高水平男子擊劍運(yùn)動(dòng)員空間知覺(jué)特性的事件相關(guān)電位研究

周成林 馮琰 王小春

1 上海體育學(xué)院（上海 200438） 2 沈陽(yáng)體育學(xué)院

目前，運(yùn)動(dòng)認(rèn)知領(lǐng)域研究不同知覺(jué)能力時(shí)，通常遵循間接知覺(jué)理論思路，所采用的測(cè)量方法與特定環(huán)境刺激相聯(lián)系。如李軍等［1］在大學(xué)生運(yùn)動(dòng)知覺(jué)能力測(cè)定研究中，采用了感知滑木盤(pán)距離測(cè)驗(yàn)、感知跳躍距離測(cè)驗(yàn)和“選擇——反應(yīng)——?jiǎng)幼鳌睖y(cè)驗(yàn)；周冶等［2］采用LASER 310心理測(cè)試機(jī)研究了時(shí)間知覺(jué)的反應(yīng)時(shí)間、準(zhǔn)確程度與青少年射擊運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)水平之間的關(guān)系；而聶志強(qiáng)［3］在對(duì)中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員速度知覺(jué)能力的實(shí)驗(yàn)研究中，設(shè)定運(yùn)動(dòng)員在400 m一圈的跑道上完成規(guī)定的中速跑任務(wù)。無(wú)論實(shí)驗(yàn)室條件下還是實(shí)際運(yùn)動(dòng)情境中，不同項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員所具有的各種專(zhuān)門(mén)化知覺(jué)能力也不同，但對(duì)運(yùn)動(dòng)員各種專(zhuān)門(mén)化知覺(jué)能力的直接測(cè)量與評(píng)價(jià)明顯受到測(cè)量技術(shù)和方法的限制，故相關(guān)研究報(bào)道不多。目前主要通過(guò)高水平運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)情境中的運(yùn)動(dòng)行為表現(xiàn)推測(cè)其所具有良好的專(zhuān)門(mén)化知覺(jué)能力，但對(duì)運(yùn)動(dòng)員競(jìng)賽情景中采用的知覺(jué)策略還未見(jiàn)涉及。直接知覺(jué)或生態(tài)學(xué)思路給我們帶來(lái)啟發(fā)，即依賴(lài)于腦及高級(jí)中樞在知覺(jué)和動(dòng)作操作中的實(shí)際作用來(lái)解釋知覺(jué)，因此，綜合使用事件相關(guān)電位（event-related of brain potential，ERP）等認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)測(cè)量技術(shù)以及傳統(tǒng)的行為測(cè)量方法，不僅可揭示運(yùn)動(dòng)員的知覺(jué)能力特點(diǎn)，更可對(duì)運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)情境中的知覺(jué)機(jī)制進(jìn)行有益探索。

擊劍是一項(xiàng)對(duì)抗性強(qiáng)、競(jìng)爭(zhēng)激烈的格斗項(xiàng)目，素有“速度和智慧競(jìng)賽”的美稱(chēng)，其攻防轉(zhuǎn)換極為快速、頻繁。作為近距離的格斗對(duì)抗項(xiàng)目之一，它要求運(yùn)動(dòng)員具有良好的空間感、時(shí)間感以及時(shí)機(jī)、節(jié)奏等專(zhuān)門(mén)化知覺(jué)能力，比賽中運(yùn)動(dòng)員必須在極短的時(shí)間內(nèi)根據(jù)對(duì)手和場(chǎng)上空間位置變化，做出準(zhǔn)確、有效的判斷和快速、靈活的決策，才可能抓住各種機(jī)會(huì)獲勝。故擊劍運(yùn)動(dòng)員的空間位置知覺(jué)能力是其專(zhuān)門(mén)化知覺(jué)能力的重要組成部分，也是擊劍運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技表現(xiàn)有效性的重要因素。因?yàn)樗粌H表現(xiàn)在對(duì)自身和對(duì)手空間特性及其相互關(guān)系進(jìn)行正確知覺(jué)，還要對(duì)運(yùn)動(dòng)中劍所處空間位置及其與自身和對(duì)手的空間關(guān)系進(jìn)行正確知覺(jué)，快速、準(zhǔn)確、有效獲得這些運(yùn)動(dòng)信息是決策的前提和保證。所以，了解和掌握擊劍運(yùn)動(dòng)員空間位置知覺(jué)優(yōu)勢(shì)及其可能機(jī)制，對(duì)有效提高擊劍運(yùn)動(dòng)員空間感等專(zhuān)門(mén)化知覺(jué)能力具有重要指導(dǎo)價(jià)值。

