关于运动想象与额外虚拟手臂之间的神经相关性

《IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics》：On the Neural Correlates of Motor Imagery With an Extra Virtual Arm

虚拟额外手臂的运动想象引发神经模式差异，EEG显示α/β节律ERD特征，Riemannian解码器成功区分左/右/额外手臂想象。触觉反馈 conditioning 增强ERD差异但未提升解码效果。

　　

摘要：

运动增强（Motor Augmentation, MA）是一个新兴领域，它融合了工程学、机器人技术和神经科学，旨在通过增加额外的肢体来提升人类的能力。这一概念利用了人体的生理冗余性，包括神经系统中的冗余性。本研究探讨了涉及虚拟额外手臂的运动想象（Motor Imagery, MI）现象，重点区分其神经模式与生物肢体的神经模式。30名参与者在虚拟环境中进行了单手抓取运动想象任务，分别在任务前（Pre）和任务后（Post）进行了实验。其中一半的参与者在运动过程中收到了关于虚拟手臂运动的触觉反馈。脑电图（EEG）记录显示，虚拟手臂与生物手臂在α和β节律上存在明显的事件相关去同步（Event-Related Desynchronization, ERD）现象。此外，黎曼解码器成功地对左侧手臂、右侧手臂以及虚拟手臂的运动想象进行了分类，进一步证明了它们之间存在不同的神经模式。虽然训练过程对ERD的神经特征产生了影响，但并未对解码过程产生相同的效果。我们认为，更复杂的动作、其他感觉编码方式或更长的训练周期可能会增强触觉反馈与神经控制之间的联系。