高水平羽毛球運動員抑制控制特點：一項ERP的研究

陳嘉成，李雅南，金鑫虹，周成林

羽毛球運動是一項典型的開放型運動，運動員需依據(jù)外部不斷變化的環(huán)境對自身動作進行調(diào)整。羽毛球運動作為隔網(wǎng)對抗（持拍類）項目，其最大的特點是雙方運動員交替擊球，在場地上相互博弈，實現(xiàn)控制與反控制過程。這就決定了運動員的技戰(zhàn)術(shù)實施具有較大的隨機性與變異性[1]。如當運動員應(yīng)對對手快速回球時，若隨即判斷球有出界嫌疑，此時他們需要快速抑制正在進行的揮拍動作，避免觸球；在遭遇對手假動作欺騙導(dǎo)致第一反應(yīng)出錯時，運動員需要即刻抑制不適當?shù)姆磻?yīng)或反應(yīng)趨勢，同時進行二次起動，變換擊球方式，避免快速失分。由此可見，快速抑制和變換能力是羽毛球運動員提高回球質(zhì)量的重要保障。

認知心理學(xué)領(lǐng)域，把“正在進行或?qū)⒁M行的，不符合當前環(huán)境需求的動作”能力稱為抑制控制，它包含反應(yīng)抑制和反應(yīng)調(diào)整2個部分[2]。在眾多研究范式中，信號停止任務(wù)（stop signal task，SST）[3]被研究者認為是測量反應(yīng)抑制能力的經(jīng)典范式，它通過執(zhí)行過程（go process）以及停止過程（stop process）反映出純正的抑制過程。賽馬模型（horse-racemodel）[4]認為，動作執(zhí)行與動作抑制過程是2個互相獨立的過程，且兩者之間處于不斷競爭的狀態(tài)，抑制的結(jié)果取決于哪個過程率先完成。通過賽馬模型的數(shù)學(xué)公式計算，便可得到被試抑制一個動作所需的潛在加工時間（SSRT），即抑制速度。SSRT越短，說明抑制速度越快，反之亦然。信號變換任務(wù)（change-signal task）[5]是信號停止任務(wù)的變式和延伸，在該任務(wù)中，反應(yīng)調(diào)整過程得到完整體現(xiàn)。多數(shù)研究者認為，在動作變換過程中包含執(zhí)行過程、停止過程和變換過程3個獨立的子過程，三者相互獨立，依次進行，且賽馬模型同樣是支持該范式的理論模型[4，6]。因此，信號變換任務(wù)不僅能夠得到被試的反應(yīng)動作變換特征，還能觀測到在反應(yīng)調(diào)整過程中被試的反應(yīng)抑制特征（CSRT）。SST與CST已廣泛應(yīng)用于心理學(xué)界的各個領(lǐng)域，如反應(yīng)抑制的基礎(chǔ)研究[7-8]、臨床病人的認知缺陷[9-10]、高水平運動員的認知特征[11]和有氧運動對抑制功能的作用[12]等。然而，有研究者證明，2種任務(wù)中的反應(yīng)抑制具有相同的神經(jīng)機制[2，13]，且在對臨床病人的研究中，使用SST所得到的結(jié)果與CST的結(jié)果基本一致，說明2種抑制過程具有相同的加工特點[14-16]。但兩者存在差異：在于認知加工中，CST比SST多出一個動作變換的過程。以上研究結(jié)果表明，SST和CST是分別用于評估反應(yīng)抑制和反應(yīng)調(diào)整的任務(wù)，可以在研究中交互使用，依據(jù)不同動作控制的要求來探究反應(yīng)抑制的表現(xiàn)特征。

信號停止任務(wù)與信號變換任務(wù)能夠很好地測量抑制控制的2個部分——反應(yīng)抑制與反應(yīng)調(diào)整，而羽毛球運動員在日常訓(xùn)練及比賽中無時無刻都在經(jīng)歷該過程，那么他們的這種抑制控制能力是否優(yōu)于普通人群呢？不少研究者采用經(jīng)典的抑制任務(wù)為試驗范式，以深入理解不同運動項目運動員的反應(yīng)抑制的加工特點。研究表明，開放型項目（如擊劍、網(wǎng)球）運動員的反應(yīng)抑制能力均優(yōu)于普通人[17-18]。同時，研究者們借助事件相關(guān)電位技術(shù)（ERP），探究運動員在抑制過程中其大腦皮層的電活動變化[19-20]。研究發(fā)現(xiàn)，運動員在Go/Nogo任務(wù)中，由Nogo刺激誘發(fā)的N2，P3成分與普通人相比存在差異，以此從電生理學(xué)的角度解釋運動員對停止信號進行反應(yīng)抑制過程中的加工機制。但是，以往研究只側(cè)重探討運動員的反應(yīng)抑制能力，忽略了運動員反應(yīng)調(diào)整表現(xiàn)，以及在反應(yīng)調(diào)整中的抑制特征，而反應(yīng)調(diào)整是運動員在場上需要完成的主要動作控制過程，且與Go/Nogo任務(wù)相比，信號停止任務(wù)和信號變換任務(wù)更好地反映了運動員在真實賽場中的抑制過程。因此，為全面了解高水平運動員的抑制控制特征，有必要結(jié)合該2種任務(wù)進行深入探討。

