與棒球相關(guān)的運(yùn)動視覺研究

朱晶晶，王 犁

(1.杭州醫(yī)學(xué)院，浙江 杭州 310058；2.溫州醫(yī)科大學(xué) 附屬眼視光醫(yī)院杭州院區(qū)，浙江 杭州 310020)

0 前 言

初次接觸球類運(yùn)動時，我們常會聽到教練說“保持視線，盯著球”。傳奇足球教練布蘭頓科利爾(Blanton Collier)曾提出眼睛指揮身體的理論(The eyes lead the body.)[1]。視覺(Vision)在體育運(yùn)動中所起的作用不言而喻，它就如同指揮肌肉運(yùn)動的信號器。視力強(qiáng)調(diào)視網(wǎng)膜上的圖像清晰度，視覺包含了一個更廣泛的含義，它還包括對所看到的信息進(jìn)行處理的心理過程，及視覺影像的輸出[2]。當(dāng)面對大量的信息時,我們的視覺注意系統(tǒng)只能對其中少部分進(jìn)行選擇性加工[3]，并且熟練者與新手在視覺信息選擇方面可能存在差異。那么，運(yùn)動員與非運(yùn)動員(以及優(yōu)秀運(yùn)動員和普通運(yùn)動員)在視覺方面的差異，是否是其成績不一致的重要原因，通過視覺訓(xùn)練等運(yùn)動方式能否提高體育成績，也是許多研究想要解決的關(guān)鍵點。本文就棒球運(yùn)動相關(guān)視覺特點展開探討。

1 運(yùn)動視覺的特性及生物機(jī)制

1.1 運(yùn)動視覺的特性

早在1921年，就有研究顯示傳奇棒球運(yùn)動員Babe Ruth的感官和運(yùn)動天賦異于常人，他的視覺技能要更優(yōu)秀，反應(yīng)時間也比普通人更快[4]。之后也有進(jìn)一步的文獻(xiàn)研究視覺在體育運(yùn)動中的作用。但直到上世紀(jì)70、80年代，才正式進(jìn)展到對運(yùn)動相關(guān)的視覺技能，即運(yùn)動視覺(Sports Vision)等進(jìn)行實證研究階段。而在過去的幾十年里，運(yùn)動相關(guān)視覺問題領(lǐng)域的研究發(fā)展迅速[5]。

視覺活動的類型是多種多樣的，如：動態(tài)視力、靜態(tài)視力、眼球運(yùn)動、立體視、手一眼/腳一眼協(xié)動、調(diào)節(jié)、視野等[6]。有關(guān)體育運(yùn)動中的視覺研究，可分為視覺硬件(Vision hardware)和視覺軟件(Vison software)兩部分。硬件更傾向于機(jī)械和物理方面的一般特性，比如視力、視野大小、深度知覺、對比敏感度等；軟件則傾向于認(rèn)知方面的特性，比如視覺注意力和記憶力、視覺反應(yīng)時間等。根據(jù)不同的體育運(yùn)動項目，與之相關(guān)的視覺技能也不一致。Starks[7]的跨領(lǐng)域研究提供了支持視覺知覺和視覺認(rèn)知能力在專業(yè)運(yùn)動員中有所增強(qiáng)的理論。比如排球運(yùn)動員有較好的處理速度和探測速度運(yùn)動方向能力，水球運(yùn)動員則有更好的視覺反應(yīng)時間，棒球運(yùn)動員則更傾向于有更好的立體視覺，同時能進(jìn)行大量同步判斷。根據(jù)相關(guān)研究總結(jié)，列出表1展示部分運(yùn)動與視覺的關(guān)系[8]。

表1 不同運(yùn)動項目所需具備的主要視覺技能

1.2 運(yùn)動視覺的生物機(jī)制

生物視覺的腦機(jī)制極其復(fù)雜,運(yùn)動感知是生物視覺腦機(jī)制的重要組成部分之一。在這類大腦活動中，通過眼睛進(jìn)行知覺輸入，再以手或其他部位動作輸出。運(yùn)動中的手/腳眼技能從根本上依賴于一系列視覺運(yùn)動的整合功能，從而形成視覺輸入和生物力學(xué)輸出之間的聯(lián)系。視覺并不是停留在眼睛上，而是需要一套協(xié)調(diào)的大腦機(jī)制，將視覺輸入轉(zhuǎn)化為行動的快速決策。近年來對大腦的解剖結(jié)構(gòu)，即基底神經(jīng)節(jié)的研究，發(fā)現(xiàn)基底神經(jīng)節(jié)在環(huán)境分析和對智能行為的規(guī)劃和執(zhí)行的適應(yīng)性使用中，扮演了一個意想不到的角色，Davis[9]等的研究將視覺信息處理過程總結(jié)如圖1。有研究認(rèn)為，人視覺對物體的知覺與對行為的控制分屬于兩個不同的系統(tǒng)，即知覺的視覺和控制行為的視覺依賴于獨立的中樞機(jī)制[10]。Ungerleider 和Mishkin 最先提出了該理論的解釋，認(rèn)為 “腹側(cè)知覺系統(tǒng)”負(fù)責(zé)目標(biāo)的視覺辨認(rèn)， “背側(cè)視覺運(yùn)動系統(tǒng)”則與物體的空間定位有關(guān)[11]。

