運動員神經(jīng)效率假說的相關研究綜述

閆鵬，劉文學，趙懷陽

曲阜師范大學

一引言

神經(jīng)效率(neuralefficiency)假說認為在執(zhí)行認知功能測試時，擁有較高表現(xiàn)的個體比較低表現(xiàn)的個體擁有更有效的皮質(zhì)功能(Babiloni,2010)。有效的皮質(zhì)功能表現(xiàn)在大腦皮層特定頻率同步化震蕩能量的增減，即特定頻率波振幅的增大或減少。PfurtschellerG(1997)的研究證實當大腦皮層與事件相關的區(qū)域被激活，該區(qū)域的代謝和血流量增加，同時進行信息加工可以導致特定腦電波的振幅降低，這一過程被稱為事件相關去同步化(eventrelateddisynchronization，簡稱ERD)，即與事件相關的特定頻率活動能量衰減的過程；當大腦在靜息狀態(tài)下特定腦電波的振幅增高則稱為為事件相關同步化(event-relatedsynchronization，簡稱ERS)，即與事件相關的特定頻率活動能量上升的過程。所以事件相關同步化與事件相關去同步化反應了事件相關的能量變化，被認為是用來評定認知操作過程的神經(jīng)效率的指標。

二alpha頻譜（α節(jié)律）

早期研究表明調(diào)節(jié)皮質(zhì)神經(jīng)網(wǎng)絡興奮性的主要神經(jīng)機制的是8-12Hz腦電頻率的調(diào)整，即α節(jié)律(alpharhythms)，其中又分為低頻α節(jié)律（8-10Hz）和高頻α節(jié)律(10-12Hz)。Klimesch認為前者與個體整個大腦興奮喚起、精細準備和努力有關；后者反映了與感覺運動區(qū)或語義信息的精細化有關的特定神經(jīng)系統(tǒng)的任務相關振蕩。Pfurtscheller等人(1999)基于此理論框架下證實了：神經(jīng)效率是在靜息狀態(tài)下α節(jié)律事件相關能量減少或增加的反映；即：α節(jié)律的同步化(αERS)和α節(jié)律的去同步化(αERD)。

三相關研究

關于神經(jīng)效率的相關研究目前已有很多，主要從記憶、語言流暢性以及運動技能等方面進行研究。研究發(fā)現(xiàn)高智商的被試在完成認知任務時，其ERD都顯示了較低的水平。Grabner(2006)研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過訓練的被試在完成短時記憶任務是的ERD表現(xiàn)的相對較低的水平。在體育運動技能的許多相關研究也支持了這一點。特別是DelPercio等人采用專家新手范式對高爾夫、擊劍、空手道等不同體育項目的運動員進行了一系列研究。而這些研究大多數(shù)支持了神經(jīng)效率的說，但也有相悖的研究存在。

1與神經(jīng)效率假設相一致的研究

DelPercio(2009)研究發(fā)現(xiàn)相比于非運動員，優(yōu)秀空手道、擊劍運動員及非運動員在單腳站立時中央和頂葉的α節(jié)律振幅都要大于雙腳站立。與非運動員相比，空手道運動員、擊劍運動員在左右中央?yún)^(qū)、頂葉低頻α節(jié)律振幅比非運動員相關腦區(qū)α節(jié)律振幅低，高頻α節(jié)律在右額葉、左中央回和中線頂葉腦區(qū)專業(yè)運動員的幅值也比非運動員低。這些研究都證實了神經(jīng)效率假說。另外，神經(jīng)效率假說在其它運動項目上也得到了驗證。Guidoorgs(2008)對舞蹈家與非舞蹈家進行研究，結果表明與觀看日常動作視頻相比，舞蹈家在觀看舞蹈動作時顯示出顯著降低的α節(jié)律和β節(jié)律的事件相關去同步化，但非舞蹈家在觀看兩種動作視頻時并沒有出現(xiàn)這種現(xiàn)象。DelPercio(2010)的研究也再次驗證了神經(jīng)效率的假說。他的研究發(fā)現(xiàn)在左右手簡單自發(fā)性的手腕伸展任務的準備和執(zhí)行過程中，空手道運動員比非空手道運動員表現(xiàn)出較低的aERD。我國學者王麗巖(2013)對新手乒乓球運動員與專家乒乓球運動員進行研究發(fā)現(xiàn)，乒乓球運動專家在執(zhí)行發(fā)球旋轉動作識別在頂區(qū)和枕區(qū)存在明顯的ERD現(xiàn)象。但在額區(qū)和中央?yún)^(qū)則不支持神經(jīng)效率假說，表現(xiàn)為ERS現(xiàn)象。以上的研究結果從不同的角度去證實了神經(jīng)效率的假說。當然這些研究進行中也發(fā)現(xiàn)了與神經(jīng)效率假說不一致的結果。

2與神經(jīng)效率假設不一致的研究

正如王麗巖研究所表明乒乓球運動專家在執(zhí)行發(fā)球旋轉動作識別在額區(qū)和中央?yún)^(qū)表現(xiàn)為相關事件同步化，不支持神經(jīng)效率假說。另外，MurakamiT(2008)研究發(fā)現(xiàn)足球運動員脛后神經(jīng)高頻振蕩的幅度和網(wǎng)球運動員正中神經(jīng)高頻振蕩的幅度顯著的大于非運動員。ClaudioBabiloni(2008)在對高爾夫球運動員推桿進行研究，表明不成功推桿的誤差越小，大腦alpha頻率的能量越大。這些不一致的實驗結果，讓神經(jīng)效率假說存在爭議，也使神經(jīng)效率假說在運動技能執(zhí)行中可能存在條件性的解釋。正如DelPercio認為體育運動中，神經(jīng)效率出現(xiàn)可能基于以下條件：一是對于視覺信息任務來說，其刺激應該是熟悉的；二是任務技能需要訓練（即高級運動員）。

四討論

目前對神經(jīng)效率研究主要存在以下問題：1、大多采用新手專家范式，這忽略了他們之間對運動項目的熟悉程度這一重要變量；2、EEG技術通常會忽略空間信息的腦皮質(zhì)活動記錄，所以需要更先進的設備來記錄腦電活動。解決目前這些問題神經(jīng)效率假說才能得到更準確的論證。