(華東師范大學(xué)體育與健康學(xué)院 上海 200241)
崔堯等人(2012)總結(jié)前人研究指出模仿有助于新運動模式的建立,在運動學(xué)習(xí)和再學(xué)習(xí)過程中意義重大[1]。那么什么是動作模仿?Brass M(2005)指出動作模仿(Motor imitation)是人們觀察到的身體動作的復(fù)制[2],Vogt S等人(2007)指出模仿學(xué)習(xí)是一組過程,通過這些過程,一個新的被觀察到的動作被整合到觀察者自己的運動系統(tǒng)中[3]。陳建敏等人(2007)指出模仿最初的含義是指對他人軀體運動的復(fù)制。人在模仿時,人們首先觀看一個被執(zhí)行的動作,然后作出類似的動作,其本質(zhì)是將接收到感覺變量匹配到相應(yīng)的運動變量上[4]。協(xié)調(diào)性(coordinate)是指機體不同器官、不同部位和不同系統(tǒng)協(xié)同配合完成動作技術(shù)的能力,它在體育技能形成過程中起著非常重要的作用[5]。那么動作模仿與協(xié)調(diào)能力的關(guān)系如何?
在行為學(xué)層面,研究表明發(fā)育協(xié)調(diào)性障礙的患兒在動作模仿方面存在著缺陷,發(fā)育協(xié)調(diào)障礙是一種協(xié)調(diào)性發(fā)育遲緩的兒童疾病[6]。所以,兒童在發(fā)育協(xié)調(diào)存在缺陷的時候,就不能夠或者很難完成一個模仿動作。目前,在健康的人群中還沒有直接的證據(jù)證明協(xié)調(diào)能力與動作模仿之間的關(guān)系,本研究只是找到了相關(guān)研究。Kamandulis(2013)的研究中提到一種假設(shè),較好的協(xié)調(diào)能力與快速掌握新動作有關(guān)[7]。因為模仿有助于新運動模式的建立,在運動學(xué)習(xí)和再學(xué)習(xí)過程中意義重大[1],那么可以間接推斷出協(xié)調(diào)能力的好壞和動作模仿的快慢存在著關(guān)系。在行為學(xué)層面,健康人中的動作模仿是否和協(xié)調(diào)能力存在著直接的關(guān)系,是本文進行探究的一方面。
表1 人口基本信息指標(biāo)
表2 男生手模仿的反應(yīng)時與協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)相關(guān)分析
表3 女生手模仿的反應(yīng)是與協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)相關(guān)分析
表4 男生手模仿的正確率與協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)相關(guān)分析
表5 女生手的正確率和協(xié)調(diào)性測試數(shù)據(jù)相關(guān)分析
圖1 手勢呈現(xiàn)流程圖
圖2 伊利諾伊測試
圖3 手模仿的正確率和協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)散點圖
鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)(MNS)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中由多模態(tài)神經(jīng)元組成的額、頂葉網(wǎng)絡(luò),在這些過程中起著綜合作用,當(dāng)一個人觀察、想象、執(zhí)行和模仿動作時,它就會觸發(fā)[8]。鏡像神經(jīng)元首次被發(fā)現(xiàn)是在非人類靈長類動物的吻側(cè)下頂葉(IPL)的F5區(qū)、PF區(qū)和PFG區(qū)[9],而人類負責(zé)模仿的區(qū)域背側(cè)運動前皮層(PMd)和腹側(cè)運動前皮層(PMv)與頂內(nèi)溝(aIPS)和上邊緣回(SMG)共同構(gòu)成視覺運動轉(zhuǎn)換的核心回路。包括額下回(IFG)、補充運動區(qū)(SMA)和角回(ANG)在內(nèi)的其他感覺運動區(qū)域也可能起作用。由淺到深的模仿控制包括內(nèi)側(cè)前額葉皮層(mPFC)、顳頂葉交界處(TPJ)等前額葉區(qū)域[10]。Higuchi S等人(2012)指出在模仿時,左半球中,在額中回(MFG)中發(fā)現(xiàn)了一個嘴側(cè)和一個尾側(cè)焦點,而在右半球中,只有尾側(cè)被激活[7]。前人的研究已有少量的神經(jīng)影像學(xué)證據(jù)表明發(fā)育協(xié)調(diào)障礙的兒童和鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)的缺陷存在著關(guān)系,但是證據(jù)還不足以證明[11]。發(fā)育協(xié)調(diào)障礙患兒額部MNS區(qū)域的差異激活,尤其是IFG,已在多項fMRI研究中得到證實,協(xié)調(diào)性與動作模仿的關(guān)系只是在發(fā)育協(xié)調(diào)性障礙患兒的被試中得到少量證據(jù)支持,在正常人中還未出現(xiàn)相關(guān)研究。
