《Experimental Brain Research》：Pitching-specific facilitation of upper-limb corticospinal excitability during motor imagery of sports motor skills
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本研究针对棒球投球等动态运动难以直接评估神经活动的挑战，创新性地结合经颅磁刺激（TMS）与运动想象（MI），探究了投球动作想象对皮质脊髓兴奋性的特异性调节。结果表明，棒球投球想象可显著促进拇短展肌（APB）和桡侧腕屈肌（FCR）的兴奋性，且此效应具有动作特异性，为揭示高水平运动技能的神经调控机制提供了新方法。
棒球投球是一项需要高度精准神经协调的运动技能，但其背后的神经机制因动态运动过程中难以直接记录神经活动而尚未明确。传统生物力学和肌电图研究主要反映运动通路的整合输出，而中枢层面的神经控制机制仍待深入探索。尤其对于投球这类涉及精细手部控制的动作，皮质脊髓通路作为执行精细运动控制的关键途径，其兴奋性调制规律对理解运动技能至关重要。然而，由于实验限制，直接测量投球过程中的皮质脊髓兴奋性面临巨大挑战。
为解决这一问题，研究人员采用运动想象（Motor Imagery, MI）这一替代方法。运动想象被定义为“无运动输出的动作心理模拟或排练”，已有研究表明其激活的神经过程与实际运动执行相似。本研究通过两项实验，系统探究了投球动作想象如何调节参与投球肌肉的皮质脊髓兴奋性，并比较了不同运动技能想象的特异性效应。
关键技术方法
研究招募21名健康男性参与者，分别进行无视觉引导的MI（实验1）和视频引导的vMI（实验2）。通过经颅磁刺激（TMS）诱发运动诱发电位（MEP），记录桡侧腕屈肌（FCR）、桡侧腕伸肌（ECR）、第一骨间背侧肌（FDI）和拇短展肌（APB）的肌电图（EMG）信号。实验设置休息状态与五种运动技能（棒球投球、网球发球、排球发球、篮球罚球、足球射门）的想象条件，对比MEP振幅变化，并统计分析背景EMG以排除干扰。
研究结果
1. 背景EMG活动无显著差异
所有记录肌肉在休息与各MI条件下的背景EMG活动均无统计学差异，表明皮质脊髓兴奋性变化源于MI而非肌肉预激活。
2. 棒球-MI/vMI特异性促进APB和FCR兴奋性
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实验1中，棒球-MI显著提升APB的MEP振幅（p=0.047），效应量r=0.74；FCR虽未达显著性，但呈现增强趋势。
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实验2中，棒球-vMI同时促进FCR（p=0.034, r=0.74）和APB（p=0.032, r=0.76）的兴奋性，而ECR和FDI无变化。
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此选择性促进效应与投球实际动作中FCR（控制腕屈曲）和APB（拇指抓握）在球释放阶段的高激活度一致，反映MI对肌肉功能贡献的特异性映射。
3. 其他运动技能MI的差异化调制
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网球-MI/vMI、排球-MI/vMI及篮球-vMI均显著促进FCR兴奋性，符合这些动作以腕部发力为主的特征；
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足球-MI/vMI作为以下肢动作为主的任务，未引发上肢肌肉兴奋性变化；
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各运动技能的MI均选择性调节其主导肌肉的皮质脊髓兴奋性，进一步验证MI的神经模拟真实性。
讨论与结论
本研究首次证实棒球投球想象能特异性促进上肢肌肉（尤其是APB）的皮质脊髓兴奋性，且该效应在视频引导的vMI中更为显著，可能源于模型视频提升MI的时空精度和生动性。这种调制模式与实际投球中肌肉的功能角色高度吻合：APB的兴奋性增强可能关联投球所需的精细手部控制（如握球释放），而FCR的促进则对应腕部加速期的高贡献度。相比之下，网球、排球等技能想象主要调控FCR，足球想象无上肢效应，凸显MI对运动特征的特异性响应。
研究意义在于为难以直接测量的动态运动（如投球）提供了通过MI间接评估皮质脊髓兴奋性的方法学框架，不仅深化了对高水平运动技能神经基础的理解，也为运动障碍（如投球易普症）的神经康复研究开辟新途径。未来需结合实际运动EMG记录、扩大样本量，并增设单纯动作观察条件以明确AO与MI的独立贡献。
本文由东京大学研究生院综合文化研究科生命科学系主导完成，发表于《Experimental Brain Research》，为运动神经控制领域提供了理论与实践双重启示。