然而，大部分研究都只關(guān)注運動員抑制過程本身，卻較少有研究將關(guān)注點放在抑制控制的早期準備過程上。雙控制機制理論認為，認知控制過程主要通過2種不同的操作模式完成：反應(yīng)型控制和前攝型控制[21]。以抑制過程為例，在反應(yīng)型控制中，人們對隨機出現(xiàn)的停止信號進行即時反應(yīng)，注意過程成為這種即時行為的晚期校正機制，當人們檢測到停止信號時才對執(zhí)行反應(yīng)進行動作抑制，這種控制機制屬于刺激驅(qū)動型機制。而在前攝型控制中，人們會在刺激出現(xiàn)之前由任務(wù)目標生成一組早期選擇機制，使得任務(wù)目標相關(guān)的信息指導(dǎo)行為，以此形成特定的注意、感知和動作系統(tǒng)偏向，在停止信號出現(xiàn)前，人們可以在大腦內(nèi)部生成一個停止目標，將注意集中至停止信號可能出現(xiàn)的區(qū)域，提前激活抑制機制，這種控制機制屬于目標驅(qū)動型機制。2種控制機制共同作用，使人們的認知控制過程得以順利完成，提前生成的任務(wù)目標使得前攝型控制比反應(yīng)型控制更加靈活，快速[22]。有研究發(fā)現(xiàn)，在將要進行動作抑制之前事先啟動抑制網(wǎng)絡(luò)，會促進接下來的抑制表現(xiàn)[23]，說明前攝型控制機制在抑制表現(xiàn)中的重要作用。而運動員表現(xiàn)出優(yōu)于常人的抑制能力，是否與前攝型控制機制有關(guān)？因此，為全面了解運動員的抑制控制能力，嘗試探討運動員在反應(yīng)調(diào)整過程中抑制特征，以及抑制控制中的前攝型控制機制是非常必要的。因此，本文借助事件相關(guān)電位技術(shù)，觀測被試在任務(wù)過程中的大腦皮層電活動，以探究高水平羽毛球運動員在停止信號未出現(xiàn)時是否會做出額外的應(yīng)答準備，對抑制控制過程中的前攝型控制機制進行初探。

綜上所述，提出如下假設(shè)：高水平羽毛球運動員的反應(yīng)抑制速度及反應(yīng)調(diào)整速度較快，并且抑制速度并不會隨著認知過程難度的增加而減慢，且高水平羽毛球運動員將對可能出現(xiàn)的停止信號或變換信號做出更多的反應(yīng)準備?；诖耍撗芯窟\用專家-新手范式，采用信號停止任務(wù)和信號變換任務(wù)，借助ERP技術(shù)擬探究高水平羽毛球運動員的抑制控制特點。此研究能夠幫助我們進一步探究和了解長期專業(yè)訓(xùn)練及比賽對羽毛球運動員的抑制功能帶來的可塑性變化。

1 研究對象與方法

1.1被試

本研究從上海體育學(xué)院選取41名本科生被試，將其設(shè)置為高水平羽毛球運動員（專家組）和普通大學(xué)生（對照組）2個組別，慣用手均為右手，視力或矯正后視力正常，且身體健康，無腦損傷和其他精神類或器質(zhì)性病史（見表1）。專家組20人（男14名，女6名），M=19.7歲（SD=1.1），運動等級為國家二級或以上，且每周保持5 h以上的訓(xùn)練時間。普通組21名（男14名，女7名），M=19.1歲（SD=1.7），均無運動訓(xùn)練經(jīng)歷及日常鍛煉習慣。在進行數(shù)據(jù)預(yù)處理時，每組各有一名被試因其行為數(shù)據(jù)在該組平均值的3個標準差之外，視為極端值被剔除，由此，最終保留39名被試，專家組19名，對照組20名。每名被試均需簽署知情同意書，試驗完成后能到一定報酬。

表1 被試基本信息Table1 The In form ation of Subjects

1.2 試驗設(shè)計

采用2×2兩因素混合設(shè)計，因素一為組間變量，分別為專家組和新手組2個水平；因素二為組內(nèi)變量，即不同任務(wù)（信號停止任務(wù)，信號變換任務(wù)）中的2種刺激條件，即反應(yīng)執(zhí)行刺激（go信號）和反應(yīng)停止/變換刺激（stop/change信號）。