表2 背側(cè)與腹側(cè)系統(tǒng)特性

人類對知視覺學(xué)習(xí)的研究已經(jīng)進(jìn)展了很久，近幾十年來的大量研究結(jié)果提示即使是在感覺信息處理的早期階段，處理基本感知表征的神經(jīng)細(xì)胞在成人后依然具有相當(dāng)?shù)目伤苄浴Ｖ曈X學(xué)習(xí)包含多個大腦皮層，是一種自下而上和自上而下的信號的匯聚，包含了多層的神經(jīng)操作鏈，這些神經(jīng)操作需要有效地引導(dǎo)基于多通道感官體驗的行為。這個周期以視覺運(yùn)動整合的形式表現(xiàn)出來，是視覺系統(tǒng)的多個層面的計算，它提供了在頂葉和額葉的動作實時感覺更新[12]。具體的運(yùn)動視覺對于信息處理的著名模型如圖2-3所示。

2 棒球?qū)\(yùn)動視覺的需求

棒球是一種需要高水平技能和準(zhǔn)確性的運(yùn)動，它需要擁有速度、敏捷性和力量等體能，攻守分明、競賽規(guī)律復(fù)雜、場面多變，同時是一項產(chǎn)生大量的擊球率、打擊率、擊球次數(shù)等定量擊球數(shù)據(jù)的運(yùn)動，對視覺技能要求非常高。人們常說棒球運(yùn)動員比“正常人”有更好的視力，棒球被稱為運(yùn)動中最具視覺要求的運(yùn)動。Hoffman等[15-19]多人的研究提示職業(yè)和大學(xué)棒球運(yùn)動員比普通人有更好的視力、對比敏感度、視覺追蹤能力。由于棒球運(yùn)動中運(yùn)動員所處位置的不同，其視覺能力及相關(guān)要求可能也不一樣。比如擊球是一種眼手協(xié)調(diào)要求非常高的運(yùn)動，需要高度集中的注意力和良好的視力，從而準(zhǔn)確地判斷投手的投球意圖并掌握揮棒的恰當(dāng)時機(jī)，這取決于運(yùn)動員對視覺信息的快速提取與處理能力。根據(jù)棒球運(yùn)動的特點，棒球運(yùn)動中著重考慮以下幾個方面的視覺技能。

2.1 視力(VISUAL ACUITY)

靜態(tài)和動態(tài)視力對棒球運(yùn)動員來說很重要。良好的動態(tài)視力有助于提高反應(yīng)時間和追蹤能力。

2.2 周邊視力(PERIPHERAL VISION)

投手從良好的外周視野中獲益，進(jìn)行快速決策。周邊視力也給與運(yùn)動員更好的空間定位感。

圖1 視覺信息處理模型[9]

圖2 運(yùn)動視覺金字塔模型[13]

圖3 Welford處理模型[14]

2.3 深度知覺(DEPTH PERCEPTION)

對于經(jīng)常判斷飛球的外野手來說，這是一項必不可少的技能。尤其當(dāng)球在空中而不是地面上被擊中時，對這項技能的要求更高。

2.4 眼球運(yùn)動(EYE MOTILITY)

追蹤能力對擊球手而言至關(guān)重要。良好的眼睛運(yùn)動能力則是成為優(yōu)秀擊球手的第一步。

2.5 聚焦速度(SPEED OF FOCUSING)

不管運(yùn)動員處于進(jìn)攻或防守位置，良好的聚焦速度使其注意力可以快速變化，以便更準(zhǔn)確地追蹤棒球的位置。

2.6 手/腳眼協(xié)調(diào)(EYE/HAND/BODY/FOOT COORDINATION)

為了獲得場上的最佳位置，并做出最準(zhǔn)確的判斷，獲得視覺信息的同時，可以保證身體做出最準(zhǔn)確的判斷。

2.7 眩光恢復(fù)速度(GLARE RECOVERY SPEED)

與運(yùn)動員在不同環(huán)境的光照條件下減少眩光，提高視覺舒適性，增強(qiáng)視功能的能力相關(guān)。

2.8 顏色知覺(COLOR PERCEPTION)

