運動領(lǐng)域中的認知神經(jīng)心理學(xué)研究進展

周成林，趙洪朋，張 怡

運動領(lǐng)域中的認知神經(jīng)心理學(xué)研究進展

周成林1，趙洪朋2，張 怡3

隨著研究技術(shù)手段的發(fā)展，運動員的認知問題開始受到關(guān)注。近年來，學(xué)者們采用事件相關(guān)電位、功能磁共振等技術(shù)探討運動員在空間注意、注意瞬脫、視覺搜索、時間知覺、知覺預(yù)測、運動決策、自動加工、執(zhí)行控制等認知過程中的神經(jīng)特征和腦空間定位，并在大量試驗基礎(chǔ)上構(gòu)建了知覺動作技能認知加工的理論模型。該領(lǐng)域今后發(fā)展趨勢有：注重建立明確的研究假設(shè)，統(tǒng)一研究設(shè)計標準，真正實現(xiàn)研究的科學(xué)性、嚴謹性和可重復(fù)性；改進專家—新手范式，增加研究對象的不同層級；綜合運用各種研究方法及技術(shù)手段，進一步完善各種技術(shù)整合聯(lián)動方案，在同一時間內(nèi)記錄認知過程的行為、眼動和腦神經(jīng)變化的特點；在相同研究任務(wù)情況下，拓展縱向追蹤研究和應(yīng)用訓(xùn)練研究；使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬比賽情境，使試驗任務(wù)更接近于現(xiàn)實；設(shè)置不同任務(wù)及不同任務(wù)試驗之間的聯(lián)系及整合，努力剝離認知各部分的獨特特征及各部分之間關(guān)系的神經(jīng)機制。

運動認知；研究技術(shù)；認識神經(jīng)心理學(xué)

選手在運動過程中認知加工方式的優(yōu)化不僅反映了運動員技能水平的高低，而且決定著比賽的勝負。近年來，這一領(lǐng)域受到運動心理學(xué)研究者越來越多的關(guān)注。國內(nèi)在運動認知領(lǐng)域的研究涉及運動注意、運動知覺、運動記憶、運動直覺、運動思維與運動決策等方面，以跨運動項目的專家與新手的認知差異為主要研究思路。

1 運動認知理論的突破性及發(fā)展趨勢

運動認知的早期研究集中在刻意訓(xùn)練（Deliberate practice）理論方面，其基礎(chǔ)是運動專長的能力觀（強調(diào)心理控制能力）、知識觀（強調(diào)知識獲得）和信息加工觀（強調(diào)知識應(yīng)用過程）。我國學(xué)者周成林[1]及其科研團隊進一步整合了運動認知的相關(guān)理論，并在大量實驗基礎(chǔ)上構(gòu)建了“知覺動作技能認知加工理論模型”（見圖1），認為選擇性注意與工作記憶是一種相互作用的關(guān)系，選擇性注意在工作記憶的多個環(huán)節(jié)中發(fā)揮著重要作用[2]，但是兩者的關(guān)系在運動認知的研究中并未涉及。其可能原因是：（1）研究者沒有意識到兩者關(guān)系的價值；（2）運動場景難以把握，即使復(fù)制了“情景”也無法復(fù)制“情境”；（3）缺乏先進的認知神經(jīng)科學(xué)技術(shù)及儀器與設(shè)備，實驗研究與效度控制較為復(fù)雜。

作者單位：1.運動健身科技省部共建教育部重點實驗室，上海體育學(xué)院上海200438；2.沈陽體育學(xué)院體育教育系，沈陽110102；3.上海體育學(xué)院運動科學(xué)學(xué)院，上海200438。

圖1 知覺動作技能認知加工理論模型[3]

2 運動認知領(lǐng)域研究新技術(shù)運用效果及前景

經(jīng)過理論梳理與分析，運動認知領(lǐng)域研究今后可以從以下幾個方面進一步突破：（1）知覺動作技能獲得是知識與技能在某種機制上的改變而導(dǎo)致優(yōu)勢的獲得，其實質(zhì)是在認知信息加工過程的某一階段，其結(jié)構(gòu)機制方面發(fā)生了改變所致。（2）知覺動作技能作為動作技能與認知發(fā)展的結(jié)合體，并沒有專門的理論對知覺動作技能獲得的認知加工特征進行闡釋。運動專家認知優(yōu)勢的行為表現(xiàn)特征為研究者提供了較為充足的評定指標，但是他們并沒有從內(nèi)在信息加工特征上對其進行詮釋。（3）國內(nèi)外對認知領(lǐng)域的研究比較龐雜，無論是運動決策研究，還是知覺預(yù)測研究或是視覺搜索研究，從認知心理學(xué)的宏觀視角出發(fā)，都是知覺動作技能研究的一個組成部分。因此，未來研究可從視覺搜索、識別、預(yù)判、決策等信息加工整體過程的行為表現(xiàn)及機制進行切入展開。（4）在知覺動作技能研究中，對知覺學(xué)習(xí)和知覺訓(xùn)練的探討并不全面，理論依據(jù)尚顯不足。從信息加工視角出發(fā)，綜合考察知覺動作技能的發(fā)展可能更有利于運動優(yōu)勢的獲得。

