运动学习后突触密度和灰质体积没有显著变化——一项初步研究

《npj Science of Learning》：No significant changes in synaptic density and gray matter volume following motor learning—a pilot study

　　

摘要

在动物神经生理学中，运动学习会引发类似于长期增强作用（long-term potentiation）和长期抑制作用（long-term depression）的可塑性变化。在人类中，通过磁共振成像（MRI）无创测量的灰质体积（gray matter volume, GMV）变化被视为可塑性的间接指标。本研究使用正电子发射断层扫描（positron emission tomography, PET）来直接检测由运动学习引起的突触可塑性，并通过MRI测量灰质体积来研究结构可塑性。在这项初步研究中，22名志愿者参与了为期四周的双手追踪任务训练，训练分为简单任务组和复杂任务组。每位参与者的学习进展均进行了个体建模。在训练开始前（基线，PRE）和训练结束后立即（训练后，POST），以及仅在训练中期（MID），分别进行了¹⁸F]SynVesT-1 PET扫描和T1加权MRI扫描。研究人员统计分析了视觉运动网络中六个预先选定的感兴趣区域（VOIs）内的平均标准摄取值比（standard uptake value ratios, SUVR）、灰质体积（GMV）和平均皮层厚度随时间的变化情况，并将这些变化与学习效果进行了关联。结果显示，参与者的表现显著提升，其中复杂任务组的提升幅度大于简单任务组。然而，基于感兴趣区域的PET分析和GMV分析并未发现任何显著结果。因此，在这项初步研究中，我们未能在预先选定的感兴趣区域内观察到运动学习后¹⁸F]SynVesT-1突触密度的显著变化，该指标原本被视为可塑性的替代标志物。