運(yùn)動(dòng)速度對(duì)冰球運(yùn)動(dòng)員多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)的影響特征：一項(xiàng)EEG研究

張燕會(huì)，陸穎之，王丹丹，鄭 堅(jiān)，徐紅豆，徐 暢

（1.上海體育學(xué)院心理學(xué)院，上海200438；2.哈爾濱體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)學(xué)院，黑龍江哈爾濱150001）

自20世紀(jì)60年代以來(lái)，視覺(jué)注意一直是心理學(xué)研究的重要議題之一。在視覺(jué)注意的引導(dǎo)下，人們能夠從復(fù)雜的視覺(jué)信息中快速地選擇那些最重要、最有用、與當(dāng)前行為最相關(guān)的視覺(jué)信息。在不斷變化的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景中，運(yùn)動(dòng)員需要靈活地調(diào)整自己的視覺(jué)注意完成對(duì)場(chǎng)上信息的加工，從而做出戰(zhàn)術(shù)決策［1］。其中，冰球運(yùn)動(dòng)員需要對(duì)瞬息萬(wàn)變的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景保持高度注意。例如，在運(yùn)球、傳球時(shí)，持球球員需要將注意資源分配到運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景中的不同關(guān)鍵區(qū)域，持球球員不僅需要時(shí)刻關(guān)注高速滑行且靈活改變方向的隊(duì)友的位置，還需要注意對(duì)方球員的位置和跑位。其他球員要時(shí)刻關(guān)注球的位置、隊(duì)友及對(duì)手的位置與跑位，并進(jìn)行一定時(shí)間的持續(xù)追蹤以獲取場(chǎng)上的時(shí)間和空間信息，不斷更新和分析對(duì)手的戰(zhàn)略信息，選擇最佳的戰(zhàn)術(shù)策略。利用視覺(jué)注意在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景中追蹤多個(gè)客體的能力是高水平運(yùn)動(dòng)員迅速且準(zhǔn)確做出反應(yīng)的前提［2］，也是團(tuán)體類項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)員取得優(yōu)異成績(jī)的重要心理保障之一［3］。因此，有必要對(duì)冰球運(yùn)動(dòng)員的視覺(jué)注意特征進(jìn)行探討，為冰球運(yùn)動(dòng)員選材和視覺(jué)注意訓(xùn)練提供參考。

Pylyshyn等［4］提出了經(jīng)典多目標(biāo)追蹤范式（multiple objects tracking，MOT）。在該范式中，參與者看到若干個(gè)表面特征相同的客體，其中一些被標(biāo)記為目標(biāo)，其余為非目標(biāo)。目標(biāo)標(biāo)記結(jié)束后，若干個(gè)表面特征相同的客體進(jìn)行獨(dú)立、隨機(jī)運(yùn)動(dòng)。要求參與者在客體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中追蹤標(biāo)記的目標(biāo)，并在運(yùn)動(dòng)停止后報(bào)告目標(biāo)。該任務(wù)結(jié)合了注意的3個(gè)核心要素——選擇性、容量有限性和主觀努力［5］，具有很高的生態(tài)效度。多目標(biāo)追蹤任務(wù)是研究動(dòng)態(tài)情景中視覺(jué)注意加工機(jī)制的常用范式［6］。研究者將該范式用于探討運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)態(tài)視覺(jué)注意特征，通過(guò)改變目標(biāo)數(shù)量、非目標(biāo)數(shù)量、運(yùn)動(dòng)速度等參數(shù)，對(duì)其追蹤表現(xiàn)進(jìn)行比較。張學(xué)民等［7］通過(guò)改變非目標(biāo)數(shù)量發(fā)現(xiàn)，隨著分心物數(shù)量增加，球類運(yùn)動(dòng)員和拳擊運(yùn)動(dòng)員在多目標(biāo)追蹤任務(wù)中的反應(yīng)速度快于普通大學(xué)生，并在運(yùn)動(dòng)員群體中觀察到顯著的性別差異，男運(yùn)動(dòng)員在相同任務(wù)中的注意追蹤表現(xiàn)顯著好于女運(yùn)動(dòng)員。Faubert［8］探究多種球類運(yùn)動(dòng)員的視覺(jué)注意特征，研究結(jié)果顯示從事足球、冰球、橄欖球等項(xiàng)目的專家組運(yùn)動(dòng)員的多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)好于新手組運(yùn)動(dòng)員和非運(yùn)動(dòng)員，專家組運(yùn)動(dòng)員表現(xiàn)出更高的學(xué)習(xí)效率，并仍有繼續(xù)提高的潛力。Qiu等［9］研究發(fā)現(xiàn)，隨著追蹤目標(biāo)數(shù)量的增加，籃球運(yùn)動(dòng)員的視覺(jué)注意追蹤成績(jī)表現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。以上研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)會(huì)影響多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)越豐富，其多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)越好。然而，季朝新等［10］測(cè)試了技術(shù)等級(jí)不同的羽毛球運(yùn)動(dòng)員，研究結(jié)果顯示，不同技術(shù)等級(jí)的羽毛球運(yùn)動(dòng)員在完成多目標(biāo)追蹤任務(wù)中未表現(xiàn)出顯著的區(qū)別。上述研究采用不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)員，探究運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)對(duì)多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)的影響，得出不一致的結(jié)果：一方面可能是因?yàn)樵O(shè)置的多目標(biāo)追蹤任務(wù)負(fù)荷的差異，采用單一的任務(wù)負(fù)荷無(wú)法反映出運(yùn)動(dòng)員的優(yōu)勢(shì)；另一方面也可能是因?yàn)樗x運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)水平存在差異。

