运动执行与运动想象大脑激活模式的比较

发布时间：2017-09-16 10:39

  本文关键词：运动执行与运动想象大脑激活模式的比较

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【摘要】：运动想象(motor imagery, MI)是指个体在心里模拟动作过程且不伴随任何外显的运动,是一种动态过程。运动想象作为一种训练方法或修复疗法在训练及临床领域被广泛应用。已有大量研究探讨了运动想象的脑机制,但研究者对于主运动皮层是否参与运动想象加工还存在争议。即运动执行与运动想象的脑激活模式是否相似?是否都会激活主运动皮层?另外,运动强度能够影响运动执行任务下大脑皮层的激活水平。目前,我们还不清楚想象强度对运动想象脑激活模式的影响情况,因此这也是我们索要探究的问题之一。本研究采用四个实验探讨上述问题：实验一,比较了运动执行与运动想象的大脑激活模式。采用fNIRS检测30个被试(男女各半)分别举4磅哑铃和想象举4磅哑铃时大脑皮层的激活模式,以探究运动想象任务下是否激活主运动皮层,观察运动执行与运动想象的大脑激活模式是否相似。结果发现,运动执行与运动想象的脑机制相似,都激活了主运动皮层、体感皮层、体感联合皮层、前运动和辅助运动皮层。在运动执行任务下存在大脑左半球偏侧化优势,但在运动想象任务下,左右半球的活动强度无显著差异。实验二,探讨了运动(想象)强度对运动执行与运动想象相关皮层激活水平的影响。在控制了任务变量、被试变量等无关因素后,在实验一的基础上加入运动(想象)强度这一变量,以探究运动(想象)强度对不同实验任务脑机制的调节作用。结果显示,在运动执行任务下,运动强度影响运动执行任务下前运动和辅助运动皮层、体感皮层、体感联合皮层和主运动皮层的激活水平；在运动想象任务下,想象强度对运动想象的脑机制激活水平无显著影响。此外,无论在何种运动(想象)强度条件下,运动执行相关皮层的激活强度显著高于运动想象。由于在实验二中,没有观察到想象强度的调节作用,猜想其原因可能是由于想象强度不够大或者被试无法达到完全放松造成的,为了探究此猜想的真实性,进行了实验三和实验四。实验三在实验二的基础上增大了运动想象任务的想象强度,考察增大后的想象强度是否能够调节运动想象的皮层激活程度。结果显示,高重量运动想象任务与低重量运动想象任务在主运动皮层和体感皮层上存在显著差异,这说明想象强度能够调节运动想象相关皮层的激活水平。在实验四中引入基于fNIRS的神经反馈技术,调节被试在休息态下的放松情况,以期提高被试对运动想象任务的执行控制力,并验证这种基于fNIRS的神经反馈技术的有效性。结果发现神经反馈调节主运动皮层和体感皮层的激活水平。基于fNIRS的神经反馈技术能够影响大脑皮层活动。根据上述的实验结果,本研究可得到以下结论：(1)运动执行与运动想象的大脑激活模式相似,基本上都激活了主运动皮层、体感皮层、体感联合皮层、前运动和辅助运动皮层。(2)运动执行任务下相关皮层的激活水平显著高于运动想象任务,并且表现出左半球偏侧化优势。(3)运动强度影响运动执行任务下主运动皮层、前运动和辅助运动皮层、体感联合皮层和体感皮层的激活水平；想象强度影响运动想象任务下主运动皮层和体感皮层的激活水平。(4)神经反馈调节主运动皮层和体感皮层的激活水平。基于fNIRS勺神经反馈技术能够影响大脑皮层活动。
【关键词】：执行运动任务 执行想象运动任务 功能性近红外光谱成像技术 运动皮层 氧合血红蛋白
【学位授予单位】：天津师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：B845.1
【目录】：

• 中文摘要5-7
• 英文摘要7-13
• 第一部分 引言13-15
• 第二部分 文献综述15-32
• 2.1 运动想象的定义15
• 2.2 运动想象的研究概述15-24
• 2.2.1 运动执行与运动想象大脑激活模式比较15-17
• 2.2.2 想象训练17-19
• 2.2.3 神经反馈19-20
• 2.2.4 影响因素20-24
• 2.3 运动想象的理论模型24-25
• 2.3.1 心理神经肌肉理论24
• 2.3.2 符号学习理论24
• 2.3.3 生物讯息理论24-25
• 2.3.4 镜像神经元系统25
• 2.4 运动想象的神经网络25-28
• 2.4.1 前运动皮层25-26
• 2.4.2 顶叶皮层26-27
• 2.4.3 非额一顶区域27
• 2.4.4 主运动皮层27-28
• 2.5 近红外光谱成像技术(fNIRS)28-32
• 2.5.1 fNIRS的发展28
• 2.5.2 fNIRS的基本原理28-29
• 2.5.3 fNIRS的种类29-30
• 2.5.4 fNIRS的特点30
• 2.5.5 fNIRS在运动领域的研究优势30-32
• 第三部分 研究思路32-37
• 3.1 问题提出32-34
• 3.2 研究框架34
• 3.3 研究内容34
• 3.4 研究意义34-37
• 3.4.1 理论意义34-35
• 3.4.2 实践意义35-37
• 第四部分 实验：运动执行与运动想象大脑激活模式的比较37-75
• 4.1 实验一：运动执行与运动想象大脑激活模式的比较37-45
• 4.1.1 实验目的37
• 4.1.2 实验方法37-40
• 4.1.3 实验结果40-43
• 4.1.4 讨论43-45
• 4.2 实验二：运动(想象)强度对运动执行与运动想象大脑激活模式的影响45-58
• 4.2.1 实验目的45
• 4.2.2 实验方法45-49
• 4.2.3 实验结果49-56
• 4.2.4 讨论56-58
• 4.3 实验三：想象强度对运动想象大脑激活模式的影响58-66
• 4.3.1 实验目的58
• 4.3.2 实验方法58-61
• 4.3.3 实验结果61-64
• 4.3.4 讨论64-66
• 4.4 实验四：基于fNIRS的神经反馈对运动任务大脑激活模式的影响66-75
• 4.4.1 实验目的66
• 4.4.2 实验方法66-68
• 4.4.3 实验结果68-73
• 4.4.4 讨论73-75
• 第五部分 总讨论75-81
• 5.1 运动执行与运动想象的大脑激活模式比较75-76
• 5.2 运动(想象)强度对运动执行与运动想象皮层激活水平的影响76-77
• 5.3 想象强度对运动想象大脑皮层激活水平的影响77-78
• 5.4 基于fNIRS的神经反馈对运动任务大脑激活模式的影响78-81
• 第六部分 结论81-82
• 第七部分 参考文献82-90
• 致谢90

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