本研究采用專(zhuān)家——新手研究范式，運(yùn)用ERP記錄技術(shù)，通過(guò)比較高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員與體育大學(xué)生對(duì)不同空間位置刺激的選擇反應(yīng)時(shí)間、準(zhǔn)確率及所誘發(fā)的ERP成分（ERPs）的差異，考察高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員空間位置知覺(jué)過(guò)程及其腦神經(jīng)活動(dòng)特點(diǎn)，揭示高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員空間知覺(jué)特性及其可能的神經(jīng)機(jī)制，為科學(xué)評(píng)價(jià)和診斷擊劍運(yùn)動(dòng)員空間知覺(jué)能力或空間感提供客觀依據(jù)。

1 對(duì)象與方法

1.1 被試

選取上海體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)專(zhuān)業(yè)的6名高水平男子擊劍運(yùn)動(dòng)員作為高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員組，其中國(guó)家健將級(jí)、一級(jí)和二級(jí)運(yùn)動(dòng)員各2人，年齡為18.8±1.2歲，運(yùn)動(dòng)年限為5.8±1.9年。選取上海體育學(xué)院擊劍俱樂(lè)部6名男大學(xué)生作為體育大學(xué)生組，均為擊劍運(yùn)動(dòng)業(yè)余愛(ài)好者，年齡為20.5±1.6歲，參加擊劍俱樂(lè)部的平均訓(xùn)練時(shí)間為1.23±0.52年。全部被試均為右利手，視力或矯正視力正常，身體健康，無(wú)腦部損傷和神經(jīng)系統(tǒng)疾病史。做完實(shí)驗(yàn)后獲取適量報(bào)酬。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)用設(shè)備為德國(guó)Brain Products公司的64導(dǎo)ERP記錄與分析系統(tǒng)。Ag/AgCI記錄電極固定于64導(dǎo)電極帽，電極點(diǎn)采用國(guó)際10～20標(biāo)準(zhǔn)電極系統(tǒng)定位。參考電極置于鼻尖處，前額接地。在雙眼外側(cè)1cm處安置電極記錄水平眼電（HEOG），在左眼上下眼眶外1cm處安置電極記錄垂直眼電（VEOG）。頭皮與每個(gè)電極之間的阻抗小于5 kΩ。腦電信號(hào)（EEG）經(jīng)放大器放大被連續(xù)記錄，濾波帶寬為0.016～100 Hz，采樣頻率為500 Hz/導(dǎo)。

實(shí)驗(yàn)用計(jì)算機(jī)為2臺(tái)DELL臺(tái)式機(jī)，CPU主頻為3.0 GHz；操作系統(tǒng)為Windows XP。2臺(tái)ERP實(shí)驗(yàn)操作和記錄用顯示器，1臺(tái)呈現(xiàn)刺激用顯示器；3臺(tái)顯示器均為19英寸純平顯示器，分辨率為1024×768，刷新頻率為100 Hz。受試者按鍵所用鍵盤(pán)為外接的小數(shù)字鍵盤(pán)。

1.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.3.1 刺激

刺激為處于不同視野位置、直徑視角為5.73°的紅色圓圈。根據(jù)紅色圓圈所處視野位置不同，將刺激分為左上紅色圓圈、右上紅色圓圈、左下紅色圓圈、右下紅色圓圈。刺激由19英寸DELL純平顯示器來(lái)呈現(xiàn)，屏幕背景為黑色。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)程序

實(shí)驗(yàn)程序采用1.0版E-Prime軟件（Psychology Software Tools，INC.）編制。被試按任意鍵開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，首先黑色屏幕上出現(xiàn)指導(dǎo)語(yǔ)：“請(qǐng)根據(jù)紅色圓圈在屏幕中所處位置進(jìn)行按鍵反應(yīng)。左上按1鍵、右上按2鍵、左下按4鍵、右下按5鍵。要求反應(yīng)既快又準(zhǔn)。準(zhǔn)備好后請(qǐng)按任意鍵開(kāi)始實(shí)驗(yàn)”。被試按任意鍵后，黑色屏幕中間先出現(xiàn)一白色“+”注視點(diǎn)，呈現(xiàn)時(shí)間為500 ms；然后隨機(jī)呈現(xiàn)一個(gè)刺激，呈現(xiàn)時(shí)間為50 ms；隨后出現(xiàn)黑屏并保持1000 ms；要求被試根據(jù)紅色圓圈在黑色屏幕中所處視野位置進(jìn)行按鍵反應(yīng)。從一個(gè)反應(yīng)結(jié)束到下一個(gè)刺激出現(xiàn)的時(shí)間間隔是隨機(jī)的，范圍為1500～2300 ms，如此循環(huán)往復(fù)。

