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摘要
研究目的:脑成像研究发现,太极拳技能学习可以使大脑功能发生可塑性改变,包括大脑自发的神经活动和任务诱发的神经激活。但在太极拳技能学习的不同阶段特别是技能提高最为明显的早期,大脑的功能激活模式可能存在不同。在技能学习早期,太极拳技能水平从零基础开始逐渐提升,此时大脑神经活动也发生着显著变化,这是观察太极拳技能学习对大脑功能可塑性的影响最好的观测窗口期。本研究采用被试内多时间点纵向追踪设计,借助于功能磁共振成像技术,采集太极拳技能学习早期不同时间点个体完成运动表象任务的行为学和脑功能数据,同时结合太极拳技能水平,了解太极拳技能学习早期大脑功能的动态变化特点。研究方法:本研究共招募19名太极拳零基础被试,共选取了三次数据采集时间点,分别为训练2周、8周和14周,采集间隔时间均为6周,采用单因素被试内实验设计。首先要求被试填写运动表象问卷,筛选出具有合格运动表象能力的被试。行为测量时,要求被试按照示范动作分别执行"起势"、"白鹤亮翅"、"野马分鬃"和"云手"4个动作,主试用秒表记录完成时间。取每名被试12次(4个动作,每个动作重复3次)的平均时间为实际执行时间。用摄像机拍摄下被试实际执行动作的视频,用于后续专家评定。将E-prime2.0实际记录到的32次(4个动作,每个动作重复8次)按键反应时的平均时间设置为运动表象时间。将运动表象与运动执行的时间一致性作为考察运动表象质量的指标,本研究将时间一致性定义为运动表象时间与实际执行时间差值的绝对值,值越小,时间一致性越高。采用西门子3.0T全身磁共振成像仪在被试完成运动表象任务时同步采集脑功能数据。研究结果:对太极拳技能评分的重复测量方差分析发现,时间点的主效应显著(F(2,36)=30.969,P<0.001,partialη2=0.632),事后检验发现第三次测量(t(18)=10.398,P<0.001,Cohen’s d=2.918)和第二次测量(t(18)=4.538,P<0.001,Cohen’s d=1.384)的评分相比于第一次测量有显著提高,第三次测量的评分相比于第二次测量有提高的趋势,但差异没有达到0.05的显著性水平。对太极拳表象时间的重复测量方差分析发现,时间点的主效应显著(F(2,36)=4.029,P=0.026,partialη2=0.183),事后检验发现第三次测量的表象时间显著低于第一次(t(18)=-2.402,P=0.027,Cohen’s d=-0.449)和第二次(t(18)=-2.475,P=0.024,Cohen’sd=-0.325);对太极拳实际执行时间分析发现,时间点的主效应也显著(F(2,36)=10.684,P<0.001,partialη2=0.372),事后检验发现和第一次相比,第二次测量(t(18)=-4.063,P<0.001,Cohen’s d=-0.840)和第三次测量(t(18)=-4.265,P<0.001,Cohen’s d=-1.279)的实际执行时间显著降低;对表象质量(时间一致性)分析发现,时间点的主效应不显著,但事后检验发现第三次测量的时间一致性显著低于第一次(t(18)=-2.483,P=0.023,Cohen’sd=-0.491)。行为学相关分析结果发现太极拳技能评分和表象质量总体上具有显著的负相关(r=-0.323,P=0.014)。大脑功能激活的重复测量方差分析结果显示,左侧顶下小叶、左侧中央后回以及左侧中央前回/辅助运动区在不同的时间点功能激活存在差异。提取各脑区的平均信号值发现,随着太极拳技能学习时间的延长,左侧顶下小叶、左侧中央后回和左侧中央前回/辅助运动区三个感兴趣脑区表现出了类似的激活变化趋势,即和第一次测量相比,第二次和第三次测量的激活显著下降,但第二次和第三次测量之间的激活不存在显著差异。行为和脑的相关分析结果显示,被试左侧顶下小叶的平均信号值和太极拳技能水平存在显著负相关关系(r=-0.363,P=0.005),同时左侧中央前回/辅助运动区的平均信号值和太极拳技能水平总体上也存在显著的负相关(r=-0.484,P<0.001)。研究结论:本研究采用被试内多时间点纵向追踪f MRI设计,探究太极拳技能学习早期,大学生被试在完成运动表象任务时,相关脑区功能激活的动态变化情况。研究结果发现,随着太极拳技能水平的提高,个体运动表象质量有所提高,同时在左侧顶下小叶,左侧中央后回以及左侧中央前回/辅助运动区的功能激活降低,并且左侧顶下小叶、左侧中央前回/辅助运动区的神经激活和技能评分之间存在着显著的负相关,说明随着太极拳技能水平的提高,被试与表象太极拳动作相关脑区的神经加工效率增强。
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单位华东师范大学; 青少年健康评价与运动干预教育部重点实验室
