在柔性表面多关节复合运动中，大脑如何应对姿势不稳定？研究揭示关键动态变化

研究为探究柔性表面对多关节复合运动时皮质因果信息流的影响，发现其改变运动控制及脑连接，意义重大。

　　在运动和康复训练领域，柔性表面上的运动训练有着重要意义。想象一下，运动员在训练时，站在像海绵垫一样有弹性的柔性表面上做深蹲，这和在坚硬地面上深蹲的体验大不相同。在柔性表面上，身体会接收到更多不稳定的信号，这就像在运动时周围充满了干扰 “噪音”，这些 “噪音” 会打乱身体原本的平衡感和运动协调。以往研究表明，表面不稳定的运动有助于神经信息处理，可改善多关节协调、肌肉共同激活和预期姿势调整，但大多是基于静态平衡任务。而对于动态复合运动在柔性表面上的情况，大脑是如何应对姿势不稳定的，还存在很多未知。为了弄清楚这些问题，德国帕德博恩大学（Paderborn University）等机构的研究人员开展了一项研究，该研究成果发表在《Experimental Brain Research》杂志上。

研究人员采用了多种关键技术方法。他们招募了 15 名健康成年人，让这些参与者在坚硬和柔性表面上进行多次深蹲。在实验过程中，利用加速度测量来确定运动节奏和髋关节运动，通过压力中心（CoP）轨迹评估姿势稳定性，记录股直肌的肌电活动（EMG），并使用移动脑电图（EEG）记录大脑皮质活动。之后，运用源空间分析和重归一化部分定向相干（rPDC）等方法计算脑区之间的有效连接。

研究结果主要从以下几个方面展开：

1. 运动执行情况：在运动执行的时间上，与坚硬表面相比，柔性表面上同心运动阶段的起始延迟更明显。在髋关节运动方面，柔性表面上髋关节在 medio - lateral 方向的平均速度和运动幅度显著增加，但 antero - posterior 方向没有明显差异。而在姿势稳定性上，柔性表面上 CoP 在 medio - lateral 方向的位移明显降低。
2. 肌肉活动差异：在整个运动过程以及同心阶段，柔性表面上股直肌的均方根（RMS）EMG 活动显著降低，不过在偏心阶段没有显著差异。
3. 大脑有效连接变化：在柔性表面上，运动同心阶段的 theta 和 beta 频率下，额叶 - 顶叶区域的信息流显著改变。具体来说，连接左中扣带回与左楔前叶（theta 频段）、左辅助运动区与左中央前回（beta 频段）、右辅助运动区与左中央前回（beta 频段）的边的 rPDC 显著增加；而连接左中扣带回与右中扣带回（beta 频段）、左额上内侧与右中扣带回（beta 频段）的边的 rPDC 显著降低。

研究结论和讨论部分指出，柔性表面使人体在多关节复合运动时面临更多挑战，尤其是在控制髋关节运动和调整同心运动的启动时间方面。同时，主要运动肌的激活减少，伴随着大脑额叶 - 中央区域有效连接的变化，这表明在存在体感噪声的情况下，传感器运动信息处理的需求发生了改变。theta 频段有效连接的增加可能与增强自上而下的认知控制和更新感觉 - 运动整合过程有关；beta 频段有效连接在运动相关边缘的变化，可能反映了身体在应对姿势不稳定时的适应性动作规划。此外，研究还发现柔性表面可能导致从远端踝关节到近端髋关节的姿势控制策略转变。不过，该研究也存在一些局限性，比如运动执行标准化可能影响运动和神经生理观察，参与者腿的优势侧可能对结果有影响，EEG 数据处理过程也可能影响研究发现。

总体而言，这项研究揭示了在柔性表面多关节复合运动中大脑和身体的动态变化，为理解运动训练和姿势控制提供了新的视角。未来还需要进一步研究，以明确这些发现对运动员和临床人群的潜在益处，从而为相关领域的实践提供更有力的理论支持。