虛擬現(xiàn)實技術改善運動記憶的研究分析*

李 棟

虛擬現(xiàn)實技術改善運動記憶的研究分析*

李 棟

（浙江警察學院 警察體育部，浙江 杭州 310051）

文章對虛擬現(xiàn)實技術干預運動記憶的研究分析。結果表明，虛擬現(xiàn)實技術十分契合扭轉運動記憶所需要的信息傳播程度，并且虛擬現(xiàn)實技術的運動信息傳播相較于傳統(tǒng)傳播技術存在更多的優(yōu)勢，體現(xiàn)在信息反饋及時性、動作演示準確性、感官刺激豐富性、訓練選擇便利性。虛擬現(xiàn)實技術在運動記憶中的具體應用有：構建正確的三維體育技術動畫；模擬逼真的運動現(xiàn)場環(huán)境；創(chuàng)造虛擬的競技對手；實時動態(tài)評估反饋訓練效果；塑造運動員競賽心理?？偨Y分析其重要性和未來的發(fā)展，其目標是在運動員運動記憶的虛擬現(xiàn)實技術應用方面取得科學突破，從而更有利于運動員科學的改進技術動作，推動競技體育發(fā)展。

虛擬現(xiàn)實技術；運動記憶；運動心理；競技體育

運動記憶也被稱為肌肉記憶，屬于程序式記憶，運動員在學習運動技術時，運動員大腦皮質運動中樞內(nèi)所支配的部分肌肉活動的神經(jīng)元在機能上進行排列組合，興奮和抑制在運動中樞內(nèi)有順序，有規(guī)律的，有嚴格時間間隔地交替發(fā)生，形成了一個穩(wěn)定條件發(fā)射系統(tǒng)——運動動力定型[1]。最終允許運動員在沒有意識的情況下執(zhí)行肌肉記憶，這個過程因為減少了注意力的需要，大大提高了肌肉系統(tǒng)的執(zhí)行效率。因此可以更確切地說，運動記憶的形成就是建立運動動力定型的結果。肌肉記憶的例子可以在許多日?；顒又邪l(fā)現(xiàn)，這些活動隨著練習次數(shù)的增加而變得更為完善和自動化，例如騎自行車，在鍵盤上打字，演奏樂器，跳舞等各項肢體運動技術?？墒莿恿Χㄐ偷娜秉c在于一旦形成便難以更改，若運動員在學習技術動作時，沒有采取正確的動作姿勢，形成了錯誤的動作記憶，則后期更改矯正變得十分困難。運動員錯誤技術動作記憶沒有標準，運動員的技術動作都是建立在自身個體差異上的，而錯誤技術動作特指那些出現(xiàn)了額外的力量代償，額外力量損失的技術動作[2]，在動力定型情況下，調整錯誤動作記憶就變得十分困難。根據(jù)Wade Kimberley-A等人的研究（2002），發(fā)現(xiàn)相較于傳統(tǒng)的信息傳播，暗示性信息的傳播可以導致人們創(chuàng)造新的虛擬記憶[3]，學者所做的實驗是通過各種內(nèi)容形式的媒體植入虛擬記憶，例如童年的書面敘事以及照片，亦或是兒時熟悉的歌謠，實驗之后，學者在實驗人員大腦皮層中檢測到新的活躍記憶區(qū)塊。這說明了虛擬記憶對運動記憶改變的可行性，關鍵在于傳播暗示性的信息是否豐富。信息豐富的標準有如下幾個：及時反饋能力，如感官知覺的反饋是否快速準確；傳輸信息能力，如圖形符號以及暗示性的提示；語言能力，包括數(shù)字和自然語言；受外界關注的能力，如外界氣氛的渲染能夠極大豐富信息傳播質量[4]。Segovia Kathryn-Y等學者的觀點（2009），暗示性的信息在媒體豐富性方面越強大，則人們越有可能將全新的信息納入大腦記憶中，這也就是說明了人們的大腦皮層中的運動記憶可以通過暗示性的信息而得到改變和扭轉[4]。

現(xiàn)如今，一種蓬勃發(fā)展的媒體信息傳播技術，即虛擬現(xiàn)實技術，其蘊含的沉浸式體驗非常契合暗示性信息傳播方式，可以很好的充當暗示性信息傳播的媒介[5]。對運動員打破錯誤的運動動力定型，改善不足的技術動作有著很好的現(xiàn)實意義。另外通過虛擬現(xiàn)實技術影響運動員的自我效能，也可以更好的干預競技場上各種心理變化，疏導運動員的不良運動心理。虛擬現(xiàn)實技術不管是對運動員生理和心理方面均有極大改進空間，在此進行詳細的分析研究。