因變量包括動作執(zhí)行、動作停止/變換的反應(yīng)時和正確率，以及在反應(yīng)刺激下誘發(fā)的腦電P2成分。

1.3 試驗設(shè)備

試驗程序在Matlab軟件中的PsychToolbox工具箱編制而成。試驗中的刺激顯示和反應(yīng)記錄采用DELL臺式機，被試使用數(shù)字小鍵盤進行按鍵反應(yīng)。電腦CUP主頻為3.0 GHz，顯示器19英寸，分辨率為1 024×768，刷新頻率為100 Hz。

ERP試驗設(shè)備采用德國Brain Products公司生產(chǎn)的Recorder記錄與分析系統(tǒng)。電極帽采用國際10-20標準電極系統(tǒng)定位，設(shè)置64個Ag/AgCl記錄電極點，電極點FCz處為參考電極點，AFz處為接地電極點。水平眼電（EOG）電極記錄安置在被試左眼外側(cè)1 cm處，垂直眼電（ECG）電極記錄安置在右眼下眼眶中下處1 cm處。頭皮與每個電極之間的阻抗保持在10 kΩ以下，采樣頻率為500Hz/導(dǎo)。

1.4 試驗程序

1.4.1 信號停止任務(wù) 信號停止任務(wù)（Stop-Signal Task，SST）由2種任務(wù)組成：動作執(zhí)行任務(wù)與動作停止任務(wù)。動作執(zhí)行任務(wù)中，go信號是2種箭頭圖案，被試的任務(wù)是當箭頭朝左時，快速按“4”鍵；當箭頭朝右時，則快速按“6”鍵。動作停止任務(wù)中，停止信號是箭頭外圍的紅色方框，在靶刺激之后呈現(xiàn)，被試的任務(wù)是看到此信號后立即停止對靶刺激的按鍵反應(yīng)（見圖1）。

圖1 信號停止任務(wù)試驗流程圖Figure1 Illustration of the Process in SST

1.4.2 信號變換任務(wù) 在信號變換任務(wù)（Change-Signal Task，CST）中包含2種不同的任務(wù)：動作執(zhí)行任務(wù)與動作變換任務(wù)。go任務(wù)與SST中的go任務(wù)一致，被試需對靶刺激進行快速按鍵（箭頭朝左，按數(shù)字鍵“4”；箭頭朝右，按數(shù)字鍵“6”）。動作變換任務(wù)中，變換信號為主要刺激，該信號是箭頭外圍的紅色圓圈，在靶刺激之后呈現(xiàn)，被試的任務(wù)是看到此信號后需立即停止對靶刺激的按鍵反應(yīng)，并將按鍵模式由之前的左右側(cè)按鍵改為上下端按鍵。即當朝左箭頭外出現(xiàn)紅色圓圈中時，要求被試快速按數(shù)字鍵“8”；當朝右箭頭外出現(xiàn)紅色圓圈時，要求被試快速按數(shù)字鍵“2”（見圖2）。

圖2 change-signa l任務(wù)試驗流程圖Figure2 Illustration of the Process in CST

在該研究中的2個試驗任務(wù)中，靶刺激（go信號）的呈現(xiàn)時間稱為SOA（stimulus onset asynchrony）。依據(jù)LOGAN等研究者提出的數(shù)學(xué)模型，SOA并不是個固定值，我們采用追蹤法（the staircase tracking procedure）將它的值設(shè)置為隨著被試的表現(xiàn)而上下浮動：若在前一個信號試次中，被試反應(yīng)正確，則SOA在當前的信號試次中將延長50ms，以增大停止或變換難度；反之，若在前一個信號試次中被試反應(yīng)錯誤，則當前的信號試次中的SOA將縮短50ms，以減小停止或變換難度。使用追蹤法，被試的停止或變換成功率可維持在50%左右[24]。本研究中，我們將SOA的初始值設(shè)定為200ms，其變動范圍為50～700ms。

試驗中，用數(shù)字鍵盤采集被試的按鍵反應(yīng)，被試一律進行右手食指按鍵反應(yīng)，并要求被試按鍵反應(yīng)之前食指從數(shù)字鍵“5”出發(fā)，完成反應(yīng)后回到該鍵。在SST和CST中，70%的試次為go試次，其中g(shù)o信號朝向左側(cè)和右側(cè)的概率均為50%，另外30%的試次為停止或變換試次。SST和CST均有3個block，每個block均包含120個試次。此外，在試驗開始前，被試需完成3個練習block，每個block有20個試次，包括14個go試次和6個信號試次。