2.1 事件相關(guān)電位技術(shù)應(yīng)用與效果

事件相關(guān)電位（Event-related brain potentials，ERP）是給感覺系統(tǒng)或腦的某一部位施加或撤消特定刺激時，在腦區(qū)引起的電位變化[4]。該技術(shù)通過記錄分析誘發(fā)電位的潛伏期和波幅等信息，揭示人類認知加工的腦機制。近年來，我國學(xué)者應(yīng)用該技術(shù)對運動領(lǐng)域中的空間注意、注意瞬脫、視覺搜索、時間視覺、知覺預(yù)測、運動決策等方面進行了大量研究，取得了豐碩的成果。

2.1.1 空間注意特征的研究 該領(lǐng)域研究主要采用提示范式，考察不同提示情況下運動員與非運動員的注意加工特征。楊愛華，殷小川[5]采用有效提示、無效提示和中性提示對一般大學(xué)生和二級乒乓球運動員視覺空間注意特征進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）有效提示條件下的反應(yīng)時快于無效提示和中性提示條件下的反應(yīng)時，乒乓球運動員比一般大學(xué)生的大腦加工視覺信息的速度快；其可能的神經(jīng)機制是乒乓球運動員對視覺刺激的反應(yīng)敏感，正向活化的波幅大、范圍廣，負向活化波幅小、范圍窄；（2）P1、N1有對側(cè)腦區(qū)效應(yīng)，對側(cè)腦區(qū)波幅更大，潛伏期更短；兩組被試P1、N1成分波幅大小的顯著區(qū)別表現(xiàn)在左側(cè)視野；（3）P2成分體現(xiàn)出了顯著的提示效應(yīng)，兩組被試在有效提示條件下的波幅小于無效提示條件下的波幅。

2.1.2 知覺預(yù)測的研究 運動員的知覺預(yù)測是指在對手動作啟動前，利用部分信息或先行信息預(yù)測對手戰(zhàn)術(shù)意圖，進而提前選擇應(yīng)對策略或啟動應(yīng)答行為的信息加工過程。趙洪朋，周成林[6]將知覺預(yù)測過程分為視覺搜索、動作識別、預(yù)判3個環(huán)節(jié)，采用專家—新手范式，綜合運用事件相關(guān)電位技術(shù)和眼動記錄技術(shù)，對優(yōu)秀散打運動員信息加工各階段的認知特征與神經(jīng)機制進行了探索性研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）優(yōu)秀運動員通過動用較多的心理資源對有效進攻點進行精細加工，進而提高了視覺搜索的速度和準確性；搜索難度越大，動用的心理資源越多，加工速度越慢；（2）優(yōu)秀運動員技術(shù)動作識別時通過動用較多的心理資源，有效抑制了無關(guān)刺激的干擾，將注意指向關(guān)鍵信息，使信息匹配速度加快，從而提高了技術(shù)動作識別效率；信息量越大，識別動用的心理資源越多，準確率越高；（3）優(yōu)秀運動員預(yù)判早期動用的心理資源多，注意集中程度高，記憶系統(tǒng)中的心理模式激活速度快，進而提高了預(yù)判效率；信息量越大，預(yù)判動用的心理資源越多，認知加工準確率越高；（4）基于視覺搜索和預(yù)判任務(wù)的專項情境知覺訓(xùn)練能使散打初學(xué)者掌握經(jīng)濟合理的搜索策略，有效提高預(yù)判效率。

2.1.3 注意瞬脫的研究 注意瞬脫（Attention blink）是在多重任務(wù)的系列快速視覺呈現(xiàn)中，主體對目標刺激的正確辨認阻礙其對時間上與它相近的后繼刺激的辨認現(xiàn)象。王小春，周成林[7]采用事件相關(guān)電位記錄技術(shù)，對女子散打運動員注意瞬脫期間的注意加工特點以及神經(jīng)機制進行探討。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：女子散打運動員與普通女大學(xué)生均有注意瞬脫現(xiàn)象，前者出現(xiàn)時間點較晚，持續(xù)時間較短；其大腦皮層額區(qū)和頂區(qū)誘發(fā)的N100、P300峰波幅較小，N400峰波幅較大，P300峰潛伏期較短。

