各類健身的直播視頻火遍全網(wǎng)，視頻中教練舞動跳躍就像節(jié)拍器一樣讓屏幕前的你感受到強烈的律動。一個有趣的問題是：大腦是如何讀取人類肢體運動中的節(jié)律信息并編碼其中的生物特性的呢？
中國科學院心理研究所腦與認知科學國家重點實驗室蔣毅團隊研究人員借助腦電技術(shù)探索了人腦如何基于肢體運動中的節(jié)律特征實現(xiàn)對生物運動的特異性動態(tài)神經(jīng)編碼。實驗記錄了受試者在觀看行走或開合跳運動時的腦活動。這些刺激都包含了層級性的節(jié)律結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為相對基礎(chǔ)和相對高階的運動周期。以行走為例，行走的每一步構(gòu)成了基礎(chǔ)的腳步周期，而左右腳的交替運動則形成了高階的步態(tài)周期，后者提供了前者所不具有的關(guān)于左右兩側(cè)肢體運動相位關(guān)系的信息。
實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，受試者大腦皮層中的神經(jīng)振蕩通過同步化活動追蹤了生物運動刺激中不同層級的節(jié)律結(jié)構(gòu)特征，表現(xiàn)為相關(guān)頻率上神經(jīng)振蕩能量的增強。更重要的是，對高階周期結(jié)構(gòu)的追蹤表現(xiàn)出了生物運動加工的特異性，即對正立生物運動刺激的追蹤強度大于對倒立刺激的追蹤強度，而倒立在很大程度上破壞了生物運動特有的動力學特征。上述結(jié)果在不同的運動類型和任務(wù)要求下都穩(wěn)定出現(xiàn)。進一步分析發(fā)現(xiàn)，這種生物特異性的皮層追蹤與個體對生物運動的知覺敏感性相關(guān)，且該現(xiàn)象主要集中在參與生物運動特異性加工的右側(cè)顳葉電極。
據(jù)科研人員介紹，節(jié)律結(jié)構(gòu)的提取依賴于對運動信息在時間和空間上的累積。該研究進一步利用計算建模方法評估了兩種潛在的時空信息累積編碼機制對上述生物運動特異性皮層追蹤過程的貢獻。模型擬合結(jié)果表明，大腦對“整合信號”（來自對側(cè)肢體的對立運動）的追蹤，而非對“加和信號”（來自不同關(guān)節(jié)運動的線性疊加）的追蹤，驅(qū)動了生物運動特異性的神經(jīng)編碼。
那么，這項研究的意義何在？研究人員進一步指出，該研究揭示了基于人類運動中節(jié)律性動力學特征的皮層追蹤現(xiàn)象及其時空編碼機制，該機制為生物運動信息的時空整合和分割提供了時間框架，并有助于大腦對生物運動關(guān)鍵動態(tài)信息的提取和知覺。此外，該研究發(fā)現(xiàn)的層級性皮層追蹤效應(yīng)與語言和音樂研究的結(jié)果具有一定的相似性，為回答人類認知神經(jīng)系統(tǒng)如何加工這些復(fù)雜而有意義的動態(tài)信息提供了啟示?？蒲腥藛T給出的結(jié)論是，人類能產(chǎn)生并接收有節(jié)律的動作和聲音。在面對這些信息時，大腦可能利用節(jié)律性的神經(jīng)活動編碼提取刺激節(jié)律結(jié)構(gòu)中的統(tǒng)計規(guī)律和關(guān)鍵特征，構(gòu)建相應(yīng)的動態(tài)知覺表征，從而為個體有效理解他人行為并進行互動奠定了基礎(chǔ)。
