基于时间序列相关性的小球运动员脑功能可塑性研究

发布时间：2020-06-02 18:42

【摘要】：自从人类发展脑科学以来,脑可塑性的研究一直是热点。通过研究脑可塑性,我们可以了解大脑在受外部环境和内部经验影响下的变化,从而可以更合理、高效地安排训练和学习计划、进行运动康复训练等。小球运动(乒乓球、羽毛球)需要运动员进行快速的感觉运动整合,所以经历过训练和比赛的小球运动员非常适合作为研究脑可塑性的对象。功能磁共振成像作为一种无创、无辐射的脑成像技术受到了学术界和临床医生们的欢迎。我们基于功能磁共振图像的时间序列数据利用局部一致性(Regional Homogeneity,ReHo)方法、逐步功能连接(Step-wise Functional Connectivity,SFC)方法和最优连接距离方法来研究小球运动员的大脑功能可塑性变化。主要的工作如下:1.基于功能磁共振图像的时间序列数据,分别计算了小球运动员组和对照组的局部一致性指标。利用双样本t检验进行两组人指标的比较,发现小球运动员组在左侧脑岛、左侧前扣带回、颞上回、左侧丘脑和小脑蚓部1_2区的局部一致性显著大于对照组。这些区域构成了对心血管整合非常重要的自主神经反应环路。这说明小球运动员在经历过初期的训练之后,其大脑首先在心血管自主神经反应环路发生了可塑性变化。2.首先,基于结构磁共振图像数据,分别计算了小球运动员组和对照组的基于体素的形态学测量(Voxel-Based Morphometry,VBM)指标,利用双样本t检验对两组人的指标进行比较,发现小球运动员组在两个团块里的灰质体积显著大于对照组。第一个团块主要位于右侧的感觉运动区,这个团块主要负责视觉感知、空间感知、视觉运动整合和运动控制在内的复杂认知功能。而另一个团块主要位于小脑边缘叶和前叶、双侧舌回、后扣带皮层、楔前叶,这些区域在运动执行、同步、协调、控制、预测和视觉注意中发挥着重要作用。接着,我们利用VBM得到的组间差异结果作为种子点分别计算两组人从种子点到全脑的逐步功能连接和最优连接距离。由于最优连接距离不服从正态分布,因此我们用置换检验来找两组人的差异结果,结果显示:与对照组相比,小球运动员组从种子点到默认网络(Default Mode Network,DMN)的最优连接距离变长,而到背侧注意网络(Dorsal Attention Network,DAN)的最优连接距离变短。此外,我们通过相关分析还发现,定向注意子网络的反应时间与种子点到背侧注意网络的最优连接距离成正相关关系,而与种子点到默认网络的最优连接距离成负相关关系。研究结果表明,通过运动训练,小球运动员的大脑功能连接流出现了可塑性变化,使得运动员对内、外注意焦点的信息传递和整合更加同步,从而加快了小球运动员定向注意的反应时间。
【图文】：

左侧脑岛和左侧前扣带回的BOLD信号

基于时间序列相关性的小球运动员脑功能可塑性研究

图2-2分析流程图
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R445.2;R338

【参考文献】