2.1.4 時間知覺的研究 運動員的時間知覺是指在比賽中預(yù)先估計、判斷和掌握自己和對手行動的開始時間和動作的終止時間。馮琰，周成林[8]采用時間復(fù)制和專家—新手范式，運用事件相關(guān)電位記錄技術(shù)，對高水平花劍運動員的時間感優(yōu)勢特征及可能的神經(jīng)機制進行探索性研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高水平花劍運動員時間知覺過程既經(jīng)濟又有效，其復(fù)制短時距的運動準備過程短、控制加工啟動早、投入的注意資源少、控制加工的自動化程度高。其時間感優(yōu)勢的可能機制為，特定腦區(qū)誘發(fā)CNV的腦神經(jīng)活動水平較低、誘發(fā)產(chǎn)生CNV的時間較早。而且，花劍運動員的時間感知能力存在一定“低估”傾向，前額葉處存在顯著的大腦右半球優(yōu)勢效應(yīng)。

鄔米娜，殷小川[9]通過比較乒乓球運動員與普通大學(xué)生在不同任務(wù)要求下對長、短時距進行知覺反應(yīng)時的腦神經(jīng)活動變化特點。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）乒乓球運動員時間知覺的準確性優(yōu)于普通大學(xué)生；（2）CNV波幅可能與時間知覺的準確性有關(guān)，CNV波幅越大，對時間的知覺越準確；（3）在時間復(fù)制法中，被試的CNV的波峰潛伏期與靶時距越接近，時間知覺的準確性越好；（4）CNV的波峰潛伏期可以作為時間知覺準確性的評定標準。

2.1.5 視覺搜索的研究 視覺搜索描述了將視覺注意指向環(huán)境相關(guān)線索的過程[10]。運動心理學(xué)家對視覺搜索行為的關(guān)注是源于恰當(dāng)線索信息的利用和有效的搜索策略，可幫助運動員在運動中贏得時間，進而獲得勝利。趙洪朋，周成林[11]采用專家—新手范式和事件相關(guān)電位記錄技術(shù)研究了散打運動員視覺搜索的特點及神經(jīng)機制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：優(yōu)秀運動員在特征搜索時具有速度快的特點，主要與其大腦皮層頂區(qū)、枕區(qū)激活時程較短、付出的心理能量較多有關(guān)；優(yōu)秀運動員采用了以追求速度為主的反應(yīng)策略；任務(wù)難度不影響其特征搜索的反應(yīng)速度，但影響心理資源的消耗量。李曉娜，李安民[12]以乒乓球運動員發(fā)球動作視頻為實驗材料，探討視覺搜索的認知加工過程及認知機制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）乒乓球運動員視覺信息加工效率高于普通大學(xué)生；（2）乒乓球運動員采用自上而下的知覺加工方式，普通大學(xué)生采用自下而上的知覺加工方式；（3）波幅上的差異主要是由乒乓球運動員與普通大學(xué)生知覺分析過程引起的，乒乓球運動員的知覺分析是基于對有效信息的分析，而普通大學(xué)生則是基于對無目的搜索與猜測的信息的加工。

2.1.6 運動決策的研究 運動決策是在時間壓力下，根據(jù)有限的信息，在運動情境中感知信息、加工信息和采取行動的過程[13]。徐璐，李安民[14]從決策特點和決策過程兩個角度出發(fā)，探討了乒乓球運動員在運動情境中的決策認知加工特點。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）運動員的決策是基于對運動信息認知加工的結(jié)果，而大學(xué)生會受到反應(yīng)選擇偏好的影響；（2）運動員的運動信息知覺過程，是一個模式識別的過程，在這一過程中特征匹配起著重要的作用；（3）當(dāng)運動員知覺到的特征與頭腦中預(yù)存模式的特征差異越大時，就需要分配更多的中樞資源于視覺搜索過程中，以提取更多的關(guān)鍵特征來完成識別，從而使反應(yīng)時延長；（4）在速度和準確性兩因素上，運動員更傾向于快速反應(yīng)；（5）運動員在中樞資源容量有限的前提下，除了數(shù)據(jù)驅(qū)動的加工外，還對運動情境的模式識別進行了概念驅(qū)動的加工，將更多的中樞資源分配于特定信息的搜索和提取中，這也使得運動員的視覺搜索模式更為經(jīng)濟有效；（6）運動員的決策過程可以概括為：提取特異性特征→激活相關(guān)模式→搜尋關(guān)鍵特征→模式識別→做出決策→運動輸出。如果搜索到的特征不足以完成模式識別，則中樞加工過程需要返回到對關(guān)鍵特征的搜索和提取上，直至模式識別的完成，繼而做出決策，完成運動輸出。張玉慧，李安民[15]以乒乓球發(fā)球為認知情境，探討不同運動水平運動員在不同決策任務(wù)下認知加工特征及神經(jīng)加工通路。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）國際健將組在發(fā)球旋轉(zhuǎn)判斷中出現(xiàn)兩兩混淆，即“轉(zhuǎn)”、“不轉(zhuǎn)”容易混淆，“側(cè)上”、“側(cè)下”容易混淆，而二級組則是4種發(fā)球旋轉(zhuǎn)都出現(xiàn)混淆；（2）在視覺信息加工提取階段，大腦頂區(qū)在視覺信息加工初期有對信息的引導(dǎo)作用，在這階段國際健將組運動員頂區(qū)激活程度比二級組高，是一種“自上而下”的加工模式；（3）國際健將組運動員左右半腦對視覺信息的加工上表現(xiàn)出不對稱性，國際健將組運動員主要啟用了右腦枕區(qū)資源，而二級運動員左右枕區(qū)都有激活；（4）運動員大腦信息加工的通路具有方向性且不可逆，視覺刺激信息沿枕—頂通路傳導(dǎo)，國際健將組在枕區(qū)激活到頂區(qū)激活消退的時間短于二級組，這為正確做出決策節(jié)省了時間；（5）在發(fā)球判斷過程中，國際健將組完成認知活動是一種節(jié)省模式，表現(xiàn)為動用大腦枕區(qū)和頂區(qū)資源較少，效率更高。

