运动准备与执行期间听觉与本体感觉目标信息感觉运动整合的时间动态

《Brain and Cognition》：Temporal dynamics of sensorimotor integration for auditory and proprioceptive target information during movement preparation and execution

　　

听觉目标指向比本体感觉目标指向需要更长的前运动反应时(Premotor Reaction Time, PRT)。运动起始在模态依赖性效应上弱于前运动加工。感觉模态不影响峰值加速度时的运动学特征。从峰值速度开始，听觉目标比本体感觉目标产生更高的运动变异性。目标感觉模态塑造运动计划与执行。

研究背景与问题提出

在日常动作中，个体常需依据非视觉（听觉、本体感觉）目标信息完成指向动作。已有研究多聚焦视觉与本体感觉/触觉目标的对比，且结论多来自终点精度分析，对运动准备阶段是否已存在听觉与本体感觉差异知之甚少。更关键的是，既往视觉—本体感觉对比中，伸手本身可被视觉监测，而听觉—本体感觉条件下伸手仅由本体感觉监测，这一差异使得既往结论难以直接外推。因此，研究人员旨在明确：当伸手手仅由本体感觉监测时，听觉与本体感觉目标信息是否在运动准备（刺激至肌肉激活、肌肉激活至运动起始）与运动执行（峰值速度、减速度、终点）各阶段产生不同时间动态与运动学表现。

研究概况与发表信息

研究人员在《Brain and Cognition》报道了一项针对非视觉目标指向的感觉运动整合研究。31名右利手受试者（排除8名肌电噪声过高者）在盲蔽下完成听觉（A）、本体感觉（P）及视听-本体感觉（AP）三种条件各60试次指向任务，同步记录前三角肌表面肌电（Electromyography, EMG）与食指三维运动学。结果表明：听觉目标显著延长前运动反应时（PRT），但运动反应时（Motor Reaction Time, MRT）模态效应弱；峰值加速度时各条件运动学无差异；自峰值速度起听觉条件变异性显著高于本体感觉与视听-本体感觉条件。该研究揭示非视觉目标模态主要调制前运动准备与执行中后期在线校正，而非运动起始本身。

主要技术方法（≤250字）

研究人员招募31名右利手健康受试者（Zayed University伦理审批），盲蔽下经OptiTrack系统（200 Hz）采食指三维位姿，同步Cometa Wave Plus EMG（前三角肌）经eSync2对齐。刺激为粉红噪声（A条件由目标扬声器、P/AP由外置或同位置扬声器呈现）。运动起始与终止由加速度极值算法判定；肌肉爆发阈值采用累积积分（cumtrapz）超0.5检测。准备阶段指标为反应时（Reaction Time, RT）=刺激至运动起始，PRT=刺激至肌电爆发，MRT=肌电爆发至运动起始；执行阶段取峰值加速度（Acc）、峰值速度（Peak Velocity, PV）、减速度（Dec）、终点（End）的方位角与深度位置及变异（SD）。统计采用brms贝叶斯线性混合模型，RT用偏移对数正态、PRT/MRT用对数正态，位置用多元分布回归，以95%最高密度区间（Highest Density Interval, HDI）与Bayes因子推断。

研究结果

运动准备

效应显示：A条件RT较P、AP长86.89–96.10 ms（BF₁₀>100），PRT长71.62–82.19 ms（BF₁₀>100）；P与AP间RT/PRT无差异（BF₁₀<0.2）。MRT在A中略高13.5 ms但HDI下界近零（BF₁₀≈0.5），模态效应不可靠。峰值加速度时食指方位/深度位置及变异在三条件间无差异。目标偏心（0°–90°）对准备时程与Acc位姿斜率影响可忽略（BF₁₀<0.1）。结论：模态差异已在中枢处理（PRT）显现，运动起始（MRT）受模态调制弱。

运动执行

PV、Dec、End的平均位置三条件相似；但变异自PV起A>Azimuth 5.56 mm、Depth 3.75 mm（BF₁₀6.67–>100），Dec时Azimuth差15.31 mm、Depth 10.12 mm，终点Azimuth差16.96 mm、Depth 13.36 mm，均BF₁₀>100；P与AP始终无差异。偏心斜率仅终点深度有负向趋势且无组间差。结论：听觉目标空间分辨率低导致执行中后期在线校正效率差，变异性累积；本体感觉信息在AP中占主导（最大似然估计框架）。

讨论与结论翻译

讨论指出，PRT延长反映听觉空间信号需跨模态重映射至本体/运动参考系，属前运动中枢加工；MRT弱效应与运动皮质发起模式模态无关一致。峰值加速度无差异说明两非视觉模态在运动起始方向规划上近似，区别于视觉条件（含视觉监测手位）。执行变异差异自PV显现，符合预测编码：准备期积累本体感觉手位与目标信息生成感觉运动预测，释放运动命令后，执行期实时校正受目标模态信噪比制约，听觉噪声大故变异高。AP近似P印证可靠线索（本体）在最大似然下主导。

结论翻译：在非视觉（听觉、本体感觉）目标指向中，目标相关感觉输入主要作用于前运动准备阶段与运动执行早晚期控制，而运动起始阶段及运动起始临近时刻（峰值加速度）的模态依赖效应弱且不确定，提示这些阶段较少被目标模态系统性塑造。结果为非视觉指向的感觉运动控制提供新证据，表明纯非视觉目标下的准备与执行可能遵循异于视-本体框架的原则。