白學(xué)軍 張琪涵 章 鵬 周 菘 劉 穎 宋 星 彭國慧

(天津師范大學(xué)心理與行為研究院,天津 300074)

1 前言

運動想象(motor imagery,MI)是一個動態(tài)的過程,指人們在心里模擬動作而不伴隨任何的身體運動(Jeannerod,1994,2006)。運動想象包含視覺想象和動覺想象,前者需要從第一人稱或第三人稱的視角看到自己完成動作;后者需要人們真實地感覺到自己完成動作。目前MI在臨床和專業(yè)領(lǐng)域上被廣泛應(yīng)用。MI是一種基于想象的心理練習(xí),能夠提高運動員(Cumming &Hall,2002;Murphy,1994;Roure et al.,1999)、音樂家(Langheim,Callicott,Mattay,Duyn,&Weinberger,2002;Meister et al.,2004;Pascual-Leone et al.,1995;Yue &Cole,1992)或者高級手工技師(例如外科醫(yī)生,Rogers,2006)的行為表現(xiàn)。另外,Decety和Grèzes (2006)認(rèn)為運動控制是運動過程與感覺、認(rèn)知過程不斷交互的結(jié)果。皮層可塑性理論認(rèn)為大腦皮層功能、皮層間的聯(lián)結(jié)等可以根據(jù)外界刺激的變化而變化,訓(xùn)練可以改變大腦結(jié)構(gòu)(Fiorio,Tinazzi,&Aglioti,2006)。所以那些運動功能損傷的病人,可以通過不斷地鍛煉,來改善、塑造大腦皮層,繼而實現(xiàn)運動功能的康復(fù)。因此,運動想象在神經(jīng)系統(tǒng)損傷病人的康復(fù)治療上也具有一定的影響作用(Braun,Beurskens,Borm,Schack,&Wade,2006;Jackson,Lafleur,Malouin,Richards,&Doyon,2001;Johnson-Frey,2004;Lotze&Halsband,2006;Sharma,Pomeroy,&Baron,2006;Weiss et al.,1994)。

已有研究發(fā)現(xiàn),運動想象與運動執(zhí)行有幾點共性：(1)在時間進程上運動想象與運動執(zhí)行存在高度相關(guān)(Decety,Jeannerod,&Prablanc,1989);(2)運動想象任務(wù)下自主神經(jīng)系統(tǒng)的外周反應(yīng)與運動執(zhí)行任務(wù)下的相似,例如心跳(Decety,Jeannerod,Durozard,&Baverel,1993;Decety,Jeannerod,Germain,&Pastene,1991;Fusi et al.,2005);(3)運動執(zhí)行和運動想象任務(wù)引起了相似的皮電反應(yīng)(Guillot,Collet,&Dittmar,2004;Guillot,Haguenauer,Dittmar,&Collet,2005);(4)隨著大腦影像技術(shù)的發(fā)展,研究者使用fMRI (functional magnetic resonance imaging)、PET(positron emission tomography)、TMS (Transcranial magnetic stimulation)等技術(shù),探索這兩種任務(wù)下的腦機制,發(fā)現(xiàn)運動執(zhí)行與運動想象基本上激活了相似的神經(jīng)機制(Guillot et al.,2008;Mellet,Petit,Mazoyer,Denis,&Tzourio,1998)或者這兩者的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)至少部分重疊(Gerardin et al.,2000)。具體來說,共享的重疊區(qū)域主要包括輔助運動皮層(SMA)、前運動皮層(PMA)、初級感覺區(qū)(M1/S1)、后頂葉(PPL)、紋狀體、小腦、丘腦(Gerardin et al.,2000;Lotze et al.,1999;Munzert,Lorey,&Zentgraf,2009;Zhang et al.,2011)。

然而,研究者對初級感覺區(qū)(M1/S1)激活存在一些爭議。前人研究分別觀察到了主運動區(qū)的激活(Solodkin,Hlustik,Chen,&Small,2004;Sharma,Jones,Carpenter,&Baron,2008)、短暫激活(Dechent,Merboldt,&Frahm,2004)或者不激活(Lotze,Scheler,Tan,Braun,&Birbaumer,2003)。近期 Hétu 等人(2013)對運動想象神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的122個實驗(來自75篇論文)進行了元分析,發(fā)現(xiàn)其中僅有22個實驗(來自 16篇論文)報告了運動想象任務(wù)激活主運動皮層。研究結(jié)果的不一致可能是由以下原因引起的：(1)實驗任務(wù)變量：實驗程序(Sharma et al.,2008)、任務(wù)類型(Dechent et al.,2004;Fourkas,Ionta,&Aglioti,2006;Wolbers,Weiller,&Büchel,2003)、任務(wù)復(fù)雜性(Holpe &Wolf,2011;Kuhtz-Buschbeck et al.,2003)等;(2)個體差異：專業(yè)水平(Lotze et al.,2003;Milton,Small,&Solodkin,2008;Chang et al.,2011)、想象力(Amedi,Malach,&Pascual-Leone,2005;Cui,Jeter,Yang,Montague,&Eagleman,2007;Guillot et al.,2008;van der Meulen,Allali,Rieger,Assal,&Vuilleumier,2014)、性別(Lissek et al.,2007;Schuster et al.,2011)、年齡(Personnier,Ballay,&Papaxanthis,2010;Schuster et al.,2011)等;(3)探測方法：相比于fMRI、PET研究,大量的TMS研究都為MI增強主運動皮層的興奮性提供了實證證據(jù)(Loporto,McAllister,Williams,Hardwick,&Holmes,2012);(4)最近 Raffin,Mattout,Reilly和 Giraux(2012)的研究發(fā)現(xiàn)在動覺運動想象任務(wù)下輔助運動皮層對主運動皮層起抑制作用。

近期的一些研究發(fā)現(xiàn)運動強度能夠影響主運動皮層的激活。例如Shibusawa 等(Shibusawa,Takeda,Nakajima,Ishigami,&Sakatani,2009;Shibusawa et al.,2010)用fNIRS (functional near-infrared spectroscopy)監(jiān)測人們分別用最大握力的20%、50%、80%的力量進行抓握任務(wù)時主運動皮層和體感皮層內(nèi)氧合血紅蛋白的濃度變化。發(fā)現(xiàn)不同力量強度的抓握任務(wù)其觀測皮層上的氧合血紅蛋白濃度差異顯著。還有一些研究也發(fā)現(xiàn)主運動皮層的激活程度存在隨力量強度水平的增強而升高的趨勢(Derosière et al.,2013;Shibuya,Kuboyama,&Tanaka,2014)。甚至一些較小的力量強度變化(最大握力的 1%～10%)也會引起主運動皮層激活程度的正性改變(Kuhtz-Buschbeck et al.,2008)。那么增強運動想象任務(wù)的想象強度是否也能夠引起主運動皮層的激活變化？在運動執(zhí)行任務(wù)下相關(guān)皮層激活程度隨力量強度變化的原因可能來源于外周體覺信息的傳入或者是運動控制。如果變化原因是由體覺信息傳入引起的,那么運動(想象)強度僅會影響運動執(zhí)行任務(wù)下相關(guān)皮層的激活水平;如果是由運動控制引起的,那么運動執(zhí)行與運動想象任務(wù)下探測皮層都會受到運動(想象)強度的影響。但目前對想象強度在運動想象任務(wù)下的作用情況的研究相對較少,有些研究者雖采用fNIRS考察了不同力量強度、速度下運動想象任務(wù)的皮層信號變化,但其主要探究力量強度和速度對應(yīng)反應(yīng)信號的精確分類,沒有單純地比較不同想象強度對探測皮層的影響作用。能夠確定的是想象強度影響主運動皮層內(nèi)氧合血紅蛋白濃度變化,因為隨著運動想象強度的逐步增加,主運動皮層內(nèi)的氧合血紅蛋白濃度也是逐步增高的,但是否達統(tǒng)計學(xué)上顯著還需進一步檢驗(Xu et al.,2014;Yin et al.,2015)。另外,Mizuguchi,Nakata 和Kanosue (2014)使用fMRI探究了前運動-頂葉皮層活動與想象強度水平的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)前額葉皮層、輔助運動皮層、前運動皮層、腦島、頂下小葉的激活情況受想象強度的影響,沒有報告主運動區(qū)與想象強度間的變化關(guān)系。所以,目前想象強度對運動想象腦機制的影響作用還不明確。