1.5 試驗流程

所有被試在上海體育學(xué)院運動心理研究中心完成試驗。試驗開始前，被試仔細閱讀指導(dǎo)語，待完全理解指導(dǎo)語并完成練習后，進入正式試驗。試驗中，被試眼睛距屏幕1m，并被要求放松身體，以感覺舒服的坐姿完成試驗。

1.6 數(shù)據(jù)采集與分析

1.6.1 行為數(shù)據(jù)的采集與分析 本研究主要分析的因變量為反應(yīng)時和正確率。在SST中，采集被試的go正確率和go反應(yīng)時，停止stop正確率，以及成功停止按鍵時的SOA，即停止信號延時（Stop Signal Delay，SSD）。在CST中，同樣采集被試的go正確率和go反應(yīng)時，change正確率，以及成功變換按鍵時的SOA，即變化信號延時（Change Signal Delay，CSD），還包括被試進行正確動作變換的反應(yīng)時間（change RT）。此外，將計算每名被試的抑制反應(yīng)時，即該被試在SST和CST中抑制一個動作所需的反應(yīng)時間（Stop Signal Response Time，SSRT&Change Signal Response Time，CSRT），計算方法是將該被試在go試次中正確反應(yīng)的平均反應(yīng)時減去該被試在信號試次中所有正確試次下的平均SOA，即SSRT=go RT-SSD；CSRT=go RT-CSD。（見表2）

表2 2種任務(wù)中所測量的行為指標Table2 Behavioral Measurements in the Two Task

使用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件包，對SST中的正確率數(shù)據(jù)進行2（反應(yīng)類型：go，stop）×2（組別：專家組、對照組）重復(fù)測量方差分析；對CST中的正確率數(shù)據(jù)依次進行2（反應(yīng)類型：go，change）×2（組別：專家組、對照組）重復(fù)測量方差分析。之后，對2種任務(wù)下的反應(yīng)時數(shù)據(jù)[go RT、抑制反應(yīng)時（SSRT、CSRT）]依次進行2（組別：專家組、對照組）×2（任務(wù)：SST，CST）重復(fù)測量方差分析。對變換任務(wù)的變換反應(yīng)時進行獨立樣本T檢驗。

1.6.2 ERP數(shù)據(jù)的采集與分析 采用EEGLAB軟件包進行數(shù)據(jù)分析。將雙側(cè)乳突上電極點（TP9，TP10）的平均電位設(shè)為參考值，數(shù)字濾波為1～30Hz帶通，去除50Hz的市電干擾，自動排除±100μV范圍外的片段。

本研究記錄與分析2種試驗任務(wù)下靶刺激誘發(fā)的ERP。在2種任務(wù)的所有g(shù)o試次中，選取所有被試正確反應(yīng)的go試次，以go信號出現(xiàn)為0點，分析0～600ms內(nèi)的ERP成分，并對-200～0ms內(nèi)的EEG平均波幅進行基線校正。最后，分別疊加2種試驗任務(wù)下go試次誘發(fā)的ERP，并得到ERP成分的平均波幅與潛伏期。

本研究擬探討P2成分，在分析go刺激誘發(fā)的ERP時，將分析窗口設(shè)置為（120～180ms），選取中線上Fz、FCz、Cz和Pz 4個電極位點作為興趣點，使用SPSS 20.0，采用2（組別）×4（電極位點）重復(fù)測量方差分析，分別對SST和CST中g(shù)o試次的平均波幅和潛伏期進行統(tǒng)計分析。在對行為數(shù)據(jù)和ERP數(shù)據(jù)統(tǒng)計時，對不滿足球形檢驗的統(tǒng)計量采用Greenhouse Geisser法矯正自由度和P值，事后比較采用LSD法，將P＜0.05視為差異顯著，而將0.05＜P＜0.08視為邊緣顯著。

最后，為了檢測抑制控制的準備過程與抑制能力之間的關(guān)聯(lián)，分別分析了2組被試的行為數(shù)據(jù)與ERP數(shù)據(jù)之間的雙變量相關(guān)：（1）停止/變換正確率與P2波幅；（2）SSRT/CSRT與P2波幅；（3）變換反應(yīng)時與P2波幅。

2 結(jié) 果

2.1 高水平羽毛球運動員與普通人的反應(yīng)正確率比較

在SST中，以反應(yīng)類型和組別為自變量，對2組被試的go正確率與stop正確率進行重復(fù)測量方差分析，結(jié)果顯示：組別主效應(yīng)不顯著[F（1，37）=0.866，P=0.358，ηp2=0.023]，反應(yīng)類型的主效應(yīng)顯著[F（1，37）=7 198.086，P＜0.001，ηp2=0.995]；事后比較結(jié)果發(fā)現(xiàn)，go正確率（98.11%±2.04）顯著高于stop正確率（48.65%±2.86）（P＜0.001）；反應(yīng)類型與組別之間不存在交互作用[F（1，37）=3.934，P=0.155，ηp2=0.096]（見表3）。