主要是識別對手和考慮地面因素等能力。當(dāng)對比增加時，棒球運(yùn)動員將棒球與背景區(qū)分開來的能力就會增強(qiáng)。

2.9 視覺記憶(VISUAL MEMORY)

對投手和外野手的記憶有一定的幫助。同樣的，對于那些曾經(jīng)面對過投手并且看到過其投擲的擊球手來說也是如此。

3 棒球相關(guān)的視覺訓(xùn)練

3.1 運(yùn)動視覺訓(xùn)練

對于棒球運(yùn)動而言，運(yùn)動技能的發(fā)展是很重要的。重復(fù)是運(yùn)動的關(guān)鍵。但是，如果只是重復(fù)，那么最終就會限制運(yùn)動者的潛力。是否可以通過視覺訓(xùn)練等其他方式提高運(yùn)動員的成績，也是不少研究希望解決的關(guān)鍵點。視覺訓(xùn)練是一種眼睛和大腦的訓(xùn)練方式，是一種大腦視覺神經(jīng)認(rèn)知系統(tǒng)的刺激與訓(xùn)練。某些種類的視覺訓(xùn)練已經(jīng)被使用了相當(dāng)長的一段時間。從上世紀(jì)上半葉的改善雙眼功能到后期著重于治療由不良視力引起的較差的閱讀能力或?qū)W習(xí)成績等，還有的被運(yùn)用到改善視力從而提高運(yùn)動成績等的研究中。

“運(yùn)動視覺訓(xùn)練”(Sports Vision Training)即針對視覺感知和視覺運(yùn)動的訓(xùn)練，可以改善視力，提高感官處理速度，最終提高運(yùn)動成績，并盡可能減少運(yùn)動傷害。運(yùn)動視覺訓(xùn)練的理論中蘊(yùn)含三個方面的主要思想：①視覺的某些方面對特定的運(yùn)動來說是很重要的；②這些方面的視覺功能可以通過訓(xùn)練改善；③視覺功能的改善可以轉(zhuǎn)化為體育成績的提高等。

鑒于體育運(yùn)動的重要性，運(yùn)動視覺訓(xùn)練其實已經(jīng)運(yùn)用了相當(dāng)長的一段時間，致力于提高運(yùn)動員的視覺技能，包括對比敏感度、深度知覺、眼手協(xié)調(diào)、視覺反應(yīng)時間、動態(tài)視力、追蹤、聚焦和周邊視覺等。有些訓(xùn)練方法只側(cè)重于視覺的一個方面，有些則側(cè)重于視覺多個方面的集合。在過去的幾十年間，越來越多的電子檢測手段也運(yùn)用到了該領(lǐng)域中來[19，20]，并衍生出許多視覺運(yùn)動的訓(xùn)練方法，針對不同的運(yùn)動類別，所對應(yīng)的訓(xùn)練方法也各具特色。視覺訓(xùn)練的方法分類如圖4所示。

圖4 視覺訓(xùn)練的方法分類

3.2 運(yùn)動視覺訓(xùn)練在棒球中的具體運(yùn)用

具體到視覺訓(xùn)練在棒球運(yùn)動中的運(yùn)用，比如有訓(xùn)練兩只眼睛一起運(yùn)動的速度和效率，以期幫助球員們增強(qiáng)眼睛的關(guān)注力，因為視覺信息會影響場上的決定，球員們會首先用他們的眼睛來做出反應(yīng)，為了擊球，球員必須清楚地看到球的位置、運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)；有的訓(xùn)練方式，則通過電腦或者視力專家等對運(yùn)動員獨特的視覺系統(tǒng)進(jìn)行徹底的評估,并訓(xùn)練其深度知覺、視覺定位、對比敏感度、周邊視覺、識別、跟蹤和反應(yīng)時間等，然后通過數(shù)據(jù)監(jiān)測和評估運(yùn)動員的表現(xiàn)和改進(jìn)情況；還有的訓(xùn)練比如多目標(biāo)跟蹤和感官認(rèn)知訓(xùn)練可以提高視覺信息處理速度，提高注意力等；有的視覺訓(xùn)練甚至還可以細(xì)化到為棒球運(yùn)動員提供更合適的運(yùn)動產(chǎn)品顏色，當(dāng)顏色對比增加時，棒球運(yùn)動員將棒球與背景區(qū)分開來的能力就會增強(qiáng)；有的則會推薦合適的眼鏡或隱形眼鏡，或者設(shè)計一個視覺治療方案，以最大限度地提高視覺技能。不過，在棒球運(yùn)動視覺訓(xùn)練中，其他因素，比如運(yùn)動者及研究者的年齡、性別、以及參與者數(shù)量等也可能影響研究結(jié)果及訓(xùn)練效果。

