Altered Sensorimotor Cortical Activities During Forearm Movement in Humans With Spinal Cord Injury.
研究背景
脊髓损伤（SCI）常致严重运动障碍，目前无有效修复方法。通过脑电图（EEG）解码运动意图控制外部设备是辅助运动主要手段，但SCI患者运动意图解码准确性低，可能因SCI后大脑皮层功能区域重组。本研究旨在探讨SCI后运动控制相关核心皮层区域及潜在活动变化，以提高运动意图解码准确性。
方法速览
研究使用两个公开EEG数据集，记录SCI患者和健康对照组手部运动时的EEG信号。数据处理包括滤波、插值、重参考、独立成分分析（ICA）及源定位分析，通过计算事件相关谱扰动（ERSP）和功率谱密度（PSD）研究皮层活动变化。
主要发现
- 运动相关独立成分簇减少：SCI患者尝试上肢运动时，初级运动皮层激活区域减少，补充运动皮层未激活，而健康对照组两者均激活。
- 感觉运动皮层活动减弱：SCI患者感觉运动皮层在θ、α和β频段平均功率谱密度（PSD）显著下降，θ频段PSD在左右运动簇均下降，α频段PSD增加幅度低于健康对照组，β频段PSD在左运动簇下降。
- 前扣带回皮层激活变化：SCI患者和健康对照组前扣带回皮层激活方式相似但区域不同，SCI患者为背侧，健康对照组为腹侧，背侧PSD大于健康对照组，反映SCI患者需更集中内部注意力。
- 皮层功率调制变化：SCI患者尝试上肢运动时，θ、α和β频段功率调制与健康对照组有显著差异，揭示了感觉运动相关皮层θ频段功率调制详细变化，反映皮层功能重组。
- 动态变化的潜伏期差异：SCI患者在所有感觉运动簇中，最大θ频段功率增加、最大α频段功率衰减和最大β频段功率衰减均早于健康对照组，表明SCI后体感处理改变。
总结展望
本研究首次详细描述SCI后运动相关皮层区域活动变化及最大功率变化潜伏期差异，为理解SCI神经机制提供新视角。但研究未探讨功能连接性变化，也未验证神经调控技术改善运动意图解码准确性的效果，未来可进一步研究。