競賽特質焦慮干擾優勢反應抑制的神經準備過程：ERP的證據

孫國曉，張力為

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●博士（生）論壇

競賽特質焦慮干擾優勢反應抑制的神經準備過程：ERP的證據

孫國曉，張力為

摘要競賽焦慮對操作表現的影響是運動心理學的重要研究領域，注意控制理論對二者關系從執行功能的角度進行了新的闡釋，認為焦慮干擾執行功能中的抑制功能。近年來，運動心理學對抑制功能探討較多，對優勢反應和任務無關刺激的抑制是抑制功能的2個重要成分，但以往研究大多集中于抑制無關刺激，對優勢反應抑制的探討相對欠缺，而后者卻是競技場上運動員時常需要面對的問題。已有行為學研究發現，競賽特質焦慮對優勢反應抑制功能有干擾效應，但其神經機理尚待探討。本研究采用ERP技術探討競賽特質焦慮干擾優勢反應抑制的神經基礎，假設競賽特質焦慮干擾前腦區域（額區和中央區）優勢反應抑制的神經準備過程。招募26名研究參與者，根據《賽前情緒量表32×6》測試得分，二分法劃分競賽特質焦慮高分組和低分組。2組均完成代表優勢反應抑制功能的反向眼跳任務，分析抑制“線索”出現前-100~0 ms時程的ERP成分，發現反向眼跳的準備期在額區和中央區誘發出一負成分，競賽特質焦慮高分組的波幅小于低分組。以上結果部分支持了假設，競賽特質焦慮對優勢反應抑制的神經準備期有干擾效應，且主要由前腦區域控制，此結果為注意控制理論在競賽焦慮領域的適用性提供了神經生理學的部分證據。

關鍵詞注意控制；優勢反應抑制；競賽特質焦慮；反向眼跳；ERP

焦慮和操作表現之間的關系是績效心理學（performance psychology）的核心研究領域之一，更是競技運動心理學中不衰的話題[1-2]。注意控制理論（attentional control theory，ACT）由認知干擾理論（cognitive interference theory，CIT）和加工效能理論（processing efficiency theory，PET）發展而來，并進一步從執行功能的角度對焦慮如何影響操作表現進行新的闡釋，認為焦慮干擾抑制功能和轉移功能[1-6]。

優勢反應抑制是抑制功能的重要成分（另一成分是對無關刺激的抑制），也是運動員經常需要面對的問題，但當前運動心理學領域對于焦慮如何影響優勢反應抑制的研究稍顯欠缺[7-8]。反向眼跳范式（antisaccade）是探討優勢反應抑制的有利工具[1-2]。近年來，研究者從注意控制理論出發，使用反向眼跳任務探討了一般特質焦慮、社交焦慮等變量對優勢反應抑制的干擾效應，發現焦慮干擾優勢反應抑制[1-2，8-9]。最近一項研究同樣使用反向眼跳范式，以競賽特質焦慮為自變量，探討競賽特質焦慮對優勢反應抑制的影響效果，結果發現，高競賽特質焦慮組比低競賽特質焦慮組在反向眼跳任務上表現更差[2]。

競賽特質焦慮對優勢反應抑制產生干擾效應的神經生理基礎是什么？要回答這一問題，需要從任務、作用腦區和階段3個角度進行探討[1]。從任務來看，代表優勢反應抑制的反向眼跳任務是較為合適的實驗任務[1-2，8]。在A.M IYAKE等[1-2，10-11]進行的一項因子分析中發現，反向眼跳任務（antisaccade task）隸屬于抑制性任務，它比其他具有抑制性質的任務（如Go/Nogo任務等）在抑制功能公因子上有更高的載荷。M.W.EYSENCK 等[1-2，12]認為，如欲探討注意控制理論的神經機理，研究范式需滿足一個條件，即有抑制任務（需要較多心理資源參與）和參照任務（需要較少心理資源參與）2種任務。反向眼跳范式滿足上述條件：反向眼跳可作為主任務（抑制任務），因其需要克服優勢反應，抑制功能參與較多；而朝向眼跳可作為參照任務，因其為優勢反應，需要較少抑制功能[1，8]。如此看來，反向眼跳可作為探討焦慮干擾抑制功能的神經基礎的操作任務[1-2]。從作用腦區分析，前腦區域是執行功能的重要作用區域，值得重點探討。如S.J.BISHOP[13]在一項功能核磁共振的研究中發現，特質焦慮與前額注意控制相關，特質焦慮削弱前額區域對干擾刺激的抑制能力。據此，可以繼續探討競賽特質焦慮是否干擾前腦區域（額區和中央區）對優勢反應的抑制作用。從作用階段來看，準備期具有較大的探索意義[1]。已有一些實證研究提示了準備期的探索意義，如K.A.FORD等[14]發現，在準備期反向眼跳比朝向眼跳在前眼區、背外側前額葉皮層和前扣帶回誘發出更大的激活。完成反向眼跳任務時，干擾刺激（或線索）出現前的準備期代表自上而下的目標導向注意，根據注意控制理論，焦慮損害自上而下的目標導向注意系統，因此，準備期是對焦慮反應最敏感的階段[1-2，7]。綜上所述，反向眼跳準備期前腦區域（額區和中央區）的神經生理特點值得探討[1]。