此外,與fMRI、PET等技術(shù)相比,功能性近紅外光譜成像技術(shù)(fNIRS) (Brickman et al.,2005;Hock et al.,1997)有其獨特的優(yōu)勢。fNIRS的操作簡便、造價低、對人體無損傷、便攜性好、時間分辨率和空間分辨率較高等;適用于自然情境、嬰幼兒童和特殊人群的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究(劉寶根,周兢,李菲菲,2011;楊炯炯,駱清銘,2002)。由于fNIRS對被試實驗過程中的動作不是特別敏感,對運動具有較高的寬容度,所以相比于對運動敏感的 fMRI,fNIRS為運動領(lǐng)域內(nèi)腦功能活動的研究開辟了一條新路,提高了該領(lǐng)域研究的生態(tài)效度。Leff等(2011)曾對基于 fNIRS的運動任務(wù)腦活動研究進行系統(tǒng)性的回顧,認(rèn)為這一技術(shù)有利于自然情境下的運動技能學(xué)習(xí)、運動控制、運動員表現(xiàn)、神經(jīng)疾病康復(fù)等內(nèi)部機制的探索。

綜上所述,本研究采用fNIRS技術(shù),通過控制運動(想象)強度來考察被試完成運動執(zhí)行與運動想象任務(wù)時大腦皮層血氧濃度變化。實驗采用舉啞鈴這一簡單運動任務(wù)、動覺想象這一想象任務(wù)類型來控制任務(wù)相關(guān)變量對監(jiān)測結(jié)果的影響;選取具有一定想象能力、非體育專業(yè)的青年被試參與正式實驗,盡可能的排除掉被試相關(guān)變量帶來的干擾;fNIRS在運動領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的生態(tài)效度較高、對運動方面的限制較少。所以在控制了這些無關(guān)變量之后,運動執(zhí)行與運動想象的激活模式很可能十分相似,運動執(zhí)行與運動想象任務(wù)下都會激活主運動皮層;另外,想象強度對運動想象任務(wù)下大腦活動的影響也很可能與運動執(zhí)行任務(wù)下的變化保持一致,即想象強度不會改變大腦激活模式,但會影響皮層的激活水平。

2 方法

2.1 被試

(1)使用握力計篩選被試。其中男性握力在37.7～56.6 kg之中,女性握力在 21.8～35.0 kg之中。

(2)實驗被試非體育專業(yè);在啞鈴運動或啞鈴運動相關(guān)腦區(qū)上沒有主觀或客觀癥狀;無心血管、肺腎、神經(jīng)障礙等方面疾病;沒有進行過艱苦訓(xùn)練;實驗前沒進食過含咖啡因的食物或飲料。

(3)通過《運動想象問卷-修訂版》(MIQ-RS)(Gregg,Hall,&Butler,2010)篩選出具有動覺想象能力的被試,即選擇動覺想象平均難易程度大于4“一般”的被試參與正式實驗。

(4)15名右利手健康的男性志愿者(平均握力47.2 ± 4.08 kg)和15名右利手健康的女性志愿者(平均握力27.1 ± 3.47 kg)參加了正式實驗。男性被試的平均年齡為24.3 ± 1.49歲,女性被試的平均年齡為23.8 ± 0.77歲。每位被試在實驗后獲得25元報酬。

2.2 實驗設(shè)備

采用島津公司生產(chǎn)的LABNIRS功能性近紅外光譜成像儀(LABNIRS/16,Shimadzu Corporation,Kyoto,Japan),通過三波長(780 ± 5 nm、805 ± 5 nm、830 ±5 nm)的近紅外線半導(dǎo)體激光(被歸為 IED-60825-1標(biāo)準(zhǔn)下的 1M 級),根據(jù)修訂后的比爾-朗伯(吸收)定律(modified Beer-Lambert law,MBLL)得到探測區(qū)域下氧合血紅蛋白濃度(HbO)、脫氧血紅蛋白濃度(HbR)、總血紅蛋白濃度(HbT)的變化。采樣率設(shè)置為11 Hz。因HbO指標(biāo)對任務(wù)刺激的變化更加敏感(Hoshi,Kobayashi,&Tamura,2001),所以著重分析HbO的變化。

2.3 材料

2.3.1 《運功想象問卷-修訂版》

《運功想象問卷-修訂版》(MIQ-RS)由7個視覺想象問題和7個動覺想象問題組成(Gregg et al.,2010)。采用7點評分,從1“非常困難”到7“非常容易”。使用該想象力問卷篩選出動覺想象平均難易程度大于 4“一般”的被試,參與正式實驗。分別有右利手、健康的15名男性志愿者和15名女性志愿者參加了正式實驗。表1是被試想象力的測試結(jié)果。

表1 想象力測試結(jié)果

結(jié)果顯示：男性的平均想象力得分為5.98,女性的平均想象力得分為 5.55,都處于 5“有些容易”到 6“容易”之間。經(jīng)統(tǒng)計檢驗,男性、女性的動覺想象力無顯著差異,

t

(28)=1.61,

p

＞0.05。

2.3.2 自編《運動想象自評問卷》

《運動想象自評問卷》的目的在于被試完成運動想象任務(wù)后對其想象品質(zhì)的評定。采用7點量表,被試從 1“無法想象”到 7“非常容易”;以及對不同強度運動想象任務(wù)間差異的評價,從 1“差異巨大”到7“沒有差異”。

2.4 實驗設(shè)計

本實驗采用 2任務(wù)類型(運動執(zhí)行任務(wù),運動想象任務(wù))×2運動強度(4磅,8磅/2磅,4磅)的被試內(nèi)設(shè)計。已有研究發(fā)現(xiàn)運動疲勞時運動皮層內(nèi)的氧合血紅蛋白濃度明顯下降(Shibuya &Tachi,2006;Shibuya &Kuboyama,2007)。Kuhtz-Buschbeck 等人(2008)發(fā)現(xiàn)較小強度的力量變化也能夠影響到主運動皮層的激活水平。所以為了排除疲勞的干擾,本研究采用平均最大握力的3.6%和7.2%的力量強度,即男性與之對應(yīng)的重量約為4磅、8磅的啞鈴,女性與之對應(yīng)的重量約為2磅、4磅的啞鈴。

2.5 實驗程序

在正式實驗之前,招募5名男性右利手健康被試,平均年齡24.3歲,平均握力42.7 kg。這些被試不再參與正式實驗。要求他們做6組啞鈴運動,每組啞鈴運動包括1次4磅啞鈴運動和1次8磅啞鈴運動,隨機呈現(xiàn)。被試要分別對做4組啞鈴運動和做6組啞鈴運動的意志疲勞程度進行評價(7點評分,1“無疲勞”,7“非常疲勞”)。結(jié)果顯示,被試做 4 組啞鈴運動的意志疲勞程度為 4.2,做 6組啞鈴運動的抑制疲勞程度為5.8。這說明4次4磅啞鈴運動和4次8磅啞鈴運動達不到運動疲勞狀態(tài)。

