摘要​

本研究首次利用运动想象（MI）驱动的实时fMRI神经反馈（rt-fMRI NF）​技术，探索健康受试者调控初级运动皮层（M1）-小脑功能连接的可行性。通过6轮NF训练（每轮366秒），4名右利手受试者尝试通过想象复杂手部动作提升M1-小脑的BOLD信号相关性（以温度计高度实时反馈）。结果显示：

1. ​个体层面​：所有受试者均表现出M1-小脑连接增强趋势（末轮vs.首轮相关性提升）；
2. ​统计局限​：组水平t检验未达显著性（p=0.287），可能与样本量小（n=4）有关；
3. ​全脑激活​：NF训练同时引发双侧顶叶、脑岛及尾状核激活，提示多网络协同参与。
   尽管结果未达统计显著，但为运动康复（如帕金森病）的靶向神经调控提供了新思路。

​关键词​：​实时fMRI神经反馈；M1-小脑连接；运动想象；BrainVoyager；功能连接调控；运动康复；神经可塑性​

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​一、 研究背景与创新点​

​1.1 小脑-M1环路的重要性​

小脑通过交叉性连接​（右侧M1↔左侧小脑）调控运动协调与学习，其功能障碍见于帕金森病、自闭症等。传统观点认为M1-小脑通过间接通路​（如顶下小叶）连接，但近年fMRI研究提示可能存在直接耦合。

​1.2 实时fMRI神经反馈的优势​

• ​精准靶向​：通过实时BOLD信号反馈，受试者可自主增强特定脑区/连接（如M1-小脑）；
• ​无创调控​：相比深部脑刺激（DBS），无需植入电极，适合早期干预。

​1.3 研究创新​

• ​首探M1-小脑连接调控​：此前rt-fMRI NF多聚焦单一脑区（如M1），本研究首次尝试定向调制跨半球环路；
• ​运动想象策略​：利用MI激活运动网络，避免物理运动对fMRI信号的干扰。

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​二、 方法学设计​

​2.1 受试者与实验流程​

• ​人群​：4名健康右利手（3男1女，平均36岁），通过运动想象生动性问卷（VMIQ-2）​筛选MI能力。
• ​设备​：3T Siemens Trio MRI，32通道头线圈。

​2.2 NF训练范式​

• ​任务设计​（图1）：
  • ​基线期​（14秒）：默数数字/字母（控制静息态）；
  • ​MI期​（14秒）：想象复杂手部动作（如弹钢琴）；
  • ​反馈期​（4秒）：实时显示M1-小脑Pearson相关系数（温度计形式）。
• ​数据流​：

​2.3 数据分析​

1. ​在线处理​（Turbo-BrainVoyager）：

   • 头动校正、空间标准化（Talairach空间）；
   • 实时提取M1（手 knob区）与对侧小脑前叶（lobule V/VI）的BOLD信号。

2. ​离线分析​（BrainVoyager QX 2.8.4）：

   • ​功能连接​：对比首轮与末轮NF的M1-小脑相关性（t检验）；
   • ​全脑激活​：随机效应GLM（p<0.01，簇水平校正），定位MI相关网络。

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​三、 关键结果​

​3.1 功能连接调控​

• ​个体趋势​：4/4受试者末轮相关性高于首轮（图2），但线性回归未达显著（R²=0.272, p=0.074）；
• ​可能原因​：样本量小、MI策略异质性（如有人想象举重，有人想象敲门）。

​3.2 全脑激活模式​

• ​核心区域​：
  • ​M1与小脑​：验证NF靶区特异性；
  • ​顶叶（BA7）​​：视觉反馈处理；
  • ​脑岛（BA13）​​：运动意图感知；
  • ​尾状核​：运动程序启动。

​3.3 受试者策略报告​

• ​有效策略​：想象音乐演奏、举重等需精细协调的动作；
• ​挑战​：部分受试者反馈后期“策略固化”，探索新动作意愿降低。

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​四、 讨论与展望​

​4.1 研究意义​

• ​概念验证​：首次证明rt-fMRI NF可定向调控M1-小脑连接，为运动障碍康复提供新靶点；
• ​技术启示​：需优化反馈指标（如动态连接矩阵替代单一温度计）。

​4.2 局限性​

• ​样本量​：4例难以检测微小效应，未来需扩大样本并设对照组；
• ​个体差异​：MI能力（VMIQ-2评分）可能影响调控效果，需分层分析。

​4.3 临床转化方向​

• ​帕金森病​：增强M1-小脑连接或改善运动迟缓；
• ​脑卒中​：结合MI-NF促进运动网络重组。

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​五、 结论​

本研究为M1-小脑连接的实时fMRI调控提供了初步证据，尽管统计效力受限，但揭示了运动想象神经反馈在运动康复中的潜力。未来研究应聚焦大样本验证、个性化MI策略优化及长期训练效应。

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