很多研究表明，籃球、足球等團(tuán)體性球類項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)員的多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)具有優(yōu)勢(shì)。這類項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)員在短時(shí)間內(nèi)接收并處理大量的時(shí)空信息，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期訓(xùn)練，其視覺(jué)注意得到了發(fā)展，在多目標(biāo)追蹤任務(wù)中較普通人表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)。其中，冰球項(xiàng)目的突出特征是攻防轉(zhuǎn)換更快，球員和球的移動(dòng)速度更快，運(yùn)動(dòng)方向變化更頻繁。經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，冰球運(yùn)動(dòng)員的視覺(jué)注意可能具有一定的特異性。本文設(shè)置3種運(yùn)動(dòng)速度，探討在不同任務(wù)負(fù)荷下冰球運(yùn)動(dòng)員的視覺(jué)注意追蹤表現(xiàn)。

另外，以往關(guān)于多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)的研究大多集中在行為層面，僅從追蹤正確率或追蹤速度評(píng)估運(yùn)動(dòng)員的多目標(biāo)追蹤能力是否存在優(yōu)勢(shì)，未分析在完成多目標(biāo)追蹤任務(wù)過(guò)程中參與者的神經(jīng)振蕩變化情況。腦電圖（electroencephalogram，EEG）是大腦皮層的神經(jīng)元突觸后電位在頭皮表面的總體反映，可以反映出大腦在完成認(rèn)知任務(wù)時(shí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)活動(dòng)。研究者常采用EEG節(jié)律振蕩信號(hào)來(lái)揭示大腦認(rèn)知加工的神經(jīng)機(jī)制。腦電節(jié)律波分成幾個(gè)不同頻段，不同頻段的神經(jīng)振蕩與不同的認(rèn)知加工過(guò)程相關(guān)。其中，alpha節(jié)律最早被發(fā)現(xiàn)，alpha節(jié)律的神經(jīng)振蕩與工作記憶、注意過(guò)程密切相關(guān)。個(gè)體清醒時(shí)，在大腦后部區(qū)域alpha節(jié)律功率值最為顯著［11］。alpha波段分為低頻alpha節(jié)律（8～10 Hz）和高頻alpha節(jié)律（10～13 Hz）。低頻alpha節(jié)律與大腦非特異性注意和期待喚醒有關(guān)；高頻alpha也稱mu節(jié)律與特異性認(rèn)知皮層激活有關(guān)（如感覺(jué)運(yùn)動(dòng)區(qū)等）［12］。研究［13］發(fā)現(xiàn)，alpha與注意密切相關(guān)。例如，St?rmer等［14］采用外周Posner線索任務(wù)，以聲音為刺激材料，探究聲音對(duì)alpha節(jié)律神經(jīng)振蕩的影響，結(jié)果顯示在被試的左右視野空間出現(xiàn)無(wú)關(guān)的聲音刺激，會(huì)導(dǎo)致對(duì)側(cè)大腦皮層枕區(qū)alpha節(jié)律的功率值降低，即alpha節(jié)律的神經(jīng)振蕩程度增加，這揭示了被試對(duì)一側(cè)空間投入了注意資源。

