運(yùn)動(dòng)意向形成、執(zhí)行與抑制的神經(jīng)機(jī)制.pdf

1、目的：
　　 運(yùn)動(dòng)意向(motor intention)是一個(gè)先于或在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)部目標(biāo)。意向運(yùn)動(dòng)有別于反射運(yùn)動(dòng),是指該運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的時(shí)間、執(zhí)行方式及產(chǎn)生的結(jié)果符合某人的目標(biāo),且執(zhí)行者能夠意識(shí)到對(duì)運(yùn)動(dòng)的控制。近幾十年來(lái),意向運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究產(chǎn)生了重要成果,其中,神經(jīng)影像學(xué)、電生理學(xué)的進(jìn)步為其神經(jīng)機(jī)制研究提供了有效方法。
　　 為研究方便,運(yùn)動(dòng)意向分解為內(nèi)容(what)、時(shí)間(when)及是否(whether)執(zhí)行三種成分

2、。內(nèi)容成分是指自由選擇做何動(dòng)作,包括運(yùn)動(dòng)肢體的選擇及任務(wù)規(guī)則的選擇；時(shí)間成分是指自由決定何時(shí)完成動(dòng)作；自由決定是否執(zhí)行運(yùn)動(dòng)則為whether成分。既往人們主要集中對(duì)前兩種成分的研究。是否執(zhí)行由于受到方法學(xué)的限制,較少被關(guān)注。與根據(jù)外部刺激提示而停止執(zhí)行動(dòng)作的“反應(yīng)抑制”成為對(duì)比,Libet于20世紀(jì)80年代提出人可以自由抑制運(yùn)動(dòng),即不依賴外部刺激、僅僅依據(jù)內(nèi)部目標(biāo)的需要而終止執(zhí)行動(dòng)作,這種抑制方式比前者更貼近實(shí)際生活,但其神經(jīng)機(jī)制知之甚

3、少。先前研究表明,額葉是參與反應(yīng)抑制的重要腦區(qū),尤其是右額下回扮演了重要的角色。最近的神經(jīng)功能影像學(xué)研究表明,左內(nèi)側(cè)前額在自由抑制時(shí)比自由反應(yīng)時(shí)活動(dòng)增強(qiáng),提示該區(qū)是參與自由抑制的重要腦區(qū)。實(shí)驗(yàn)證據(jù)提示自由抑制的神經(jīng)機(jī)制既有別于反應(yīng)抑制,也不同于自由運(yùn)動(dòng)。自由抑制包括兩種早期和晚期兩種形式:前者抑制的是尚未準(zhǔn)備好的運(yùn)動(dòng)；后者終止已經(jīng)準(zhǔn)備好的運(yùn)動(dòng)。目前還不清楚早、晚期抑制的機(jī)制足否相同。
　　 事件相關(guān)電位(event-relate

4、d potentials,ERP)的時(shí)間分辨率可精確到毫秒,可用來(lái)揭示相關(guān)神經(jīng)過(guò)程的動(dòng)態(tài)信息。本研究采用一個(gè)兩階段線索Go/NoGo范式結(jié)合ERP的優(yōu)勢(shì),試圖探索運(yùn)動(dòng)意象的形成、執(zhí)行與抑制過(guò)程,特別是自由抑制的神經(jīng)機(jī)制。我們預(yù)測(cè):(1)自由抑制和自由反應(yīng)有不同的ERP表現(xiàn),自由抑制具有更強(qiáng)的內(nèi)部控制。(2)早期的自由抑制和晚期的自由抑制的ERP可能涉及不同腦區(qū)。
　　 方法：
　　 招募16名在校大學(xué)生,實(shí)驗(yàn)前均獲取知情

5、同意,其中2人數(shù)據(jù)因眼動(dòng)和技術(shù)因?yàn)楸惶蕹?。余下的受試平均年齡24.79±3.22歲(21-31歲),其中女性7名,右利手,無(wú)神經(jīng)系統(tǒng)疾病、重大內(nèi)科疾病及精神障礙病史。所有受試視力或矯正視力正常。所有受試完成約1小時(shí)實(shí)驗(yàn)任務(wù)獲得￥40元報(bào)酬。
　　 采用兩個(gè)階段的Go/NoGo范式。通過(guò)顯示器呈現(xiàn)灰色或彩色的字母和符號(hào)。第一階段為意象形成階段,受試根據(jù)呈現(xiàn)的準(zhǔn)備線索而準(zhǔn)備好反應(yīng)方案:(1)灰色<<<<或>>>>示準(zhǔn)備左手/右手按鍵

