关于大脑毫秒级定时及运动行为控制的研究

蔺勇，周卫星，赵晓欢，邱俞

长春市中心医院康复医学科，吉林 长春 130000

大脑能够控制运动行为，但此理论研究处于动态发展。其中运动和感知功能都是大脑上相应控制区域相互交流而产生的结果，大脑在空间上能利用大脑信号将不同区域进行快速且同步化的交流，而大脑的毫秒级定时（时钟功能）能够不断修改自身控制时间来达到不同的运动行为控制效率，从而实现在大脑运动中对行为控制的调整。下面我们将详细介绍大脑网络系统中大脑毫秒级定时及运动行为控制。

1 初级运动区和次级运动区的分析

1.1 辅助运动区（SMA） 定位：在大脑皮层半球额叶的后部就是辅助运动区，其有着躯体功能性定位，在经过大量的FMRI和PET研究后，确定出辅助运动区位于大脑半球的内侧面上。

功能：经过FMRI、PET观察大脑运动区域发现，在完成简单动作时，对侧辅助运动区会受到刺激，然后将语言和动作启动；传入、传出运动皮质区，确定运动指令的执行顺序；并能凭借自身记忆组织来存储运动序列[1]

1.2 前辅助运动区（pre-SMA） 定位：前辅助运动区是位于辅助运动区前方的运动激活区，在运动区中具有高级的功能，参与运动的启动等都是由其完成。

功能：动作还没进行，准备发生的准备中，pre-SMA通过频繁的放电，在高级运动中，pre-SMA能够起到很好的控制作用，利用运动记忆来辨别、判断运动并学习。此外，在运动启动与执行中也起到一定的作用。

1.3 运动前区（PM） 定位：运动前区位于额上回后部半球外侧面上，即Brodmann第6区。

功能：如果人的运动前区被损伤或是不正常，那么对自身视觉、听觉和触觉的刺激区域会受到严重影响，但是正常人的运动前区能够通过运动记忆来完成各项功能，因此，运动前区能够在视、听、触觉运动中起到独特且重要的作用。除此之外，运动前区区域如果被破坏，就会极大影响运动时的节奏。

2 大脑对运动行为控制程序

在运动前，首先都要产生运动的动机，激活大脑运动区，再锁定运动形式。主要分为记忆诱导运动和视觉诱导运动，记忆运动的话就会将运动指令传输到辅助运动区来编制或提储运动程序；则将视觉运动的脉冲指令传给运动前区和小脑，不断将视觉信息所形成的坐标转换为运动坐标；此外，增加所参与的中枢神经部分也可使两种运动相互同时进行。最后经过大量神经元将冲动联系成一次运动区，并形成运动指令输出[2]。

2.1 大脑网络理论 根据Bressler和Menon的研究得出，“一个大范围的功能网络能为相关联的大脑区域进行集合，它们相互影响共同执行特定的功能”。大脑各个运动区域大脑网络中相互执行着不同的任务，也起到不同但很重要的作用，在运动区域中部分作为控制者，部分作为任务转换者，相互协调、指导并使涉及到的其它大脑网络同步化。其它大脑网络操纵着感知或运动信息的交流，且以“思考”的形式参与意识操纵信息。

突显网络被认为是大脑网络的开关，与前岛叶（AI）和扣带回带皮质前部（ACC） 的大脑结构相关。突显网络监视器信息从一个人的内部和外部世界获得，它的工作是浏览传入的内部和外部信息，并决定哪些信息是最紧急的、与任务相关的和哪些信息应该在给大脑不同区域发送信号时享有优先权。中央执行网络（CEN）从事较高阶的认知处理和注意力控制。CEN可被下列情况激活：大脑有意识的解决问题、工作记忆中思考的部分（例如，在阅读一本书后试图理解句子的意思）、将注意力集中在任务或问题上。根据Bressler 和Menon的研究，大规模的大脑网络研究不仅让我们更好地理解普通的认知、感觉和运动，而且为相关的大脑疾病提供了理论依据。

2.2 大脑的神经效率和时间分辨能力 神经效率理论指出大脑更高效的神经元可促进大脑更有效和快速的交换信息，这不仅体现在单个的神经元上，也表现在整个大脑网络的微调中。神经效率理论同时指出在神经元激发后很快它可再次自我激发。神经效率在解释认知与运动的个体差异中成为重要的理论。因为一个更快的神经效率就是个体能更快的执行神经的操作。提升神经元的效率就是提升大脑时钟的时间分辨能力，在大脑运动区域中，可以达到毫秒级定时来对运动行为进行分辨。时间分辨能力指的是大脑神经振荡过程与信息处理效率和速度。时间分辨能力越大，神经效率越高。根据这个观点，更高的神经元时间分辨率会导致更快的信息处理，更好的认知与运功控制[3]。

功能区理论中各个运动功能区作为构成大脑网络的要素，而如何更准确、有效、快速组织相关功能区进行复杂的运动控制以及感觉运动整合则由大脑网络选择性完成。任何可提升大脑神经元时间分辨力（毫秒级）的方法，也就提高了神经元效率，从而提升大脑网络相应不同功能区间的交流与同步化，实现对运动的控制与调整。