即將到來(lái)的動(dòng)作信息，也就是說(shuō)DLPFC和PMd高度參與了雙手運(yùn)動(dòng)的規(guī)劃，但是其作用的確切性質(zhì)（促進(jìn)或抑制）尚不清楚。

2.研究方法

2.1 被試

15名年輕人（7名男性，平均年齡22.6±2.6歲）參與到這項(xiàng)研究中，所有被試均為右利手，沒(méi)有神經(jīng)損傷，視力正?；虺C正視力正常。

2.2 實(shí)驗(yàn)流程

雙手追蹤任務(wù)（BTT）目標(biāo)是通過(guò)旋轉(zhuǎn)刻度盤，用光標(biāo)精確跟蹤屏幕上的移動(dòng)目標(biāo)。被試舒服地坐在椅子上，雙臂放在他們面前的桌子上，手掌朝下放在手掌托上肘部在135度左右彎曲。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，手掌休息是為了幫助放松手部肌肉，并確保食指運(yùn)動(dòng)的自由。左（L）和右（R）刻度盤的旋轉(zhuǎn)分別與光標(biāo)在縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)上的移動(dòng)有關(guān)。尤其是被試僅能夠移動(dòng)他們的食指來(lái)操縱旋轉(zhuǎn)表盤，因?yàn)槠べ|(zhì)脊髓投射到食指的主要運(yùn)動(dòng)，即第一骨間背肌（FDI），是TMS的目標(biāo)。

圖2. 雙手任務(wù)(BTT)的試驗(yàn)首先顯示一條藍(lán)色的目標(biāo)線(目標(biāo)模板，TT)，在整個(gè)試驗(yàn)中都顯示這條線。聽覺(jué)命令刺激(IS, 525 Hz, 126 msec)被呈現(xiàn)在2000 msec (預(yù)備階段)在TT發(fā)病后。與IS同時(shí)，一個(gè)白色的目標(biāo)點(diǎn)開始沿著目標(biāo)線從TT的開始(屏幕中間)以恒定的速度移動(dòng)到結(jié)束(持續(xù)時(shí)間約為7000毫秒)。參與者被要求通過(guò)同時(shí)旋轉(zhuǎn)左右兩個(gè)刻度盤來(lái)沿著目標(biāo)線跟蹤移動(dòng)的白點(diǎn)

在每個(gè)療程中，評(píng)估rMT和刺激強(qiáng)度（激發(fā)每個(gè)半球約1mv的MEP振幅所需的刺激強(qiáng)度）之后，我們進(jìn)行了兩個(gè)基線IHI評(píng)估，包括12個(gè)TS和12個(gè)CS-TS試次在每個(gè)ISI（僅PMd-M1和M1-M1）兩個(gè)方向靜止。我們進(jìn)行了12個(gè)實(shí)驗(yàn)組塊，其中6個(gè)連續(xù)組塊從左半球到右半球評(píng)估IHI, 6個(gè)連續(xù)組塊從右半球到左半球評(píng)估IHI。交互方向的順序（即從左到右和從右到左）在被試之間是平衡的，在交互的每個(gè)方向上，被試執(zhí)行3種不同運(yùn)動(dòng)頻率條件下的2組。

2.3 數(shù)據(jù)處理與分析

皮質(zhì)脊髓興奮性是通過(guò)測(cè)試刺激的試驗(yàn)中FDI肌肉的峰值-峰值MEP的平均值來(lái)確定的。運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位在所有的試次中，在每一個(gè)運(yùn)動(dòng)頻率條件下，在每個(gè)被試間進(jìn)行平均。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本研究采用雙位點(diǎn)經(jīng)顱磁刺激（TMS）范式，研究了在操縱手間動(dòng)作頻率的復(fù)雜協(xié)調(diào)任務(wù)準(zhǔn)備過(guò)程中，DLPFC和PMd對(duì)對(duì)側(cè)初級(jí)皮質(zhì)（M1）的功能影響。只有左側(cè)PMd在與對(duì)側(cè)M1的相互作用中表現(xiàn)出手間頻率特異性的調(diào)節(jié)。在準(zhǔn)備階段，當(dāng)左手比右手移動(dòng)更快時(shí)，左側(cè)PMd-右側(cè)M1相互作用變得更容易，而當(dāng)運(yùn)動(dòng)頻率排列相反時(shí)，則出現(xiàn)抑制調(diào)節(jié)。有趣的是，只有在困難的條件下，雙側(cè)DLPFC與對(duì)側(cè)M1在準(zhǔn)備期間表現(xiàn)出促進(jìn)交互作用，而不考慮手間頻率比率，這表明在復(fù)雜的雙手動(dòng)作的組織中具有較少的任務(wù)特異性作用。在準(zhǔn)備過(guò)程中觀察到的DLPFC-M1和左PMd-右M1相互作用的任務(wù)相關(guān)調(diào)節(jié)與即將到來(lái)的表現(xiàn)（預(yù)測(cè)成功的雙手動(dòng)作）明顯相關(guān)。

圖3. 左pmd -右M1 (A)和右pmd的nIHI平均值PMd在兩個(gè)TMS時(shí)間點(diǎn)為不同的頻率比離開M1連接(B)。所有包含值1(基線:虛線)的誤差條(95% CI)表示當(dāng)時(shí)相對(duì)于基線靜止?fàn)顟B(tài)無(wú)明顯差異

圖4. 不同大腦區(qū)域之間的相互作用作為一個(gè)函數(shù)的運(yùn)動(dòng)頻率比率分配示意圖。在困難的雙手運(yùn)動(dòng)條件下(3:1和1:3)，雙側(cè)DLPFC產(chǎn)生促進(jìn)性影響(綠色箭頭)對(duì)側(cè)M1，表明在復(fù)雜運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備過(guò)程中招募了高階控制系統(tǒng)。相反，左PMd通過(guò)控制M1輸出，以一種運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)的方式與對(duì)側(cè)M1相互作用。更具體地說(shuō)，在3:1的條件下，左手需要比右手快三倍

4.結(jié)論