每組實(shí)驗(yàn)包含不同視野刺激20個(gè)，共5組。組間隔時(shí)間可由被試根據(jù)疲勞程度并通過(guò)按鍵自主控制。如果被試在給定的1000 ms內(nèi)沒(méi)做出任何按鍵反應(yīng)或按鍵過(guò)輕，均視為反應(yīng)錯(cuò)誤。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)反應(yīng)準(zhǔn)確性和反應(yīng)速度做同等強(qiáng)調(diào)。

1.3.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

實(shí)驗(yàn)在上海體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)心理研究中心的腦電實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，該實(shí)驗(yàn)室隔音、隔光、安靜、舒適，被試單獨(dú)在房間里完成操作任務(wù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度可以得到保證。

實(shí)驗(yàn)前被試清洗并吹干頭發(fā)，關(guān)閉手機(jī)等通訊工具，進(jìn)實(shí)驗(yàn)室熟悉環(huán)境，并填寫(xiě)被試基本情況調(diào)查表。準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)階段，讓被試舒適地端坐于實(shí)驗(yàn)臺(tái)前的實(shí)驗(yàn)座椅上，雙眼與顯示器屏幕中心處于一條水平線(xiàn)上，并相距90 cm，雙手舒適地放于小數(shù)字鍵盤(pán)按鍵上。然后向被試介紹有關(guān)ERP實(shí)驗(yàn)的基本要求，即實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)全身放松，尤其是頭部和面部肌肉，盡量控制眨眼動(dòng)作，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中頭部和身體盡量保持不動(dòng)。隨后給被試佩戴電極帽，電極帽完全符合ERP實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集的基本要求（頭皮與每個(gè)電極之間的阻抗小于5 kΩ）后，向被試講解和說(shuō)明具體實(shí)驗(yàn)任務(wù)及要求等，讓被試進(jìn)行1～2組練習(xí)，以熟悉使用反應(yīng)按鍵和了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)程序。如果有問(wèn)題就進(jìn)行指導(dǎo)，后再練習(xí)直至無(wú)問(wèn)題，開(kāi)始正式實(shí)驗(yàn)。

1.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

本實(shí)驗(yàn)為空間知覺(jué)選擇反應(yīng)任務(wù)，采用1.0版E-prime軟件自動(dòng)記錄行為指標(biāo)——反應(yīng)時(shí)和準(zhǔn)確率。采用德國(guó)Brain Products公司編制的Recorder軟件采集ERP數(shù)據(jù)，并采用該公司編制的Analyzer軟件對(duì)采集的ERP數(shù)據(jù)進(jìn)行離線(xiàn)（off-line）分析。分析時(shí)程為1000 ms，以刺激出現(xiàn)前200 ms的均值校正基線(xiàn)。先觀察每個(gè)被試的腦電原始波形，結(jié)合行為數(shù)據(jù)剔除異常波形段。Analyzer軟件可自動(dòng)矯正眨眼等偽跡，波幅大于±100 μV者在疊加中被自動(dòng)剔除。實(shí)驗(yàn)所得ERPs數(shù)據(jù)經(jīng)0.1～16 Hz的無(wú)相移數(shù)字濾波后進(jìn)行疊加和平均。

采用SPSS 15.0統(tǒng)計(jì)軟件包對(duì)空間知覺(jué)選擇反應(yīng)的行為指標(biāo)數(shù)據(jù)及所誘發(fā)的ERPs峰潛伏期和峰波幅進(jìn)行多因素方差分析。

2 結(jié)果

2.1 行為結(jié)果（表1）

以反應(yīng)時(shí)為因變量的多因素方差分析結(jié)果顯示，空間位置主效應(yīng)（F3，46= 15.543，P < 0.001）和組別主效應(yīng)（F1，46= 27.857，P < 0.001）非常顯著，空間位置與組別的交互效應(yīng)不顯著。進(jìn)一步多重比較結(jié)果顯示，無(wú)論是高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員還是體育大學(xué)生，對(duì)右上和左上視野刺激進(jìn)行空間知覺(jué)選擇反應(yīng)的速度明顯快于左上和右下視野，但對(duì)右上或左上視野以及左上或右下視野刺激進(jìn)行空間知覺(jué)選擇反應(yīng)的速度則不存在顯著差異。

