《Human Brain Mapping》：Mapping the Causal Roles of Non-Primary Motor Areas in Human Reach Planning and Execution
编辑推荐：
本文通过功能磁共振成像（fMRI）、经颅磁刺激（TMS）和机器人运动学评估，系统揭示了背侧前运动皮层（PMd）、腹侧前运动皮层（PMv）和后顶叶皮层（PPC）在伸手动作规划阶段的双侧差异化调控机制。研究发现阈下刺激对侧PMd/PMv可降低轨迹效率与平滑度，而阈上刺激对侧PPC增加偏移误差，且个体静息态功能连接（如双侧M1连接强度）可预测同侧PMd刺激的行为响应。该研究为卒中后运动网络个性化干预提供了新视角。
引言
伸手动作作为日常行为的核心组成部分，其精准执行依赖于顶叶-前额叶网络的协同调控。尽管初级运动皮层（M1）是运动执行的主要输出通路，但背侧前运动皮层（PMd）、腹侧前运动皮层（PMv）和后顶叶皮层（PPC）等非初级运动区在动作规划阶段的关键作用尚未完全阐明。尤其在中风等神经系统疾病中，这些区域的协调性破坏可能导致持续性运动功能障碍。本研究通过多模态技术整合，旨在揭示这些区域在伸手动作规划向执行转换过程中的因果角色，并探索其功能连接模式与行为变异性之间的关联。
材料与方法
26名神经功能正常的参与者（年龄63.6±6.8岁）在KINARM外骨骼机器人上完成平面伸手任务，同时在运动起始前100毫秒接受针对双侧PMd、PMv、PPC及中央后沟（PCS，对照靶点）的TMS刺激。刺激强度分为无刺激、阈下（80%静息运动阈值RMT）和阈上（120% RMT）三个条件。通过高精度运动学参数量化轨迹直线度（路径长度比PLR、轨迹偏差误差TDE）和平滑度（对数无量纲加加速度LDJ、频谱弧长SAL）。静息态fMRI用于评估双侧PMd、PMv、PPC和M1之间的功能连接，并采用偏最小二乘回归（PLSR）分析连接模式与TMS行为响应间的关系。
任务fMRI激活与刺激靶点验证
基于操纵杆任务的fMRI激活图谱显示，PMd、PMv和PPC靶点均位于任务激活的运动网络区域内，而对照靶点PCS未参与任务激活，支持其作为对照区域的合理性。这为TMS靶点的功能相关性提供了实证基础。
TMS对伸手轨迹的调控作用
阈下刺激对侧PMd和PMv显著降低轨迹直线度（PLR、TDE升高）和平滑度（LDJ、SAL负向增加），表明二者在动作规划阶段对运动效率和流畅性的关键调控。有趣的是，同侧PMd在阈下刺激时也引发双侧性运动干扰，提示其在跨半球协调中的作用。而对侧PPC仅在阈上刺激时引发轨迹偏差增加和平滑度下降，反映其可能参与在线运动修正或空间注意力分配。值得注意的是，PMv的效应呈现明显半球偏侧化，而同侧PPC在所有条件下均未显著影响运动表现。
静息态连接预测行为响应
静息态网络分析识别出9个显著功能连接集群，包括双侧PMd、PMv、M1间的强互联及PPC-M1间的负连接。PLSR分析揭示，仅在同侧PMd（优势手对侧）的阈下刺激条件下，静息态连接可显著预测行为变化（p=0.034）。其中，更强的双侧M1连接和更弱的双侧PPC连接与更大的轨迹直线度下降相关，表明个体运动网络基线状态可调制对PMd刺激的敏感性。
讨论
本研究通过时空精准的TMS扰动策略，证实了非初级运动区在伸手动作中具有分区、分级的因果作用：PMd表现出最强的双侧调控特性，可能通过其尾侧部对运动序列的时序组织实现规划向执行的转换；PMv偏侧化调控提示其对手部动作特异性编码的贡献；而PPC的阈上效应依赖性与其在空间坐标转换和在线纠错中的高级功能一致。此外，连接行为关联性的靶点特异性（仅见于同侧PMd）提示，网络水平的个体差异可能是神经调控干预效果变异的重要来源。
结论与展望
非初级运动区通过特异化的网络分工调控伸手动作的 kinematic 特征，且其调控效果受个体脑网络连接模式调制。该多模态研究框架为卒中后运动障碍的个体化神经调控靶点选择提供了理论依据。未来研究可进一步结合病变网络映射与动态连接分析，推动精准康复策略的发展。