在完成認(rèn)知任務(wù)中，大腦皮層神經(jīng)元集群節(jié)律振蕩活動(dòng)的減弱或增強(qiáng)，反映在EEG信號(hào)節(jié)律功率值減少或增加。不同頻段的節(jié)律功率值會(huì)減少或增加，反映出神經(jīng)振蕩程度的變化。為了更好地衡量大腦神經(jīng)振蕩程度，研究者提出了多種探究大腦神經(jīng)振蕩強(qiáng)度變化的方法，如事件相關(guān)同步化/去同步化［15］、事件相關(guān)譜擾動(dòng)等。其中Makeig等［16?17］提出了事件相關(guān)譜擾動(dòng)（event?related spectral perturbation，ERSP）方法用于分析刺激出現(xiàn)后誘發(fā)的腦電功率值相對(duì)于基線功率值的變化情況，這是一種很好的評(píng)價(jià)不同事件引起的不同頻段神經(jīng)振蕩程度的方法。ERSP可由短時(shí)傅里葉變換（short time Fourier transform，SFFT）、小波變換（wavelet transform，WT）計(jì)算得到。ERSP值的大小表示不同頻段的神經(jīng)振蕩程度［18］。根據(jù)alpha節(jié)律的功率值與注意的關(guān)系，ERSP值為負(fù)值時(shí)，表明alpha節(jié)律的活動(dòng)增強(qiáng)，神經(jīng)振蕩程度增加，在完成追蹤任務(wù)時(shí)投入了較多的注意資源。注意越集中于某項(xiàng)任務(wù)，alpha節(jié)律的功率值越小，alpha節(jié)律的ERSP值越小［13］。趙敏捷等［19］采用ERSP方法分析發(fā)現(xiàn)，成功完成認(rèn)知重評(píng)任務(wù)的被試，在低頻theta節(jié)律范圍內(nèi)ERSP值顯著高于失敗組，表明成功完成認(rèn)知重評(píng)任務(wù)會(huì)增強(qiáng)低頻theta節(jié)律的神經(jīng)振蕩。還有研究［20］發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)干預(yù)能改善視覺(jué)注意搜索表現(xiàn)，相比于運(yùn)動(dòng)干預(yù)前，干預(yù)后被試完成視覺(jué)注意搜索任務(wù)時(shí)alpha節(jié)律的神經(jīng)振蕩強(qiáng)度降低，alpha節(jié)律ERSP值顯著增大，體現(xiàn)出更少的注意資源消耗。在執(zhí)行需要持續(xù)地投入注意資源的多目標(biāo)追蹤任務(wù)中，冰球運(yùn)動(dòng)員和普通大學(xué)生的高頻alpha節(jié)律神經(jīng)振蕩水平是否存在差異，這種差異是否受到任務(wù)負(fù)荷的影響，有待于進(jìn)一步研究，以了解冰球運(yùn)動(dòng)員完成多目標(biāo)追蹤任務(wù)時(shí)的注意資源消耗特征。

綜上所述，本文采用多目標(biāo)追蹤任務(wù)，通過(guò)改變運(yùn)動(dòng)速度，探討冰球運(yùn)動(dòng)員視覺(jué)注意追蹤表現(xiàn)和神經(jīng)振蕩特征，提出問(wèn)題：①運(yùn)動(dòng)速度加快，能否降低個(gè)體的追蹤表現(xiàn)、增強(qiáng)其神經(jīng)振蕩程度。②相比于對(duì)照組，隨著運(yùn)動(dòng)速度加快，是否冰球運(yùn)動(dòng)員的多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)更優(yōu)，神經(jīng)振蕩程度更低，且技能水平越高，效應(yīng)越明顯。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