以準(zhǔn)確率為因變量的多因素方差分析結(jié)果顯示，空間位置主效應(yīng)（F3，46= 9.963，P < 0.001）非常顯著，組別主效應(yīng)和空間位置與組別的交互效應(yīng)不顯著。進(jìn)一步多重比較結(jié)果顯示，無(wú)論是高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員還是體育大學(xué)生，對(duì)左下視野刺激進(jìn)行空間知覺(jué)選擇反應(yīng)的準(zhǔn)確率明顯低于其它視野；對(duì)左上視野刺激進(jìn)行空間知覺(jué)選擇反應(yīng)的準(zhǔn)確率又明顯高于右上視野。

表1 高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員和體育大學(xué)生空間知覺(jué)選擇反應(yīng)的行為結(jié)果

表1 高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員和體育大學(xué)生空間知覺(jué)選擇反應(yīng)的行為結(jié)果

雖然，高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員和體育大學(xué)生進(jìn)行空間知覺(jué)選擇反應(yīng)時(shí)，他們?cè)诜磻?yīng)時(shí)和準(zhǔn)確率上不存在具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的顯著差異。但反應(yīng)時(shí)和準(zhǔn)確率的描述統(tǒng)計(jì)（表1）顯示，高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員組對(duì)不同空間位置刺激進(jìn)行選擇反應(yīng)所需要的時(shí)間均短于體育大學(xué)生組；高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員組對(duì)左上、右下視野刺激進(jìn)行空間知覺(jué)選擇反應(yīng)的準(zhǔn)確率也高于體育大學(xué)生組，對(duì)左上視野刺激進(jìn)行空間知覺(jué)選擇反應(yīng)的準(zhǔn)確率甚至達(dá)到100%；而體育大學(xué)生組對(duì)右上、左下視野刺激進(jìn)行空間知覺(jué)選擇反應(yīng)的準(zhǔn)確率又高于高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員組。

2.2 ERPs結(jié)果

高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員和體育大學(xué)生進(jìn)行空間知覺(jué)選擇反應(yīng)時(shí)，大腦皮層不同區(qū)域誘發(fā)的ERP基本波形在特征上既相似也有不同（見(jiàn)圖1）。頂區(qū)（Pz）記錄的ERPs總平均圖顯示，在90～140 ms左右誘發(fā)出P1，在150～200 ms左右出現(xiàn)N1，在200～250 ms左右誘發(fā)出P2，250～300 ms左右出現(xiàn)N2，300 ms以后出現(xiàn)P3。本研究主要對(duì)大腦皮層相關(guān)腦區(qū)誘發(fā)的P1、N1、P2、N2和P3進(jìn)行分析。

圖1 高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員和體育大學(xué)生頂區(qū)（Pz）空間知覺(jué)選擇反應(yīng)的ERP總平均圖

2.2.1 P1成分

高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員和體育大學(xué)生進(jìn)行空間知覺(jué)選擇反應(yīng)時(shí)，在整個(gè)頭皮不同腦區(qū)均誘發(fā)出P1成分。本研究選取額葉的Fz、中央?yún)^(qū)的Cz、中央頂區(qū)的CPz、頂區(qū)的Pz、枕區(qū)的Oz五個(gè)記錄點(diǎn)的ERPs進(jìn)行疊加處理。

以P1峰潛伏期為因變量的多因素方差分析結(jié)果顯示，F(xiàn)z、Cz、CPz、Pz和Oz電極記錄點(diǎn)上空間位置主效應(yīng)和組別主效應(yīng)均不顯著，僅Oz電極記錄點(diǎn)上空間位置與組別的交互效應(yīng)顯著（F7，46=3.010，P < 0.05）。

以P1峰波幅為因變量的多因素方差分析結(jié)果顯示，Cz（F1，46= 4.184，P < 0.05）和 CPz（F1，46= 4.471，P < 0.05）電極記錄點(diǎn)上組別主效應(yīng)顯著；Fz、Pz和Oz電極記錄點(diǎn)上空間位置主效應(yīng)、組別主效應(yīng)、空間位置與組別的交互效應(yīng)均不顯著。

