基于躯干旋转与压力中心控制的运动控制游戏促进运动学习迁移的机制研究

本研究针对虚拟康复环境中运动学习迁移机制不明的问题，通过开发FLIGHT游戏系统，比较躯干旋转(Tor)与压力中心(CoP)两种控制模式对运动学习的影响。研究发现躯干控制组向CoP控制组呈现显著的学习迁移效应，表现为空间误差降低17.8%、样本熵(Sample Entropy)减少23.4%，证实了"近端-远端梯度"理论。该研究为康复医学中虚拟现实训练方案设计提供了重要理论依据。

　　

在康复医学领域，如何将虚拟环境中的训练效果迁移到实际功能活动始终是重大挑战。尽管运动控制游戏已广泛应用于卒中、帕金森等疾病的康复训练，但现有系统多采用简化运动模式，与真实世界复杂动作存在显著差异。更关键的是，研究者们对"近端效应器训练能否改善远端控制能力"这一基础科学问题仍争论不休——这直接关系到康复训练中靶向部位的选择策略。

针对这些瓶颈问题，Vasileios Mylonas团队在《Human Movement Science》发表创新研究。他们开发的FLIGHT游戏系统创造性地将飞机操控任务与两种生理控制信号耦合：一是传统的压力中心(Center of Pressure, CoP)位移控制，代表以踝关节为主的远端控制策略；二是创新的躯干旋转(Torso Rotation, Tor)控制，体现近端核心肌群主导的模式。通过21名健康受试者的交叉对照实验，首次揭示了躯干训练对CoP控制的迁移优势及其神经生物力学机制。

研究采用三项关键技术：1）基于力板与惯性测量单元(IMU)的多模态运动捕捉系统，同步采集CoP轨迹（采样率200Hz）和T4椎体角度（500Hz）；2）样本熵算法定量分析CoP时间序列的规律性，参数设置为m=2、r=0.2×SD；3）线性混合效应模型(Linear Mixed Effects, LME)处理重复测量数据，采用Satterthwaite自由度校正。

【空间误差分析】结果显示：Tor-CoP组（先躯干训练组）在CoP游戏中的空间误差显著低于CoP-Tor组（t=2.30, p=0.030, d=0.97），证实了"近端→远端"的定向迁移效应。值得注意的是，这种优势伴随练习进程持续增强，在第四四分位(Q4)达到最大差异（降低21.3%），暗示迁移效果具有时间累积特性。

【样本熵特征】在AP（前后）方向，Tor-CoP组的CoP游戏熵值异常降低（t=2.15, p=0.041），揭示出独特的"自由度冻结"现象。ML（内外）方向则呈现普适性的二次游戏熵值下降，反映任务熟悉度效应。这些发现首次将Bernstein的"自由度冻结"理论与运动学习迁移建立了量化关联。

【运动幅度】数据验证了控制策略的特异性：CoP游戏组 sway path长度增加47%（F=47.00, p<0.001），而Tor游戏组躯干角位移激增3.5倍（p<0.001）。这种"各司其职"的运动模式证实实验操控的有效性，同时表明迁移效应并非源于动作模式的简单复制。

讨论部分提出了三重机制解释：首先，近端效应器通过密集的同侧皮质脊髓投射（ipsilateral corticospinal projections）可能重塑了全身协调动力学；其次，躯干训练诱导的"冻结"模式降低了CoP控制的探索难度；最后，T4椎体运动与CoP的生理耦合关系（r=0.68）为迁移提供了生物力学基础。这些发现为"为什么瑜伽、普拉提等核心训练能改善平衡功能"提供了实验证据。

该研究的临床意义在于：1）确立躯干训练在虚拟康复中的优先地位；2）提出样本熵可作为康复进程的客观指标；3）为"冻结-解冻"学习理论提供新证据。未来研究可拓展到卒中患者群体，并探索不同熵参数（m=3-5）的预测价值。正如Nick Stergiou在讨论中指出，这项研究架起了基础运动科学与临床康复实践的桥梁，为下一代智能康复系统开发指明了方向。