注意力焦点会调节行走过程中的神经机械结构与运动复杂性

《Scientific Reports》：Attentional focus modulates neuromechanical organization and motor complexity during walking

　　

摘要

注意力集中指令对运动表现和学习能力的影响早已被人们所认知，但其在步态的神经机械层面的作用——涉及多个分析层面——仍需进一步研究。在本研究中，作者通过生物力学和神经肌肉学方法，探讨了注意力集中状态（内部集中、外部集中或无集中）及性别如何影响行走时的下肢协调性。通过样本熵来量化运动学和肌电信号的复杂性，在矢状面、额状面和横断面中利用非控制流形框架计算协同指数（ΔV?=?log??(V_UCM / V_ORT)）来评估关节间协调性，同时通过非负矩阵分解提取肌肉协同性，确定能解释90%总方差的协同单元数量（VAF）。研究结果表明，注意力集中状态在所有分析层面上都具有显著影响：外部集中会导致运动学和肌电信号的样本熵升高，表明运动复杂性增加；在每个平面中，外部集中下的UCM协同指数（ΔV）也明显更高，说明运动的变异性增大，有助于稳定任务执行。在肌肉协同性分析中，注意力集中改变了神经肌肉的模块化结构，外部集中状态下实现90% VAF所需的协同单元更少。性别差异较为轻微，仅体现在矢状面的ΔV值上，且注意力集中状态与性别之间不存在交互作用。这些结果展示了注意力集中如何从信号复杂性到关节间协调性及神经肌肉模式，重塑步态结构。总体而言，这些研究支持了这样一种观点：外部集中有助于在行走过程中实现更具适应性、以任务为导向的控制机制。这也凸显了多层面分析在揭示注意力对运动影响机制方面的重要性。