单次长时间桡侧腕屈肌振动增加感觉运动皮层活动的研究
局部振动对感觉运动皮层活动的影响
背景介绍
局部振动（Local Vibration, LV）是一种通过高频（≥100 Hz）和低振幅（ mm）的振动刺激肌肉或肌腱的技术。研究表明，LV能够通过反复激活Ia类传入纤维（Ia afferents）来促进大脑的可塑性（plasticity），但其具体机制尚不明确。LV已被广泛应用于康复医学和运动训练中，特别是在中风患者的运动功能恢复和痉挛缓解方面显示出显著效果。然而，LV对大脑皮层活动的急性影响及其潜在的神经生理机制仍需进一步研究。
本研究的目的是探讨30分钟的局部振动对腕屈肌（Flexor Carpi Radialis, FCR）的感觉运动皮层（包括初级运动皮层M1、初级感觉皮层S1和后顶叶皮层PPC）活动的急性影响。通过脑电图（Electroencephalography, EEG）记录，研究团队希望揭示LV如何通过感觉传入通路影响大脑皮层的活动，并探讨其潜在的神经可塑性机制。
论文来源
本论文由Clara Pfenninger、Marie Fabre、Narimane Zeghoudi、Ahmed Adham、Charles-Etienne Benoit和Thomas Lapole共同撰写。研究团队来自法国圣埃蒂安大学的Laboratoire Interuniversitaire de Biologie de la Motricité，以及法国里昂大学和萨瓦勃朗峰大学。论文于2025年发表在《Journal of Neurophysiology》上。
研究流程与实验设计
研究对象与实验设计
研究招募了16名健康参与者（10名男性，6名女性），年龄范围为27±6岁。所有参与者均无神经系统疾病或肌肉骨骼损伤。实验分为三个阶段：基线测量（Con-1）、10分钟休息后的对照测量（Con-2）以及30分钟局部振动后的测量（Post-Vib）。
实验步骤
- 基线测量：参与者首先进行10次次最大等长收缩（submaximal isometric contractions）的热身，随后进行3次最大自主收缩（Maximal Voluntary Contractions, MVCs），以确定后续实验的目标力量（10% MVC）。
- 局部振动干预：LV设备以100 Hz的频率和1 mm的振幅对右腕屈肌进行振动刺激，每次振动持续10分钟，共进行3次，每次间隔1分钟休息。
- EEG记录：在基线、对照和振动后，参与者进行30次等长腕屈曲收缩，同时记录EEG信号。EEG信号通过64通道的电极帽采集，采样率为2048 Hz。
数据分析
EEG信号经过预处理（包括滤波、去噪和分段）后，使用Brainstorm软件进行源定位和时间频率分析。研究重点关注α（8-12 Hz）和β（15-35 Hz）频段的去同步化（Event-Related Desynchronization, ERD）和同步化（Event-Related Synchronization, ERS）活动。源定位技术用于减少体积传导（volume conduction）的影响，并提高空间分辨率。
主要结果
1. 收缩准备阶段
在收缩准备阶段，振动后（Post-Vib）的M1、S1和PPC区域的α频段去同步化显著增加（p < 0.05），表明这些区域的皮层活动增强。β频段的去同步化在M1和S1区域也显著增加（p < 0.05），但在PPC区域未达到显著性（p = 0.07）。
2. 收缩启动阶段
在收缩启动阶段，M1、S1和PPC区域的α频段去同步化显著增加（p < 0.05）。β频段的去同步化在M1和S1区域显著增加（p < 0.05），但在PPC区域未达到显著性（p = 0.07）。
3. 力量平台期
在力量平台期，M1、S1和PPC区域的α频段去同步化显著增加（p < 0.05），而β频段的去同步化未发生显著变化（p > 0.05）。这表明，振动后皮层活动的增强主要体现在α频段。
4. 放松阶段
在放松阶段，α和β频段的去同步化均未发生显著变化（p > 0.05），表明振动对放松阶段的皮层活动影响较小。
结论与意义
本研究表明，30分钟的局部振动能够显著增加感觉运动皮层（M1、S1）和后顶叶皮层（PPC）的活动，特别是在收缩准备和启动阶段。这种增强的皮层活动可能是由于LV诱导的Ia类传入纤维放电通过感觉传入通路投射到皮层区域，进而触发大脑的可塑性变化。研究结果为LV在康复医学中的应用提供了神经生理学依据，并为未来研究重复LV干预的长期效果奠定了基础。
研究亮点
- 首次在源水平分析EEG信号：通过源定位技术，研究团队能够更准确地推断M1、S1和PPC区域的活动，减少了体积传导的影响。
- 揭示了LV对感觉运动皮层的急性影响：研究首次系统性地展示了LV如何通过感觉传入通路影响大脑皮层的活动。
- 为LV的临床应用提供了理论支持：研究结果为LV在中风康复和运动训练中的应用提供了新的神经生理学证据。
其他有价值的信息
研究团队还指出，未来的研究应进一步探讨重复LV干预对大脑可塑性的长期影响，并考虑在不同患者群体中的应用效果。此外，研究数据已公开，可供其他研究者进一步分析和验证。