2.2.2 N1成分

高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員和體育大學(xué)生進(jìn)行空間知覺(jué)選擇反應(yīng)時(shí)，在頭皮后部腦區(qū)誘發(fā)出明顯的N1成分。本研究選取頂區(qū)的P5、Pz、P6，頂枕區(qū)的PO3、POz、PO4和枕區(qū)的O1、Oz、O2九個(gè)電極記錄點(diǎn)的ERPs進(jìn)行疊加處理。

以N1峰潛伏期為因變量的多因素方差分析結(jié)果顯示，PO3（F3，46= 5.191 ， P < 0.01）和P5 （F3，46=8.572，P < 0.001）電極記錄點(diǎn)上空間位置主效應(yīng)顯著，組別主效應(yīng)和空間位置與組別的交互效應(yīng)不顯著；其它電極記錄點(diǎn)上空間位置主效應(yīng)、組別主效應(yīng)、空間位置與組別的交互效應(yīng)均不顯著。進(jìn)一步多重比較結(jié)果顯示：無(wú)論是高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員還是體育大學(xué)生，對(duì)右視野（右上和右下視野）刺激進(jìn)行空間知覺(jué)選擇反應(yīng)時(shí)誘發(fā)產(chǎn)生N1的時(shí)間明顯早于左視野（左上和左下視野）。

以N1峰波幅為因變量的多因素方差分析結(jié)果顯示，POz（F3，46= 3.529，P < 0.05）、PO3（F3，46=3.802，P < 0.05）、PO4（F3，46= 3.903，P < 0.05）和P5（F3，46= 5.726，P < 0.01）電極記錄點(diǎn)上空間位置主效應(yīng)顯著；進(jìn)一步多重比較結(jié)果顯示，無(wú)論是高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員還是體育大學(xué)生，對(duì)右視野刺激進(jìn)行空間知覺(jué)選擇反應(yīng)時(shí)，左頂區(qū)（P5）誘發(fā)的N1峰波幅明顯高于左視野；對(duì)下視野（左下和右下）刺激進(jìn)行空間知覺(jué)選擇反應(yīng)時(shí)，頂枕區(qū)（PO3、POz、PO4）誘發(fā)的N1峰波幅明顯高于上視野（左上和右上）。結(jié)果還顯示，POz（F1，46= 6.596，P < 0.05）、PO3（F1，46= 17.930，P < 0.001）、Oz（F1，46= 7.014，P < 0.05）和 P5（F1，46= 5.925，P < 0.05）電極記錄點(diǎn)上組別主效應(yīng)顯著；但Pz、P5、P6、POz、PO3、PO4、Oz、O1、O2電極記錄點(diǎn)上空間位置與組別的交互效應(yīng)不顯著。

2.2.3 P2和N2成分

圖2顯示，對(duì)上視野刺激進(jìn)行空間知覺(jué)選擇反應(yīng)時(shí)，高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員大腦皮層中央?yún)^(qū)、頂區(qū)、枕區(qū)誘發(fā)出明顯的P2和N2成分；大學(xué)生只誘發(fā)了P1、N1和P3成分，未見(jiàn)明顯的P2和N2成分。與此相反，對(duì)下視野刺激進(jìn)行空間知覺(jué)選擇反應(yīng)時(shí)，體育大學(xué)生大腦皮層中央?yún)^(qū)、頂區(qū)、枕區(qū)誘發(fā)出了明顯的P2和N2成分，而高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員只見(jiàn)P1、N1和P3成分，未見(jiàn)明顯的P2和N2成分。

圖2 高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員和體育大學(xué)生頂區(qū)（Pz）不同視野空間知覺(jué)選擇反應(yīng)的ERP總平均圖

2.2.4 P3成分

高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員和體育大學(xué)生進(jìn)行空間知覺(jué)選擇反應(yīng)時(shí)，在頭皮后部腦區(qū)誘發(fā)出明顯的P3成分。本研究選取頂區(qū)的Pz、頂枕區(qū)的PO3、POz、PO4和枕區(qū)的Oz五個(gè)電極記錄點(diǎn)的ERPs進(jìn)行疊加處理。

以P3峰潛伏期為因變量的多因素方差分析結(jié)果顯示 ：Pz（F1，46= 4.990，P < 0.05）、POz（F1，46= 8.134，P < 0.01）、Oz（F1，46= 5.698，P < 0.05）、PO3（F1，46= 4.616，P < 0.05）和 PO4（F1，46= 8.999，P < 0.01）電極記錄點(diǎn)上組別主效應(yīng)顯著，空間位置主效應(yīng)和空間位置與組別交互效應(yīng)不顯著。

