時間預期的神經動態：運動時序中的行為表現、腦振盪與因果調控;Neural Dynamics of Temporal Anticipation: Behavioral, Oscillatory, and Causal Modulation in Motor Timing

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Title:	時間預期的神經動態：運動時序中的行為表現、腦振盪與因果調控;Neural Dynamics of Temporal Anticipation: Behavioral, Oscillatory, and Causal Modulation in Motor Timing
Authors:	翁珮玲
Contributors:	國立中央大學認知智慧與精準健康照護研究中心
Keywords:	時間預期;力量控制;機率分布;執行功能;腦波圖;經顱交流電刺激;Temporal anticipation;Probability distribution;Force control;Electroencephalography;Transcranial Alternating Current Stimulation
Date:	2026-07-23
Issue Date:	2026-07-27 15:48:47 (UTC+8)
Publisher:	國家科學及技術委員會(本會)
Abstract:	計畫概述與目的: 人在日常生活中隨時都在預估「事情什麼時候會發生」：接球時的伸手、起跑前的準備、與他人互動時後的反應，都牽涉到大腦對時間線索的掌握。前置時間（foreperiod）任務是探討這類能力最常用的方式之一。典型研究顯示，反應時間會因前置時間不同而變化，反映大腦會依事件的可能性動態調整預期。然而這些研究大多依賴簡單的按鍵反應，因此我們對於「動作是如何逐步被準備的」以及「力量輸出如何隨預期調整」仍了解有限。另一方面，神經生理研究指出，頂葉、顳葉到運動皮質之間的 alpha、beta 震盪可能與時間預期與動作準備相關，但目前證據仍以相關推論為主，還沒有真正說明這些跨腦區震盪是否為行為表現不可或缺的機制。也因此，我們知道這些腦區會一起反應，但並不知道它們是否真的在形成「預期」。基於以上研究的不足，本計畫希望從更細緻的角度重新檢視時間預期。我們將行為、連續力量控制（force control）、腦波（EEG）與非侵入性腦刺激（tACS）整合在同一研究架構中，分三年逐步回答三個核心問題：（1）不同的事件時間機率分布如何改變反應速度與力量輸出？（2）當反應需要抑制自動動作或切換規則時，時間預期的效益是否會被削弱？（3）頂葉—顳葉與頂葉—運動皮質之間的震盪互動是否只是伴隨現象，還是具有因果性？第一年聚焦於檢驗不同時間機率分布（遞增、遞減、均勻、高斯）對力量控制與反應速度的影響。受試者在不知道分布的情況下完成力量控制任務，我們能同時觀察反應啟動、力量加速度、精準度與試次間變異等多層次指標，也會分析 α、β、θ 振盪是否隨機率分布呈現預期中的變化。第二年加入反應衝突（Pro/Anti mapping）以操弄抑制控制與規則切換，觀察當認知需求提高時，大腦是否仍能有效利用時間線索。這將使我們了解額葉 θ（衝突）與運動 β（準備）如何彼此交互影響，並檢驗時間預期是否需要一定量的執行資源才能維持。第三年則是整個計畫的關鍵。我們將以相位領先的 tACS 操作跨腦區震盪，直接測試這些振盪是否具有因果性。目標腦區來自近年的 MEG 研究（頂葉→顳葉的 α、頂葉→運動皮質的 β），若相位差刺激能提升反應速度或力量精準度，即可提供震盪耦合對預期與準備具有必要角色的直接證據。透過這三年的研究，我們希望能建立一個整合行為、動作控制、神經動力與因果介入的時間預期模型，並將基礎研究的發現轉化為具實際應用潛力的工具。計畫可能產生之社會、經濟、產業發展影響: 本研究雖以基礎神經科學為主軸，但其成果與健康照護、教育、運動科技、人機互動及腦機介面等領域均高度相關，具有相當的跨領域延伸性。在社會與健康層面，時間預期與力量控制能力對老化與輕度認知障礙族群相當敏感，本研究所發展的力量與腦波指標較傳統紙筆測驗更貼近真實行為，因此不僅有機會成為臨床前期偵測認知退化的早期訊號，也能應用於長照體系或社區健康篩檢。此外，由於 ADHD、帕金森氏病以及額顳葉退化等族群常出現預期能力受損，本研究提出的行為與神經測量方式可補足現行臨床工具的不足，提供更精細、具生態效度的評估方法。在運動表現與復健應用方面，若研究結果證實相位領先的 tACS 能夠增強動作準備或動作預測能力，未來可望導入運動員的反應訓練、動作控制訓練，以及神經復健介入，具有高度可轉譯性。同時，本研究將建構的力量加速度、力量偏差與動作變異度指標，也能應用於物理治療與職能治療，用以補充傳統反應時間量測的不足，協助臨床更精準地掌握動作能力。在科技與產業發展方面，本研究將有助於提升腦機介面（BCI）的意圖預測能力。預期與動作準備相關的神經指標可望提升 BCI 的反應速度與準確率，對穿戴式與醫療型 BCI 系統都具有實際的價值。同時，如果相位差tACS 能改善預期或動作表現，將可作為精準神經調控產業的重要技術基礎，直接推動腦刺激相關產品的研發方向。在教育、交通安全與操作訓練領域，本研究的力量與預期能力測試可望應用於駕駛訓練、操作機具安全性評估，以及高風險職場中的反應能力檢測。由於力量控制行為比按鍵反應更接近日常動作，也可進一步發展為學習障礙與注意力困難學生的補充性量測工具，提供多面向的能力評估。整體而論，本計畫將同時結合心理物理、動作控制、神經動力與因果介入的證據，建立一個完整的時間預期模型。研究成果預期能提供新的神經機制證據，並建立具敏感度與實用性的力量控制與腦波震盪指標，支持未來在臨床、復健及教育領域上的應用，也可作為精準腦刺激技術發展的基礎。本研究兼具科學創新性與跨領域延展性，將對神經科學、健康照護、運動表現、人機互動與腦機介面產業等領域帶來實質貢獻。
Relation:	財團法人國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心
Appears in Collections:	[Cognitive Intelligence & Precision Healthcar] Research Project

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