2.1.7 不同情緒狀態(tài)下運動員認知優(yōu)勢的研究 情緒作為腦內(nèi)持續(xù)存在的狀態(tài)對認知加工起驅(qū)動作用。于潔，周成林[16]以情緒的動機分化理論和激活抑制模型作為理論依據(jù)，以體育圖片為誘發(fā)材料，采用西蒙任務(wù)，運用事件相關(guān)電位技術(shù)，研究了不同情緒狀態(tài)（正性、中性和負性）對運動員執(zhí)行控制的影響和內(nèi)在機制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）與中性情緒狀態(tài)相比，運動員在正性情緒狀態(tài)下決策速度慢，負性情緒狀態(tài)下決策速度快，隨著決策難度的增加決策效率下降；（2）與中性情緒狀態(tài)相比，正性情緒狀態(tài)下運動員沖突控制發(fā)生慢但控制力高，而負性情緒狀態(tài)下沖突控制發(fā)生快但控制力弱；（3）正性情緒使運動員注意、識別和抑制更充分，負性情緒使運動員注意、識別和抑制更快速，中性情緒對認知加工的速度和強度的影響較小。在上述研究基礎(chǔ)上，黃琳，周成林[17]采用專家—新手范式、西蒙任務(wù)，運用事件相關(guān)電位記錄技術(shù)，探討了不同情緒狀態(tài)條件下籃球運動員的沖突控制能力的變化特點。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）情緒狀態(tài)、任務(wù)難度影響籃球運動員任務(wù)執(zhí)行的反應(yīng)時和信息加工的進程，且表現(xiàn)出男女的差異；（2）在運動情境下，負性情緒比正性情緒對認知過程產(chǎn)生更多的干擾和負面影響，這可能是由于認知與負性情緒爭奪注意資源有關(guān)；（3）與執(zhí)行一致性任務(wù)相比，執(zhí)行沖突性任務(wù)需要投入更多的認知資源；負性情緒對沖突控制能力的影響大于正性情緒的影響；在負性情緒狀態(tài)下執(zhí)行沖突性任務(wù)，運動員并沒有表現(xiàn)出優(yōu)于普通大學(xué)生的控制能力。

2.1.8 自動加工的研究 高水平運動技能來自長期運動訓(xùn)練和條件反射引起的適應(yīng)性變化，以及比賽實踐中成功和失敗的體驗與總結(jié)，這些外部變化反過來也影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)。因此，研究運動員動作技能的自動化與其腦機能之間的關(guān)系成為國內(nèi)運動心理生理學(xué)的一個重要領(lǐng)域。如王崢，任未多[18]在前人研究基礎(chǔ)上，采用ERP成分—失匹配負波（MMN）探討閉鎖與開放性項目運動員大腦自動化加工過程的差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）在經(jīng)典范式下，與射擊組相比，籃球組大腦皮層對聽覺信息的早期預(yù)處理活動相對較弱；（2）無論經(jīng)典還是優(yōu)化范式下，射箭組MMN的潛伏期分布均較籃球組集中，說明射箭組辨別聲音刺激間差異的時間短，辨別差異的能力較強；（3）優(yōu)化范式較經(jīng)典范式下誘發(fā)的MMN波下平均面積大，表明MMN完全消除了N1成分的影響，所得到的波形更加純粹。