另外對于女性來說,為了控制被試不達到運動疲勞,同樣在正式實驗前招募5名女性右利手健康被試,平均年齡23.5歲,平均握力26.7 kg,不再參與正式實驗。除了將8磅啞鈴換成了2磅啞鈴?fù)?其余同男性的實驗前操作。結(jié)果顯示,被試做4組啞鈴運動的意志疲勞程度為 4,做6組啞鈴運動的意志疲勞程度為 5.6。這說明4次2磅啞鈴運動和 4次4磅啞鈴運動達不到運動疲勞狀態(tài)。

正式實驗。為了避免視覺想象的干擾,運動指令以聲音的形式呈現(xiàn),被試閉眼執(zhí)行實驗任務(wù)。對于男性來說,運動執(zhí)行任務(wù)(motor execution,ME)包括4組啞鈴運動。聽到聲音“1”時,拿起4磅的啞鈴按照隨后呈現(xiàn)的節(jié)奏(1 Hz)進行鍛煉;聽到聲音“2”時,拿起8磅的啞鈴按照相同的節(jié)奏進行鍛煉,聲音“1”和聲音“2”隨機呈現(xiàn)。聽到聲音“嘟”時,放下啞鈴,全身放松休息,見圖1。右手完成運動執(zhí)行任務(wù)。

圖1 實驗流程圖

在運動想象任務(wù)中,聽到聲音“1”,想象拿起 4磅的啞鈴進行鍛煉;聽到聲音“2”,想象拿起8磅的啞鈴進行鍛煉;想象右手在做啞鈴運動。除了上述不一致外,其余都與運動執(zhí)行任務(wù)一樣。

為了使實驗被試獲得運動想象的標(biāo)準(zhǔn),所有被試都先完成運動執(zhí)行任務(wù),再進行運動想象任務(wù)。運動想象任務(wù)完成后,使用自編《運動想象自評問卷》,要求被試評價自己完成運動想象任務(wù)時的想象品質(zhì)。

對于女性實驗被試來說,除了將8磅啞鈴換成2磅啞鈴之外,其余的實驗程序都同男性。

2.6 探頭布置

使用 4×7的多通道探頭架,包括 14個發(fā)射器和14個探測器,探頭間距為3cm,構(gòu)成45個通道,覆蓋額葉-頂葉皮層。根據(jù)國際10-20系統(tǒng),將通道23定位于 Cz上(見圖2,其中紅色為發(fā)射探頭,藍色為接收探頭)。fNIRS測試后,使用 3D定位儀(FASTRAK,Polhemus,Colchester,VT,USA)確定Cz、Nz、AL、AR點及探頭位置。通過概率配準(zhǔn)方法將 fNIRS通道位置與 MNI空間坐標(biāo)進行配準(zhǔn),獲得與布魯?shù)侣謪^(qū)之間的對應(yīng)關(guān)系。表2、表3列出的通道定位區(qū)域為該通道覆蓋概率最大的區(qū)域。本研究主要觀測區(qū)域為主運動皮層,但也給出了前運動皮層和輔助運動皮層、體感皮層和體感聯(lián)合皮層的對應(yīng)關(guān)系,見圖3,其中綠色代表主運動皮層,紅色代表前運動皮層與輔助運動皮層,藍色代表體感皮層,黃色代表體感聯(lián)合皮層。定位結(jié)果如表2、表3所示。

2.7 數(shù)據(jù)分析

首先,在Matlab (v2014a)操作環(huán)境下使用NIRSSPM (Near infrared Spectroscopy-Statistical Parametric Mapping)軟件(v4.1) (Ye,Tak,Jang,Jung,&Jang,2009)分析fNIRS數(shù)據(jù)。先使用主成分分析方法(Principal Components Analysis,PCA) (Virtanen,Noponen,&Meril?inen,2009;Wilcox,Bortfeld,Woods,Wruck,&Boas,2008)去噪聲。主成分分析是一種簡化數(shù)據(jù)集的技術(shù),應(yīng)用正交變換將原始的數(shù)據(jù)集分解成N個相互無關(guān)聯(lián)的成分。因此可以通過 PCA過濾掉生理噪聲和運動偽跡。Cooper等(2012)敏感度分析結(jié)果顯示：PCA的閾限值百分?jǐn)?shù)設(shè)置為97%時其去噪效果達最佳,故本研究將其設(shè)置為97%。

圖2 fNIRS通道布局

表2 通道布局與布魯?shù)侣謪^(qū)間的對應(yīng)關(guān)系(男性)

表3 通道布局與布魯?shù)侣謪^(qū)間的對應(yīng)關(guān)系(女性)

圖3 通道布局與主要觀測區(qū)域的對應(yīng)關(guān)系

其次,根據(jù)血液動力響應(yīng)函數(shù)(Haemodynamic Response Functions,HRF)和 Wavelet-MDL 方法(Jang et al.,2009)再次排除掉噪聲(頭動、心跳等)和漂移。Wavelet-MDL (Wavelet-minimum description length)分析是一種去除信號漂移的算法,校正因呼吸、被試運動、機器熱噪聲等引起的信號失真。通過小波變換將fNIRS測量值分解出整體趨勢、血液動力信號和無關(guān)噪聲成分。其中MDL原則有利于整體趨勢評估最優(yōu)模型的選擇,阻止過分?jǐn)M合或擬合不足的現(xiàn)象發(fā)生。

再次,通過一般線性模型(General Linear Model,GLM)整合任務(wù)效應(yīng),用任務(wù)擬合參考波推斷參數(shù)估計(GLM模型中beta值的權(quán)重),precoloring方法調(diào)節(jié)此過程的時間自相關(guān)。最后,在 SPSS的基礎(chǔ)上根據(jù)實驗設(shè)計,分別對不同運動任務(wù)下獲得的beta值進行單樣本或配對樣本

t

檢驗。使用 FDR(false discovery rate)校正所有的

p

值,校正后

p

＜0.05為顯著(Singh &Dan,2006),對于沒有進行FDR校正的情況,會在結(jié)果中進行說明。

3 結(jié)果

3.1 運動想象自評問卷

在執(zhí)行完運動想象任務(wù)后,實驗被試填寫《運動想象自評問卷》。其中運動想象品質(zhì)的評價從1“無法想象”到7“非常容易”;以及對不同強度運動想象任務(wù)間差異的評價,從 1“差異巨大”到 7“沒有差異”。

結(jié)果顯示,男性被試認(rèn)為4磅和8磅啞鈴運動想象任務(wù)都能較容易的想象出來,評定分?jǐn)?shù)分別為5.73 (

SD

＝0.80)和5.47 (

SD

＝1.36);在評定自己完成4磅與8磅啞鈴運動想象任務(wù)的想象差異時,都認(rèn)為這兩種想象任務(wù)間存在中等以上程度的差異,評定分?jǐn)?shù)為 3.40(

SD

＝1.30)。女生也能夠較容易地完成2磅和4磅啞鈴運動想象任務(wù),評定分?jǐn)?shù)分別為5.73 (

SD

＝0.70)和5.33 (

SD

＝1.23),兩者間差異的評定分?jǐn)?shù)為3.60 (

SD

＝1.24)。這說明被試能夠想象出不同運動強度下的啞鈴運動。另外,對男性、女性在4磅啞鈴運動想象任務(wù)下的想象品質(zhì)進行獨立樣本

t

檢驗,結(jié)果顯示男、女性的想象品質(zhì)沒有顯著差異,

t

(28)=1.054,

p

＞0.05。

3.2 運動執(zhí)行任務(wù)