在CST中，以反應(yīng)類型和組別為自變量，對2組被試的go正確率與change正確率進行重復(fù)測量方差分析，結(jié)果顯示：組別主效應(yīng)不顯著[F（1，37）=0.579，P=0.451，ηp2=0.015]，反應(yīng)類型的主效應(yīng)顯著[F（1，37）=2 320.694，P＜0.001，ηp2=0.995]；事后比較結(jié)果發(fā)現(xiàn)，go正確率（98.04%±2.44）顯著高于change正確率（46.25%±5.96）（P＜0.001）；反應(yīng)類型與組別之間不存在交互作用[F（1，37）=0.498，P=0.485，ηp2=0.013]（見表3）。

表3 2種任務(wù)的數(shù)據(jù)結(jié)果Table3 Behavioral Data Associated with the Two Tasks

以上結(jié)果表明，2組被試在不同反應(yīng)類型的任務(wù)中正確率相同，且stop正確率和change正確率不存在組間差異（達到50%左右），該結(jié)果符合階梯追蹤法（staircase tracking procedure）的假設(shè)[25]，說明本研究中試驗任務(wù)的參數(shù)設(shè)置具有良好的信度。

2.2 高水平羽毛球運動員的動作執(zhí)行特點

對2組被試在停止任務(wù)和變換任務(wù)中正確go試次的反應(yīng)時進行重復(fù)測量方差分析，結(jié)果顯示：組別主效應(yīng)邊緣顯著[F（1，37）=3.362，P=0.075，ηp2=0.083]，任務(wù)主效應(yīng)不顯著[F（1，37）=0.012，P=0.913，ηp2＜0.001]；事后比較結(jié)果發(fā)現(xiàn)，運動員的go反應(yīng)時[（428.34±57.46）ms]小于普通人（[455.22±44.64）ms]（P=0.075）；任務(wù)與組別之間不存在交互作用[F（1，37）=1.508，P=0.227，ηp2=0.039]。以上結(jié)果表明，高水平羽毛球運動員在與普通人go正確率相當?shù)那闆r下，go反應(yīng)時快于普通人，表明運動員的動作執(zhí)行速度快。

2.3 高水平羽毛球運動員的抑制特點

對2組被試在停止任務(wù)和變換任務(wù)中信號試次的抑制反應(yīng)時（即SSRT、CSRT）進行重復(fù)測量方差分析，結(jié)果顯示：任務(wù)主效應(yīng)顯著[F（1，37）=11.399，P=0.002，ηp2=0.236]，組別主效應(yīng)不顯著[F（1，37）=2.571，P=0.117，ηp2=0.065]；事后比較結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CSRT[（298.50± 34.99）ms]顯 著 長 于 SSRT[（285.79± 24.29）ms]（P=0.002）；組別與任務(wù)的交互作用顯著[F（1，37）=4.804，P=0.035，ηp2=0.115]。隨后進行簡單效應(yīng)分析表明，在變換任務(wù)下，運動員的抑制反應(yīng)時顯著短于普通人（P=0.048），普通人在變換任務(wù)下的抑制反應(yīng)時顯著長于停止任務(wù)（P＜0.001）。表明，高水平羽毛球運動員的反應(yīng)調(diào)整能力好于普通人，其反應(yīng)抑制控制能力更穩(wěn)定（見圖3）。

2.4 高水平羽毛球運動員的動作變換特點

對2組被試變換任務(wù)的反應(yīng)時進行獨立樣本T檢驗，結(jié)果顯示，運動員的變換反應(yīng)時顯著短于普通人[t（37）=2.718，P=0.01，cohen’s d=0.873]。表明，在2組被試的變化正確率沒有顯著差異的情況下，高水平羽毛球運動員表現(xiàn)出更快的變換反應(yīng)能力（見圖4）。

圖3 2種抑制情境下抑制速度的組間比較Figure3 Comparison of the Mean Inhibition Speed Across Two Groups in the Two Tasks

圖4 變換任務(wù)下變換反應(yīng)時的組間比較Figure4 Comparison of the Mean Change RT between Two Groups in the CST

