专项技能训练对大脑网络重构效率的影响

发布时间：2020-03-23 03:01

【摘要】：大脑是一个复杂的网络系统,不同状态下大脑功能网络有着细微但重要的变化。大脑的静息态功能连接网络与任务态功能连接网络存在高度相关。更高的相关表明了大脑更为高效的网络重构效率。高效的网络重构效率体现了大脑更高的神经效率。在行为表现上更为优异的个体往往有着更高的网络重构效率。精英运动员有着优异的认知功能与执行功能,通过对运动员与无运动经验的新手的比较,有助于我们了解运动员经过长期专项技能训练后对大脑网络重构效率的影响。本研究以篮球运动员为例,利用功能性磁共振成像技术,进行多目标追踪任务(MOT)和篮球预判任务,采集篮球运动员和普通大学生的大脑结构态,静息态,任务态的核磁数据。并采用图论的方法,构建两组人的大脑静息态功能网络和任务态功能网络,分别进行整体和局部网络的比较,来探讨高效的大脑网络的特性。结果发现:(1)行为结果方面,运动员组在多目标追踪任务和与预判任务两种任务中的正确率都显著高于新手组。(2)大脑功能连接网络的重构效率与行为数据呈显著的正相关。(3)运动员组的大脑功能连接网络重构效率显著优于新手组,且运动员的大脑功能连接网络重构效率和运动年限呈正相关。(4)默认网络(DMN)的网络重构效率在两种任务中都与行为数据呈正相关。(5)运动员组的默认网络的网络重构效率优于新手组,且与运动年限正相关。结果表明:高水平篮球运动员的大脑网络具有更高效的网络重构能力,体现了运动员更高的神经效率,这与长期的专项训练有关。通过长期的专项技能训练,运动员在静息时大脑处于预配置的状态,以便在任务状态时更加快速的进入工作状态,通过更快速和更高效的重新配置,获得优异的任务成绩。同时,长期的专项技能训练对于默认网络有较大的影响,能在任务时更为高效的组织和传递大脑信息,更加优异地完成任务。
【图文】：

曲线,组块,设计示意图

功能磁共振成像技术（Functional Megnetic Resonance Imaging， fM一种新兴的神经影像学技术，能对大脑功能的活动情况进行高对比度呈现，大脑功能活动，在认知神经科学领域是重要研究手段之一[84]。通过 fMRI，探索大脑组织以及分子水平的信息，同时通过 fMRI，我们可以了解器官组功能特性，以及直接观察大脑相应的认知活动。随着功能磁共振技术的发展熟，已经被应用到各行各业，包括认知神经科学和临床医学等，获得了许多得到的结果[85 87]。功能性磁共振成像的原理是通过利用磁振造影来测量神经元在活动时所的血液动力的改变，然后根据血氧浓度相依对比来侦测大脑中的反应区域目前 fMRI 的实验设计一般有组块设计（图 1）和事件相关设计（图 2）两块设计是核磁实验常用的一种设计。组块设计会呈现一组同质的刺激，让 B信号得以加成，，从而使 BOLD 信号不会因为时间过短而被干扰。组块设计包验刺激和对照刺激，通过两者的不断交替出现，从而比较两者刺激引起的激异。对组块设计来说，其优点是实验设计相对简单，产生的信号强度高，容行统计分析，但是也可能导致疲劳效应等。而另一种设计事件相关设计不同块设计，一般一次只有一个刺激，两个刺激之间有时间间隔。通过较短的实激和较长的间隔刺激，有利于增强信号的特异性且能让 BOLD 信号得到恢复件相关设计正好避免了组块设计可能导致的疲劳效应和练习效应等，同时能单个刺激所引起的平均 BOLD 曲线，但是需要更长的扫描时间[88 91]。

曲线,设计示意图,组块,疲劳效应

的血液动力的改变，然后根据血氧浓度相依对比来侦测大脑中的反应区域目前 fMRI 的实验设计一般有组块设计（图 1）和事件相关设计（图 2）两块设计是核磁实验常用的一种设计。组块设计会呈现一组同质的刺激，让 B信号得以加成，从而使 BOLD 信号不会因为时间过短而被干扰。组块设计包验刺激和对照刺激，通过两者的不断交替出现，从而比较两者刺激引起的激异。对组块设计来说，其优点是实验设计相对简单，产生的信号强度高，容行统计分析，但是也可能导致疲劳效应等。而另一种设计事件相关设计不同块设计，一般一次只有一个刺激，两个刺激之间有时间间隔。通过较短的实激和较长的间隔刺激，有利于增强信号的特异性且能让 BOLD 信号得到恢复件相关设计正好避免了组块设计可能导致的疲劳效应和练习效应等，同时能单个刺激所引起的平均 BOLD 曲线，但是需要更长的扫描时间[88 91]。图 1 组块设计示意图
【学位授予单位】：上海体育学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：G804.86

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