2.1.9 ERP成分P300作為監(jiān)控手段的研究 ERP成分P300是反映大腦認知功能的一個重要指標，已經(jīng)被證實可以用來測定包括注意、判斷、思維、記憶、動機、感覺、推理等高級的心理活動。目前，該成分除了用于說明認知加工過程快慢、心理負荷量的大小，還用于監(jiān)控運動員的認知狀態(tài)。如鄒軍等[19]對散打運動員進行心境狀態(tài)量表（POMS）問卷調(diào)查及視覺事件相關(guān)電位測試發(fā)現(xiàn)，健將、非健將級運動員的視覺事件相關(guān)電位P300潛伏期賽前和冬訓(xùn)期間相比無明顯變化，健將運動員視覺事件相關(guān)電位P300振幅賽前和冬訓(xùn)期間相比變化不明顯，非健將運動員在多點有顯著性差異。藍永生，趙敬國[20]探討太極拳鍛煉對視覺事件相關(guān)電位P300的影響發(fā)現(xiàn)：（1）長期從事太極拳運動可以提高受試者對外界刺激的信息加工速度，表現(xiàn)為P300潛伏期顯著縮短；（2）為期6周的太極拳鍛煉可使P300潛伏期呈降低趨勢，而幅度呈升高趨勢，顯示太極拳鍛煉對認知功能具有正向影響效應(yīng)；從影響效果看，每周運動5次的太極拳鍛煉效果好于每周3次的鍛煉；（3）太極拳鍛煉對Pz、Cz和Fz各記錄點P300的影響效果有所不同?；ㄐ∑G，趙敬國[21]探討廣播體操鍛煉對認知功能的影響發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過6周的廣播體操鍛煉，受試者對外界刺激的信息加工速度得到優(yōu)化，增加了注意力資源投入，表現(xiàn)為廣播體操鍛煉使P300潛伏期逐漸縮短，波幅逐漸增大；5次/周的鍛煉效果明顯優(yōu)于3次/周。宋國萍，張侃[22]探討了駕駛疲勞對聽覺注意的影響，發(fā)現(xiàn)駕駛疲勞后新異刺激引起額中央?yún)^(qū)的P3a潛伏期沒有顯著變化，幅值顯著降低；駕駛疲勞后靶刺激引起中央頂區(qū)的P3b潛伏期沒有顯著變化，幅值顯著降低。說明駕駛疲勞后聽覺非隨意注意能力、注意加工能力下降。

2.2 功能磁共振技術(shù)應(yīng)用及效果

功能磁共振（Functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI）是在MRI的基礎(chǔ)上，通過測量個體完成特定認知任務(wù)時，局部腦區(qū)磁化率的改變，了解與功能相關(guān)的腦區(qū)結(jié)構(gòu)功能狀況。其基本原理是，檢測大腦皮層血流動力應(yīng)答過程的一過性磁場，即檢測局部腦血流內(nèi)去氧血紅蛋白變化水平。田旻露，周成林[23]以兒童認知發(fā)展理論、信息加工理論和認知神經(jīng)科學(xué)為理論基礎(chǔ)，以漢語語義流暢性測驗為言語任務(wù)，運用功能磁共振技術(shù)研究了兒童言語流暢的加工腦區(qū)，并在此基礎(chǔ)之上探討動作技能訓(xùn)練對言語流暢的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）中國兒童漢語言語流暢加工呈大腦雙側(cè)化激活，顯著性激活腦區(qū)有：左額下回、左額上回、左側(cè)蒼白球、左葉下區(qū)、左丘腦、左側(cè)頂葉楔前葉、右葉下神經(jīng)核團外、右小腦后葉、右額下回，這些腦區(qū)分別同言語流暢任務(wù)中的工作記憶、長時記憶、選擇性注意和執(zhí)行控制中的選擇—抑制等認知加工相聯(lián)系；（2）12歲以下兒童大腦激活模式具備了漢語加工的基本特征；12歲以上兒童具有較強的特征搜索和選擇能力，主要和左額中回的強烈激活有關(guān)；不同年齡階段兒童言語發(fā)展的過程呈現(xiàn)出從部分向整體發(fā)展，學(xué)會字形和字音的轉(zhuǎn)化，加強言語工作記憶這一特征；（3）右額下回在男性和女性言語流暢加工過程中起著重要作用，女性的左額下回激活更加強烈，印證了女性在完成與執(zhí)行功能相關(guān)的言語任務(wù)中表現(xiàn)出的優(yōu)勢可能是因為具有更靈活的詞匯搜索策略；（4）長期的動作技能訓(xùn)練會改變個體的言語神經(jīng)加工模式，運動區(qū)和言語區(qū)具有相互激活的特征。漢語加工主要集中在雙側(cè)額下回，即是大腦功能的布洛卡區(qū)。由于加工腦區(qū)接近運動腦區(qū)，因此動作技能訓(xùn)練對漢語加工的影響可能會更為明顯。

2.3 多種技術(shù)的綜合應(yīng)用及效果

競技比賽中會發(fā)現(xiàn)，運動員的認知優(yōu)勢往往是以外在的運動操作來展現(xiàn)的，常常是心—眼—手高度協(xié)同。由此可以假設(shè)，運動員的肢體行為、眼動變化、腦神經(jīng)活動一定具有同步性。但是如何證明這種一致性呢？為此，近年來國內(nèi)學(xué)者綜合運用反應(yīng)時技術(shù)、眼動記錄技術(shù)和事件相關(guān)電位記錄技術(shù)開展了一系列探索性研究，試圖證明運動員認知優(yōu)勢的內(nèi)外一致性。如擊劍運動員運動決策研究[14，31-32]、散打運動員知覺預(yù)測研究[6]、乒乓球運動員的視覺搜索研究[12]均嘗試性地使用3種技術(shù)的結(jié)合。