3.2.1 男性在運動執(zhí)行任務(wù)下的腦激活情況

對不同強度的運動執(zhí)行任務(wù)進行單樣本

t

檢驗,檢驗值為0。根據(jù)各通道的

t

值,繪制了熱點圖3。其中執(zhí)行 4磅啞鈴運動沒被顯著激活的通道包括ch8,ch10,ch11,ch21,ch24,ch33,ch35,ch40,ch41、ch42、ch43,其余通道都被顯著激活,見圖4(a);執(zhí)行8磅啞鈴運動沒被顯著激活的通道有ch35、ch41、ch43,其余通道都被顯著激活,見圖4(b)。這說明4磅啞鈴運動與 8磅啞鈴運動的激活模式基本相同,都激活了主運動皮層、前運動皮層與輔助運動皮層、體感皮層、體感聯(lián)合皮層。對運動執(zhí)行任務(wù)下8磅與4磅啞鈴運動各通道的beta值進行配對樣本

t

檢驗,這兩種運動強度下不存在顯著差異的通道包括：ch4,ch5,ch9,ch10,ch11,ch16,ch24,ch35,ch41,ch42,ch43,其余通道都顯著激活。結(jié)果見圖4(c)。

圖4 運動執(zhí)行任務(wù)下大腦各通道激活t值熱量圖(男性)

結(jié)果顯示,8磅啞鈴運動在相關(guān)運動皮層上的激活水平顯著高于4磅啞鈴運動。這說明運動強度影響運動區(qū)域的激活水平。

3.2.2 女性在運動執(zhí)行任務(wù)下的腦激活情況

對運動執(zhí)行任務(wù)下2和4磅啞鈴運動進行單樣本

t

檢驗,大腦各通道激活

t

值見圖5。其中執(zhí)行2磅啞鈴運動沒有顯著激活的通道包括ch8,ch9,ch10,ch12,ch16,ch21,ch22,ch24,ch25,其余通道都被顯著激活,見圖5(a);執(zhí)行4磅啞鈴運動沒有顯著激活的通道包括 ch9,ch10,ch11,ch12,ch16,ch22,ch24,ch42,其余通道都被顯著激活見圖5(b)。結(jié)果顯示：2磅啞鈴運動與4磅啞鈴運動的激活模式類似,也都激活了主運動皮層、前運動皮層與輔助運動皮層、體感皮層、體感聯(lián)合皮層。對不同強度運動執(zhí)行任務(wù)下各通道的 beta值進行配對樣本

t

檢驗,執(zhí)行4磅與2磅啞鈴運動各通道差異不顯著;不進行校正時,存在顯著差異的通道包括：ch1,ch2,ch4,ch5,ch7,ch8,ch14,ch17,ch18,ch19,ch21,ch26,ch29,ch30,ch31,ch33,ch34,ch36,ch40,ch41,ch44,見圖5(c)。這說明4磅啞鈴運動的皮層激活水平高于2磅啞鈴運動,運動強度也同樣影響運動執(zhí)行任務(wù)下女性大腦觀測皮層的激活水平,但這一結(jié)果存在一定的假陽性。

圖5 運動執(zhí)行任務(wù)下大腦各通道激活t值熱量圖(女性)

3.3 運動想象任務(wù)

3.3.1 男性在運動想象任務(wù)下的腦激活情況

同樣,對運動想象任務(wù)中的4磅和8磅啞鈴運動想象分別進行單樣本

t

檢驗和配對樣本

t

檢驗(圖6)。

圖6 運動想象任務(wù)下大腦各通道激活t值熱量圖(男性)

結(jié)果顯示,4磅啞鈴運動想象任務(wù)顯著激活的通道包括：ch3,ch15,ch17,ch23,ch28,ch30,ch36。說明4磅啞鈴運動想象任務(wù)激活了主運動皮層、前運動皮層與輔助運動皮層,但不進行 FDR校正時,4磅啞鈴運動想象任務(wù)也會激活這4個觀測區(qū)域。8磅啞鈴運動想象任務(wù)顯著激活的通道包括：ch3,ch7,ch11,ch15,ch16,ch17,ch18,ch20,ch23,ch27,ch28,ch30,ch32,ch33,ch36,ch37,ch38,ch39,ch40,ch43,ch44,ch45。表明8磅啞鈴運動想象也激活主運動皮層、前運動皮層與輔助運動皮層、體感皮層、體感聯(lián)合皮層。對8磅和4磅啞鈴運動想象任務(wù)進行配對樣本

t

檢驗,發(fā)現(xiàn)通道間差異不顯著,即這兩種任務(wù)下大腦皮層的激活水平無顯著差異。想象強度的改變沒有影響到運動想象任務(wù)下男性大腦皮層的激活水平。

3.3.2 女性在運動想象任務(wù)下的腦激活情況

對女性在不同強度的想象任務(wù)下各通道的beta值進行

t

檢驗,發(fā)現(xiàn)2磅啞鈴運動想象任務(wù)沒有顯著激活的通道包括：ch8,ch10,ch12,ch17,ch21,ch22,ch24,ch34,ch42,其余通道都被顯著激活;4磅啞鈴運動想象任務(wù)沒有顯著激活的通道包括：ch8,ch10,ch21,ch24,ch25,ch26,ch31,ch34,ch35,ch42,其余通道都被顯著激活。這表明2磅啞鈴運動想象與4磅啞鈴運動想象皮層激活模式相似,都激活了4個觀測皮層。對4磅和2磅啞鈴運動想象任務(wù)進行配對樣本

t

檢驗,同樣發(fā)現(xiàn)不同強度運動想象任務(wù)下的皮層激活水平無顯著差異。詳見圖7。

圖7 運動想象任務(wù)下大腦各通道激活t值熱量圖(女性)

3.4 運動執(zhí)行與運動想象皮層激活模式的比較

3.4.1 男生在運動執(zhí)行任務(wù)與運動想象任務(wù)下的腦激活模式比較

對4磅啞鈴運動與4磅啞鈴運動想象和8磅啞鈴運動與8磅啞鈴運動想象進行配對樣本

t

檢驗。結(jié)果顯示在執(zhí)行4磅啞鈴運動與運動想象任務(wù)下差異不顯著的通道包括：ch10,ch22,ch24,ch41,ch42,ch43,其余通道都顯著;在執(zhí)行 8磅啞鈴運動與運動想象任務(wù)下差異不顯著的通道包括：ch22,ch24,ch35,ch41,ch42,ch43,同樣其余通道都顯著,詳見圖8?？梢?無論運動強度如何變化,運動執(zhí)行任務(wù)下觀測皮層內(nèi)相關(guān)通道的激活水平顯著高于運動想象任務(wù)下相關(guān)通道的激活水平。

3.4.2 女生在運動執(zhí)行任務(wù)與運動想象任務(wù)下的腦激活模式比較

對2磅啞鈴運動與2磅啞鈴運動想象和4磅啞鈴運動與4磅啞鈴運動想象進行配對樣本

t

檢驗。結(jié)果顯示在2磅啞鈴運動與運動想象任務(wù)下差異顯著的通道包括：ch7,ch13,ch14,ch15,ch20,ch27,ch28,ch40;在 4磅啞鈴運動與運動想象任務(wù)下差異顯著的通道包括：ch1,ch3,ch4,ch5,ch6,ch7,ch13,ch14,ch15,ch18,ch20,ch23,ch26,ch27,ch28,ch29,ch33,ch34,ch35,ch36,ch39,ch40,ch41,ch43,ch44,ch45。詳見圖9。這表明,對于女生來說,運動執(zhí)行任務(wù)的腦激活水平顯著高于運動想象任務(wù)。