注意控制理論是解釋焦慮如何影響操作表現的新理論[1-2，15]。已有實證研究從行為學方面檢驗了這一理論在競技運動領域的適用性，發現競賽特質焦慮對抑制功能具有干擾效應[2]。本研究將使用代表優勢反應抑制功能的反向眼跳任務，通過ERP技術探討優勢反應抑制功能的準備階段誘發的神經生理反應，考察競賽特質焦慮影響優勢反應抑制功能的可能神經基礎[16-17]。本研究假設：競賽特質焦慮干擾代表優勢反應抑制作用的反向眼跳準備期前腦區域的激活。

1　研究對象與方法

1.1研究參與者

招募26名研究參與者，均為男性武術套路運動員，其中一級運動員2人，二級運動員24人；平均訓練年限為10.08年（SD= 4.09）；平均年齡為20.10歲（SD=2.74）；視力或矯正視力正常，且均為右利手。

使用《賽前情緒量表32×6》測量競賽特質焦慮，該量表包括認知焦慮、軀體焦慮、社會期待焦慮和自信心4個維度，競賽特質焦慮的計算方法為3個焦慮量表（認知焦慮、軀體焦慮和社會期待焦慮）的得分相加，減去自信心量表的得分[18]。計算后的總得分越高，代表競賽特質焦慮越高。本研究中，《賽前情緒量表32×6》的克朗巴赫系數為0.82。通過二分法得到競賽特質焦慮高分組12人，低分組14人（低分組中的最高分與次高分僅差1分，而與高分組中的最低分差8分，故將此研究者歸入低分組）。競賽特質焦慮低分組的競賽特質焦慮得分為8.64（SD= 10.27），高分組為46.63（SD=16.48）。獨立樣本T檢驗發現，競賽特質焦慮低分組得分顯著低于高分組，且有較大效果量，t（24）= 7.17，P<0.001，d=2.88。

1.2材料與儀器

使用Eprime軟件編程，首先屏幕中央呈現一個注視點“＋”（時間為1 800~2 200 m s），之后有200 ms的空屏，隨后屏幕一側（左側或右側）呈現一個幾何圖形（本研究中為橢圓圖形）作為“線索”（在反向眼跳任務中可視為干擾物），共呈現600 ms，橢圓圖像的水平視角是10.76°（見圖1）。其中，朝向眼跳任務要求研究參與者在注意到圖片后迅速將視線轉向圖片，即向左的箭頭；反向眼跳任務要求不看圖片，而要盡快（動眼）看向（圖片位置的）對側屏幕，即向右的箭頭[1-2，18-19]。使用NeuroScan 32導腦電記錄系統記錄腦電信號。

圖1　朝向及反向眼跳任務程序Figure1　Procedure o f thep ro-sacca de and anti-sacca de task

1.3程序

（1）研究參與者填寫知情同意書，戴電極帽，進入隔離實驗室。（2）練習。每位研究參與者完成2組各12次的朝向眼跳任務和反向眼跳任務練習。（3）正式試驗。每位研究參與者完成4組，每組80試次的任務。朝向眼跳任務和反向眼跳任務采用分組塊設計，每組塊20試次，采用ABBA設計平衡2種任務4組間的順序。（4）解釋研究目的，每位研究參與者獲得相應報酬。

1.4數據采集與處理

按國際10-20系統的32導Ag/AgCI電極帽記錄腦電圖，接地電極位于前額FPZ和FZ中間。頭皮電阻降至5 KΩ以下，右側乳突作為參考電極在線采集數據，離線分析轉換為雙側乳突參考。兩眼角外側水平距離1.5 cm處安放電極記錄水平眼電，左眼上下各1.5 cm處電極記錄垂直眼電。采用AC采集模式，帶通為0.05~100 HZ，連續采樣，采樣率1 000 HZ。刺激呈現計算機顯示器分辨率為1 024×768 HZ，研究參與者距離刺激呈現計算機顯示器屏幕65 cm，視角為32.19°×24.25°。