2.5 高水平羽毛球運動員早期動作準備的結(jié)果

P2（120-180）成分：在SST中，因素的主效應(yīng)和交互作用均不顯著。在CST中，采用重復(fù)測量方差分析對P2成分的平均波幅進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，結(jié)果顯示：組別主效應(yīng)邊緣顯著[F（1，37）=3.628，P=0.065，ηp2＜0.089]；電極位點主效應(yīng)顯著[F（1，42）=15.590，P＜0.001，ηp2=0.296]；事后比較結(jié)果顯示，F(xiàn)z（0.792 μV）、FCz（0.664μV）上的波幅顯著大于Cz（-0.123μV）和Pz（-1.243μV）（P＜0.001），Cz（-0.123 μV）的波幅顯著大于Pz（-1.243 μV）（P=0.008），高水平羽毛球運動員的波幅大于（0.493μV）普通人（-0.448μV）（P=0.065）；組別與電極位點之間無交互作用[F（1，42）=1.299，P=0.266，ηp2=0.034]（見圖5）

2.6 行為數(shù)據(jù)與腦電數(shù)據(jù)之間的相關(guān)

在CST中發(fā)現(xiàn)，高水平羽毛球運動員組的正確率與P2波幅（Fz、FCz、Cz、Pz）之間的相關(guān)[Fz：P=0.089，r=-0.401（見圖6A）；FCz：P=0.086，r=-0.405（見圖6B）；Cz：P=0.125，r=-0.364；Pz：P=0.770，r=-0.072]；而在普通人組沒有發(fā)現(xiàn)CSRT與P2波幅之間的相關(guān)。在SST中，沒有發(fā)現(xiàn)2組被試的SSRT與P2波幅（Fz、FCz、Cz、Pz）之間的相關(guān)。其次，在2種任務(wù)中，沒有發(fā)現(xiàn)2組被試的正確率與P2波幅（Fz、FCz、Cz、Pz）之間的顯著相關(guān)。也未發(fā)現(xiàn)變換反應(yīng)時與P2波幅之間的相關(guān)。

注：圖A為2組被試在CST中，go條件下誘發(fā)P2成分在4個典型電極點上的波幅；圖B為2組被試在CST中，go條件下誘發(fā)的ERP在FCz點上的總平均圖及運動員-普通人的差異波；圖C為2組被試P2成分在FCz點上的電流密度圖及運動員-普通人的差異圖

圖5 兩組被試在CST中不同電極點上誘發(fā)的P2成分比較Figure5 The P2 Component at Four Representative Electrode Sites for Two Groups Performing CST

圖6 2組被試在CST中CSRT與P2波幅的雙變量相關(guān)圖Figure6 Correlations between CSRTland P2 amplitude in CST

3 討論

本研究采用信號停止任務(wù)和信號變換任務(wù)模擬羽毛球場上常見的抑制控制過程，以探究高水平羽毛球運動員的反應(yīng)抑制及反應(yīng)調(diào)整特征。行為結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高水平羽毛球運動員的動作執(zhí)行速度更快，在反應(yīng)調(diào)整中表現(xiàn)出更快的抑制速度，且動作變換速度更快，擁有更好的認知靈活性。ERP結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高水平羽毛球運動員相比于普通人，在CST的go任務(wù)下誘發(fā)出更大的P2波幅。

3.1 高水平羽毛球運動員動作執(zhí)行能力的優(yōu)勢

從研究結(jié)果可知，在2種試驗任務(wù)的go試次中，高水平羽毛球運動員的go反應(yīng)時均快于普通人，說明他們在保證高正確率的同時表現(xiàn)出更快的執(zhí)行速度。該研究結(jié)果與前人研究相似，以往有研究采用Go/Nogo范式發(fā)現(xiàn)擊劍運動員的go反應(yīng)時顯著快于普通人[19]。這表明，運動員能夠更快地察覺go刺激并對其做出反應(yīng)。go任務(wù)是穿插在抑制及調(diào)整任務(wù)中進行的，因此被試既要保證一定的動作執(zhí)行速度，還需要在信號刺激（停止信號或變換信號）出現(xiàn)時成功完成抑制控制。由此可見，運動員并沒有通過放慢對go刺激進行反應(yīng)的執(zhí)行速度以來保證抑制及變換成功率。研究認為，go任務(wù)的執(zhí)行是由于go過程與go目標之間已建立的聯(lián)結(jié)的激活。相比之下，高水平羽毛球運動員擁有更快的反應(yīng)執(zhí)行速度，表明他們能更快地激活這種內(nèi)部聯(lián)結(jié)，以高效地完成動作執(zhí)行[26]。這種反應(yīng)特征可能與他們技戰(zhàn)術(shù)指導(dǎo)思想相一致，在日常訓(xùn)練和比賽中，他們時常需要在擊球時加快移動及出手速度，從而做到在速度上壓制對手進而占據(jù)主導(dǎo)地位[27]，長此以往，這種內(nèi)部聯(lián)結(jié)便儲存在運動員大腦中，當大腦接收到go信號時，聯(lián)結(jié)便可得到快速激活，因此，高水平羽毛球運動員在抑制控制的2個部分中均表現(xiàn)出較快的動作執(zhí)行速度。

