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为探究腹腔镜手术训练早期运动学习神经机制，研究人员结合 EEG、BDNF 等进行研究，发现相关关联，为优化训练提供依据。
# 腹腔镜手术训练早期运动学习神经机制研究解读
在医疗领域，腹腔镜手术凭借创口小、恢复快等优势，成为外科手术的重要发展方向。然而，其独特的操作方式对医生的技能要求极高。新手医生在学习过程中，不仅要应对器械操作带来的意外力量干扰，还得克服因操作视角改变导致的深度感知缺失等难题，这些都使得学习过程充满挑战，也增加了认知负荷。而且，目前对于腹腔镜手术技能学习的神经机制了解有限，这也制约了高效训练方法的开发。为了深入探索这些问题，来自诺丁汉特伦特大学（Nottingham Trent University）的 Ahmet Omurtag、Caroline Sunderland、Neil J. Mansfield 和 Zohreh Zakeri 等研究人员展开了一项重要研究，该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在实验中，他们招募了 38 名无腹腔镜手术经验的健康成年志愿者，最终 31 名参与者的数据纳入分析。参与者需在腹腔镜模拟器上完成特定任务，研究人员同步记录其行为学数据、主观认知负荷（通过 NASA - TLX 评分评估）、头皮脑电图（EEG），并采集血样检测脑源性神经营养因子（BDNF）浓度 。在数据处理阶段，利用位点间相位聚类（ISPC，也叫锁相值 PLV）来量化功能连接性，通过计算重标化速度增量（RSI）评估运动学习程度，还借助图论计算特征路径长度（λ）和聚类系数（CC）来描述功能网络特性。
研究结果
- 行为学和主观指标变化：参与者重复任务时，完成时间和错误率均下降，认知负荷也有所降低，这表明他们在快速学习相关技能。例如，大多数参与者在重复任务时，完成时间明显缩短，且错误率同步减少，同时认知负荷减轻，反映出学习效果显著。
- 功能连接性：整体连接强度在 10Hz 左右局部达到峰值，且最短和最长距离的连接最强。任务执行会使 α 和低频范围的 ISPC 降低，增强 β 频率连接。在静息和任务执行时，不同频段有特定的强连接区域，如额叶、枕叶等区域之间的连接 。
- 功能连接性、运动学习和 BDNF 的关系：在初始休息时，3Hz 左右的连接与运动学习呈正相关；任务执行时，β 范围的连接是运动学习的最强预测指标。BDNF 与功能连接性也存在关联，如左颞区与其他区域连接的调节会影响 BDNF 产生 。
- 网络特性：任务执行在 β 频率范围（特别是 > 20Hz）会增加网络整合（降低 λ）和隔离（提高 CC），使功能网络更接近小世界架构。静息时 δ 频率范围的图属性与运动学习密切相关，任务相关图属性在 β 频率范围（>20Hz）与学习关联最强 。
研究结论与讨论
该研究取得了多项重要成果。首次利用 RSI 量化腹腔镜手术训练中的 session 内学习，为评估技能获取提供了可靠指标。采用窄带 ISPC 量化功能连接性，揭示了特定频率和地形组合下大脑功能连接性的变化与运动学习及 BDNF 浓度的关系。具体来说，前额叶和额叶连接的下调是快速运动学习的重要促进因素 。
不过，研究也存在一定局限性。未测量参与者的基线视觉空间能力、电子游戏经验等可能影响表现的因素；仅研究了 episode 平均 ISPC，忽略了 episode 内功能连接性的变化；未充分研究信号相位差、性别差异，且电极覆盖密度较低 。
尽管如此，这项研究仍具有重大意义。它为理解腹腔镜手术训练早期运动学习的神经机制提供了新视角，有助于开发更有效的干预措施，如基于连接性的神经反馈系统和脑刺激方法。而且，其研究成果不仅适用于腹腔镜手术技能学习，对体育、音乐表演、人体工程学设计和康复等多个领域的运动学习研究也有重要的借鉴价值，有望推动这些领域在运动学习方面的进一步探索和发展。
