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为探究手部动作观察对运动系统的影响，研究人员通过呈现含隐含动作的手部工具互动图片，运用经颅磁刺激（TMS）技术开展研究。结果显示观察手部动作抑制皮质脊髓兴奋性，且持续至少 700ms。该研究为理解运动共振提供新视角。
在神奇的大脑研究领域，大脑运动系统对感知到的动作如何反应一直是科学家们热衷探索的谜题。当我们看到别人做出动作时，自己的大脑运动系统会悄悄发生变化，这种现象被称为运动共振（motor resonance） 。以往研究发现，运动共振与大脑中的镜像神经元（mirror neurons）以及人类的镜像神经元系统（MNS）密切相关。这些神经元就像大脑中的 “模仿大师”，在我们自己做动作和观察他人相同动作时都会活跃起来，帮助我们理解他人动作意图、进行模仿行为等。
经颅磁刺激（TMS）技术就像是大脑研究的 “魔法钥匙”，能帮助科学家们探测大脑运动系统对动作呈现的反应，观察运动诱发电位（MEP）的变化，进而了解皮质脊髓兴奋性的改变。然而，以往的研究结果却有些 “混乱”。多数研究表明观察身体动作会促进观察者的运动系统，使 MEP 幅度增加；但也有研究发现 MEP 幅度下降甚至没有变化。这让科学家们疑惑不已，运动共振到底是怎样的机制？
此前，Gianelli 等人的研究发现，观察手部工具互动动作会抑制手部肌肉的皮质脊髓兴奋性。但其中存在两个关键问题尚未解决：一是这种抑制效果到底是因为加工了视错觉中的似动（apparent motion），还是因为加工了动作的运动内容？毕竟似动这种刺激不太符合自然情境，研究结果的生态效度可能受到质疑；二是这种抑制作用能持续多久？之前研究中抑制作用持续到 500ms，之后是否会恢复并不清楚。
为了解开这些谜团，来自 Magna Graecia University of Catanzaro 和 University of Milan 的研究人员开展了一项新研究。研究人员招募了 20 名实验组成员和 15 名控制组成员，所有参与者均为右利手，视力正常或矫正后正常且无神经、精神疾病史。
在研究中，研究人员采用了一系列巧妙的实验设计。实验刺激为 12 张显示右手与常见工具互动的图片，这些图片展示的动作只有隐含运动；对照刺激则是通过对实验图片进行特殊处理得到的乱序图片，这些图片保留了一定视觉复杂性但无法识别出原本的动作。参与者坐在电脑屏幕前，保持右臂放松，注视屏幕上的刺激图片。在每个实验试次中，先出现一个白色注视十字 2 秒，随后呈现一张图片 1 秒，之后是 6 秒的黑屏间隔。在图片呈现后的不同时间点（150ms、350ms、500ms、700ms）以及注视十字出现 1000ms 后（基线），研究人员使用 TMS 刺激左侧运动皮层手部区域，并记录右侧第一背侧骨间肌（FDI）的 MEP。
研究人员使用了重复测量方差分析（ANOVA）等统计方法对数据进行分析。首先对数据进行预处理，剔除因肌肉放松不佳或信号丢失的参与者数据，去除异常背景 EMG 活动和 MEP 幅度异常的试次，对保留的 MEP 数据进行对数转换，并计算每个参与者在不同时间点与基线 MEP 幅度的差值。
研究结果令人眼前一亮。方差分析结果显示，组间效应显著，观察手部动作时的 MEP 幅度明显小于观察乱序图片时，这表明手部动作观察对皮质脊髓兴奋性有抑制作用。时间效应也显著，从 350ms 开始，皮质脊髓兴奋性持续受到抑制，且 T2、T3、T4 时间点的 MEP 幅度显著低于 T1 时间点，但 T2、T3、T4 之间无显著差异。单样本 t 检验发现，观察手部动作图片时，在 150ms、350ms、500ms、700ms 时 MEP 幅度均显著低于基线；而观察乱序图片时，仅在 700ms 时 MEP 幅度显著低于基线。这一系列结果表明，观察手部动作会显著抑制皮质脊髓兴奋性，且这种抑制作用从 150ms 开始，至少持续到 700ms。
在讨论部分，研究结果有着重要意义。首先，研究表明呈现隐含动作的静态图片和呈现似动刺激对手部肌肉运动系统的影响相似，这说明似动并非调制皮质脊髓兴奋性的必要因素。静态图片展示的动作虽然没有实际运动，但同样能引发运动抑制，这为研究运动共振的时间进程提供了一种合适的策略，因为静态图片能避免自然动作中运动程度变化和预测过程的干扰。
其次，皮质脊髓抑制的功能是防止观察到的动作引发的运动表征转化为明显动作。虽然之前有研究报道过类似刺激会引起皮质脊髓易化，但这可能与基线条件的选择有关。本研究中观察到的抑制现象与以往在神经元和系统层面、多个功能领域中报道的运动抑制现象一致，说明运动抑制在动作观察和运动想象等情境中也是运动系统参与的重要部分。
最后，关于兴奋性变化的时间动态，研究人员原本预期根据 μ 节律动力学，在 700ms 时皮质脊髓抑制会有所减轻，但实际结果并未出现这种变化。这表明皮质脊髓兴奋性与 EEG 节律可能并非简单的直接关联，也许抑制的恢复要在静态图片消失之后才开始，这一假设需要后续研究进一步验证。此外，研究人员还指出未来应进一步探究观察到的皮质脊髓抑制是否伴随着抑制性和易化性皮质回路活动的变化，例如测量皮质内抑制（ICI），以明确这种皮质脊髓调制是主动防止明显动作的发生，还是仅仅是激活水平的被动衰减。
总的来说，这项研究揭示了观察手部使用工具动作的静态图片会显著抑制皮质脊髓兴奋性，且抑制作用持续至少 700ms。这一发现加深了我们对运动共振现象的理解，表明似动和隐含动作可能触发相同的抑制性运动效应，为后续研究运动系统在动作观察中的作用提供了重要依据，也为进一步探索大脑运动控制机制指明了方向，其研究成果发表在《Brain and Cognition》上。