用scan 4.3軟件進行離線分析，腦電預覽，僅保留正確方向眼跳試次[8]。參照-300~-200 ms區間（空屏前100 ms）內的波幅進行基線校正，去除垂直眼電、水平眼電偽跡，并充分排除其他偽跡。根據總平均圖并參考前人研究確定進一步分析的ERP成分的時間窗口為-100~0 m s[7-8]。對6個電極點（F3、FZ、F4、C3、CZ和C4）進行分析，對朝向及反向眼跳任務分類疊加，并分別獲取高、低分組朝向及反向眼跳的總平均圖。

使用SPSS16.0對首次眼跳方向的錯誤率、首次正確方向眼跳潛伏期、FZ和CZ點的ERP成分分別進行2（組間變量競賽特質焦慮：低分組和高分組）×2（組內變量任務類型：朝向眼跳和反向眼跳）重復測量方差分析。

2　結果

2.1行為結果

競賽特質焦慮高分組和低分組在朝向眼跳及反向眼跳任務上的首次眼跳方向錯誤率和首次正確方向眼跳潛伏期的平均值和標準差見表1。

表1 組間朝向和反向眼跳任務行為結果（M±SD）Tab le1　Error ratioand latencyo f firstcorrectsaccade in highand low com petitivetraitanxiety g roup s（M±SD）

以首次眼跳方向錯誤率為因變量，2（低分組、高分組）×2（朝向眼跳、反向眼跳）重復測量方差分析發現：任務類型主效應顯著，反向眼跳任務的首次眼跳方向錯誤率顯著高于朝向眼跳任務，F（1，24）=33.32，P<0.001，?p2=0.58；競賽特質焦慮主效應不顯著，競賽特質焦慮高分組和低分組之間差異無統計學意義，F（1，24）=1.51，P=0.23，?p2=0.06；任務類型和競賽特質焦慮的交互作用無統計學意義，F（1，24）=0.04，P=0.85，偏?2=0.001，說明2組在2種任務的眼跳錯誤率上均不存在差異。

以首次正確方向眼跳潛伏期為因變量，2（低分組、高分組）×2（朝向眼跳、反向眼跳）重復測量方差分析發現：任務類型主效應顯著，反向眼跳任務的首次正確方向眼跳潛伏期顯著長于朝向眼跳任務，F（1，24）=242.17，P<0.001，?p2=0.91；競賽特質焦慮主效應無統計學意義，競賽特質焦慮高分組和低分組之間差異無統計學意義，F（1，24）=0.82，P=0.38，?p2=0.03；任務類型和競賽特質焦慮的交互作用無統計學意義，F（1，24）=0.18，P=0.68，?p2=0.01，說明2組在2種任務的眼跳潛伏期上均不存在差異。

2.2ERP成分

根據總平均圖，在干擾物出現之前-100~0 m s區間內，在額區和中央區部位誘發出較明顯的負成分，本研究重點對FZ和CZ 2個電極點的負成分（見圖2）進行分析。

FZ點2（朝向眼跳、反向眼跳）×2（高分組、低分組）重復測量方差分析發現：任務類型主效應顯著，反向眼跳誘發的ERP成分顯著大于朝向眼跳，F（1，24）=4.57，P=0.04，偏?2=0.16；競賽特質焦慮主效應邊緣顯著，競賽特質焦慮高分組的ERP成分小于低分組，2組差異雖無統計學意義，但具有較大的效果量，F（1，24）= 3.86，P=0.06，偏?2=0.14；任務類型和競賽特質焦慮之間的交互作用無統計學意義，F（1，24）=0.20，P=0.67，偏?2=0.01（見表2）。

CZ點2（朝向眼跳、反向眼跳）×2（高分組、低分組）重復測量方差分析發現：任務類型主效應顯著，反向眼跳誘發的ERP成分顯著大于朝向眼跳，F（1，24）=7.73，P=0.01，偏?2=0.24；競賽特質焦慮主效應顯著，競賽特質焦慮高分組的ERP成分顯著小于低分組，F（1，24）=4.09，P=0.05，偏?2=0.15；任務類型和競賽特質焦慮之間的交互作用無統計學意義，F（1，24）=1.45，P=0.24，偏?2=0.06（見表2）。

圖2　FZ和CZ電極點準備期的ERP成分Figu re2　Grand average w avefo rm sdu rin g-100～0m s epoch at frontal/central electrod e cites(FZ&CZ)forp ro-/anti-sacca de tasks in bo thanxiety g roup s