以P3峰波幅為因變量的多因素方差分析結(jié)果顯示，除Pz電極記錄點(diǎn)外，POz（F1，46= 5.418，P <0.05）、Oz（F1，46= 8.175，P < 0.01）、PO3（F1，46=9.782，P < 0.01）和 PO4（F1，46= 5.716，P < 0.05）電極記錄點(diǎn)組別主效應(yīng)顯著，空間位置主效應(yīng)和空間位置與組別交互效應(yīng)不顯著。

3 討論

3.1 高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員空間知覺(jué)的行為策略

人在操作某一作業(yè)時(shí)，有時(shí)為了追求速度可以犧牲準(zhǔn)確性，相反，有時(shí)為了追求準(zhǔn)確性又會(huì)放慢操作速度，這被稱(chēng)為準(zhǔn)確性和速度的權(quán)衡，也是一種操作策略［4］。

雖然本研究的空間知覺(jué)行為結(jié)果并不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但描述結(jié)果卻顯示，高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員對(duì)不同空間位置選擇反應(yīng)時(shí)，其選擇反應(yīng)速度快于體育大學(xué)生；而對(duì)右上和左下視野刺激進(jìn)行選擇反應(yīng)時(shí)的準(zhǔn)確性卻略遜于體育大學(xué)生，對(duì)左上和右下視野的準(zhǔn)確性又略?xún)?yōu)于體育大學(xué)生。這主要是由擊劍項(xiàng)目特點(diǎn)決定的。擊劍是一項(xiàng)快速反應(yīng)性運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。在激烈對(duì)抗過(guò)程中，不僅攻防轉(zhuǎn)換頻繁，而且速度快，從發(fā)動(dòng)進(jìn)攻到?jīng)Q出勝負(fù)常常只有不到1秒的時(shí)間。因此，擊劍運(yùn)動(dòng)員在空間知覺(jué)過(guò)程中更多采用了追求速度的行為策略。故本實(shí)驗(yàn)中擊劍運(yùn)動(dòng)員在完成不需專(zhuān)業(yè)知識(shí)背景的簡(jiǎn)單任務(wù)時(shí)，更易采用其在專(zhuān)項(xiàng)運(yùn)動(dòng)中所形成的速度性行為策略。

3.2 高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員空間知覺(jué)注意覺(jué)察的神經(jīng)機(jī)制

以往ERP研究發(fā)現(xiàn)，P1和N1成分反映對(duì)刺激空間位置特征的注意覺(jué)察。P1波幅主要反映了注意范圍的空間等級(jí)變化所需要的心理運(yùn)算資源，N1反映了注意焦點(diǎn)內(nèi)的覺(jué)察過(guò)程［5］。

羅躍嘉等［6］研究了提示范圍的大小與空間注意的關(guān)系，結(jié)果表明：提示物引起ERP的P1成分在左側(cè)顳葉和枕葉區(qū)域波幅最大，隨著提示范圍的擴(kuò)大，P1波幅增大；而N1在右側(cè)中央部波幅最大，且隨著提示范圍的擴(kuò)大，潛伏期也縮短。在完成任務(wù)過(guò)程中誘發(fā)的ERP波形特點(diǎn)與前者有很大不同，P1波幅隨著提示范圍的擴(kuò)大而增大，而后部腦區(qū)的N1波幅隨著提示范圍的擴(kuò)大而減小。P1波幅增大反映了促進(jìn)靶刺激識(shí)別時(shí)，適當(dāng)注意范圍的等級(jí)變化需要額外的資源；而N1波幅減小則可能分散了空間注意的傾斜度。

