01 研究背景

體感信號通過體感動作整合機制在靈巧動作的精細控制中發揮作用，雖然有技巧的個體以微調的體感功能和靈巧的動作技能為特征，目前尚不清楚它們的橋接機制，即觸覺-動作和本體感覺-動作整合功能，是否以及以何種方式通過廣泛的感覺動作經驗發生質性改變，在本研究中通過比較鋼琴家和非音樂家之間這些功能的生理指標來解決這個問題。

02 研究方法

2.1、被試

實驗一包括21名被試，其中11名鋼琴家（23.4±5.6歲，8名女性）和10名非音樂家（22.6±1.8歲，1名女性）；實驗二包括20名被試，其中10名鋼琴家（8名被試參與了實驗一，24.4±5.9歲，7名女性），10名非音樂家（3名被試參與了實驗一，23.2±1.8歲，4名女性）。

2.2、實驗流程

實驗一首先采用腦電和電刺激測量了與被試觸覺相關的體感誘發電位，之后計算出第一個觸覺體感誘發電位的負性反應潛伏期（N20），然后我們采用經顱磁刺激和電刺激測量了短潛伏期傳入抑制（SAI），SAI是測量皮層的觸覺與動作整合功能的電生理指標，定義為在經顱磁刺激前，電刺激在觸覺-體感誘發電位+2ms的N20潛伏期時刻傳遞到指尖時，對動作誘發電位（MEP）振幅的抑制。

實驗二首先使用腦電和手外骨骼機器人測量了與本體感覺相關的體感誘發電位（p-SEP），研究者發現3個p-SEP成分，記錄完p-SEPs之后，計算了這些成分的潛伏期。為了檢測本體感覺-動作整合的功能，我們用機器人使被試被動地伸展右手食指后，將經顱磁刺激傳遞到運動皮層。生理測量之后又進行了重量鑒別任務的知覺閾限的測量，通過將定制的0.3kg重量放置在鋼琴鍵上，并且可以通過預設的路線來移動（最大值50mm），移動的位置是通過一臺電腦來控制，因為鋼琴鍵屬于杠桿系統，因此琴鍵的重量可以通過改變琴鍵上的重量位置而改變。實驗要求被試間隔4s的時間用右手食指敲擊兩次琴鍵，每一次敲擊琴鍵之前我們都改變琴鍵的重量，然后需要被試判斷的，就是哪一次敲擊感覺更重一點。

實驗三重新招募了之前參與過實驗一和實驗二的鋼琴家，首先進行了一個問卷調查，包括三個問題：

• 開始鋼琴訓練的年齡；

• 鋼琴訓練一共的時長；

• 是否父母或父母之一是音樂家。

隨后進行了限制性的食指敲擊任務，要求被試食指以最快速度連續敲擊傳感器4秒，其他四根手指固定在其他傳感器上面，實驗計算了被試敲擊的最大速率以及力度的變化。

2.3、數據采集與處理

腦電信號方面，實驗一采用Ag-AgCl電極記錄了CP5的數據，以Fz為參考電極，按照-50到100ms進行分段，實驗二采用Ag-AgCl電極按照國際標準10/20系統記錄了29個位置的腦電數據，以右耳垂的位置作為參考電極，分段時間設置為-100到500ms。

03 實驗結果

腦電測量結果顯示，運動皮質和軀體感覺皮質周圍的皮層對體感刺激的反應振幅無顯著的組間差異，表明抑制效應的組間差異改變了鋼琴家軀體感覺-運動整合功能的神經可塑性適應。

04 結論

本研究首次證明了鋼琴家和非音樂家在觸覺-運動和本體感覺-運動整合功能方面存在明顯差異，這些組間差異也依賴于體感模式，廣泛的鋼琴練習重組了體感-運動整合功能，使鋼琴表演中靈巧的手指運動能夠精細控制。

05 參考文獻

Hirano, M., Kimoto, Y., & Furuya, S. (2020). Specialized Somatosensory-Motor Integration Functions in Musicians. Cerebral Cortex, 30(3), 1148–1158