3.2 高水平羽毛球運動員的反應(yīng)抑制的特點

本研究假設(shè)，高水平羽毛球運動員在信號停止任務(wù)及信號變換任務(wù)中都能展現(xiàn)出更快的抑制速度，但只在反應(yīng)調(diào)整過程（信號變換任務(wù)）中發(fā)現(xiàn)高水平羽毛球運動員更快的抑制速度，而在反應(yīng)抑制過程（信號停止任務(wù)）中，他們的抑制速度的優(yōu)勢并不明顯。

與信號停止任務(wù)中的抑制過程相比，信號變換任務(wù)中的抑制難度更大，對被試的認知要求也更高，因為當變換信號出現(xiàn)時，被試不僅需要快速抑制對go刺激的反應(yīng)趨勢，還需在此之后完成動作變換，這一系列操作不僅加大了工作記憶負荷[28]，而且這一過程的動作變換也是考驗他們動作的靈活性水平。本研究發(fā)現(xiàn)，高水平羽毛球運動員的CSRT快于普通人，且高水平羽毛球運動員在抑制控制的2個過程中，其抑制速度并未隨任務(wù)難度的增加而出現(xiàn)變化，反映了高水平羽毛球運動員的抑制過程快速且穩(wěn)定，這一特點可能與運動員在動作變換中的抑制加工速度調(diào)用已儲備專業(yè)經(jīng)驗有關(guān)。周成林[29]對羽毛球運動員的認知優(yōu)勢進行了歸納和總結(jié)，發(fā)現(xiàn)羽毛球運動員在進行與專項有關(guān)的任務(wù)時，他們的視覺搜索過程更加高效，記憶組化能力更優(yōu)異，工作記憶廣度也更高。筆者認為，羽毛球運動員的這種專家優(yōu)勢符合“經(jīng)驗說”，該理論是認知運動心理學(xué)領(lǐng)域的經(jīng)典假說，它認為，專家運動員經(jīng)過長時間、真實運動場景中的日常訓(xùn)練和比賽對抗，其大腦中會形成專門化的運動圖示以及生成精確的動作模式，這些內(nèi)部表征是運動員在完成運動相關(guān)知覺認知任務(wù)時獲得良好績效的關(guān)鍵因素[29]。羽毛球運動員在平時訓(xùn)練和比賽中時常受到對手假動作欺騙，只有先快速抑制原有錯誤的動作或動作趨勢，才能更高效地進行技術(shù)動作的變換調(diào)整，避免失分。這就要運動員正確且快速發(fā)現(xiàn)場上瞬時出現(xiàn)的動作變換信號，并習得這些信號與抑制過程之間的聯(lián)結(jié)，久而久之，這些聯(lián)結(jié)形成特定的運動圖示儲存在運動員的大腦中。而信號變換任務(wù)中的被試反應(yīng)模式與羽毛球運動員在運動場上的反應(yīng)調(diào)整模式具有相似性，這種相似性有利于他們將實際運動場上發(fā)生的聯(lián)結(jié)學(xué)習過程遷移至實驗室任務(wù)中，當運動員看見變換信號時，其大腦內(nèi)部的抑制控制圖示得到快速激活，幫助他們快速進行動作抑制進而完成動作變換，獲得更高的行為績效。如上所述，高水平羽毛球運動員在行為任務(wù)中的優(yōu)異表現(xiàn)，可能與他們在日常訓(xùn)練和比賽中所建立的抑制控制的反應(yīng)模式有關(guān)，這是運動經(jīng)驗積累的結(jié)果。

3.3 高水平羽毛球運動員的動作變換能力

本研究還發(fā)現(xiàn)，高水平羽毛球運動員在信號變換任務(wù)中，其變換反應(yīng)時顯著快于普通人，且變換正確率與普通人沒有差異。這進一步表明，他們不僅具有更快的反應(yīng)抑制能力，還擁有更好的反應(yīng)調(diào)整能力。由前文可知，高水平羽毛球運動員的動作執(zhí)行速度更快，這種特征可能也幫助他們獲得更快的動作變換速度。但本文認為，這種更好的反應(yīng)調(diào)整能力更多的來自于他們更加出色的抑制表現(xiàn)。Nakamo to使用事件相關(guān)電位（ERPs）技術(shù)發(fā)現(xiàn)，棒球運動員通過更快的抑制速度使其動作調(diào)整任務(wù)表現(xiàn)更好[30]。在之后的研究中發(fā)現(xiàn)，在無TMS（Transcranial Magnetic Stimulation）作用的情況下，棒球運動員的動作調(diào)整效率高于普通人；而當用TMS刺激被試的右側(cè)額下回（rIFG）使其抑制加工受阻時，棒球運動員的動作調(diào)整表現(xiàn)明顯下降，而普通人卻沒有受到影響[31]。這進一步證明，在進行動作調(diào)整的過程中，棒球運動員有目的性地依賴抑制過程，使得動作調(diào)整更加流暢和高效。這也從側(cè)面證實本文在前文中的探討，即高水平羽毛球運動員通過激活大腦內(nèi)部的抑制圖示，快速提取信號刺激與抑制過程之間的聯(lián)結(jié)，從而更高效地進行動作變換。

