《Experimental Brain Research》：Frontal midline theta power accounts for inter-individual differences in motor learning ability
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為探究運動學習能力個體差異的神經機制，研究人員以 21 名健康參與者為對象，開展基于 visuomotor tracking 任務的 EEG 研究。發現前額葉中線 θ（FMT）功率與學習效率呈正相關，而 θ 相位同步性無此關聯，為理解運動學習差異提供新視角。
在人類適應環境與掌握運動技能的過程中，運動學習能力的個體差異普遍存在。有的人能快速掌握新技能，而有的人則需要更多時間和練習，這種差異背后的神經機制一直是科學界亟待解決的謎題。例如，在音樂演奏、體育訓練等需要精細運動學習的場景中，不同個體的學習效率差異顯著，但其內在的神經活動差異卻并不清楚。因此，探索運動學習能力個體差異的神經基礎，對于理解人類運動技能的形成與優化具有重要意義。
日本豐橋技術科學大學（Toyohashi University of Technology）的研究人員針對這一問題展開研究。他們通過實驗發現，前額葉中線 θ（Frontal Midline Theta, FMT）功率的變化與運動學習效率密切相關，相關研究成果發表在《Experimental Brain Research》上。這項研究為揭示運動學習的神經機制、解釋個體間學習差異提供了新的科學依據。
研究人員主要采用了以下關鍵技術方法：招募 21 名健康參與者（20-24 歲，18 男 3 女），使用 64 通道 EEG 系統記錄其在 visuomotor tracking 任務中的腦電活動。該任務要求參與者通過右手食指和小指按壓力傳感器控制電腦屏幕上的光標追蹤移動目標，通過改變小指傳感器靈敏度（基線期 1:1，適應期 1:3）構建新的運動學習場景。同時，結合行為學數據（累積誤差、指數擬合學習率）與 EEG 數據分析（時頻功率、θ 相位同步性、獨立成分分析去噪等），探究神經活動與學習效率的關聯。
行為學結果
參與者在適應期的累積誤差隨訓練次數增加顯著降低，指數擬合顯示學習率存在顯著個體差異。保留測試表明，10 分鐘休息后誤差進一步降低，提示運動學習具有長期記憶效應，驗證了任務的有效性。
EEG 結果與神經機制
- FMT 功率與學習效率的正相關：在運動準備期（-499 至 0 ms），FMT 功率調制幅度與學習率呈顯著正相關（r=0.588，99.166% CI [0.1038, 0.8452]）。早期學習者的 FMT 功率在接近動作執行時顯著升高，而晚期學習者變化較小，表明 FMT 功率可能反映前扣帶回皮層（Anterior Cingulate Cortex, ACC）的認知資源分配能力，加速錯誤修正與運動策略優化。
- θ 相位同步性與學習效率無關：通過計算跨試次相位相干性（ITPC）評估相位同步性，發現各頻率（4-8 Hz）的 ITPC 值與學習率均無顯著關聯。這提示運動學習效率主要依賴神經活動的能量水平（功率）而非相位鎖定的時間精度。
討論與意義
本研究首次明確 FMT 功率是運動學習能力個體差異的關鍵神經標志物，而 θ 相位同步性并非主要影響因素。ACC 作為 FMT 的神經源，其通過調節認知控制、錯誤監測和運動計劃的神經活動，可能為運動學習提供初始神經動力學條件，促進感覺運動信息的存儲與提取。研究結果拓展了對運動學習神經機制的理解，為開發個性化學習支持系統（如體育訓練、康復治療）提供了潛在生物標志物。未來研究可結合 fMRI 等技術進一步明確神經源定位，并通過神經反饋或經顱磁刺激（TMS）等手段驗證因果關系，推動基礎研究向臨床應用的轉化。