當(dāng)然，更多學(xué)者單獨采用眼動記錄技術(shù)來研究運動專家的認知優(yōu)勢。如段宇昉等[24]，王麗巖等[25]研究乒乓球運動員發(fā)現(xiàn)，專業(yè)運動員采用了相對合理的搜索模式，即注視時間越短、注視次數(shù)越少、眼跳距離越小，注視分配和注視軌跡比較簡單、集中，更專注對手的胸（肩）部、手腕和球拍部位。廖彥罡等[26]研究排球運動員發(fā)現(xiàn)，專家組被試首次注視點時間較長，注視次數(shù)少，注視持續(xù)時間較長；專家組的注視范圍較為寬廣，注視點少而分散；專家組的注視多以球的位置為中心，向四周呈放射狀散開，重要信息區(qū)內(nèi)都有較多的視覺注視。趙用強等[27]研究網(wǎng)球運動員發(fā)現(xiàn)，中小學(xué)生網(wǎng)球運動員的決策準確性隨著年齡的增長而提高，其眼動模式更有效化，具體表現(xiàn)為注視次數(shù)、注視時間、眼跳距離等眼動指標的提高，即能更快、更有效地注視到網(wǎng)球信息。張帆，李京誠[27]研究羽毛球運動員發(fā)現(xiàn)，專業(yè)組被試比非專業(yè)組被試能夠搜索到更多的有效信息。劉翠娟[29]研究散打運動員發(fā)現(xiàn)，專家組比新手組注視時間長，注視頻率多，專家組的觀察行為更趨建設(shè)性和一致性。李安民等[30]研究重劍運動員發(fā)現(xiàn)：（1）個體的視覺搜索過程可以根據(jù)興趣區(qū)內(nèi)首注視點出現(xiàn)的時間劃分為視覺搜索前期和視覺搜索期兩個階段；（2）在視覺搜索前期，個體的認知加工方式為平行加工，不需要中樞視覺系統(tǒng)的參與，而在視覺搜索期，個體的認知加工方式為序列加工，并且需要注意的大量參與；（3）在視覺搜索前期，運動員在運動經(jīng)驗的引導(dǎo)下獲得更多更有效的視覺信息，使其在興趣區(qū)內(nèi)首注視點的形成，進入視覺搜索過程表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢；（4）在視覺搜索期，運動員在視覺搜索過程中具有顯著的時間和空間優(yōu)勢：時間上的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在搜索到有效視覺線索所用的時間和對有效視覺線索進行視覺分析加工所用的時間更短，空間上的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在其搜索到的線索更有效及對視覺線索的分析更經(jīng)濟、快捷。

2.4 運動認知領(lǐng)域研究新技術(shù)前景

通過對上述研究的梳理與分析可以發(fā)現(xiàn)，事件相關(guān)電位技術(shù)在運動認知各個領(lǐng)域應(yīng)用取得了卓有成效的結(jié)果，在一定程度上揭示了運動專家認知優(yōu)勢的神經(jīng)活動特點。未來研究的發(fā)展趨勢主要有：（1）由于研究者視角和切入點不同，研究假設(shè)各異，加之該技術(shù)的儀器設(shè)備型號特點的差異，致使該領(lǐng)域的研究缺少驗證性實驗，結(jié)論的可信度有待進一步檢驗。因此今后在解決相同任務(wù)時，應(yīng)統(tǒng)一研究設(shè)計標準，增加驗證性研究。（2）運動專家的認知特點主要體現(xiàn)在運動情境中，雖然現(xiàn)有研究也在模擬運動情景，但是與現(xiàn)實狀態(tài)還存在一定差距，因此在這種情境下所得出結(jié)論應(yīng)用與推廣時應(yīng)考慮偏差性。而在計算機技術(shù)高度發(fā)展的今天，可以使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來模擬比賽情境，使實驗任務(wù)更接近于現(xiàn)實。（3）事件相關(guān)電位技術(shù)雖然時間精度高，可以較好地記錄大腦信息加工的時程，但是在溯源方面卻存在精度不夠的問題，因此，要想更好判斷高水平運動選手的認知過程中大腦哪一區(qū)域參與活動，必須使用空間定位更高的功能核磁共振（fMRI）技術(shù)，或運用時間和空間同時采集的技術(shù)。（4）由于研究運動認知的每種技術(shù)均具有一定的局限性，只能說明認知加工的個別特點，因此今后應(yīng)進一步完善各種技術(shù)整合聯(lián)動方案（同一任務(wù)多種實驗方案），在同一時間內(nèi)記錄認知過程的行為、眼動和腦神經(jīng)變化的特點。（5）認知過程是一個復(fù)雜的過程，認知各環(huán)節(jié)間必然有內(nèi)在聯(lián)系，但是現(xiàn)有研究似乎并沒有完全剝離出某種認知過程的特點，同時也缺乏各部分間關(guān)系的神經(jīng)機制研究。因此，設(shè)置不同任務(wù)及不同任務(wù)實驗之間的聯(lián)系及整合，將是運動認知神經(jīng)科學(xué)研究今后努力的方向。

