背外侧与背内侧通路在虚拟视觉扰动下对抓握目标调整的因果作用机制解析

本研究通过虚拟现实(VR)环境结合经颅磁刺激(TMS)技术，创新性地探究了背外侧(DL)与背内侧(DM)通路在应对物体尺寸和位置视觉扰动时的功能分化。研究发现aIPS（前顶内沟）在晚期尺寸扰动中调控抓握孔径闭合时序，PMv（腹侧前运动皮层）则参与位置扰动后的速度补偿，首次证实DL通路在复杂数字控制中的核心作用，为神经康复策略提供新靶点。

　　

在探索人类抓握动作的神经机制时，科学家们长期面临一个核心难题：当目标物体突然改变大小或位置时，大脑如何快速协调手部动作？传统研究依赖物理物体扰动，但受限于实验可控性。随着虚拟现实(VR)技术的突破，Furmanek团队在《Neurocomputing》发表的研究开辟了新路径——他们构建沉浸式VR环境，结合精准的经颅磁刺激(TMS)技术，首次在动态视觉扰动中解构了背外侧(DL)与背内侧(DM)两条神经通路的因果作用。

研究采用九名健康受试者，通过头戴式显示器(HTC Vive Pro)呈现虚拟物体，同步八摄像头运动捕捉系统记录手指运动轨迹。关键创新在于：1）设计物体尺寸(3.6→7.2 cm)和距离(24→36 cm)的瞬时视觉扰动；2）在动作启动后100 ms（早期）和300 ms（晚期）两个时间窗施加双脉冲TMS（间隔50 ms，强度120%静息运动阈值），靶向DL通路的aIPS和PMv，以及DM通路的aSPOC（前顶枕皮层）和PMd（背侧前运动皮层）；3）通过有限元建模确保电场精准聚焦目标脑区。

【结果解析】

1. 1.

   扰动时序效应

   晚期扰动（300 ms）引发更显著的"双峰"运动调整：尺寸扰动导致抓握孔径二次峰值，距离扰动引发运输速度重新加速。这与Elliott提出的"晚期感觉反馈依赖"理论吻合。

2. 2.

   尺寸扰动中的DL通路特异性

   TMS抑制aIPS显著延迟晚期尺寸扰动后的孔径闭合（500-700 ms时段），证实aIPS作为DL通路关键节点，专门处理物体固有属性（如尺寸）并调控精细手部控制。个体轨迹图显示所有受试者均出现约20%的孔径调整延迟。

3. 3.

   距离扰动中的意外发现

   尽管假设DM通路会主导位置补偿，但PMv（而非预期的PMd）的TMS干扰使运输速度峰值降低15%。这提示PMv可能通过DL-DM通路间交互，协调手部运输与抓取的复杂重组。

4. 4.

   阴性结果的启示

   aSPOC和PMd在视觉位置扰动中未显示显著效应，与团队此前机械扰动研究形成对比。作者推测瞬时位置跳变未能激活DM通路特有的光流处理机制，而渐进式位移或本体觉输入可能更易触发其功能。

【突破性结论】

该研究首次在虚拟环境中证实：1）DL通路是快速调整抓握动作的"核心处理器"，尤其aIPS负责晚期尺寸变化的精细孔径控制；2）VR扰动范式能有效激活自然抓握的神经基质，打破"必须有触觉反馈"的传统认知；3）PMv的双重角色暗示前运动区存在跨通路整合功能。这些发现为中风后手功能康复提供了新思路——针对DL通路的非侵入性脑刺激可能优化虚拟康复训练效果。

研究同时揭示了技术边界：缺乏触觉反馈可能弱化DM通路参与，这为下一代"触觉-视觉"融合VR系统的设计指明方向。正如作者强调，未来需结合机械扰动与动态视觉变化，才能完整绘制抓握控制的神经图谱。这项发表于《Neurocomputing》的成果，不仅革新了动作控制的研究方法，更开辟了"虚拟神经康复"这一交叉学科的新战场。