本研究結(jié)果顯示，空間知覺(jué)覺(jué)察階段的啟動(dòng)時(shí)間為90～140 ms左右，整個(gè)覺(jué)察階段的時(shí)間進(jìn)程為90～200 ms左右；大腦皮層激活的區(qū)域主要為頭皮中央?yún)^(qū)、中央頂區(qū)、頂枕區(qū)和頂區(qū)，頭皮激活順序?yàn)閺那埃ㄖ醒雲(yún)^(qū)）向后（頂區(qū)）。高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員P1、N1峰波幅明顯小于體育大學(xué)生，表明高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員在空間知覺(jué)覺(jué)察階段動(dòng)用的心理能量較少。進(jìn)行空間知覺(jué)選擇反應(yīng)時(shí)，無(wú)論高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員還是體育大學(xué)生，都盡可能將其注意資源分配到刺激物可能出現(xiàn)的四個(gè)空間視野位置上，但高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員覺(jué)察刺激物所處空間位置時(shí)需要的心理能量較少，說(shuō)明高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員注意分配能力較強(qiáng)，這可能與擊劍運(yùn)動(dòng)員長(zhǎng)期從事專(zhuān)項(xiàng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練有關(guān)。擊劍運(yùn)動(dòng)員無(wú)時(shí)無(wú)刻不處在復(fù)雜多變的運(yùn)動(dòng)情境中，并對(duì)可能有用的運(yùn)動(dòng)信息（對(duì)手動(dòng)作、場(chǎng)地情況等）進(jìn)行搜索和知覺(jué)（預(yù)測(cè)），以作出有效判斷和決策。因此其具有在復(fù)雜運(yùn)動(dòng)情境中將其有限的注意力分配至更多的目標(biāo)信息（對(duì)手的姿勢(shì)、距離和動(dòng)作等）的能力。這提示高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員在空間知覺(jué)覺(jué)察階段表現(xiàn)出心理能量“節(jié)省化”的特點(diǎn)。

本研究結(jié)果還表明，受試者下視野和右視野刺激所誘發(fā)的N1波幅明顯高于上視野和左視野，說(shuō)明人們覺(jué)察下視野和右視野刺激所動(dòng)用的心理能量較多，可能與人們?cè)谌粘Ｉ钪行纬傻囊曈X(jué)習(xí)慣有關(guān)系。無(wú)論是左利手還是右利手，人們對(duì)外界信息的搜索和獲取均遵循著從左視野至右視野、從上視野至下視野的視覺(jué)習(xí)慣。因此，覺(jué)察右視野和下視野刺激比左視野和上視野消耗更多的心理能量。

3.3 高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員空間知覺(jué)注意指向的神經(jīng)機(jī)制

高文斌等［7］在注意范圍對(duì)視覺(jué)空間注意影響的腦神經(jīng)機(jī)制研究中指出，注意范圍對(duì)視覺(jué)信息加工的影響主要反映在P2成分，P2波幅反映了視覺(jué)注意集中的程度；N2可能和任務(wù)難度有關(guān)系，明顯受注意范圍的調(diào)節(jié)。Mangun［8］研究認(rèn)為，N2成分主要反映靶刺激物自身特征信息的加工過(guò)程。

本研究發(fā)現(xiàn)，高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員對(duì)上視野刺激進(jìn)行空間知覺(jué)選擇反應(yīng)時(shí)誘發(fā)了明顯的P2和N2，而體育大學(xué)生則對(duì)下視野刺激進(jìn)行空間知覺(jué)選擇反應(yīng)時(shí)誘發(fā)了明顯的P2和N2。這說(shuō)明高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員在空間知覺(jué)過(guò)程中將注意集中指向了上視野，體育大學(xué)生則將注意集中指向了下視野，可能與他們?cè)谌粘Ｓ?xùn)練和學(xué)習(xí)生活中所形成的注意指向策略不同有關(guān)。訓(xùn)練和比賽要求擊劍運(yùn)動(dòng)員有良好的注意分配能力，對(duì)已經(jīng)發(fā)生和正在發(fā)生的有用的運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行注意、選擇和判斷，主要利用的是來(lái)自上視野中的有效運(yùn)動(dòng)信息（對(duì)手的身體姿勢(shì)、劍尖的運(yùn)動(dòng)方向和速度等），預(yù)先作出動(dòng)作選擇和判斷決策，以有效應(yīng)對(duì)對(duì)手的攻擊，故高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員在上視野出現(xiàn)靶刺激時(shí)誘發(fā)了明顯的P2和N2。而體育大學(xué)生日常完成的多是學(xué)科作業(yè)和考試任務(wù)，空間注意活動(dòng)較少，其注意力更多分配于當(dāng)前任務(wù)（數(shù)字或文字）處理上，注意范圍相對(duì)集中在與當(dāng)前任務(wù)有關(guān)的后續(xù)信息（多位于下視野）的搜索上，因此體育大學(xué)生只在下視野出現(xiàn)刺激時(shí)誘發(fā)了明顯的P2和N2?？梢?jiàn)，高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員空間知覺(jué)過(guò)程中主要采用注意指向上視野的策略，其注意分配優(yōu)勢(shì)的可能機(jī)制為大腦皮層中央?yún)^(qū)、頂區(qū)、枕區(qū)誘發(fā)了明顯的P2和N2成分。

3.4 高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員空間知覺(jué)位置識(shí)別的神經(jīng)機(jī)制

