M1 区 GABAB 水平预测清醒时运动学习的微观离线巩固：开启运动康复新视野

在运动学习领域，为探究初级运动皮层（M1）中神经递质与微观离线巩固过程的关系，研究人员利用经颅磁刺激（TMS）开展研究。结果表明 M1 中 GABAB 在运动学习微观离线巩固过程中起作用，这对临床神经药理学和康复治疗意义重大。

　　在日常生活中，人们熟练掌握各种运动技能，如写字、骑车等，这些看似平常的行为背后，其实隐藏着复杂的神经机制。在运动学习过程中，记忆巩固是关键环节，它能让不稳定的运动记忆变得稳定持久。以往研究发现，运动学习后的休息期对技能提升有重要作用，这种在清醒休息时发生的记忆巩固被称为 “离线学习”，其产生的效果即 “微观离线增益”，它意味着运动巩固的时间尺度比之前认为的更短，对早期学习意义重大。然而，大脑在这些微观离线增益过程中，如何将不同动作表征序列整合为精细、精确的技能，这一机制尚不清楚。

有研究指出，中枢神经系统不同层面的神经可塑性变化可能参与其中，尤其是初级运动皮层（M1）的功能重组。γ- 氨基丁酸（GABA）神经传递的调节能减少皮质抑制，进而促进这种可塑性重组。比如，急性去传入后 GABA 减少会促进 M1 内类似长时程增强（LTP）的可塑性 。不过，虽然质子磁共振波谱（MRS）研究显示运动学习时 GABA 浓度会降低，但目前还不清楚清醒时 M1 中不同形式的抑制（即 GABA_A或 GABA_B介导的抑制）能否预测人类的离线运动巩固。

为了解开这些谜团，来自意大利 IRCCS Istituto Giannina Gaslini 物理医学与康复科的 Pasquale Cardellicchio 和意大利博洛尼亚大学心理学系认知神经科学研究中心的 Sara Borgomaneri 开展了相关研究，研究成果发表在《npj Science of Learning》上。

研究人员采用了一系列关键技术方法。首先，招募了 16 名 27 - 43 岁的右利手健康成年人（样本队列）。实验中，参与者需完成顺序手指敲击任务，用左手按特定序列快速准确按键，每个练习块持续 10 秒，中间穿插 10 秒休息，共进行 36 个块。同时，运用经颅磁刺激（TMS）技术，在行为学实验前测量参与者的运动诱发电位（MEP）、短间隔和长间隔皮质内抑制（SICI/LICI）以及皮质内易化（ICF/sICF）等神经生理指标。此外，通过表面肌电图（EMG）记录左手第一背侧骨间肌的电活动。

研究结果如下：

• 运动学习性能提升：通过比较第一个练习块（T₀）和个体达到 95% 学习效果时的练习块（T）的平均敲击速度，发现运动学习性能显著提升（t (15)= - 6.88，p<0.01，Cohen's d = - 1.72）。这表明参与者在练习过程中运动技能得到了有效提高。
• 神经递质与学习的相关性：利用贝叶斯相关矩阵分析发现，LICI（反映 GABA_B受体介导的抑制）与 Micro-offline-T 学习呈显著负相关（R = - 0.834，BF10 = 468），即 GABA_B神经递质水平较低（去抑制状态）的参与者运动巩固效果更好。而其他神经递质指标与学习的相关性不显著。
• 预测模型：线性回归模型显示，以 GABA_B为变量、Micro-offline-T 学习为因变量的模型能解释中等比例的方差（R²=0.691，BF₁₀>100），说明 GABA_B对 Micro-offline-T 学习有一定的预测能力。

研究结论和讨论部分指出，该研究揭示了 M1 中 GABA_B在运动学习微观离线巩固过程中的重要作用。这意味着虽然 GABA_A和 GABA_B受体都参与运动学习，但 GABA_B受体因其作用缓慢且持久，在运动记忆巩固中可能比 GABA_A受体发挥更重要的作用。同时，GABA_B的含量能预测 95% 学习完成时的微观离线增益，且这种预测主要由微观离线改善而非微观在线改善来解释，这支持了 “大部分技能学习发生在休息时的离线阶段” 这一假设。

此外，研究还探讨了兴奋与抑制平衡（E - I）的作用。E - I 平衡在决定皮质可塑性程度方面至关重要，学习引起的 GABA 抑制减少会增加兴奋性，与运动表现提升相关，表明 GABA 抑制系统参与驱动 M1 在技能习得过程中的可塑性。同时，GABA 和谷氨酸（Glutamate）的耦合变化可能与记忆巩固和恢复生理功能有关，增强它们之间的耦合可能在运动巩固初期稳定运动记忆痕迹。

不过，该研究也存在一些局限性。例如，pp - TMS 测量只是间接评估 M1 内 GABA 和谷氨酸水平，未来研究应结合 MRS 和 TMS 测量，以获取更全面的神经递质信息。而且研究未涉及运动学习中运动记忆随时间的强化以及重复在提高抗干扰能力方面的作用，且神经生理测量仅在单个实验 session 进行，未评估潜在的巩固效应。后续研究可探索运动学习后期阶段学习诱导的皮质变化，这可能涉及除 M1 之外更广泛的神经网络。

总的来说，这项研究为深入理解运动学习的神经机制提供了新视角，对开发增强运动技能和改善运动障碍的康复干预措施具有重要的指导意义，有望为中风等疾病的康复治疗开辟新途径。