本研究還探索了大腦左、右半球差異，對額區（左半球中線內側F3/右半球中線內側F4）和中央區（左半球中線內側C3/右半球中線內側C4）分別進行分析。以任務類型、左右半球為組內自變量，以競賽特質焦慮為組間自變量，額區的負成分波幅2（朝向眼跳、反向眼跳）×2（高分組、低分組）×2（F3、F4）重復測量方差分析發現：任務類型主效應顯著，反向眼跳任務比朝向眼跳任務誘發出更大的波幅，F（1，24）=4.73，P=0.04，偏?2=0.17；左右半球差異有統計學意義，F4顯著大于F3，F（1，24）=15.59，P<0.01，偏?2=0.39；其他主效應和交互作用均無統計學意義，P>0.05。中央區2（朝向眼跳、反向眼跳）×2（高分組、低分組）×2（C3、C4）重復測量方差分析發現：任務類型主效應顯著，反向眼跳任務比朝向眼跳任務發出更大的波幅，F（1，24）=7.69，P=0.01，偏?2=0.24；左右半球差異邊緣顯著，C4大于C3，F（1，24）=3.62，P=0.07，偏?2=0.13；其他主效應和交互作用均無統計學意義，P>0.05。

3　討論

近年來，運動心理學對抑制功能的探討較多，但往往集中于抑制功能的抑制無關刺激，對優勢反應抑制的探討相對欠缺，而后者卻是競技場上運動員時常需要面對的問題[2，7-8]。本試驗基于注意控制理論，研究競賽特質焦慮對優勢反應抑制功能的干擾效應，并主要探討其神經生理基礎[1-2，4]。本研究使用ERP技術，并借用具有較好代表性的反向眼跳范式探討其問題，并假設競賽特質焦慮干擾前腦區域對反應抑制的準備過程。

表2　準備期內6個電極點的ERP成分波幅/μv（M±SD）Tab le2　The m axim umam p litud e o f corticalactivitydurin g-100～0m s epoch at frontal/central cites(F3/FZ/F4,C3/CZ/C4)forp ro-/antisaccade tasks in bothg roup s/μv(M±SD)

孫國曉和張力為[2]的行為學研究曾發現，競賽特質焦慮干擾優勢反應抑制，競賽特質焦慮影響反向眼跳的潛伏期和錯誤率。但從本研究的行為結果來看，在首次眼跳方向錯誤率和眼跳潛伏期上均僅發現朝向眼跳和反向眼跳2種任務之間的差異，并未發現競賽特質焦慮高、低分組之間的差異，也未發現2個變量之間的交互作用，這與研究假設以及前期研究結果[2]并不一致。主要原因可能是，試驗任務簡單，且試次較多，引發天花板效應。首先，孫國曉和張力為[2]的試驗中要求研究參與者既進行眼動反應又進行按鍵操作，而本研究因重在探討競賽特質焦慮干擾優勢反應抑制的神經生理基礎，故僅要求研究參與者做出眼動反應，而無按鍵操作；其次，本試驗要求每位研究參與者完成各160試次的朝向眼跳任務和反向眼跳任務，大量試驗試次是為了ERP成分的疊加，但也可能導致行為指標的敏感度下降。

干擾刺激出現的準備期在前額區和中央區反向眼跳都比朝向眼跳誘發出更大的ERP成分，說明這一階段反向眼跳比朝向眼跳需要更多的心理資源參與（對抑制反應的心理準備），與假設一致。這一結果也與前人研究結果相符，說明反向眼跳任務可用于競技運動領域優勢反應抑制的研究，同時也再次提示了對準備期探討的價值[14]。

本研究假設，在額區和中央區競賽特質焦慮對優勢反應抑制有干擾效應，即在FZ點和CZ點理應存在任務類型和競賽特質焦慮的交互作用。但結果沒有發現交互作用，卻發現在任務類型和競賽特質焦慮2個自變量上均存在主效應，即無論朝向眼跳任務還是反向眼跳任務，競賽特質焦慮高分組均比低分組誘發出更小的ERP成分。這說明，競賽特質焦慮高分組在2種眼跳任務上投入的心理資源均少于低分組，競賽特質焦慮高分組不僅對抑制任務準備不足，對非抑制任務準備也不充分。對這一非預期結果的可能解釋為，朝向眼跳任務雖然可以作為反向眼跳任務的參照任務，但朝向眼跳對心理資源的需求并非為零。另外，在2種任務的轉換過程中可能需要轉移功能（shifting）參與，根據注意控制理論，焦慮不僅干擾中央執行系統的抑制功能，還影響轉移功能[1-2，4，15]，本研究結果似乎可以為這一觀點提供佐證。后續研究可以從這一點出發，對競賽焦慮如何影響轉移功能進行更系統的探討。

