论文摘要
研究目的:初级运动皮层（primary motor cortex,M1）直接参与运动的发起和控制,神经网络振荡是大脑进行功能活动时局部场电周期性的波动。Theta振荡参与空间导航、空间记忆、运动速度和位置的编码,gamma振荡参与感知觉绑定、学习和记忆等高级认知功能。本研究应用在体多通道记录技术,观察分析转棒平衡运动中不同时速运动时初级运动皮层神经网络theta频段和gamma频段的振荡特征。研究方法:（1）以4月龄正常小鼠C57BL/6J小鼠（CON组）和皮层损伤小鼠APP/PS1/Tau小鼠（AD组）为研究对象,各10只,根据小鼠脑立体定位图谱,将多通道电极埋置于M1脑区（AP1.0-1.8mm,ML1.2-2.1mm）。手术恢复7天后,分别记录动物在转棒上安静和不同速度（5rpm、8rpm、15rpm、20rpm）运动时脑电信号特征,每个速度状态稳定后记录3分钟。正式实验前进行为期2天的适应性运动。（2）Matlab程序对局部场电位进行数字滤波,采用Notch滤波消除50Hz线性噪音。多窗谱估计法进行功率谱密度分析和实时频谱分析,求出theta、慢gamma（slowgamma,SG）、快gamma（fastgamma,FG）频段能量。并采用Canolty方法进行theta相位对gamma频段能量的调制分析。采用数字滤波得到theta信号,hilbert变换提取theta相位,提取波谷时间点前后各1000ms的所有序列,平均得到theta波谷时间锁定的曲线图。Theta波谷时间锁定时频分析:采用滤波从原始信号中提取多个窄频信号（滤波范围为10Hz到224Hz,4Hz带宽,2Hz步长）并进行标准化,提取每个theta波谷时间点前后各1000ms的瞬时功率时间序列并在每个频带内平均,产生平均瞬时功率时频图,将theta相位-π-π平均分为36个bin,计算每bin的能量值,求出gamma最高能量偏好的theta相位。（3）Theta、SG、FG能量的组间比较采用双因素方差分析,不同速度间的能量对比采用重复测量方差分析。研究结果:（1）运动时两组theta能量较安静时显著升高（P<0.05）,组别和状态之间有交互作用,AD组运动状态相对安静状态theta能量增加幅度大于CON组。CON组运动时SG、FG能量较安静时有升高趋势,不具有统计学意义;但AD组运动时SG、FG能量较安静时显著升高（P<0.01）,SG、FG能量在组别和运动状态之间亦存在交互作用,运动时AD组SG、FG能量相对安静时增加程度高于CON组。（2）不同运动速度时,CON组theta能量均显著小于AD组（P<0.05）。随着运动速度升高,CON组theta能量无显著性变化,但AD组theta能量显著上升,15rpm和20rpm时theta能量均显著高于5rpm时theta能量（P<0.05）。CON组SG和FG运动时相对能量显著低于AD组,随着运动速度的升高,CON组无显著性变化,AD组SG和FG变化相近,均在8rpm速度时出现能量下降后随速度升高而能量增加的趋势,各运动速度间差异均具有统计学意义（P<0.05）。（3）两组在安静和运动时均存在theta相位调制gamma能量现象,CON组相位主要调制60-120Hz的FG;而AD组SG和FG均受theta相位调制,安静状态时theta相位调制30-120Hz频段能量,运动状态时主要调制30-80Hz频段能量。（4）AD组gamma偏好的theta相位出现了偏移;CON组安静状态和运动状态FG频段最高能量均对应theta相位角-40°-40°（波峰处）。AD组安静状态30-50Hz的SG最高能量与theta相位角110°-180°（下降时相）50-80Hz的FG安静时最高能量与theta相位角130°-220°（波谷处）对应。AD组以8rpm、15rpm、20rpm速度运动时,SG和FG偏好的theta相位一致,最高能量均对应theta相位角的-40°-40°,但在5rpm速度运动时,AD组SG和FG分别对应theta相位的110°-140°和110°-180°。研究结论:（1）Theta振荡参与M1区对转棒平衡运动的控制;与感觉反馈密切相关的gamma振荡受theta相位调制,且主要调制60-120Hz的FG;平衡状态保持时M1区FG频段最高能量对应theta的相位角波峰处。（2）皮层功能受损时转棒平衡运动中M1区出现theta、gamma振荡及theta对gamma调制的异常改变。
论文目录
文章来源
类型: 国内会议
作者: 李翠,赵丽
关键词: 初级运动皮层,振荡,相位调制
来源: 第十一届全国体育科学大会 2019-11-01
年度: 2019
分类: 基础科学,社会科学Ⅱ辑
专业: 生物学,体育
单位: 北京体育大学运动生理教研室
分类号: G804.2
DOI: 10.26914/c.cnkihy.2019.032379
页码: 7479-7480
总页数: 2
文件大小: 1646k
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