3.5 男、女性在運動執(zhí)行與運動想象任務(wù)下激活優(yōu)勢腦的分析

本研究對左右腦通道下的 beta值進行配對樣本

t

檢驗,以比較男女性在4磅啞鈴運動與運動想象下左右腦的激活情況。詳見表4。

圖8 運動執(zhí)行任務(wù)與運動想象任務(wù)各通道激活水平的比較(男性)

圖9 運動執(zhí)行任務(wù)與運動想象任務(wù)各通道激活水平的比較(女性)

表4 男、女性在不同任務(wù)下左右腦通道差異的比較：t(dcohen)

結(jié)果發(fā)現(xiàn),男性被試在4磅啞鈴運動下左右半球差異顯著的通道所對應(yīng)的皮層包括左側(cè)的體感皮層、主運動皮層、輔助運動皮層和前運動皮層,左半球的激活水平強于右半球;女性被試在4磅啞鈴運動下左右半球差異顯著的區(qū)域包括左側(cè)的體感皮層、體感聯(lián)合皮層、主運動皮層、輔助運動皮層和前運動皮層、緣上回、角回,同樣左腦的激活水平高于右腦?？梢?男性、女性在同等重量的運動執(zhí)行任務(wù)下左半球皮層的激活情況高于右半球,其中男性主要集中在運動皮層,而女性表現(xiàn)的更為寬泛。男性和女性在4磅啞鈴運動想象任務(wù)下左右半球間各通道差異不顯著,這說明無論被試是男性還是女性,在運動想象任務(wù)下左半球皮層激活情況與右半球皮層激活情況相似,不存在優(yōu)勢腦。

4 討論

本研究發(fā)現(xiàn)運動執(zhí)行與運動想象都激活了主運動皮層;除了男性在想象舉4磅啞鈴任務(wù)下僅激活主運動皮層、前運動皮層和輔助運動皮層外,其余無論男性還是女性在運動執(zhí)行與運動想象任務(wù)下都激活了這4個探測皮層,且運動執(zhí)行的激活水平強于運動想象。從整體趨勢上來看,運動強度影響運動執(zhí)行任務(wù)相關(guān)運動區(qū)域的激活水平,即運動強度越強,激活水平越高;在運動想象任務(wù)下,不同強度的運動想象任務(wù)間大腦皮層激活水平無顯著差異。另外男性和女性在運動執(zhí)行任務(wù)中的左半球皮層的激活水平都高于右半球皮層,而在運動想象任務(wù)中沒有表現(xiàn)出這一單側(cè)化現(xiàn)象。

4.1 運動執(zhí)行與運動想象的大腦皮層激活

早期觀點認(rèn)為運動系統(tǒng)具有一定的等級,根據(jù)不同大腦區(qū)域的運動控制功能來說可以分成兩部分：運動計劃(前運動中心)和傳送運動指令到效應(yīng)器的運動中心。前運動中心主要包括一些皮層區(qū)域,即輔助運動皮層、前運動皮層、扣帶運動區(qū)域(Jones,Burton,&Porter,1975),和一些皮層下結(jié)構(gòu),例如紋狀體、小腦等(Yamamoto,Samejima,&Oka,1990)。運動中心主要指的是主運動皮層。前運動中心將運動執(zhí)行指令發(fā)送給主運動皮層。主運動皮層的傳入信息在中央前回的細(xì)胞層中進行整合,調(diào)節(jié)該區(qū)域的加熱速度(Yamamoto et al.,1990),繼而將運動指令傳出到機體肌肉(Georgopoulos,Ashe,Smyrnis,&Taira,1992)。即主運動區(qū)的功能在于給效應(yīng)器傳遞運動指令,更多表現(xiàn)在運動執(zhí)行上。這一觀點得到部分研究的支持(Binkofski et al.,2000;Hanakawa et al.,2003)。

然而,本研究在運動執(zhí)行任務(wù)和運動想象任務(wù)時都發(fā)現(xiàn)了主運動區(qū)的激活,與一些研究結(jié)果相一致(Gao,Duan,&Chen,2011;Leonardo et al.,1995;Lotze et al.,1999;Nair,Purcott,Fuchs,Steinberg,&Kelso,2003)。Jones 等(1975)和 Donoghue,Leibovic和Sanes (1992)還發(fā)現(xiàn)中央前回與前運動中心的皮層或皮層下結(jié)構(gòu)存在復(fù)雜的傳入-傳出關(guān)系。這些研究使傳統(tǒng)觀點面臨巨大的挑戰(zhàn)。

研究者們對主運動皮層(BA4)進行了細(xì)分,分成了兩部分。接近前運動皮層與輔助運動皮層(BA6)的部分為 BA4a區(qū),是運動想象主要激活的位置;后面部分為BA4p區(qū),與純粹的運動執(zhí)行關(guān)系密切(Stippich,Ochmann,&Sartor,2002)。換句話說,無論主運動皮層怎樣劃分,其功能也不僅僅局限于運動執(zhí)行上,主運動皮層還具有運動計劃、運動控制的功能。

運動執(zhí)行與運動想象也激活了輔助運動皮層(SMA)、前運動皮層(PMC)、體感聯(lián)合皮層等區(qū)域。研究者們(Stephan et al.,1995)認(rèn)為輔助運動皮層與前運動皮層在運動想象中起關(guān)鍵作用,因為輔助運動皮層與運動計劃有關(guān)。想象任務(wù)的類型與前運動皮層的激活位置有關(guān),Binkofski等(2000)發(fā)現(xiàn)視覺想象激活腹側(cè)前運動皮層,動覺想象激活背側(cè)前運動皮層。Wolbers等(2003)發(fā)現(xiàn)體感聯(lián)合皮層與運動軌跡有關(guān),本研究的實驗任務(wù)是舉啞鈴,存在空間上的移動。雖然各個區(qū)域都具有一定的功能作用,但具體、清晰的內(nèi)部功能聯(lián)接還需要繼續(xù)挖掘。

4.2 運動執(zhí)行與運動想象大腦皮層的激活水平

本研究發(fā)現(xiàn),不同強度的運動執(zhí)行任務(wù)下主運動皮層的激活水平不同,運動強度越大,激活水平越高;然而,運動想象任務(wù)沒有因運動想象強度的變化而影響皮層激活水平。原因可能是主運動皮層激活水平的變化是由體覺信息傳入引起的。運動執(zhí)行與運動想象最主要的差異就是一個存在、一個不存在肌肉收縮。在肌肉收縮的這個過程中,主運動皮層向運動神經(jīng)元與體感皮層傳遞運動指令,使體感皮層接受從肌梭和皮膚感受器上傳入的反饋信號。在本研究中想象強度與皮層激活水平之間關(guān)系不顯著,可能就是由于缺少外周反應(yīng)的傳入信息導(dǎo)致的(Mizuguchi et al.,2014)。

然而,近期 Mizuguchi,Umehara,Nakata和Kanosue (2013)的研究發(fā)現(xiàn)右手想象力量的加強伴隨著左半球皮層脊髓束興奮性的增強。這說明左側(cè)主運動皮層與想象強度是存在一定關(guān)聯(lián)的。但在Mizuguchi 等(2014)探討前運動-頂葉區(qū)域與想象強度水平間關(guān)系時,沒有發(fā)現(xiàn)顯著的主運動皮層激活。本研究在已控制了相關(guān)影響變量(例如被試想象力、任務(wù)類型等)后,雖發(fā)現(xiàn)運動想象任務(wù)都能夠激活主運動皮層,但想象強度不影響運動想象任務(wù)下主運動皮層的激活水平。

