皮质肌肉相干的影响因素及康复应用

史献乐 徐 瑞＃* 王瑶瑶 孟 琳 刘 源 明 东，＃

1(天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072)

2(天津大学医学工程与转化医学研究院,天津 300072)

引言

近年来,电生理信号的耦合分析已被广泛用于研究神经肌肉控制和异常的神经振荡,成为运动医学和康复工程等领域的研究热点。神经元的振荡耦合和同步放电在人体运动的神经控制中起着至关重要的作用,运动神经系统通过神经振荡传递运动控制信息,而神经中枢通过与各个区域的相互作用实现功能调节和整合。神经损伤可阻止神经振荡的传导,并导致中枢神经系统病变患者的运功能障碍。

脑电信号(electroencephalogram,EEG)和表面肌电信号(surface electromyography,sEMG)分别反映了躯体运动控制信息和肌肉对大脑控制意图的功能响应信息,可以直接表征运动神经系统的功能状态,因此将两者结合,研究脑电和肌电信号特征及其神经振荡耦合关系,不仅可为理解运动控制过程和运动障碍的病理机制奠定理论基础,而且可以为康复运动的功能评估提供重要的生物标记,对于揭示运动康复疗法的神经生理机制和康复运动中的神经系统功能特征具有理论研究和临床应用价值。

通过分析皮层活动和肌肉活动的振荡同步以评价皮层与肌肉功能性连接的方法称为皮层肌肉相干(corticomuscular coherence,CMC),而皮层与肌肉的振荡活动主要体现在脑电与肌电信号中,因此,皮层肌肉相干通常指的是脑肌相干,揭示了在连续的肌肉收缩过程中皮层和肌肉之间的功能连接,这种相互作用代表了运动系统内的信息流,有助于理解大脑如何控制肌肉组织(即下降途径)以及肌肉组织如何对大脑产生影响(即上升途径)。……