利用StartReact范式比较姿势与随意任务中网状脊髓束对腰骶竖脊肌的驱动作用

本综述通过StartReact范式首次证实，在人类姿势控制（APA）与随意运动（腰椎伸展）任务中，网状脊髓束（RST）对腰骶竖脊肌（LES）的驱动贡献相似。研究揭示了RST在背部肌肉控制中的关键作用，并观察到LES中前所未有的短潜伏期抑制现象，为理解运动控制神经机制及优化腰背疼痛康复策略提供了新视角。

　　

引言

在人类运动控制系统中，起源于大脑皮层的皮质脊髓通路和起源于脑干的网状脊髓通路共同协调对脊髓α运动神经元的控制，进而实现对肌肉的精确调控。然而，背部肌肉（特别是腰骶竖脊肌，LES）在这些通路中的具体控制机制尚未明确。这一知识缺口直接影响了针对腰背痛等疾病的康复干预策略的优化。近年来，经颅磁刺激（TMS）研究表明，在姿势性任务（如快速上肢运动引发的预期姿势调整，APA）和随意性任务（如腰椎伸展）中，皮质脊髓通路对背部肌肉的兴奋性存在差异，提示subcortical通路（如网状脊髓束，RST）可能发挥重要作用。

StartReact范式作为一种间接评估RST贡献的技术，通过在高强度惊跳声刺激（SAS，116?dB）下观察运动反应时（RT）的缩短，来推断RST的参与程度。该范式已广泛应用于上下肢肌肉的研究，但针对背部肌肉的研究仍较为缺乏。本研究首次系统比较了在姿势性和随意性任务中，LES对StartReact效应的敏感性，旨在揭示RST在背部肌肉控制中的具体作用。

方法

研究招募了15名健康成年人，采用随机对照设计，在坐姿下执行两种任务：姿势性任务（快速双侧肩关节屈曲90°，诱发APA）和随意性任务（快速前倾骨盆，实现腰椎伸展）。通过表面肌电（EMG）记录LES、前三角肌（AD）和胸锁乳突肌（SCM）的活动。实验采用简单预提示RT任务，在 imperative cue 出现时同步施加SAS（116?dB）或非惊跳声刺激（NSAS，80?dB），并记录RT alone条件作为基线。

数据分析了LES的EMG onset latency，并通过累积分布函数（CDF）分析验证StartReact效应。统计采用线性混合模型（LMM）比较任务和条件对RT的影响，并进行了敏感性分析。

结果

惊跳反射特征：SAS单独施加时，LES的惊跳反射发生率为70%，平均潜伏期为104.9?ms，显著高于AD（19.3%）和SCM（46.7%）。值得注意的是，LES在兴奋前出现短潜伏期抑制（平均60.4?ms），这一现象此前未被报道。

StartReact效应：在两种任务中，SAS条件均显著缩短了LES的RT（姿势任务：44?ms；随意任务：57?ms），且缩短程度无显著差异。CDF分析进一步支持了这一结果，表明RST驱动在两种任务中贡献相似。

讨论

本研究首次证实了LES在随意性任务中存在StartReact效应，且其程度与姿势性任务相当。这一结果反驳了最初关于随意任务中RST驱动更强的假设，但共同支持了RST在背部肌肉控制中的重要作用。

惊跳反射中LES的高发生率和短潜伏期抑制现象提示了强大的脑干-脊髓连接，可能与RST的快速抑制-兴奋调节机制有关。这一发现拓展了对惊跳反射神经回路的理解，并可能与先前观察到的前庭电刺激和伤害性撤回反射中的类似模式存在共通通路。

从任务特异性角度看，StartReact效应在LES中的显著缩短（与肢体肌肉研究相比）反映了其作为近端抗重力肌的神经控制特征，与RST的解剖和功能特性高度一致。结合既往TMS研究，姿势性任务可能涉及更广泛的皮质-皮质下网络协同，而随意性任务则凸显了RST在快速运动发起中的效率。

结论

本研究通过StartReact范式证实了RST在人类背部肌肉控制中的重要作用，且在姿势性和随意性任务中贡献相似。此外，发现的短潜伏期抑制现象为惊跳反射机制提供了新的研究方向。这些发现不仅深化了对运动控制神经基础的理解，也为腰背痛等疾病的神经康复策略提供了理论依据。未来研究需进一步探索抑制现象的起源及其在运动调制中的具体作用。