4.3 研究局限與展望

我們推測運動強度不影響主運動皮層激活水平的原因可能是這兩種運動想象任務(wù)間的想象強度差異不夠大。在《運動想象自評問卷》中被試認(rèn)為這兩種強度的運動想象存在中等以上程度的差異,如果我們增加想象強度的差異程度,是否能夠引起主運動皮層的活動變化？這是我們進一步想要探索的。本研究的另一個局限是：固定的任務(wù)執(zhí)行順序,即先執(zhí)行運動執(zhí)行任務(wù),再執(zhí)行運動想象任務(wù),沒有對實驗順序效應(yīng)進行抵消平衡。我們也將會在今后研究中對這一局限進行修正。

此外,越來越多的研究者證明了基于fNIRS的神經(jīng)反饋訓(xùn)練能夠調(diào)節(jié)運動想象水平(Chiew,LaConte,&Graham,2012;Johnson et al.,2012;Kanoh,Susila,Miyamoto,Yoshinobu,&Kawashima,2011;Mihara et al.,2012)。在接下來的工作中,我們將會通過神經(jīng)反饋技術(shù)訓(xùn)練被試對不同強度的運動想象任務(wù)的執(zhí)行控制力,以期更為客觀的探究想象強度對相關(guān)皮層的影響作用。也會為神經(jīng)修復(fù)領(lǐng)域帶來一定的實證價值。

5 結(jié)論

運動執(zhí)行與運動想象都顯著激活主運動皮層。另外,運動強度影響運動執(zhí)行任務(wù)下主運動皮層的激活水平;運動想象任務(wù)下主運動皮層的激活情況不受想象強度的調(diào)節(jié)。

Amedi,A.,Malach,R.,&Pascual-Leone,A.(2005).Negative BOLD differentiates visual imagery and perception.

Neuron,48

(5),859-872.Binkofski,F.,Amunts,K.,Stephan,K.M.,Posse,S.,Schormann,T.,Freund,H.J.,...Seitz,R.J.(2000).Broca's region subserves imagery of motion：A combined cytoarchitectonic and fMRI study.

Human Brain Mapping,11

(4),273-285.Braun,S.M.,Beurskens,A.J.,Borm,P.J.,Schack,T.,&Wade,D.T.(2006).The effects of mental practice in stroke rehabilitation：A systematic review.

Archives of Physical Medicine and Rehabilitation,87

(6),842-852.Brickman,A.M.,Paul,R.H.,Cohen,R.A.,Williams,L.M.,MacGregor,K.L.,Jefferson,A.L.,...Gordon,E.(2005).Category and letter verbal fluency across the adult lifespan：Relationship to EEG theta power.

Archives of Clinical Neuropsychology,20

(5),561-573.Chang,Y.,Lee,J.J.,Seo,J.H.,Song,H.J.,Kim,Y.T.,Lee,H.J.,...Kim,J.G.(2011).Neural correlates of motor imagery for elite archers.

NMR in Biomedicine,24

(4),366-372.Chiew,M.,LaConte,S.M.,&Graham,S.J.(2012).Investigation of fMRI neurofeedback of differential primary motor cortex activity using kinesthetic motor imagery.

NeuroImage,61

(1),21-31.Cooper,R.J.,Selb,J.,Gagnon,L.,Phillip,D.,Schytz,H.W.,Iversen,H.K.,...Boas,D.A.(2012).A systematic comparison of motion artifact correction techniques for functional near-infrared spectroscopy.

Frontiers in Neuroscience

,

6

,147.Cui,X.,Jeter,C.B.,Yang,D.N.,Montague,P.R.,&Eagleman,D.M.(2007).Vividness of mental imagery：Individual variability can be measured objectively.

Vision Research,47

(4),474-478.Cumming,J.,&Hall,C.(2002).Deliberate imagery practice：The development of imagery skills in competitive athletes.

Journal of Sports Sciences,20

(2),137-145.Decety,J.,&Grèzes,J.(2006).The power of simulation：Imagining one's own and other's behavior.

Brain Research,1079

(1),4-14.Decety,J.,Jeannerod,M.,Durozard,D.,&Baverel,G.(1993).Central activation of autonomic effectors during mental simulation of motor actions in man.

The Journal of Physiology,461

(1),549-563.Decety,J.,Jeannerod,M.,Germain,M.,&Pastene,J.(1991).Vegetative response during imagined movement is proportional to mental effort.

Behavioural Brain Research,42

(1),1-5.Decety,J.,Jeannerod,M.,&Prablanc,C.(1989).The timing of mentally represented actions.

Behavioural Brain Research,34

(1),35-42.Dechent,P.,Merboldt,K.-D.,&Frahm,J.(2004).Is the human primary motor cortex involved in motor imagery?.

Cognitive Brain Research,19

(2),138-144.Derosière,G.,Alexandre,F.,Bourdillon,N.,Mandrick,K.,Ward,T.E.,&Perrey,S.(2013).Similar scaling of contralateral and ipsilateral cortical responses during graded unimanual force generation.

NeuroImage, 85

,471-477.Donoghue,J.P.,Leibovic,S.,&Sanes,J.N.(1992).Organization of the forelimb area in squirrel monkey motor cortex：Representation of digit,wrist,and elbow muscles.

Experimental Brain Research,89

(1),1-19.Fiorio,M.,Tinazzi,M.,&Aglioti,S.M.(2006).Selective impairment of hand mental rotation in patients with focal hand dystonia.

Brain,129

(1),47-54.Fourkas,A.D.,Ionta,S.,&Aglioti,S.M.,(2006).Influence of imagined posture and imagery modality on corticospinal excitability.

Behavioural Brain Research,168

(2),190-196.Fusi,S.,Cutuli,D.,Valente,M.R.,Bergonzi,P.,Porro,C.A.,&Di Prampero,P.E.(2005).Cardioventilatory responses during real or imagined walking at low speed.

Archives Italiennes de Biologie,143

(3-4),223-228.Gao,Q.,Duan,X.J.,&Chen,H.F.(2011).Evaluation of effective connectivity of motor areas during motor imagery and execution using conditional Granger causality.

NeuroImage,54

(2),1280-1288.Georgopoulos,A.P.,Ashe,J.,Smyrnis,N.,&Taira,M.(1992).The motor cortex and the coding of force.

Science,256

(5064),1692-1695.Gerardin,E.,Sirigu,A.,Lehéricy,S.,Poline,J.-B.,Gaymard,B.,Marsault,C.,...Le Bihan,D.(2000).Partially overlapping neural networks for real and imagined hand movements.

Cerebral Cortex,10

(11),1093-1104.Gregg,M.,Hall,C.,&Butler,A.(2010).The MIQ-RS：A suitable option for examining movement imagery ability.

Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine,7

(2),249-257.Guillot,A.,Collet,C.,&Dittmar,A.(2004).Relationship between visual and kinesthetic imagery,field dependenceindependence,and complex motor skills.

Journal of Psychophysiology,18

(4),190-198.Guillot,A.,Collet,C.,Nguyen,V.A.,Malouin,F.,Richards,C.,&Doyon,J.(2008).Functional neuroanatomical networks associated with expertise in motor imagery.

NeuroImage,41

(4),1471-1483.Guillot,A.,Haguenauer,M.,Dittmar,A.,&Collet,C.(2005).Effect of a fatiguing protocol on motor imagery accuracy.

European journal of Applied Physiology,95

(2-3),186-190.Hanakawa,T.,Immisch,I.,Toma,K.,Dimyan,M.A.,van Gelderen,P.,&Hallett,M.(2003).Functional properties of brain areas associated with motor execution and imagery.