1 虛擬現(xiàn)實技術在運動領域應用特征

VR是虛擬現(xiàn)實技術的縮寫，也被稱為靈境科技，現(xiàn)目前已被廣泛應用于運動領域，它具有高度的人機界面，具有以下基本特征：沉浸，交互和可視化[6]。計算機系統(tǒng)和圖像聲音設備是外部設備隨著VR的快速發(fā)展，已經(jīng)廣泛應用于運動領域。VR在運動領域的工作是利用計算機圖形，仿真技術，多媒體技術，人工智能，網(wǎng)絡技術，并行處理和多參數(shù)環(huán)境感知技術，模擬運動員的視覺，聽覺，觸覺感覺等感官器官，使運動員沉浸在虛擬的體育世界中。還通過語言和手勢的即時交互，為運動員創(chuàng)造出多維數(shù)據(jù)空間[7]。近年來，全世界，特別是我國，大量投入了VR在運動領域的應用。 VR作為體育運動的必備品已被納入奧運等大型體育賽事和比賽階段。VR系統(tǒng)的互動性是區(qū)分VR系統(tǒng)和傳統(tǒng)三維卡通的最為明顯的特征[8]。例如籃球虛擬世界中，運動員可以運球朝向各個方法進行突破，也可以和虛擬隊友打出各種巧妙的配合，互動是創(chuàng)造性的極大體現(xiàn)，創(chuàng)造性是現(xiàn)實世界和虛擬世界區(qū)別最大的一道門檻，創(chuàng)造性越豐富，互動越多，則虛擬現(xiàn)實技術的仿真更為真實。VR系統(tǒng)的可視化使得運動員從定性診斷和配給的綜合環(huán)境中獲得感知和理性的認識[9]，從而加深運動觀念，可讓運動員深刻的明白自己的技術動作是否符合規(guī)范動作。 例如運動員在虛擬現(xiàn)實技術中進行運動時，伴隨著運動的進行而做出相應的技術動作，VR可以根據(jù)運動員個體的技術差異給出運動員技術的改進指標，直觀的反應在虛擬屏幕上，對動作的時機和細節(jié)起到正向積極引導作用。

以上VR的各項特點，為運動員構建逼真、及時、立體的暗示信息提供了極為重要的先決條件，為運動員調整運動記憶起到了關鍵的作用。

2 虛擬現(xiàn)實技術傳播運動暗示性信息的優(yōu)勢

2.1 信息反饋及時性

目前的VR組成的專業(yè)計算機運算速度以突破微秒級別，在設備先進的情況下，人體感官根本無法察覺延遲[10]，也就是說在虛擬現(xiàn)實世界中所反映的信息指標能立刻反饋，運動員在做完一組技術動作之后，VR會通過視覺觸覺聽覺等感官知覺幾乎零時差反饋給運動員，讓運動員能夠立刻察覺動作的差異之處，及時的信息反饋對細微的動作矯正有極大的好處，對頂尖運動員提高運動成績提高了可能性，這就是VR區(qū)別于傳統(tǒng)技術教學矯正的一個重大便利之處

2.2 動作演示準確性

VR系統(tǒng)通過對運動員個體的建模，在運動員多次練習動作后通過詳細的運算能夠找出力量代償?shù)腻e誤動作細節(jié)，從而模擬出最適合運動員個體的技術動作標準，而VR系統(tǒng)創(chuàng)建的個體化的標準技術動作每次演練均保持不變，如此下來，只要運動員在VR個體動作標準下進行數(shù)次重復的動作練習，準確性的動作動態(tài)反饋會反復的刺激運動員的神經(jīng)反射系統(tǒng)，最終在大腦回路中加深運動記憶區(qū)塊，將這種準確的動作記憶保持和鞏固下來

2.3 感官刺激豐富性

虛擬現(xiàn)實技術的感官刺激豐富程度不是傳統(tǒng)信息傳播系統(tǒng)所能比擬的，綜合了視覺，聽覺，觸覺，嗅覺，幾乎調動所有感官系統(tǒng)，并在此基礎上，最大限度的模擬現(xiàn)實世界，隨著科技的進步，虛擬世界將越來越趨向于現(xiàn)實世界，感官刺激豐富程度越來越高，也許到不遠的未來，就如電影黑客帝國一樣，分不清是在現(xiàn)實世界中，還是在虛擬世界。那時，運動員在虛擬世界中運動將和現(xiàn)實幾乎沒有區(qū)別，所有現(xiàn)實中可以學習的東西在虛擬世界中一樣能夠完成，還更有效率。

2.4 訓練選擇便利性

虛擬現(xiàn)實技術為運動員創(chuàng)造了各種訓練環(huán)境，可以是高原氣候，平原氣候，亦或是某些運動緊張時刻和浮躁時刻[11]。這使得運動員能夠針對性的在自身生理或心理上的弱點選擇對應的虛擬環(huán)境，這就為運動員提高了極大的選擇便利性，不需要在將時間浪費在路程上的奔波和整頓，并且還可以極大的減少外出經(jīng)費的使用，還便于教練團隊隨時的跟蹤調查，這一切都是VR創(chuàng)造全能的虛擬世界所帶來的便利性。

