重复进行分带行走训练对运动适应性、生理唤醒反应及大脑皮层激活的影响

《Experimental Brain Research》：Effects of repeated blocks of split-belt walking on locomotor adaptation, physiological arousal response and cortical activation

步态适应中中枢与自主神经系统协同调控机制研究。采用分带跑步机实验，发现首块训练诱发最大步态不对称、生理唤醒及脑区激活变化，后续训练呈现节省效应。皮层活动（fNIRS-HbO）与自主神经反应（EDA）在早期适应阶段呈负相关，提示误差检测与交感神经激活的关联。研究证实步态适应存在CNS-ANS跨系统协同，实践可降低皮层负荷与生理唤醒。

　　

摘要

步态运动控制的适应性对于在障碍物和多变环境中导航至关重要。虽然中枢神经系统（CNS）被认为是步态适应的主要驱动力，但自主神经系统（ANS）在步态适应过程中与皮质活动和运动输出共同调节的程度仍不清楚。因此，本研究探讨了在反复进行分带跑步机行走时，皮质激活、生理唤醒和运动适应是如何共同调节的。20名未受损伤的年轻成年人（10名女性，10名男性；平均年龄26.8±3.3岁）完成了一次性的、分阶段的分带跑步机实验（包括三个3.5分钟的、速度比例为2:1的适应阶段，其间穿插了普通跑步机行走）。研究评估了他们的生理唤醒反应（皮肤电活动（EDA）（电皮层活动）、步长对称性（SLS）、感知稳定性评分（RPS）以及前额叶、前运动区、感觉运动区和后顶叶皮层的皮质激活情况（通过功能性近红外光谱法检测氧合血红蛋白（HbO））。线性混合效应模型分析了每个区域的SLS、EDA和HbO反应在阶段和阶段内的变化情况以及RPS的变化。根据RPS评分，第一阶段被认为最具不稳定性（p ≤ 0.05），并且在该阶段所有区域的SLS、EDA和HbO激活变化最大（p ≤ 0.05），这表明第一阶段涉及了中枢神经系统和自主神经系统的最大适应反应。在第二和第三阶段，中枢神经系统和自主神经系统的调节作用有所减弱。皮尔逊相关性分析显示，早期适应过程中步态不对称性越大，生理唤醒程度越高（r = ?0.569，p < 0.001），这表明错误检测与自主神经系统反应之间存在关联。总体而言，这些发现表明存在跨系统的适应机制：随着练习的进行，皮质需求降低，生理唤醒程度减轻，感知到的挑战减小，运动适应效率提高。