Journal of Neurophysiology,89

(2),989-1002.Hétu,S.,Grégoire,M.,Saimpont,A.,Coll,M.-P.,Eugène,F.,Michon,P.E.,&Jackson,P.L.(2013).The neural network of motor imagery：An ALE meta-analysis.

Neurosience and Biobehavioral Review,37

,930-949.Hock,C.,Villringer,K.,Müller-Spahn,F.,Wenzel,R.,Heekeren,H.,Schuh-Hofer,S.,...Dirnagl,U.(1997).Decrease in parietal cerebral hemoglobin oxygenation during performance of a verbal fluency task in patients with Alzheimer's disease monitored by means of near-infrared spectroscopy (NIRS)-correlation with simultaneous rCBF-PET measurements.

Brain Research,755

(2),293-303.Holper,L.,&Wolf,M.(2011).Single-trial classification of motor imagery differing in task complexity：A functional nearinfrared spectroscopy study.

Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation,8

,34.Hoshi,Y.,Kobayashi,N.,&Tamura,M.(2001).Interpretation of near-infrared spectroscopy signals：A study with a newly developed perfused rat brain model.

Journal of Applied Physiology,90

(5),1657-1662.Jackson,P.L.,Lafleur,M.F.,Malouin,F.,Richards,C.,&Doyon,J.(2001).Potential role of mental practice using motor imagery in neurologic rehabilitation.

Archives of Physical Medicine and Rehabilitation,82

(8),1133-1141.Jang,K.E.,Tak,S.,Jung,J.,Jang,J.,Jeong,Y.,&Ye,J.C.(2009).Wavelet minimum description length detrending for near-infrared spectroscopy.

Journal of Biomedical Optics,14

(3),034004.Jeannerod,M.(1994).The representing brain：Neural correlates of motor intention and imagery.

Behavioral and Brain Sciences,17

(2),187-201.

Jeannerod,M.(2006).Motor cognition：What actions tell the self (pp.24).Oxford：Oxford University Press.

Johnson,K.A.,Hartwell,K.,LeMatty,T.,Borckardt,J.,Morgan,P.S.,Govindarajan,K.,...George,M.S.(2012).Intermittent “Real-time” fMRI feedback is superior to continuous presentation for a motor imagery task：a pilot study.

Journal of Neuroimaging,22

(1),58-66.Johnson-Frey,S.H.(2004).Stimulation through simulation?Motor imagery and functional reorganization in hemiplegic stroke patients.

Brain and Cognition,55

(2),328-331.Jones,E.G.,Burton,H.,&Porter,R.(1975).Commissural and cortico-cortical" columns" in the somatic sensory cortex of primates.

Science,190

(4214),572-574.Kanoh,S.,Susila,I.P.,Miyamoto,K.,Yoshinobu,T.,&Kawashima,R.(2011).The effect of neurofeedback training on cortical activity during motor imagery revealed by NIRS and fMRI.

International Journal of Bioelectromagnetism,13

(2),82-83.Kuhtz-Buschbeck,J.P.,Gilster,R.,Wolff,S.,Ulmer,S.,Siebner,H.,&Jansen,O.(2008).Brain activity is similar during precision and power gripping with light force：An fMRI study.

NeuroImage,40

(4),1469-1481.Kuhtz-Buschbeck,J.P.,Mahnkopf,C.,Holzknecht,C.,Siebner,H.,Ulmer,S.,&Jansen,O.(2003).Effectorindependent representations of simple and complex imagined finger movements：A combined fMRI and TMS study.

European Journal of Neuroscience,18

(12),3375-3387.Langheim,F.J.P.,Callicott,J.H.,Mattay,V.S.,Duyn,J.H.,&Weinberger,D.R.(2002).Cortical systems associated with covert music rehearsal.

NeuroImage,16

(4),901-908.Leff,D.R.,Orihuela-Espina,F.,Elwell,C.E.,Athanasiou,T.,Delpy,D.T.,Darzi,A.W.,&Yang,G.Z.(2011).Assessment of the cerebral cortex during motor task behaviours in adults：A systematic review of functional near infrared spectroscopy (fNIRS) studies.

NeuroImage,54

(4),2922-2936.Leonardo,M.,Fieldman,J.,Sadato,N.,Campbell,G.,Iba?ez,V.,Cohen,L.,...Hallett,M.(1995).A functional magnetic resonance imaging study of cortical regions associated with motor task execution and motor ideation in humans.

Human Brain Mapping,3

(2),83-92.Lissek,S.,Hausmann,M.,Knossalla,F.,Peters,S.,Nicolas,V.,Güntürkün,O.,&Tegenthoff,M.(2007).Sex differences in cortical and subcortical recruitment during simple and complex motor control：An fMRI study.

NeuroImage,37

(3),912-926.Liu,B.G.,Zhou,J.,&Li,F.F.(2011).Functional near-infrared spectroscopy：An emerging functional neuroimaging technology.

Journal of Psychological Science,34

(4),943-949.[劉寶根,周兢,李菲菲.(2011).腦功能成像的新方法——功能性近紅外光譜技術(shù) (fNIRS).

心理科學(xué),34

(4),943-949.]Loporto,M.,McAllister,C.,Williams,J.,Hardwick,R.,&Holmes,P.,(2012).Investigating central mechanisms underlying the effects of action observation and imagery through transcranial magnetic stimulation.

Journal of Motor Behavior,43

(5),361-373Lotze,M.,&Halsband,U.(2006).Motor imagery.

Journal of Physiology-Paris,99

(4-6),386-395.Lotze,M.,Montoya,P.,Erb,M.,Hülsmann,E.,Flor,H.,Klose,U.,...Grodd,W.(1999).Activation of cortical and cerebellar motor areas during executed and imagined hand movements：An fMRI study.

Journal of Cognitive Neuroscience,11

(5),491-501.Lotze,M.,Scheler,G.,Tan,H.-R.M.,Braun,C.,&Birbaumer,N.(2003).The musician's brain：Functional imaging of amateurs and professionals during performance and imagery.

NeuroImage,20

(3),1817-1829.Meister,I.G.,Krings,T.,Foltys,H.,Boroojerdi,B.,Müller,M.,T?pper,R.,&Thron,A.(2004).Playing piano in the mind-an fMRI study on music imagery and performance in pianists.

Cognitive Brain Research,19

(3),219-228.Mellet,E.,Petit,L.,Mazoyer,B.,Denis,M.,&Tzourio,N.(1998).Reopening the mental imagery debate：Lessons from functional anatomy.

NeuroImage,8

(2),129-139.Mihara,M.,Miyai,I.,Hattori,N.,Hatakenaka,M.,Yagura,H.,Kawano,T.,...Kubota,K.(2012).Neurofeedback using realtime near-infrared spectroscopy enhances motor imagery related cortical activation.

PLoS ONE,7

(3),e32234.Milton,J.,Small,S.L.,&Solodkin,A.(2008).Imaging motor imagery：Methodological issues related to expertise.

Methods,45

,336-341.Mizuguchi,N.,Nakata,H.,&Kanosue,K.(2014).Activity of right premotor-parietal regions dependent upon imagined force level：An fMRI study.

Frontiers in Human Neuroscience,8

,00810.Mizuguchi,N.,Umehara,L.,Nakata,H.,&Kanosue,K.(2013).Modulation of corticospinal excitability dependent upon imagined force level.

Experimental Brain Research,230

(2),243-249Munzert,J.,Lorey,B.,&Zentgraf,K.(2009).Cognitive motor processes：The role of motor imagery in the study of motor representations.