3 虛擬現(xiàn)實技術在改善運動記憶中的應用

3.1 構建正確的三維體育技術動畫

通過虛擬現(xiàn)實技術建立的運動技術標準動畫，能夠在獲取運動員個體差異的生理指標基礎上，模擬出最符合運動員的動作軌跡。為運動員在虛擬現(xiàn)實技術的沉浸之下，深刻的感受自身動作和標準動作的細微差距，將技術動作向標準軌跡靠攏，并逐步熟悉標準化下的肌肉發(fā)力順序和知覺，通過不斷的三維體育技術動畫在視覺，聽覺，觸覺上的刺激，使運動員產(chǎn)生新的肌肉記憶，并最終在大腦回路中形成穩(wěn)定的條件反射

3.2 模擬逼真的運動現(xiàn)場環(huán)境

眾所周知，肌肉記憶的創(chuàng)造和穩(wěn)固離不開運動現(xiàn)場氛圍的渲染。為了改善運動員的技術，許多教練正在考慮如何創(chuàng)造一個類似真正競技的訓練環(huán)境，VR為其提供了最可行的方案，可以實現(xiàn)真實的虛擬環(huán)境交互，真實的競技環(huán)境或其他培訓環(huán)境[12]，例如放松的訓練環(huán)境，緊張的訓練環(huán)境以及壓力強度大的訓練環(huán)境。這種訓練方法改變了傳統(tǒng)的訓練方式，使運動員形成了和虛擬環(huán)境的互動，這需要技巧，戰(zhàn)術和耐力，使運動員產(chǎn)生更多的新異刺激，從而更為深刻刺激動作神經(jīng)條件反射，更有力的創(chuàng)造新的運動記憶]。此外VR不但使得訓練變得更加真實，還可以大大降低運動員在熱身賽中的傷害率，也能極大減少運動訓練的投資和節(jié)約不必要的精力浪費。

3.3 創(chuàng)造虛擬的競技對手

運動員所學習的運動技術均要在競技賽場上表現(xiàn)出來，而競技賽場不可避免的就是對手的干預，所以運動員所習的的運動記憶必須是在對手干預之下建立的才有現(xiàn)實意義。通過分析對手的相關數(shù)據(jù)，創(chuàng)造出無限仿真的虛擬對手，運動員進通過三維實心頭盔進入虛擬環(huán)境與對手競爭。以這種方式，運動員可以與最強的對手進行虛擬對戰(zhàn)。運動員通過VR和身體訓練的結合獲得技術，戰(zhàn)術，心理和體能訓練，并通過正向反饋不斷將同競技對手有關的對抗技術融入運動記憶之中，有利于訓練效果，更有利于實戰(zhàn)競技比賽。

3.4 實時動態(tài)評估反饋訓練效果

訓練效果評估是運動員改變運動記憶的重要指向標。當通過VR技術收集日常培訓信息后，運動員可以通過運動模擬系統(tǒng)模擬計算機上的訓練動作，然后通過將訓練模擬與標準模擬，過去訓練動作和上級動作進行比較，客觀評估訓練效果，找出技術動作進步的角度，緯度和距離。教練員基于對訓練效果和運動員個人特征的評估，可對運動員的行為進行深入分析，為運動員的下一期培訓提出更好的行動計劃，并且在長期的訓練計劃刺激下，達到最終改變運動記憶的目的。

3.5 塑造運動員競賽心理

不同的運動員有不同的心理素質，存在不用的心理缺陷，心理的塑造與環(huán)境關系密切，VR能夠模擬出針對性的虛擬世界，例如模擬出運動員焦躁不安，緊張，易怒的環(huán)境，使運動員的心理缺陷得以暴露出來，讓運動員積極的去改善，克服心理缺陷，并在此心理基礎上去做相應的技術動作，并最終印刻在動作記憶回路中。當然，也可以模擬鼓舞歡呼放松的訓練環(huán)境，特別是在運動員做出正確的技術動作之后，給予鼓勵表揚，更能夠激起運動員的成就感和喜悅感，將這種美好的運動記憶保存下來。

4 結語

運動定型使技術動作條件反射穩(wěn)固化，改變技術動作意味著需打破之前的大腦反射回路，建立新的條件反射，無論是對運動員本人還是訓練環(huán)境都有很嚴苛的要求，虛擬現(xiàn)實技術的出現(xiàn)帶來了便利性和可行性。當前VR技術所創(chuàng)造的運動虛擬場景距離現(xiàn)實場景仍有差距。但隨著科技的快速發(fā)展，在不久的未來，VR將能極大程度仿真現(xiàn)實運動場景，運動員能夠在虛擬環(huán)境中精準改善自身薄弱環(huán)節(jié)，普通人也能自由學習任何運動技術。虛擬現(xiàn)實技術改變了以往運動領域的數(shù)字化體育的傳統(tǒng)思維方式，對體育領域的發(fā)展意義重大。

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The Feasibility Application of Virtual Reality Technology in Improving Sports Memory

LI DONG

(Sports Department, Zhejiang Police College Police , Hangzhou 310051, Zhejiang, China)

浙江警察學院校級科研項目2020QNY001。

李棟(1993—)，碩士，助教，研究方向：體育教育訓練學。