在目前模仿及鏡像神經(jīng)元研究中,Halsband等人(2001)測試了左頂葉和右頂葉患者,發(fā)現(xiàn)左腦損傷組模仿手勢的錯誤增加[12]。Makuuchi M(2005)的實驗是給被試呈現(xiàn)由手指和手腕組合組成的右手手勢圖,并對其正確率進行了統(tǒng)計[13]。Chong T J等人(2008)利用將60種手勢動作圖片呈現(xiàn)給被試讓其模仿的方法,在行為學(xué)層面得出結(jié)果后對被試模仿的錯誤率進行了統(tǒng)計[14]。Bischoff M等人(2014)要求參與者在觀察的同時模仿觀察到的雙手動作,并以視頻方式呈現(xiàn)給被試,并用動作捕捉儀對動作進行評估,來研究鏡像神經(jīng)元[15]。總結(jié)前人研究,本文選取手勢作為被試的模仿對象,以錯誤率和模仿速度作為被試模仿的評價方式。研究運動協(xié)調(diào)與模仿之間的關(guān)系具有兩方面意義,一方面為運動協(xié)調(diào)與模仿的關(guān)系理論在行為學(xué)方面提供微薄的支持,為研究運動協(xié)調(diào)與模仿的神經(jīng)學(xué)研究打下基礎(chǔ)。另一方面,探究運動協(xié)調(diào)與模仿的關(guān)系為體育教學(xué)實踐提供參考價值。
如表1所示,被試選取某大學(xué)普通學(xué)生55人,男性為22人,年齡在18~22歲之間(19.47±1.63);女性為33人,年齡在19~21歲之間(19.83±0.72)。選取標(biāo)準(zhǔn):(1)無嚴(yán)重疾病, 無腦損傷及神經(jīng)系統(tǒng)疾病病史,無藥物和酒精依賴史或其他有可能影響腦結(jié)構(gòu)與功能的疾病;(2)精神狀態(tài)良好,測試前24h以內(nèi)沒有飲用咖啡等;(3)右利手;(4)被試視力或矯正視力大于0.8,無色盲或色弱等。
1.2.1 模仿范式
本實驗在已有的模仿任務(wù)實驗基礎(chǔ)上進行設(shè)計,以圖片方式呈現(xiàn)給被試70種不同的手勢。在實驗前選取除被試中的4人進行評價,去除10個難度比較大的手勢,剩余60個手勢。60個手勢包括右手23個、左手18個、雙手9個。手勢是由手指和手腕組成的60種不同的手型,總時間在6min左右。
本實驗利用E-Prime 2.0.10版本軟件呈現(xiàn)圖片,手勢圖片底色為白色,真人的手型用數(shù)碼相機進行拍攝。手勢圖片是以偽隨機的形式呈現(xiàn)給被試,每個圖片呈現(xiàn)給被試2000ms,消失3000ms(圖1)。當(dāng)圖片出現(xiàn)時要求被試以最快的速度進行模仿,模仿時要求被試在固定的位置進行模仿,完成模仿后需要按確認鍵進行確認,呈現(xiàn)完成60種不同的手勢完成實驗。
圖4 右手模仿的正確率和協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)散點圖
圖5 左手模仿的正確率和協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)散點圖
當(dāng)圖片出現(xiàn)時被試模仿完成按下確認鍵的時間為手模仿的時間;當(dāng)被試沒有完成呈現(xiàn)給被試的圖片的個數(shù)為出錯的個數(shù),被試模仿正確的個數(shù)除以60是被試的正確率。在實驗進行時,進行視頻拍攝監(jiān)督其動作模仿的正確與錯誤,便于監(jiān)督與后期評估。
1.2.2 協(xié)調(diào)能力的評價
如圖2所示,利用伊利諾伊測試來測試協(xié)調(diào)性,具體是使用標(biāo)志物和皮尺在橡膠跑道上擺出該樣式,寬度為5m,長度為10m。被試在10min熱身活動結(jié)束后,從起點0.7m的距離開始跑,到達起點A開始計時,按照箭頭指示,從A出發(fā)經(jīng)過如圖2所示箭頭方向并以最快速度繞過標(biāo)志物到達終點D(如圖2所示)。每名被試測試2遍,2遍間隔10min,最后成績?nèi)?遍時間的平均值。