以左、右半球中線內側的電極點（F3/F4及C3/C4）為左、右半球代表，比較兩半球差異。結果發現，無論朝向眼跳還是反向眼跳任務，右側半球均比左側半球誘發出更大的ERP負成分，尤以額區最為明顯。

本研究的局限提示了今后在該領域繼續進行探索的方向。首先，二分法劃分高、低分組，較難排除取樣影響，這主要源于《賽前情緒量表32×6》目前還未見常模，尚無區分不同程度競賽特質焦慮的標準。本研究對競賽特質焦慮高分組和低分組進行了量化的比較，不同特質焦慮水平的運動員在抑制功能上分別具有什么特點，是值得繼續探討的方向。其次，本研究在研究參與者的選擇上可能會對研究結果的推廣產生一定影響，將來研究可以考慮在其他樣本中檢驗競賽特質焦慮對優勢反應抑制的干擾效應。

本研究試圖借由眼電將腦電與眼動結合，探討是否神經生理的變化會伴隨相應行為的變化。雖然沒有得到與預期完全一致的結果，但作者認為通過眼電與腦電結合探討抑制行為的生理機制仍是值得研究的方向，后續研究可以考慮采用更加敏感的指標對行為和神經生理反應進行監測。

4　結論

本研究從行為學和神經生理學2個方面考察注意控制理論及反向眼跳范式在競賽特質焦慮影響優勢反應抑制領域的適用性。盡管行為學上的結果未支持競賽特質焦慮干擾優勢反應抑制，但從神經生理學上卻發現競賽特質焦慮干擾前腦區域優勢反應抑制的準備過程。本研究還提示，競賽特質焦慮影響轉移功能的神經準備過程。總而言之，本研究從神經生理學角度為注意控制理論在解釋競賽特質焦慮的作用機理方面的適用性提供了部分支持。

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中圖分類號：G 804.8

文獻標志碼：A

文章編號：1005-0000（2015）04-307-05

DOI：10.13297/j.cnki.issn1005-0000.2015.04.007

收稿日期：2015-01-27；修回日期：2015-04-07；錄用日期：2015-04-08

基金項目：國家體育總局奧運攻關項目（項目編號：2012A023）；國家體育總局運動應激適應重點實驗室資助項目

作者簡介：孫國曉（1986-），女，山東濰坊人，在讀博士研究生，研究方向為注意控制。

作者單位：北京體育大學運動人體科學學院運動心理學教研室，北京100084。

Com petitive traitanxiety im pacts theneuralp reparation of p repotent response inhibition：Evidence from ERP

SUN Guoxiao，ZHANG Liwei
（Dept of Kinesio1ogy,Sport Psycho1ogy Section,Beijing Sport University,Beijing 100084,China）

AbstractAttentiona1 contro1 theory(ACT)deciphers how anxiety inf1uences performance from executive function perspective and proposes that anxiety interferes with the inhibition function.Previous research has adopted ACT to interpret behaviors in the competitive sport area and revea1ed that competitive trait anxiety interfered with prepotent response inhibition which constitutes important component of the inhibition function and is a1so critica1 for ath1etic performance.However,the neura1 mechanism under1ining competitive anxiety-performance re1ationship was unc1ear.It was hypothesized that competitive trait anxiety wou1d impair the preparation of prepotent response inhibition.26 participants were recruited and a11ocated into competitive trait anxiety high score and 1ow score groups according to their marks on Pre-competition Emotion Sca1e-Trait 32×6(which is good measurement for competitive trait anxiety in Chinese cu1ture),and both groups performed the pro-and anti-saccade tasks ref1ecting prepotent response inhibition function.We ana1yzed the Event Re1ated Potentia1(ERP)in the preparation period(the-100~0ms epoch)and found a negative potentia1 in the fronta1 and centra1 areas during the preparation period in the 1ow score group,whereas the potentia1 was sma11er in the high score group.The findings suggest that competitive trait anxiety impairs efficiency of inhibition function and this negative effect is due to under-preparation of inhibition,which partia11y supports the app1ication of attentiona1 contro1 theory in exp1aining competitive anxiety in sport psycho1ogy.

Key wordsattentiona1 contro1;prepotent response inhibition;competitive trait anxiety;antisaccade;ERP