Brain Research Reviews,60

(2),306-326.Murphy,S.M.(1994).Imagery interventions in sport.

Medicine and Science in Sports and Exercise,26

(4),486-494Nair,D.G.,Purcott,K.L.,Fuchs,A.,Steinberg,F.,&Kelso,J.A.S.(2003).Cortical and cerebellar activity of the human brain during imagined and executed unimanual and bimanual action sequences：A functional MRI study.

Cognitive Brain Research,15

(3),250-260.Pascual-Leone,A.,Nguyet,D.,Cohen,L.G.,Brasil-Neto,J.P.,Cammarota,A.,&Hallett,M.(1995).Modulation of muscle responses evoked by transcranial magnetic stimulation during the acquisition of new fine motor skills.

Journal of Neurophysiology,74

(3),1037-1045.Personnier,P.,Ballay,Y.,&Papaxanthis,C.(2010).Mentally represented motor actions in normal aging：III.Electromyographic features of imagined arm movements.

Behavioural Brain Research,206

(2),184-191.Raffin,E.,Mattout,J.,Reilly,K.T.,&Giraux,P.(2012).Disentangling motor execution from motor imagery with the phantom limb.

Brain,135

,582-595.Rogers,R.G.(2006).Mental practice and acquisition of motor skills：Examples from sports training and surgical education.

Obstetrics and Gynecology Clinics of North America,33

(2),297-304.Roure,R.,Collet,C.,Deschaumes-Molinaro,C.,Delhomme,G.,Dittmar,A.,&Vernet-Maury,E.(1999).Imagery quality estimated by autonomic response is correlated to sporting performance enhancement.

Physiology and Behavior,66

(1),63-72.Schuster,C.,Hilfiker,R.,Amft,O.,Scheidhauer,A.,Andrews,B.,Butler,J.,...Ettlin,T.(2011).Best practice for motor imagery：A systematic literature review on motor imagery training elements in five different disciplines.

BMC Medicine,9

(1),75.Sharma,N.,Jones,P.S.,Carpenter,T.A.,&Baron,J.-C.(2008).Mapping the involvement of BA 4a and 4p during motor imagery.

NeuroImage, 41

(1),92-99.Sharma,N.,Pomeroy,V.M.,&Baron,J.-C.(2006).Motor imagery a backdoor to the motor system after stroke?.

Stroke,37

(7),1941-1952.Shibusawa,M.,Takeda,T.,Nakajima,K.,Ishigami,K.,&Sakatani,K.(2009).Functional near-infrared spectroscopy study on primary motor and sensory cortex response to clenching.

Neuroscience Letters,449

(2),98-102.Shibusawa,M.,Takeda,T.,Nakajima,K.,Jun,H.D.,Sekiguchi,S.,Ishigami,K.,&Sakatani,K.(2010).Functional near-infrared spectroscopy study on primary motor and somatosensory cortex response to biting and finger clenching.In E.Takahashi &D.F.Bruley (Eds.),

Oxygen transport to tissue XXXI: Advances in experimental medicine and biology

(Vol.662,pp.485-490).New York：Springer.Shibuya,K.,&Kuboyama,N.(2007).Human motor cortex oxygenation during exhaustive pinching task.

Brain Research, 1156

,120-124Shibuya,K.,Kuboyama,N.,&Tanaka,J.(2014).Changes in ipsilateral motor cortex activity during a unilateral isometric finger task are dependent on the muscle contraction force.

Physiological Measurement,35

(3),417-428.Shibuya,K.,&Tachi,M.(2006).Oxygenation in the motor cortex during exhaustive pinching exercise.

Respiratory Physiology and Neurobiology, 153

,261-266Singh,A.K.,&Dan,I.(2006).Exploring the false discovery rate in multichannel NIRS.

NeuroImage, 33

(2),542-549.Solodkin,A.,Hlustik,P.,Chen,E.E.,&Small,S.L.(2004).Fine modulation in network activation during motor execution and motor imagery.

Cerebral Cortex,14

(11),1246-1255.Stephan,K.M.,Fink,G.R.,Passingham,R.E.,Silbersweig,D.,Ceballos-Baumann,A.O.,Frith,C.D.,&Frackowiak,R.S.(1995).Functional anatomy of the mental representation of upper extremity movements in healthy subjects.

Journal of Neurophysiology,73

(1),373-386.Stippich,C.,Ochmann,H.,&Sartor,K.(2002).Somatotopic mapping of the human primary sensorimotor cortex during motor imagery and motor execution by functional magnetic resonance imaging.

Neuroscience Letters,331

(1),50-54.van der Meulen,M.,Allali,G.,Rieger,S.W.,Assal,F.,&Vuilleumier,P.(2014).The influence of individual motor imagery ability on cerebral recruitment during gait imagery.

Human Brain Mapping,35

(2),455-470.Virtanen,J.,Noponen,T.,&Meril?inen,P.(2009).Comparison of principal and independent component analysis in removing extracerebral interference from near-infrared spectroscopy signals.

Journal of Biomedical Optics,14

(5),054032.Weiss,T.,Hansen,E.,Rost,R.,Beyer,L.,Merten,F.,Nichelmann,C.,&Zippel,C.(1994).Mental practice of motor skills used in poststroke rehabilitation has own effects on central nervous activation.

International Journal of Neuroscience,78

(3-4),157-166.Wilcox,T.,Bortfeld,H.,Woods,R.,Wruck,E.,&Boas,D.A.(2008).Hemodynamic response to featural changes in the occipital and inferior temporal cortex in infants：A preliminary methodological exploration.

Developmental Science,11

(3),361-370.Wolbers,T.,Weiller,C.,&Büchel,C.(2003).Contralateral coding of imagined body parts in the superior parietal lobe.

Cerebral Cortex,13

(4),392-399.Xu,B.L.,Fu,Y.F.,Shi,G.,Yin,X.X.,Wang,Z.D.,&Li,H.Y.(2014).Improving classification by feature discretization and optimization for fNIRS-based BCI.

Journal of Biomimetics Biomaterials and Tissue Engineering,19

(1),1000119.Yamamoto,T.,Samejima,A.,&Oka,H.(1990).The mode of synaptic activation of pyramidal neurons in the cat primary somatosensory cortex：An intracellular HRP study.

Experimental Brain Research,80

(1),12-22.Yang,J.J.,&Luo,Q.M.(2002).Near-infrared spectroscopy applied in neuroscience.

Progress in Physiological Science,33

(3),265-268.[楊炯炯,駱清銘.(2002).近紅外光學(xué)成像技術(shù)及其在神經(jīng)科學(xué)中的應(yīng)用.

生理科學(xué)進展,33

(3),265-268.]Ye,J.C.,Tak,S.,Jang,K.E.,Jung,J.,&Jang,J.(2009).NIRS-SPM：Statistical parametric mapping for near-infrared spectroscopy.

NeuroImage,44

(2),428-447.Yin,X.X.,Xu,B.L.,Jiang,C.H.,Fu,Y.F.,Wang,Z.D.,Li,H.Y.,&Shi,G.(2015).NIRS-based classification of clench force and speed motor imagery with the use of empirical mode decomposition for BCI.

Medical Engineering and Physics, 37

,280-286.Yue,G.,&Cole,K.J.(1992).Strength increases from the motor program：Comparison of training with maximal voluntary and imagined muscle contractions.

Journal of Neurophysiology,67

(5),1114-1123.Zhang,H.,Xu,L.L,Wang,S.L.,Xie,B.Q.,Guo,J.,Long,Z.Y.,&Yao,L.(2011).Behavioral improvements and brain functional alterations by motor imagery training.

Brain Research, 1407

,38-46.