本研究的實驗數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計分析,協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)象限跳以個數(shù),伊利諾伊以時間秒為評定指標(biāo),動作模仿以反應(yīng)時和相似度作為評定指標(biāo)。以正確率和反應(yīng)時作為評定指標(biāo)。在分析之前先對數(shù)據(jù)進行探索性分析進行處理,除去極值。然后對協(xié)調(diào)性測試數(shù)據(jù)和動作模仿的反應(yīng)時和模仿的正確率進行相關(guān)統(tǒng)計分析。
圖6 手模仿的正確率與協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)散點圖
圖7 右手模仿的正確率與協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)散點圖
圖8 左手模仿的正確率與協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)散點圖
圖9 雙手模仿的正確率與協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)散點圖
對所有被試的原始數(shù)據(jù)進行反應(yīng)時的計算,并與協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)做相關(guān),得出結(jié)果,無論男生還是女生手模仿的反應(yīng)時與協(xié)調(diào)性不存在相關(guān)(如表2、3所示)。
如圖3~9所示,對所有被試的原始數(shù)據(jù)進行反應(yīng)時的計算,正確率和象限跳與伊利諾伊做相關(guān),得出結(jié)果(如表4、表5所示)。男生右手、左手和總手模仿的正確率與協(xié)調(diào)性是呈中度負相關(guān)。女生無論是右手、左手、雙打手還是總的手的模仿都與協(xié)調(diào)性相關(guān)。
首先,曹春梅等人(2017)認為協(xié)調(diào)訓(xùn)練與運動技能之間的相互作用對于運動員取得優(yōu)異成績非常重要,并且運動協(xié)調(diào)能力對運動技能學(xué)習(xí)有重要作用[16]。Mohamadipanah(2016)也指出協(xié)調(diào)能力和運動技能都是運動員成功的重要因素,對于在運動技能學(xué)習(xí)過程中運動協(xié)調(diào)能力也扮演著不可取代的作用[17]。因為動作模仿對于新運動模式的建立有較大的幫助,在體育技能學(xué)習(xí)和再學(xué)習(xí)過程起著非常重要的作用[18]。所以以上論證給本實驗研究結(jié)果提供了支持。
其次,從動作模仿的反應(yīng)時與協(xié)調(diào)性測試數(shù)據(jù)來看,模仿反應(yīng)時與協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)沒有達到顯著水平,此結(jié)果沒有達到預(yù)期結(jié)果。分析此結(jié)果,可能造成的原因是動作模仿的速度與協(xié)調(diào)性的關(guān)系本來就達不到顯著水平,不過根據(jù)Chong T J等人(2008)的實驗其可能性比較小[19],未來筆者將深入探討此種關(guān)系。
最后,從動作模仿正確率方面來說男生數(shù)據(jù)結(jié)果和女生數(shù)據(jù)結(jié)果,對比來看,女生比男生更具有顯著性。原因可能是兩方面,一方面原因是男生選取的被試人數(shù)過少,并且男生雙手沒有顯著性可能也是這種原因造成的;另一方面在模仿時可能存在天花板效應(yīng)??偟膩碚f,動作模仿和協(xié)調(diào)性存在著密切的相關(guān)關(guān)系。
展望未來,徐澤波等人(2019)使用功能近紅外光譜技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)在模仿急性中等強度運動時,心血管健康水平對鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)的激活有積極影響。急性中等運動后,額下回和運動前區(qū)的氧合血紅蛋白有明顯改善[20]。本研究將利用功能近紅外儀器(FNIRS)對被試在進行模仿活動時進行探測,研究動作模仿與協(xié)調(diào)性在腦活動水平上是否存在相關(guān)關(guān)系。
從分析結(jié)果來看,動作模仿與協(xié)調(diào)性的正確率呈正向相關(guān)關(guān)系,動作模仿與協(xié)調(diào)性呈相關(guān)關(guān)系。