感觉模态与节奏速度对节律产生与感知过程中行为及脑活动的影响机制研究

本研究针对节律性感觉运动同步(SMS)中行为稳定性与准确性的优化条件，通过多模态(听觉/视觉/视听整合)与多节奏(500/700/900 ms)实验设计，发现视听一致刺激与900 ms慢节奏能显著提升SMS稳定性，并降低顶叶α波频段(8-12 Hz)的认知负荷。该成果为运动康复与体育训练的节律干预方案提供了神经科学依据。

　　

节奏如同生命的脉搏，渗透在行走、言语甚至音乐舞蹈中。当人类主动将动作与外界节律同步时，便形成了感觉运动同步(Sensorimotor Synchronization, SMS)这一奇妙现象。然而，为何我们更容易跟随音乐拍手而非闪烁的灯光？不同节奏速度如何影响同步的精准度？这些问题的答案对运动康复和体育训练至关重要。图卢兹神经影像中心(ToNIC, Toulouse NeuroImaging Center)的研究团队通过创新性的多模态实验设计，首次系统揭示了感觉模态与节奏速度对SMS行为表现及神经机制的交互影响。

研究采用脑电图(EEG)技术结合行为实验，招募21名健康受试者完成自发性运动节奏(SMT)测试后，依次执行节律产生(SMS-CONTI)与感知任务。实验设置4种感觉模态(纯听觉AUD、纯视觉VIS、同步视听CAV、异步视听IAV)和3种节奏间隔(500/700/900 ms)，通过分析击键时间变异系数(L)和EEG频谱功率，解码不同条件下的神经活动特征。

SMT任务揭示个体差异
测得参与者平均自发性运动节奏为842.43±328.09 ms，个体内变异达56.37±28.94 ms，证实节奏偏好存在显著个体差异，为后续实验提供基线参照。

节律产生任务的行为学发现
方差分析显示：1）同步阶段(SMS)表现显著优于延续阶段(CONTI)(F_1,20=215.31,p<0.001)；2）900 ms节奏下的L值最优，500 ms最差(F_2,1.38=13.29,p<0.001)；3）视听一致刺激(CAV)与纯听觉刺激(AUD)显著优于纯视觉刺激(VIS)(F_3,60=6.81,p<0.001)。特别值得注意的是，在900 ms节奏下，CAV模态引发顶叶α波(9-11 Hz)功率显著增强，提示认知负荷降低。

神经机制的解码
EEG分析发现：1）相比500 ms，900 ms节奏在SMS和感知阶段均诱发更强的感觉运动区β波(13-30 Hz)和顶叶α波活动；2）视听不一致刺激(IAV)引发前额叶θ波(4-7 Hz)功率升高，反映冲突监控增强；3）纯视觉刺激激活顶叶α波的程度显著高于听觉模态，印证视觉节律处理需要更多注意力资源。

这些发现为动态注意理论(Dynamic Attending Theory)提供了实证支持：当外部节奏与内在生理节奏匹配时（如900 ms接近SMT），大脑能更高效地预测节律事件。研究创新性地证实，视听一致刺激通过降低顶叶皮层认知负荷（α波功率增高）和增强感觉运动耦合（β波调制），创造最优的SMS神经条件。该成果不仅为运动障碍患者的节律干预方案设计提供了科学依据——推荐采用慢节奏(900 ms)配合视听同步线索，更开辟了通过EEG频谱特征客观评估训练效果的新途径。正如作者Jessica Tallet强调的，这项跨模态研究架起了基础神经科学与临床康复应用的桥梁，未来可拓展至帕金森病等运动障碍的数字化康复方案开发。