關(guān)于大腦毫秒級定時及運動行為控制的研究

藺勇，周衛(wèi)星，趙曉歡，邱俞

長春市中心醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科，吉林 長春 130000

大腦能夠控制運動行為，但此理論研究處于動態(tài)發(fā)展。其中運動和感知功能都是大腦上相應(yīng)控制區(qū)域相互交流而產(chǎn)生的結(jié)果，大腦在空間上能利用大腦信號將不同區(qū)域進(jìn)行快速且同步化的交流，而大腦的毫秒級定時（時鐘功能）能夠不斷修改自身控制時間來達(dá)到不同的運動行為控制效率，從而實現(xiàn)在大腦運動中對行為控制的調(diào)整。下面我們將詳細(xì)介紹大腦網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中大腦毫秒級定時及運動行為控制。

1 初級運動區(qū)和次級運動區(qū)的分析

1.1 輔助運動區(qū)（SMA） 定位：在大腦皮層半球額葉的后部就是輔助運動區(qū)，其有著軀體功能性定位，在經(jīng)過大量的FMRI和PET研究后，確定出輔助運動區(qū)位于大腦半球的內(nèi)側(cè)面上。

功能：經(jīng)過FMRI、PET觀察大腦運動區(qū)域發(fā)現(xiàn)，在完成簡單動作時，對側(cè)輔助運動區(qū)會受到刺激，然后將語言和動作啟動；傳入、傳出運動皮質(zhì)區(qū)，確定運動指令的執(zhí)行順序；并能憑借自身記憶組織來存儲運動序列[1]

1.2 前輔助運動區(qū)（pre-SMA） 定位：前輔助運動區(qū)是位于輔助運動區(qū)前方的運動激活區(qū)，在運動區(qū)中具有高級的功能，參與運動的啟動等都是由其完成。

功能：動作還沒進(jìn)行，準(zhǔn)備發(fā)生的準(zhǔn)備中，pre-SMA通過頻繁的放電，在高級運動中，pre-SMA能夠起到很好的控制作用，利用運動記憶來辨別、判斷運動并學(xué)習(xí)。此外，在運動啟動與執(zhí)行中也起到一定的作用。

1.3 運動前區(qū)（PM） 定位：運動前區(qū)位于額上回后部半球外側(cè)面上，即Brodmann第6區(qū)。

功能：如果人的運動前區(qū)被損傷或是不正常，那么對自身視覺、聽覺和觸覺的刺激區(qū)域會受到嚴(yán)重影響，但是正常人的運動前區(qū)能夠通過運動記憶來完成各項功能，因此，運動前區(qū)能夠在視、聽、觸覺運動中起到獨特且重要的作用。除此之外，運動前區(qū)區(qū)域如果被破壞，就會極大影響運動時的節(jié)奏。

2 大腦對運動行為控制程序

在運動前，首先都要產(chǎn)生運動的動機(jī)，激活大腦運動區(qū)，再鎖定運動形式。主要分為記憶誘導(dǎo)運動和視覺誘導(dǎo)運動，記憶運動的話就會將運動指令傳輸?shù)捷o助運動區(qū)來編制或提儲運動程序；則將視覺運動的脈沖指令傳給運動前區(qū)和小腦，不斷將視覺信息所形成的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為運動坐標(biāo)；此外，增加所參與的中樞神經(jīng)部分也可使兩種運動相互同時進(jìn)行。最后經(jīng)過大量神經(jīng)元將沖動聯(lián)系成一次運動區(qū)，并形成運動指令輸出[2]。

2.1 大腦網(wǎng)絡(luò)理論 根據(jù)Bressler和Menon的研究得出，“一個大范圍的功能網(wǎng)絡(luò)能為相關(guān)聯(lián)的大腦區(qū)域進(jìn)行集合，它們相互影響共同執(zhí)行特定的功能”。大腦各個運動區(qū)域大腦網(wǎng)絡(luò)中相互執(zhí)行著不同的任務(wù)，也起到不同但很重要的作用，在運動區(qū)域中部分作為控制者，部分作為任務(wù)轉(zhuǎn)換者，相互協(xié)調(diào)、指導(dǎo)并使涉及到的其它大腦網(wǎng)絡(luò)同步化。其它大腦網(wǎng)絡(luò)操縱著感知或運動信息的交流，且以“思考”的形式參與意識操縱信息。

突顯網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是大腦網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)，與前島葉（AI）和扣帶回帶皮質(zhì)前部（ACC） 的大腦結(jié)構(gòu)相關(guān)。突顯網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視器信息從一個人的內(nèi)部和外部世界獲得，它的工作是瀏覽傳入的內(nèi)部和外部信息，并決定哪些信息是最緊急的、與任務(wù)相關(guān)的和哪些信息應(yīng)該在給大腦不同區(qū)域發(fā)送信號時享有優(yōu)先權(quán)。中央執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)（CEN）從事較高階的認(rèn)知處理和注意力控制。CEN可被下列情況激活：大腦有意識的解決問題、工作記憶中思考的部分（例如，在閱讀一本書后試圖理解句子的意思）、將注意力集中在任務(wù)或問題上。根據(jù)Bressler 和Menon的研究，大規(guī)模的大腦網(wǎng)絡(luò)研究不僅讓我們更好地理解普通的認(rèn)知、感覺和運動，而且為相關(guān)的大腦疾病提供了理論依據(jù)。

2.2 大腦的神經(jīng)效率和時間分辨能力 神經(jīng)效率理論指出大腦更高效的神經(jīng)元可促進(jìn)大腦更有效和快速的交換信息，這不僅體現(xiàn)在單個的神經(jīng)元上，也表現(xiàn)在整個大腦網(wǎng)絡(luò)的微調(diào)中。神經(jīng)效率理論同時指出在神經(jīng)元激發(fā)后很快它可再次自我激發(fā)。神經(jīng)效率在解釋認(rèn)知與運動的個體差異中成為重要的理論。因為一個更快的神經(jīng)效率就是個體能更快的執(zhí)行神經(jīng)的操作。提升神經(jīng)元的效率就是提升大腦時鐘的時間分辨能力，在大腦運動區(qū)域中，可以達(dá)到毫秒級定時來對運動行為進(jìn)行分辨。時間分辨能力指的是大腦神經(jīng)振蕩過程與信息處理效率和速度。時間分辨能力越大，神經(jīng)效率越高。根據(jù)這個觀點，更高的神經(jīng)元時間分辨率會導(dǎo)致更快的信息處理，更好的認(rèn)知與運功控制[3]。

功能區(qū)理論中各個運動功能區(qū)作為構(gòu)成大腦網(wǎng)絡(luò)的要素，而如何更準(zhǔn)確、有效、快速組織相關(guān)功能區(qū)進(jìn)行復(fù)雜的運動控制以及感覺運動整合則由大腦網(wǎng)絡(luò)選擇性完成。任何可提升大腦神經(jīng)元時間分辨力（毫秒級）的方法，也就提高了神經(jīng)元效率，從而提升大腦網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)不同功能區(qū)間的交流與同步化，實現(xiàn)對運動的控制與調(diào)整。