人类拥有高度灵巧的手，可抓握物体完成精细复杂的操作任务。大脑在控制手完成各种抓握动作时，可充分参考由手部反馈的接触感知信息，并与视觉及本体感觉等其他模态的感知信息进行有效融合，在根据任务要求进行运动规划决策的基础上，通过对相关肌肉发送动作命令来完成抓握动作。这种由外周和中枢密切结合形成的感知运动融合机制的核心问题是:中枢神经系统如何整合不同模式的感知信息，如触觉和视觉信息进行运动的规划，以及中枢神经系统如何调动外周肌肉完成对参与抓握的多个手指指尖力量的精确调控。前人虽在该领域开展了大量极具创新性的研究，但仍有若干问题亟待解决，包括:当视觉反馈得到的被抓握物体运动信息与触觉反馈得到的被抓握物体的接触感知信息产生冲突时，中枢神经系统如何应对这种信息冲突并控制手指完成任务要求？在完成多指灵巧抓握过程中，大脑皮层多个节点之间以及外周多个肌肉之间如何通过协同工作控制末端指力？针对上述问题，本文开展了如下研究工作:(1)关于物理环境中的多指精确抓握运动控制研究。本研究首先设计了符合日常功能性精确抓握的抓握装置，创造性地设计了可对各手指独立进行力向量检测的结构，实现对多方向偏转力矩条件的设置，并探讨了参与抓握的手指数量与不同偏转力矩条件对精确抓握运动学和动力学特征的作用，分析了物体质心变化对抓握控制稳定性的影响。研究发现，偏转力矩对抓握稳定性作用显著(F2,58=3.896，p=0.005)，尺侧-桡侧方向对偏转力矩的变化更为敏感;双指抓握时拇指对抓握稳定性贡献较大，而食指、中指和无名指等对抓握灵活性贡献较大。
　　(2)关于多模态感知信息冲突作用下五指精确抓握运动学和动力学特征研究。为了深入探究视触觉冲突时手的抓握控制，本研究首先建立了混合现实系统，并对抓握装置进行改进，通过将视觉信息与触觉信息去同步化，获得不同视觉延迟条件下健康人操纵抓握装置进行上提-保持-下落运动全过程的运动学和动力学信号、肌电和脑电信号。研究发现:视觉延迟的增加导致了多感知通路的不匹配，为了保持及时有效的运动控制，五指间法向力的协同性会显著增加以对延迟的影响进行补偿;而偏转力矩的存在会使五指抓握力的同步性增加以补偿力矩条件对抓握稳定性的影响(I:F4,32=4.120，p=0.008;ω:F4,32=13.523，p＜0.001)。
　　(3)关于多模态感知信息冲突作用下五指精确抓握运动控制多肌肉协调性研究。本研究对手部和前臂七块肌肉的表面肌电信号，进行七层递归网络的构建，对表征网络拓扑特征的结构参数I和ω进行统计分析，探究不同视觉延迟与偏转力矩条件对手部和前臂肌肉协同性控制的影响。研究发现:手部肌肉在精确抓握过程中发挥着更为精细的调制作用(p＜0.05);而视觉延迟和偏转力矩的存在促使人体增加肌肉间的协同性来对抗感觉输入干扰所带来的不确定性影响(I:F2，16=8.477,p=0.003;ω:F2,16=21.208,p＜0.001)。
　　(4)关于多模态感知信息冲突作用下五指精确抓握运动控制的脑网络结构研究。本研究选取与感觉运动控制和视觉运动相关的七路脑电信号，提取θ、α、β和γ四个频段并分别构建多层递归网络结构。研究发现:视觉延迟会导致θ频带的同步化，可能涉及本体感受信息权重的上调（I:F2，16=28.868，p＜0.001;ω:F2,16=35.806，p＜0.001）;α频段会因为视觉延迟和偏转力矩的存在导致其去同步化程度增大，反映感觉运动皮层的激活程度的增大。上述结果表明，当存在感知输入信息冲突时，中枢神经系统倾向于采取更高水平的主动处理策略以确保更为精细复杂的多指精确抓握控制。
　　上述研究对深入认识了解手的运动控制机制具有重要作用，对启发新一代具有感知运动双向通路的灵巧假肢手和多指机械手具有重要意义。本研究对建立以感知运动功能定量检测为核心的疾病早期筛查和精准评估提供了新的方法，对多种中枢和外周疾病或损伤后的手功能康复训练提供了新的路径。