基于脑电图的手指和脚趾皮质 - 力相干性：评估感觉运动皮层功能的新视角

为解决传统皮质运动学相干性（CKC）在评估感觉运动皮层功能时存在的局限性，研究人员开展了皮质 - 力相干性（CFC）的研究。结果显示 CFC 在不同身体部位均有显著相干性，且手指和脚趾的 CFC 无显著差异。该研究为评估感觉运动皮层功能提供了新方法。

　　在神经科学领域，对感觉运动皮层功能的精准评估一直是研究热点。传统的皮质运动学相干性（CKC）虽在评估感觉运动皮层（SM1）功能方面有一定应用，但存在诸多局限。CKC 依赖磁脑图（MEG），设备昂贵、体积庞大，限制了其在临床常规检查中的普及；而且它要求参与者进行大幅度、有节奏的运动，这对于严重感觉运动障碍患者来说难以完成；此外，在分析下肢（如足部区域）的 CKC 时，MEG 头盔的非固定性会引入头部运动伪影，增加了研究难度。为了解决这些问题，来自日本关西医疗大学康复学院和京都大学医学研究生院癫痫、运动障碍和生理学系的研究人员开展了一项关于皮质 - 力相干性（CFC）的研究，该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员采用了以下主要技术方法：招募 14 名健康男性志愿者，均为右利手和右利足。实验设置了手指和脚趾 CFC 主动条件、手指 CFC 被动条件以及手指 CKC 条件。利用 32 通道 eego? sports mobile EEG 系统记录脑电图（EEG）信号，用无线表面肌电图（EMG）采集系统记录 APB 的 EMG 信号，通过加速度计（ACC）记录手指运动的加速度，使用力传感器记录力信号。对采集的数据进行滤波、计算相干谱等分析，并运用统计方法进行检验。
下面来看具体的研究结果：

1. 原始信号特征：在主动和被动条件下，手指按压时力信号均被激活。主动 CFC 条件下，EMG 活动与节奏性按压时间锁定，被动 CFC 条件下则无 EMG 活动。主动和被动条件下，按压节奏中均可检测到 ACC 信号。在单个参与者（参与者 5）的力和 EMG 信号中，运动信号的功率谱峰值频率出现在手指运动及其谐波频率带。
2. 相干性分析结果：在单个参与者（参与者 5）中，手指 CFC 在主动和被动条件下，以及 CKC 在运动频率峰值和 / 或其谐波处，对侧半球的相干性显著（P<0.01）。对所有参与者的重复测量方差分析显示，手指条件对相干性值有主效应（F=3.441，df=2，P=0.047） ，但事后分析表明，主动条件下手指 CFC 的峰值（平均 0.10417）与被动条件下（平均 0.07394）和 CKC（平均 0.09173）的峰值无显著差异（P>0.05）。主动条件下手指 CFC 中 EEG 与力的相干性值和 EEG 与 EMG 的相干性值无显著差异（P>0.05）。脚趾 CFC 在运动频率或其谐波峰值处显著（P<0.01 ，平均 0.07734），且与手指 CFC 的值无显著差异（P>0.05）。
3. CFC 的空间分布：CFC 的拓扑图分布从头部顶部到侧面，与脚趾和手的位置有序排列，与经典的感觉运动小人模型一致。
   在研究结论和讨论部分，研究表明在不同身体部位（手指和脚趾）对力传感器施加轻微节奏性压力时，EEG 与力信号之间存在显著相干性，且手指和脚趾的 CFC 无显著差异。主动条件下手指 CFC 与被动条件下以及 CKC 无显著差异。CFC 可能主要反映与高尔基腱器官和肌梭兴奋相关的本体感觉。主动条件下 CFC 可能由与高尔基腱器官、肌梭和皮肤感觉相关的感觉反馈引起；被动条件下可能主要由手指轻微运动时肌梭的激活引起。此外，研究还存在一些局限性，如不同身体部位运动任务差异对 CKC 的影响、被动条件下任务范围窄、主动和被动任务力匹配不精确等。尽管如此，该研究仍具有重要意义，基于 EEG 的 CFC 方法为评估 SM1 的感觉运动功能提供了一种有用的概念验证方法，有助于阐明不同身体部位感觉运动障碍的病理生理学机制，为未来在临床和康复领域的研究奠定了基础。