人手能完成各种复杂和灵巧的动作是依靠手指间的互相配合、互相协调，人手所具有的复杂运动功能既依赖于其复杂的运动生理解剖结构，更需要复杂而精确的神经控制机理，研究手指力量的神经调控机理对进一步认识中枢神经对复杂运动功能的调控过程有重要意义，在运动功能康复、灵巧机械手设计等方面有重要的应用前景。　　 经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation，TMS)技术利用时变磁场作用于大脑皮层产生感应电流，从而调节大脑皮层神经代谢和神经电活动模式，进而影响相应皮层区域所支配的生理功能，在运动功能检测和康复治疗中得到广泛的应用；作用于运动皮层的TMS对运动功能的调节不仅表现为运动诱发电位(Motor Evoked Potential，MEP)等电生理参数变化，还将改变手指力量输出等行为学参数指标，通过检测TMS作用下的指力变化规律为研究手指运动的神经调节机理提供了一种新的思路。　　 本论文在设计指力检测硬件、软件系统的基础上，建立了基于TMS的指力实验研究平台和研究TMS影响指力变化的定量分析方法，制定了规范的实验规程，招募自愿者开展了以下实验：(1)设计了TMS作用于单指和双指实验，通过检测不同TMS刺激强度下的指力变化，从行为学的角度探讨磁刺激强度参数的变化对运动皮层神经活动模式的影响；(2)设计了包含不同背景力量水平，上升-保持-下降不同背景力量模式下TMS作用于单个手指的指力实验，分析TMS对不同力量任务下的单个手指力量输出幅度的影响，研究了神经系统对单个手指力量的调控机理；(3)针对多个手指协同动作时各参与动作手指的力量大小和力量变化时序配合，设计了不同手指组合模式下的TMS作用于多手指指力实验，通过分析多手指协同作用时力量配合和时序配合，研究了手指协同配合的神经调控机理。　　 通过对不同实验条件下的指力变化幅度、时间等参数的提取，用SPSS软件对实验数据进行了统计分析。实验的主要结果包括：(1)随着TMS强度增加，食指、食指+中指的手指力量输出幅度变化增大，手指输出力量幅度变化与TMS强度显著相关，并初步获得了指力变化幅度与相应的TMS强度在一定范围内(110％-130％MT)的线性相关性；(2)TMS引起的指力变化与背景力量有关，TMS引起的食指力量变化随背景力量的增加而增加，即△F20％MVC<△F30％MVC<△F40％MVC，并通过回归分析进一步初步证实，在适度的背景力量强度(20％-40％MVC)下，TMS引起的食指指力变化幅度与背景力量适当水平具有近似的线性相关模型；(3)TMS引起的指力变化与背景力量变化模式有关，在同一TMS强度下，食指、中指在指力增大阶段的指力变化与保持阶段的指力变化无明显差异，增大阶段、保持阶段的指力变化显著大于减小阶段的指力变化；(4)手指组合模式会影响TMS引起的指力变化，随着参与实验手指数量的增加，TMS引起的指力变化相应增大；(5)不同手指对TMS引起的力量改变有不同的响应时间，在不同的背景力量下中指、无名指、小指相对于食指的响应延迟时间逐渐增加，TMS引起的中指、无名指、小指相对于食指的指力变化的延迟时间与手指所处背景力量水平无关。　　 通过对TMS引起的指力变化实验数据的分析和研究，在指力神经调控机理方面得到一些有意义的结果。本论文的初步实验结果显示：(1)初级运动皮层(PrimaryMotor Cortex，M1)直接参与调控手指力量幅度，手指力量越大时M1有更多的神经元参与，这体现在TMS引起的指力变化随背景力量增加而增加；(2)不同的指力输出模式需要不同的神经功能网络进行调节，随着指力复杂性的增加，需要初级运动皮层更多的神经元组建更复杂的功能网络，这主要体现在TMS在力量增大阶段引起的指力变化与力量保持阶段的指力变化无显著差异；(3)在初级运动皮层存在支配不同手指组合模式的神经功能网络，单个手指所需要的神经功能网络最简单，随着参与动作手指数量的增加，有助于完成更复杂灵巧的动作，也就需要更复杂的中枢神经网络，这体现在TMS引起的指力变化幅度随实验手指的增加而增加；(4)各手指存在与手指本身的骨骼肌肉解剖结构以及神经肌肉联系相对应的力量调节通路，这主要体现在TMS引起的食指、中指、无名指、小指的力量改变时序与背景力量无关。　　 本论文的主要创新之处体现在：(1)通过建立基于TMS的指力实验平台，提出了以TMS引起的指力变化为量化评价指标的研究指力神经调控机理的方法，将指力变化的外在行为学参数与初级运动皮层的内在神经活动有机结合。(2)以TMS指力实验初步证实了初级运动皮层参与手指力量控制的神经元数量与手指力量水平成正相关，为运动皮层功能区直接参与调控指力变化提供了新的支持性实验证据。(3)以不同手指组合模式的TMS指力实验初步证实了初级运动皮层参与手指活动的神经元数量与指力任务的复杂程度以及手指配合的灵巧程度有关，为初级运动皮层存在与任务难度相适应的功能性神经元网络提供了新的实验证据。