3.4 高水平羽毛球運動員在抑制控制前的準備過程

ERP結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在CST中，高水平羽毛球運動員在go試次中誘發(fā)的P2波幅顯著大于普通人。一般研究認為，P2成分為刺激誘發(fā)的早期外源性成分，其波幅大小與注意過程有關(guān)。然而研究發(fā)現(xiàn)，P2成分的頭皮分布通常分為前額和枕葉2種。而在本研究中，腦地形圖（見圖5）可清楚看到P2成分出現(xiàn)在前額部位。研究認為，前額P2反映的是被試對刺激的評價過程[32]；還有研究認為，這種評價過程是被試的有意識行為，目的是為了對刺激做出更快更好的反應(yīng)。這種評價行為可以使被試在一些偶然事件中做好更多應(yīng)對的準備，提高行為績效[33]。綜上，本文認為高水平羽毛球運動員go試次中更大的P2波幅可能是由于他們在CST中，為更好地應(yīng)對變換信號，采用前攝型控制機制，無論是在go試次或是在變換試次中都主動加強了對go刺激的評估，為可能出現(xiàn)的變化信號做好反應(yīng)的準備。此外還發(fā)現(xiàn)，運動員組的P2波幅與CSRT之間負相關(guān)，即P2波幅越大，CSRT越小，抑制速度越快。這說明，高水平羽毛球運動員更快速的動作抑制能力可能與他們的前攝型控制機制有關(guān)，即當高水平羽毛球運動員看到go信號時，他們會同時做好動作執(zhí)行或動作變換的準備，以便變換信號時能更高效地應(yīng)對。這種前攝型控制機制的反應(yīng)特征也存在其他項目運動員中，研究發(fā)現(xiàn)，擊劍運動員與跆拳道運動員在停止信號出現(xiàn)的概率更高的任務(wù)條件下，相對于普通人會更多地啟動前攝型抑制機制，減慢對go信號的反應(yīng)速度[34]。也有研究采用ERP技術(shù)發(fā)現(xiàn)，擊劍運動員與拳擊運動員進行Go/Nogo任務(wù)時，在刺激出現(xiàn)前也會更多地采用前攝型控制加工，比普通人誘發(fā)出更大的與動作準備相關(guān)的腦電成分[35]。由此可見，運動員前攝型控制機制的應(yīng)用可能與開放性運動項目特點有關(guān)，賽場信息千變?nèi)f化、復(fù)雜多樣，運動員為了更好地應(yīng)對對手的變化，他們在應(yīng)對對手回球前，往往提前做好各種擊球的準備，以及更有目的地防備對手假動作，隨時準備進行二次起動，為自己的回球爭取更多的優(yōu)勢。而這一系列認知過程，都由前攝型控制機制主導(dǎo)完成。

本研究探討了高水平羽毛球運動員的抑制控制特征，發(fā)現(xiàn)高水平羽毛球運動員在抑制過程的優(yōu)勢，且他們能夠更高效地完成動作變換。為進一步了解高水平羽毛球運動員的抑制控制機制，采用ERP技術(shù)對他們在抑制控制前的準備過程做出了初步探索，結(jié)果提示，高水平羽毛球運動員在準備過程中可能會自主生成多個反應(yīng)的可能性，并做好應(yīng)對的準備，使得后續(xù)將要進行的抑制過程高效完成，而這種前攝型控制機制是促進行為表現(xiàn)的重要保障。本研究采用抑制任務(wù)對高水平羽毛球運動員的前攝型控制特征進行了一次初探，未來有必要運用不同的任務(wù)范式對高水平羽毛球運動員的前攝型控制機制進行針對性的探討，進一步挖掘高水平羽毛球運動員的這兩種控制機制是如何相互作用進而影響于認知過程的。此外，運動技能提高的過程也可能是由反應(yīng)型控制機制逐漸向前攝型控制機制過渡的過程，因此，未來的研究可以加入不同水平的羽毛球運動員對該推論進行深入探討。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，高水平羽毛球運動員具有更優(yōu)異的抑制控制能力，表現(xiàn)在更快的抑制速度和更好的反應(yīng)靈活性，且在任務(wù)過程中對變換信號準備的更加充分。這可能與高水平羽毛球運動員在多年訓(xùn)練和比賽中形成的抑制控制特征有關(guān)。