3 運動認知研究方案設(shè)計現(xiàn)狀及發(fā)展方向

3.1 研究方案設(shè)計現(xiàn)狀

科學(xué)的研究必然有其科學(xué)的范式。在運動認知研究領(lǐng)域中，學(xué)者們多數(shù)采用專家—新手范式，也有學(xué)者在專家—新手范式中加入非專家層級，如馮琰[31]在其研究中將研究對象分為健將組、一級組、二級組和無等級組，進而探索在新手向?qū)＜业陌l(fā)展過程中，哪些因素是導(dǎo)致專家優(yōu)于新手的原因。在研究設(shè)計方面，學(xué)者們主要采用混合實驗設(shè)計，試圖通過比較組間差異證明運動專家的認知優(yōu)勢，通過組內(nèi)差異說明認知難度、認知情境對認知特點的不同影響[32]。研究中的自變量主要是刺激情境，即采用電腦屏幕呈現(xiàn)一般情境或運動情境，要求被試對情境任務(wù)快速做出判斷。因變量主要有正確率、反應(yīng)時、眼動指標和ERPs波形的潛伏期、波幅。主要研究方法有口語報告法、眼動記錄法、反應(yīng)時記錄法、事件相關(guān)電位記錄技術(shù)和空間、時間遮蔽技術(shù)等。

3.2 未來發(fā)展方向

縱觀目前運動認知研究實驗設(shè)計現(xiàn)狀可以發(fā)現(xiàn)，體育運動復(fù)雜與動態(tài)性使很多研究設(shè)計過程中的任務(wù)還不夠明確，導(dǎo)致結(jié)論比較宏觀，缺乏完成具體任務(wù)所得出行為與機制的確切指標。因此今后應(yīng)注意以下幾個方面：（1）注重實驗假設(shè)的確立，使實驗任務(wù)簡明、具體，并能反映認知加工的特點，實驗方案操作性強，體現(xiàn)研究設(shè)計的科學(xué)性、嚴謹性和可重復(fù)性。（2）進一步改進“專家—新手”范式，通過增加研究對象的不同層級，獲得更多的變量信息，進而說明運動認知發(fā)展的階段性特點及神經(jīng)機制。（3）根據(jù)研究任務(wù)，綜合運用各種研究方法及技術(shù)手段，彌補單一方法的缺陷，全方位證明運動員的認知優(yōu)勢特點及機制。（4）在相同研究任務(wù)的橫向比較研究中，拓展縱向追蹤研究及在實踐中的應(yīng)用訓(xùn)練研究。

[1]周成林，劉微娜.競技比賽過程中認知優(yōu)勢現(xiàn)象的詮釋與思考[J].體育科學(xué)，2010，30（10）：13-22.

[2]張明，張陽.工作記憶與選擇性注意的交互關(guān)系[J].心理科學(xué)進展，2007，15（1）：8-15.

[3]王洪彪. 羽毛球練習(xí)者知覺動作技能部分特征研究———選擇性注意與工作記憶視角[D].上海：上海體育學(xué)院，2009.

[4]NEISSER U，BECKLEN R. Selective looking：Attending to visually specified events[J]. Cognitive Psychology，2004，7：480-494.

[5]楊愛華，殷小川.乒乓球運動員空間注意特征的事件相關(guān)電位（ERP）研究[J].體育科學(xué)，2009，29（4）：35-43.

[6]趙洪朋.優(yōu)秀散打運動員知覺預(yù)測過程認知特征與神經(jīng)機制研究[D].上海：上海體育學(xué)院，2010.

[7]王小春，周成林.女子散打運動員注意瞬脫特征及神經(jīng)機制研究[J].中國體育科技，2010，46（3）：76-81.

[8]馮琰，周成林.高水平花劍運動員時間感優(yōu)勢的腦神經(jīng)機制研究[J].體育科學(xué)，2009，29（1）：35-44.

[9]鄔米娜.乒乓球運動員時間知覺的ERP 研究[D].北京：首都體育學(xué)院，2009.

[10]Richard A Magill. 運動技能學(xué)習(xí)與控制[M].張忠秋，譯.北京：中國輕工業(yè)出版社，2005.

[11]趙洪朋，周成林.優(yōu)秀散打運動員特征搜索的特點與神經(jīng)機制[J].上海體育學(xué)院學(xué)報，2010，34（4）：74-77.

[12]李曉娜.乒乓球運動員視覺搜索的ERP 特征研究[D].上海：上海體育學(xué)院，2009.

