程序性运动学习是指通过重复执行运动任务，借助骨骼、肌肉以及相应的神经反射获得新知识的过程。根据学习内容呈现顺序的不同可将其分为序列学习和随机学习两种形式。

其中序列学习通过一系列不断重复的、固定长度的序列循环呈现而发生学习，随机学习则是在无序的呈现中实现学习的过程。

程序性运动学习不仅是人类日常活动的重要组成部分，更是运动技能习得的重要方式。它为我们探究复杂形式下的运动学习提供了范式，能够反映人类大脑运动认知系统在不同状态下的适应性与可塑性。

研究表明，程序性运动学习涉及初级运动皮层(primarymotorcortex,M1)、辅助运动区(supplementarymotorarea,SMA)、前运动区(premotorcortex)和背外侧前额叶(dorsolateralprefrontalcortex,DLPFC)等重要脑功能区的协同作用。

其中，以M1为代表的运动功能区与以DLPFC为代表的认知功能区之间的联系与投射是解释不同运动学习表现的重要依据。

尽管DLPFC脑功能区参与和运动学习有关的运动认知过程,但是它以怎样的方式参与运动认知的问题仍然未能得到回答。为此该研究目的是探讨左侧DLPFC到M1的联通性在两种不同程序性运动学习中的差异。

两连发刺激中第一发刺激为条件刺激(Conditioningstimulation,CS)，用于刺激DLPFC区域；第二发刺激为测试刺激(Teststimulation,TS)，用于刺激M1。通过改变两发刺激之间的时间间隔和测试强度，探测多目标脑区之间神经传导通路的兴奋性，尤其是获得M1以外特定脑功能区神经回路的性质。

该方法的优势在于能够将不同脑区之间联系起来，探究它们之间的功能连接性及兴奋或抑制环路，通过TS诱发的运动诱发电位(Motorevokedpotential,MEP)振幅的变化反映在皮质水平上相连接的CS刺激区域到TS刺激区域的功能性通路，即脑区之间的联通性。

方法

有44名被试参加了该研究一项或多项实验，其中21名(7名女性)参与实验1，平均年龄21.10±1.97岁；40名(15名女性)参与了实验2，平均年龄21.75±1.74岁。两项实验间隔2周以上保证无实验后效影响。

实验1采用两连发TMS探测DLPFC到M1的最佳投射时间点。每位被试在每个两连发TMS时间间隔下各进行10个试次，以5秒钟的间歇时间进行，10个时间间隔以随机顺序呈现，共个试次。结果表明最佳时间间隔为10、25ms。

实验2，被试分为2组，分别进行序列学习和随机学习，在学习前、后采集行为学数据，以及M1的运动诱发电位和DLPFC-M1联通性的电生理学数据。学习任务，采用2(组别：序列学习组,随机学习组)×2(组块：组块1，组块10)混合设计，因变量为被试的组块平均反应时；生理学指标，以刺激强度、学习前后测作为组内因素，采用2(组别：序列学习组，随机学习组)×2(前后测：前测，后测)×5(刺激强度：单发TMS和双发TMS强度各异)的混合设计，因变量为MEP振幅。

其中两连发TMS的CS强度为50%RMT，70%RMT，90%RMT，%RMT，%RMT（RMT指目标肌肉在静息状态下，连续10次刺激中有至少5次诱发出大于50μV振幅MEP的最小磁刺激强度。）；单发TMS的强度为70%、90%、%、%、%1mV。每位被试在各个强度水平下均进行10个试次，刺激强度以每5秒的频率随机出现。在学习任务完成后，序列学习组的被试将被询问是否发现序列的存在，并复述序列。

行为实验任务采用的是序列反应时任务。白色的电脑屏幕中间显示可能出现在四个不同的方向的箭头，停留时间为ms,间隔ms。

实验任务共包括10个组块，每个组块包含10个序列，每个序列包含12个不同方向的箭头刺激试次。对于每个序列中的12个刺激,共有两种不同的顺序。

结果

①行为学结果发现序列学习组的学习效果更佳；

②电生理学结果发现，两组被试学习前、后M1的运动诱发电位均未发生改变；在最佳时间投射点、适当刺激强度下，序列学习组DLPFC-M1联通性发生改变，且与学习成绩相关，而随机学习组没有改变。

结论

该研究说明DLPFC到M1的联通性增强可能是序列学习成绩更佳的重要原因，这一结果从电生理角度为DLPFC在运动学习中的作用提供了重要证据。

撰稿人：李丹

栏目负责人：方剑雯

排版：戴隆耀

编辑：贾蕾

封面图片来源：必应图库

文中图片来源：原文