3.3 棒球運(yùn)動的視覺傷害及預(yù)防

每年，參與棒球等運(yùn)動都會導(dǎo)致許多參加者的眼睛受傷，其中許多傷害通過提前預(yù)防可以避免。根據(jù)損傷風(fēng)險的大小，可以分為低、高、極高風(fēng)險。低風(fēng)險的運(yùn)動不使用球、球棒或網(wǎng)拍，一般不涉及身體接觸。高風(fēng)險運(yùn)動經(jīng)常使用其他設(shè)備，可能涉及身體接觸，極高風(fēng)險運(yùn)動則包括直接面對面接觸的運(yùn)動。棒球?qū)儆跇O高風(fēng)險運(yùn)動，了解其風(fēng)險和常見的傷害，以及如何幫助預(yù)防，就至關(guān)重要。棒球中最常見的眼部損傷包括：角膜擦傷、眶周水腫、骨折、結(jié)膜下出血、前房積血、外傷性白內(nèi)障、玻璃體出血、視網(wǎng)膜出血等。對于在棒球訓(xùn)練中的常見損傷，應(yīng)及時冰敷、綁帶縫合，并進(jìn)行專業(yè)眼科檢查，將運(yùn)動視覺訓(xùn)練結(jié)合到損傷恢復(fù)的訓(xùn)練中，也可以事半功倍。

4 結(jié)論及建議

對于棒球運(yùn)動而言，良好的視覺技能是必須的，通過運(yùn)動視覺訓(xùn)練提高眼球運(yùn)動的速度和準(zhǔn)確性，使其更好的聚焦，以期改善手眼協(xié)調(diào)能力，以及當(dāng)身體疲勞時仍然具有較好的保持雙眼協(xié)同工作的能力；在訓(xùn)練中，還可以結(jié)合傳統(tǒng)的技術(shù)方法訓(xùn)練棒球運(yùn)動員的眼睛，提高擊球率，并把視覺訓(xùn)練作為訓(xùn)練或傷害預(yù)防的一部分等。視覺不僅僅是看得清楚，許多相互關(guān)聯(lián)的視覺技能會影響運(yùn)動能力。對于棒球運(yùn)動而言，正如運(yùn)動練習(xí)可以提高速度和力量一樣，它們也能提高運(yùn)動員的視覺健康和準(zhǔn)確性。開展視力篩查、視力保護(hù)咨詢、眼部外傷管理、視覺訓(xùn)練項目等，在棒球運(yùn)動的過程中，也應(yīng)提倡進(jìn)行的。

但對于視覺相關(guān)運(yùn)動而言，有更好的視力是否必然能提高運(yùn)動成績有待進(jìn)一步的討論，因為認(rèn)證這個概念的客觀和量化評估還相對缺乏，運(yùn)動的腦神經(jīng)機(jī)制尚未徹底清楚，而運(yùn)動視覺大多又不易直接測量，運(yùn)動的不同類型以及運(yùn)動員在運(yùn)動場上的站位等都可能影響視覺技能的發(fā)揮，甚至可能對運(yùn)動視覺的研究結(jié)論產(chǎn)生不同的影響，結(jié)論不一而足。

專業(yè)的運(yùn)動視覺領(lǐng)域還有很大的成長空間。不少高水平的運(yùn)動員也并沒有接受過復(fù)雜的視覺檢查項目，并且沒有意識到視覺能力在運(yùn)動技能中可能發(fā)揮的重要作用。同時，運(yùn)動視覺研究也需要更多相關(guān)研究項目的實驗室及臨床數(shù)據(jù)實證，從而增加其接受度。當(dāng)然，有關(guān)運(yùn)動的研究不可能獨立進(jìn)行，視覺訓(xùn)練研究等也需要結(jié)合其他影響因素，比如力量訓(xùn)練、速度訓(xùn)練、靈活訓(xùn)練等進(jìn)行分析?？傊覀兊陌羟蛴?xùn)練還應(yīng)該結(jié)合神經(jīng)外科學(xué)、心理學(xué)以及體育運(yùn)動等相關(guān)學(xué)科的成果，借鑒先進(jìn)經(jīng)驗，在相關(guān)眼科專家的指導(dǎo)下，根據(jù)自身客觀及訓(xùn)練條件等，為運(yùn)動員進(jìn)行視力檢測和檢測結(jié)果分析，幫助運(yùn)動員提升視力保健意識，通過必要的視力矯正和視覺訓(xùn)練等，幫助運(yùn)動員發(fā)揮最佳的視覺潛能，盡可能為運(yùn)動成績的提高提供相應(yīng)的幫助。

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