以往ERP研究表明，ERPs中的P3成分與認(rèn)知活動(dòng)密切相關(guān)，其峰潛伏期反映了刺激評(píng)價(jià)所需要的時(shí)間［9］，P3波幅反映任務(wù)的難易程度或者被試對(duì)反應(yīng)的自信程度［10］。但關(guān)于P3成分反映何種具體認(rèn)知過(guò)程，目前還存在不同意見(jiàn)。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，P3代表知覺(jué)任務(wù)的結(jié)束，即P3代表對(duì)某種刺激加工的抑制；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，P3峰潛伏期與認(rèn)知加工過(guò)程中評(píng)估與分類(lèi)的完成有關(guān)，即反映的是對(duì)刺激物的評(píng)價(jià)或分類(lèi)所需要的時(shí)間，而P3波幅則與工作記憶中表征的背景更新有關(guān)［11］。

本研究的行為和ERPs結(jié)果表明，高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員完成空間知覺(jué)選擇反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)明顯短于體育大學(xué)生，P3峰潛伏期也明顯短于體育大學(xué)生，說(shuō)明高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員識(shí)別刺激所處空間位置的速度明顯快于體育大學(xué)生。

解恒革等［12］的研究表明，P3波幅與注意水平密切相關(guān)，它反映了注意資源對(duì)靶刺激的分配強(qiáng)度。本研究顯示，高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員P3峰波幅顯著低于體育大學(xué)生。這與前面的ERPs結(jié)果一致，即運(yùn)動(dòng)員在識(shí)別刺激空間位置并進(jìn)行選擇反應(yīng)過(guò)程中，所占用的注意資源和動(dòng)用的心理能量明顯少于體育大學(xué)生。這可能也與運(yùn)動(dòng)員長(zhǎng)期從事專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練有關(guān)。擊劍運(yùn)動(dòng)員完成空間知覺(jué)選擇反應(yīng)的模式與其在實(shí)際運(yùn)動(dòng)情境中完成運(yùn)動(dòng)任務(wù)時(shí)識(shí)別對(duì)手劍刺方位的運(yùn)動(dòng)模式類(lèi)似，故其在完成空間知覺(jué)選擇反應(yīng)時(shí)所需要的工作記憶中的表征更新程度明顯小于體育大學(xué)生，在識(shí)別刺激物的空間視野位置時(shí)所占用的注意資源較少，消耗的心理能量也不多?？梢?jiàn)高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員在空間知覺(jué)過(guò)程中識(shí)別刺激物所處空間位置的速度較快，心理能量消耗較少，其空間知覺(jué)識(shí)別優(yōu)勢(shì)的可能機(jī)制為大腦皮層的頂區(qū)、頂枕區(qū)和枕區(qū)誘發(fā)出現(xiàn)P3的時(shí)間較早，腦神經(jīng)活動(dòng)水平較低。

4 總結(jié)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員在空間知覺(jué)過(guò)程中偏向采用速度性行為策略，體育大學(xué)生偏向采用準(zhǔn)確性行為策略；高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員視覺(jué)搜索時(shí)主要采用指向上視野的注意指向策略，體育大學(xué)生則主要采用指向下視野的注意指向策略；高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行注意覺(jué)察和識(shí)別空間位置所動(dòng)用的心理能量或占用的心理運(yùn)算資源明顯少于體育大學(xué)生。

高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員空間知覺(jué)優(yōu)勢(shì)的可能機(jī)制為大腦皮層的中央?yún)^(qū)、中央頂區(qū)、頂枕區(qū)和頂區(qū)誘發(fā)的P1、N1腦神經(jīng)活動(dòng)水平較低，產(chǎn)生了明顯的P2、N2；頂區(qū)、頂枕區(qū)和枕區(qū)誘發(fā)出現(xiàn)P3的時(shí)間較早，腦神經(jīng)活動(dòng)水平較低。

在運(yùn)動(dòng)實(shí)踐中，可以考慮將空間知覺(jué)選擇反應(yīng)誘發(fā)大腦皮層所產(chǎn)生的P1、N1、P2、N2和P3的時(shí)間（潛伏期）和大腦皮層的相應(yīng)激活水平（波幅）作為評(píng)價(jià)和診斷擊劍運(yùn)動(dòng)員空間知覺(jué)能力或空間感的客觀指標(biāo)，并將左利手作為擊劍等對(duì)抗性項(xiàng)目初級(jí)選材的首選對(duì)象。

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