年齡與反饋模式對本體力覺的影響：基于運動單位記錄的見解

參與者與實驗設(shè)計

42名40–84歲健康成年人參與單次2小時實驗。排除標(biāo)準(zhǔn)包括神經(jīng)系統(tǒng)疾病、服用影響運動控制的藥物、近期上肢骨科問題等。受試者坐姿，優(yōu)勢手固定于定制測力儀，食指佩戴夾板與力傳感器（Honeywell model 13）記錄外展力。

設(shè)備與信號記錄

肌電信號采用無線高密度表面肌電系統(tǒng)（HD-EMG，Sessantaquattro；OT Bioelettronica, Torino, Italy） 同步記錄。電極貼附于FDI肌表面（13×5網(wǎng)格電極，GR04MM1305），信號經(jīng)放大、帶通濾波（10–500 Hz）后以2000 Hz采樣率存儲。力信號同步記錄于Spike 2.0系統(tǒng)。

力量復(fù)制任務(wù)

受試者先進(jìn)行MVC測試，隨后在5%和20% MVC下進(jìn)行力量復(fù)制任務(wù)。視覺反饋以光標(biāo)形式呈現(xiàn)目標(biāo)力與實時力；聽覺反饋采用雙音調(diào)信號（低于目標(biāo)力為220 Hz，高于為440 Hz），音量與力差成正比，力在目標(biāo)±5%范圍內(nèi)時無聲。每個條件完成3次試驗，目標(biāo)階段與復(fù)現(xiàn)階段各20秒，間隔10秒休息。

運動單位分解與追蹤

使用卷積核補(bǔ)償方法分解HD-EMG信號，通過DEMUSE軟件手動校對運動單位脈沖序列。僅追蹤成功且脈沖信噪比＞30 dB的運動單位用于后續(xù)分析。

數(shù)據(jù)分析指標(biāo)

• 力量穩(wěn)定性：目標(biāo)階段力的變異系數(shù)（CV）。
• 力量復(fù)制準(zhǔn)確性：復(fù)現(xiàn)階段與目標(biāo)階段平均力的百分比誤差。
• 運動單位放電特性：平均放電率、放電間期變異系數(shù)（CV for ISI）、累積脈沖序列的標(biāo)準(zhǔn)差（SD for CST）。
• 共同突觸輸入估計：計算運動單位間的相干性，重點關(guān)注δ（1–5 Hz）、α（5–15 Hz）、β（15–35 Hz）頻帶。

統(tǒng)計方法

使用線性混合效應(yīng)模型分析年齡、反饋方式、目標(biāo)力量及其交互作用的影響，采用REML估計與Satterthwaite自由度校正。
 
實驗結(jié)果

1. 力量復(fù)制準(zhǔn)確性

在5% MVC條件下，力量復(fù)制誤差隨年齡增長顯著增加（β=18.8, P=0.005），且視覺反饋下的誤差顯著高于聽覺反饋（P<0.001）。在20% MVC條件下，年齡與反饋方式均無顯著影響。誤差在低力量下更高（β=-35.6, P<0.001），且視覺反饋在低力量下的劣勢更為明顯（交互作用P=0.024）。

2. 力量穩(wěn)定性

力量穩(wěn)定性在聽覺反饋下較差（CV更高，β=-2.4, P<0.001），在低目標(biāo)力量下也顯著較差（β=-2.7, P<0.001）。年齡對力量穩(wěn)定性無顯著影響。

3. 運動單位放電特性

運動單位平均放電率在聽覺反饋下更高（β=0.48, P<0.001），且隨目標(biāo)力量增加而上升（β=3.2, P<0.001）。放電間期變異系數(shù)在低力量下更高（β=-2.5, P<0.001），但年齡與反饋方式無顯著影響。累積脈沖序列的標(biāo)準(zhǔn)差在各條件下無差異。

4. 運動單位相干性

在低目標(biāo)力量下，聽覺反饋引起δ頻帶（P=0.015）和β頻帶（P=0.010）相干性顯著升高。在中等目標(biāo)力量下，僅δ頻帶相干性在聽覺反饋下更高（P=0.008）。α頻帶相干性無組間差異。

總結(jié)與展望

本研究證實，在中老年人進(jìn)行低力量任務(wù)時，聽覺反饋能提升力量復(fù)制準(zhǔn)確性，但伴隨力量控制信號的“噪聲”增加以及運動單位相干性模式的改變。這表明不同反饋方式影響了本體感覺信息的整合過程：視覺反饋可能抑制本體感覺處理，而聽覺反饋則促進(jìn)其整合，尤其在低感覺輸入條件下更為明顯。年齡相關(guān)的衰退主要體現(xiàn)在低力量任務(wù)中，可能與神經(jīng)噪聲增加、感覺信號處理效率下降有關(guān)。

本研究首次在中老年群體中系統(tǒng)比較了不同反饋方式對力量感知的神經(jīng)機(jī)制，為運動控制評估提供了新視角。然而，樣本中老年人健康狀況較好，可能低估了年齡效應(yīng)；聽覺反饋為間歇性，與視覺連續(xù)反饋存在方法學(xué)差異；未控制短期運動記憶的影響。

未來方向建議在感覺運動障礙人群（如帕金森病、腦卒中）中驗證反饋方式的效應(yīng)；開發(fā)多模態(tài)反饋整合策略；結(jié)合腦電圖（EEG）進(jìn)一步探究皮層-肌肉耦合機(jī)制。本研究結(jié)果對康復(fù)訓(xùn)練、運動技能學(xué)習(xí)等領(lǐng)域具有應(yīng)用價值，提示在評估本體感覺時應(yīng)優(yōu)先選擇聽覺或本體感覺反饋，以減少視覺依賴帶來的偏差。

原文鏈接

https://doi.org/10.1152/jn.00486.2024

研究團(tuán)隊介紹

本研究由Department of Integrative Physiology, University of Colorado Boulder, Colorado, United States 與 Physical Therapy, Movement, and Rehabilitation Science, Northeastern University, Boston, Massachusetts, United States 合作完成。通訊作者為Roger M. Enoka教授，第一作者為Melanie Henry，共同作者包括Abdulkerim Darendeli, Taylor Tvrdy, Sajjad Daneshgar。所有作者均參與了實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)收集、分析、解釋及論文撰寫工作。研究得到了Belgian American Educational Foundation (BAEF)及National Multiple Sclerosis Society (USA)的資助。

產(chǎn)品介紹
 

 
聯(lián)系我們

電話: 15920901903
官網(wǎng)：https//www.ruihongan.cn