研究目的:随着竞技体育运动的发展运动训练负荷越来越大,认识中枢性运动疲劳的机制成为其中一个关键点。f MRI的应用加速了神经生物科学的研究进程,也为研究运动性中枢疲劳提供了方法学。本研究试图采用BOLD-f MRI观察运动员疲劳前后脑区之间的功能连接(Functional Connectivity,FC)变化,探讨运动性疲劳对脑功能区激活与连接的影响,进一步揭示运动性中枢疲劳机制。研究方法:本研究要求受试对象筛选800米专项成绩≤2分3秒的男子运动员20名,根据最大摄氧量测试结果遴选相对最大摄氧量≥55ml/min受试者11名,平均年龄20.27±0.79,身高172.46cm±6.67,体重64.19±6.14,平均最大摄氧量相对值60.05±3.30ml/min。运动前测试受试者静息态BOLD-f MRI。随后递增负荷运动至疲劳实验要求受试者于Monark839E功率自行车上起始负荷为90W,每2分钟递增30W直至疲劳停止运动,即刻进行f MRI测试。数据采集的功能序列采用单激发平面回波扫描序列(single-shot echo-planar imaging,EPI),经图像数据处理、时间校正(Slice Timing)、头动校正(Realignment)、进行空间标准化(Normalization)、高斯平滑(Smoothing)处理后根据AAL模板选取感兴趣区域(ROI);对于每名受试者功能像的每个ROI区域,计算ROI内数据的平均值,形成该ROI区域数据的时间曲线(time course,TC),之后对该TC进行去线性趋势(Detrend)和带通滤波(Bandpass,0.01-0.08Hz)。之后对单个被试的不同状态下每两两ROI的TC进行相关分析,计算相关系数,以此反映ROI之间的联接程度。比较分析静息态与递增负荷运动疲劳发生后两个不同时相运动员全脑血氧水平依赖功能磁共振成像(BOLD-f MRI)的变化特征,由此探讨不同疲劳模型下运动员中枢系统的脑神经功能连接(Functional Connectivity,FC)变化特性。研究结果:研究通过BOLD-f MRI技术扫描受试者静息态下脑功能核磁成像信息,对预处理后的图像在AAL模板内选取终极ROI,计算每名受试者功能像各个ROI区域内数据均值,形成该ROI区域数据时间曲线,并对该时间曲线进行去线性趋势和带通滤波处理,之后对单个受试者的不同状态下各个ROI两两的时间曲线进行相关分析,获得静息态网络功能连接。分析运动员静息态及递增负荷运动至疲劳后静息态下静息态默认网络,对比分析疲劳(力竭)前后静息态下脑功能连接情况。研究表明与静息态脑功能连接相比,运动员递增负荷运动疲劳后初级运动区(M1)和小脑、躯体感觉运动区(SMC)和小脑、小脑和海马/海马旁回网络脑区之间的功能连接减弱。运动员在静息态网络中的脑区均以小脑为中心形成稳定网络系统,疲劳或力竭发生后该连接功能下降。对运动障碍人群的静息态脑功能研究也发现与对照组相比其以壳核为中心的网络连接功能下降。功能连接被定义为"空间上远离的神经生理活动之间在时间上的相关性",在脑功能研究中作为不相邻脑区间功能活动同步性的一种度量方式。该观点提出后更多的研究通过观察运动、语言、听觉、视觉等系统及网络中静息状态下BOLD得到推论,大脑在静息状态下的功能活动并非是噪声般杂乱无章的,而是有其特定的规律和组织方式。静息态功能链接在一定程度上反应大脑的解剖连接,同时又在某种程度上受限于解剖连接的模式,二者之间相互联系并彼此影响。在此基础上二者的分析方法及研究结果便可互为参考,使得一方面可以通过静息态的研究更精确地提供解剖连接的信息,另一方面在静息状态下大脑活动的相关性质。功能连接与结构连接(解剖连接)并非一一对应的,功能连接可以反映结构连接,但功能连接还可以反映一些间接结构连接。纹状体在调节海马的多巴胺能、组胺能效能中起重要作用,且存在着与海马相似特点的烟碱型乙酰胆碱受体离子通道,并与大脑皮质及中脑黑质、小脑间有广泛的纤维连接。纹状体和大脑皮质、小脑等的神经生物化学、解剖生理学的相关性,可能是纹状体及小脑疲劳调控的基础。研究结论:本研究发现与静息态相比,运动员递增负荷运动疲劳后初级运动区(M1)和小脑、躯体感觉运动区(SMC)和小脑、海马/海马旁回和小脑的联系减弱,运动员受试者在静息态默认网络中的脑区均以小脑为中心形成稳定网络系统,疲劳发生后该连接功能下降。