6、；(2)灰色<◇>示自由決定反應(yīng)側(cè)；(3)灰色料****示無(wú)需做任何反應(yīng)準(zhǔn)備。第二階段為意象執(zhí)行階段,受試根據(jù)執(zhí)行線索完成不同反應(yīng):(1)綠色OOOO示執(zhí)行先前準(zhǔn)備好的反應(yīng),(2)紅色XXXX示放棄先前準(zhǔn)備好的反應(yīng),(3)藍(lán)色OOOO示自由決定按鍵與否。每個(gè)線索呈現(xiàn)500ms,刺激間隔1250 ms。各種實(shí)驗(yàn)條件組合按隨機(jī)順序出現(xiàn)。一共包含1200個(gè)試驗(yàn)。運(yùn)用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)19通道的事件相關(guān)電位(event-related potential

7、s,ERP)系統(tǒng)連續(xù)記錄EEG和行為績(jī)效。分析刺激前100 ms至刺激后1250 ms數(shù)據(jù),以刺激前100 ms時(shí)段數(shù)據(jù)為基線。自動(dòng)拒絕偽差的閾值設(shè)為70 μV,平均疊加手工剔除眼動(dòng)和其他偽差后的EEG片段獲得ERP。
　　 行為學(xué)數(shù)據(jù)通過(guò)SPSS13.0軟件進(jìn)行分析,反應(yīng)時(shí)作3(What:指令性,自由性,對(duì)照)×2(Whether:指令性,自主性)重復(fù)測(cè)量方差分析。ERP數(shù)據(jù)通過(guò)同一系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)程序分析。意向形成階段的ERP行單

8、因素三水平(What:指令,自由,控制)重復(fù)測(cè)量方差分析。對(duì)執(zhí)行/抑制階段的ERP行2(自由度:指令/自由)×2(執(zhí)行:反應(yīng),抑制)雙因素重復(fù)測(cè)量方差分析,進(jìn)一步比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)。顯著性水平設(shè)為a=0.05。ERP統(tǒng)計(jì)結(jié)果以統(tǒng)計(jì)參數(shù)映像(statisticalparametric mapping,SPM)方式呈現(xiàn)。
　　 結(jié)果：
　　 1.行為績(jī)效
　　 自主決定的情況下受試決定反應(yīng)總的比例為57.2％(38.

9、6％～79.8％),其中左手29.6％(20.2～41％),右手27.6％(21～40.5％)?！癢hat”主效應(yīng)顯著,F(2,26)=23.706,p=0.000,“Whether”主效應(yīng)顯著F(1,13)=13.289,p=0.003,兩者的交互效應(yīng)也顯著,F(2,26)=8.262,p=0.002。
　　 2.ERP總平均波形及SPM
　　 (1)意向形成階段。SPM(F)顯著效應(yīng)腦區(qū)包括:雙側(cè)前額及枕區(qū)(140-

10、180ms),額頂中央?yún)^(qū)(220 ms),雙側(cè)前額泛化至廣泛額頂網(wǎng)絡(luò)(260-300 ms),右側(cè)顳頂部擴(kuò)散至雙側(cè)顳頂區(qū)(340-500 ms)和額頂中央?yún)^(qū)在雙額部(150-200 ms)、廣泛額頂部和右側(cè)顳區(qū)(300-700 ms)。指令反應(yīng)與自由比較的SPM(t)的顯著腦區(qū)包括:雙側(cè)前額(140 ms),然后雙側(cè)頂部(180 ms),左側(cè)后頂部(220-260 ms),廣泛額頂部(300 ms),雙側(cè)枕部向前擴(kuò)散頂枕區(qū)(偏向左側(cè),3

11、40-500 ms)。
　　 (2)意向執(zhí)行/抑制階段。晚期抑制SPM(F)示雙側(cè)前額(220-260 ms)及枕部(340-380 ms)交互效應(yīng)和自由度主效應(yīng)顯著,執(zhí)行主效應(yīng)在廣泛的額頂枕區(qū)有顯著性(220-260 ms,340-420 ms,580-700 ms)。SPM(t)自由抑制與自由反應(yīng)差異顯著的腦區(qū)是左側(cè)前額及中央?yún)^(qū)(140-200 ms),廣泛額頂部(300-400 ms)。SPM(F)提示早期自由抑制的腦區(qū)與

12、晚期抑制相似。SPM(t)示自由抑制與自由運(yùn)動(dòng)差異顯著腦區(qū)包括右側(cè)額頂區(qū)(300-400,500-740 ms)。
　　 結(jié)論：
　　 (1)意向形成階段與先前文獻(xiàn)一致:背外側(cè)前額參與What意向的加工。(2)晚期主動(dòng)抑制主要涉及左側(cè)前額(比What意向加工所涉及腦區(qū)更前),這與功能磁共振研究文獻(xiàn)一致,表明主動(dòng)抑制需要更多腦區(qū)的參與來(lái)加強(qiáng)認(rèn)知控制。(3)早期主動(dòng)抑制主要涉及右側(cè)額頂部。(4)自由抑制誘發(fā)出類似于反應(yīng)抑制的