[13]馬啟偉.體育心理學(xué)[M].北京：人民體育出版社，1996.

[14]徐璐.乒乓球運動員決策過程認知加工特征的研究[D].上海：上海體育學(xué)院，2010.

[15]張玉慧.高水平乒乓球運動員發(fā)球旋轉(zhuǎn)判斷過程中神經(jīng)心理機制的研究[D].上海：上海體育學(xué)院，2011.

[16]于潔.不同情緒刺激下運動員執(zhí)行控制特征及機制研究[D].上海：上海體育學(xué)院，2010.

[17]黃琳.不同情緒狀態(tài)下籃球運動員執(zhí)行控制特點及機制研究[D].上海：上海體育學(xué)院，2011.

[18]王崢.射箭與籃球運動員腦自動加工的事件相關(guān)電位研究[D].北京：首都體育學(xué)院，2008.

[19]鄒軍，屠嘉衡，苑建齊，等.散打運動員賽前與冬訓(xùn)期間視覺事件相關(guān)電位P300 的比較[J].中國運動醫(yī)學(xué)雜志，2009，28（6）：675-677.

[20]藍永生.二十四式太極拳鍛煉對事件相關(guān)電位影響的研究[D].濟南：山東師范大學(xué)，2009.

[21]花小艷.廣播體操鍛煉對事件相關(guān)電位影響的研究[D].濟南：山東師范大學(xué)，2009.

[22]宋國萍，張侃.駕駛疲勞對聽覺注意影響的ERP 研究[J].心理科學(xué)，2009，32（3）：517-420.

[23]田旻露.兒童言語流暢的認知特征及神經(jīng)機制研究[D].上海：上海體育學(xué)院，2011.

[24]段宇昉.乒乓球運動員預(yù)期判斷攻球線路的眼動特征與反應(yīng)時研究[D].北京：首都體育學(xué)院，2008.

[25]王麗巖，李安民.不同刺激呈現(xiàn)方式對乒乓球運動員視覺搜索特征的影響[J].中國體育科技，2009，45，（5）：32-39.

[26]廖彥罡，張學(xué)民，葛春林.排球運動員觀察運動情境圖片的眼動分析[J].天津體育學(xué)院學(xué)報，2009，24（2）：133-137.

[27]趙用強，湯長發(fā).中小學(xué)網(wǎng)球運動員眼動特征的實驗研究[J].湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2009，23（6）：81-85.

[28]張帆. 羽毛球運動員判斷殺球線路的眼動特征與選擇反應(yīng)研究[D].北京：首都體育學(xué)院，2009.

[29]劉翠娟.散打運動員視覺搜索中眼動的實驗研究[J].西安體育學(xué)院學(xué)報，2010，27（4）：507- 509.

[30]李安民，高耀.重劍運動員在運動情境中視覺搜索優(yōu)勢的分析[J].武漢體育學(xué)院學(xué)報，2010，44（10）：54-58.

[31]馮琰.高水平花劍運動員認知優(yōu)勢特征及神經(jīng)機制研究[D].上海：上海體育學(xué)院，2008.

[32]高耀.重劍運動情境中視覺搜索的ERP 活動特征研究[D].上海：上海體育學(xué)院，2009.

Advance of Cognitive Neuropsychology in Sport

ZHOU Chenglin1，ZHAO Hongpeng2，ZHANG Yi3
（1.Dept.of Scientific Research，Shanghai University of Sport Shanghai 200438，China；2.Dept.of PE，Shenyang Sport University，Shenyang 110102，China；3.School of Kinesiology，Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China）

With the development of technology，sport cognitive neuropsychology has attracted more attention.Event-related potential（ERP）and functional magnetic resonance imaging（fMRI）have been used to study the neuropsychological features and brain spatial map of spatial attention，attention blink，visual search，time perception，perceptual prediction，decision-making，automatic process，and executive control in athletes.The future study in this field is supposed to focus on：（1）Putting forward specific hypotheses，centralizing design standards for the scientificness，rigorous，and repeatability；（2）Improving expert-novice paradigm，and extending study sample；（3）Combining different techniques to study the characteristics of behaviors，eye movement，and neural change during cognitive process.（4）Developing longitudinal studies and practical training with the same task；（5）Using virtual reality technique to simulate the sport situation；（6）Designing different tasks，and isolating the unique characteristics and the related neural mechanism.

sport cognitive；research techniques；sport cognitive neuropsychology

G804.87

A

1005-0000（2012）03-197-05

2012-04-20；

2012-05-01；錄用日期：2012-05-03

上海市教育委員會科技創(chuàng)新重點項目（項目編號：11zz158）；國家科技支撐計劃項目（項目編號：2009BAK62B02）

周成林（1960－），男，遼寧沈陽人，教授，博士，博士生導(dǎo)師，研究方向為運動認知理論與應(yīng)用。