超越表现分数:定向功能连接作为追踪运动技能学习与保持的脑源性生物标志物
Beyond performance scores: directed functional connectivity as a brain-based biomarker for tracking motor skill learning and retention
一项研究验证了基于脑电图、用非线性格兰杰因果计算的定向功能连接(dFC)可作为追踪运动技能学习与保持的脑源性生物标志物。25名受训者完成15天腹腔镜缝合训练并接受六周保持测试,dFC区分训练前后试次的准确率为94.4%,高于基于腹腔镜手术基础(FLS)评分的分类器(84.5%),两者在区分训练后与保持期上相当(87.5% vs. 88.5%)。
外科运动技能习得需要长期训练和持久保持,但标准行为指标仅能捕捉表现变化,无法揭示学习的神经机制。本研究验证了定向功能连接(dFC)——基于脑电图、通过非线性格兰杰因果分析在五个皮层区域计算得出——作为追踪运动学习和保持的脑源性生物标志物的可行性。25名受训者完成了为期15天的腹腔镜缝合训练项目,随后进行为期六周的保持测试;未受训对照组(n = 27)和15名专家外科医生作为行为学和自主阶段的参照。dFC通过子任务级分解、变点检测以及以一维卷积神经网络为基准与腹腔镜手术基础(FLS)评分进行比较来评估。dFC对训练前与训练后试次的分类准确率为94.4%,优于基于FLS的分类器(84.5%),而在训练前与保持期的区分上与FLS相当(87.5% vs. 88.5%)。值得注意的是,dFC识别认知到联想阶段转换的时间比行为指标晚一天(第6天 vs. 第5天),这与睡眠依赖的神经巩固一致。从训练后到保持期,两项指标均无进一步变化,对照组未表现出适应性变化。个体水平的dFC指标追踪了行为累积和(CUSUM)轨迹。总体而言,dFC提供了一种子任务级、纵向稳定的神经适应生物标志物,可补充行为指标,并具有用于脑信息指导的外科训练的潜力。
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来源:npj Science of Learning · nature.com