共選取68名被試（表1），按照冰球訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)將其分為專家組、新手組和對(duì)照組，其中：專家組運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)等級(jí)為國(guó)家一級(jí)運(yùn)動(dòng)員及以上且運(yùn)動(dòng)年限為4 a以上，訓(xùn)練頻率為6次/周，每次約3 h；新手組運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)等級(jí)為國(guó)家二級(jí)運(yùn)動(dòng)員及以下且訓(xùn)練年限不超過(guò)3 a，訓(xùn)練頻率為6次/周，每次約2～3 h；對(duì)照組為未受過(guò)團(tuán)體球類訓(xùn)練的普通大學(xué)生。被試視力或矯正視力正常，為右利手且自愿參與試驗(yàn)并簽署知情同意書。

表1 被試基本信息Table1 The information of subjects

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用3（組別：專家組、新手組、對(duì)照組）×3（速度：慢速、中速、快速）的混合設(shè)計(jì)。組別為被試間變量，速度為被試內(nèi)變量。因變量為追蹤正確率，腦電指標(biāo)為高頻alpha節(jié)律的ERSP值。

1.3 試驗(yàn)設(shè)備與材料

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)程序在Matlab軟件中的Psych Toolbox工具箱編制而成，采用23.8英寸DELL臺(tái)式機(jī)（屏幕分辨率為1 920×1 080像素，刷新率為60 Hz）呈現(xiàn)試驗(yàn)中的刺激，并記錄被試行為數(shù)據(jù)。

1.3.2 刺激材料

刺激材料為10個(gè)藍(lán)色小球，藍(lán)色小球大小為0.9°。

1.4 試驗(yàn)任務(wù)

用托架將被試的頭部固定，被試的眼睛與屏幕中央之間的距離約為57 cm。屏幕背景為灰色。屏幕中央出現(xiàn)1個(gè)黑色注視點(diǎn)“+”，500 ms后，10個(gè)藍(lán)色小球出現(xiàn)。10個(gè)藍(lán)色小球的初始位置隨機(jī)分布，各個(gè)小球之間的距離大于小球直徑，小球的初始位置距離追蹤區(qū)域邊框不小于小球的2倍直徑［2］。500 ms后，其中4個(gè)藍(lán)色小球變?yōu)榧t色，變?yōu)榧t色的小球被標(biāo)記為目標(biāo)刺激，剩余的6個(gè)藍(lán)色小球則是干擾刺激，標(biāo)記時(shí)間為2 000 ms。2 000 ms后，4個(gè)紅色小球變?yōu)樗{(lán)色，500 ms后，10個(gè)藍(lán)色小球在屏幕上隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為5 000 ms。每個(gè)試次的運(yùn)動(dòng)速度隨機(jī)呈現(xiàn)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，小球之間互不遮擋：當(dāng)小球碰撞到追蹤區(qū)域邊緣時(shí)，小球?qū)㈦S機(jī)改變運(yùn)動(dòng)方向；當(dāng)小球之間的距離小于直徑時(shí)，小球隨機(jī)改變運(yùn)動(dòng)方向。5 000 ms后，小球運(yùn)動(dòng)停止，被試用鼠標(biāo)依次選出之前標(biāo)記的目標(biāo)，選擇完畢后，按空格鍵進(jìn)入下一試次。具體試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1。

圖1 單個(gè)試次的流程Figure 1 Procedure of one trial

共有3種速度條件，慢速為3（°）/s，中速為4（°）/s，快速為5（°）/s。3種速度隨機(jī)呈現(xiàn)，每個(gè)速度條件下有30個(gè)試次，共計(jì)90個(gè)試次。每完成15試次，被試休息1 min。在進(jìn)入正式試驗(yàn)之前，讓被試進(jìn)行6次練習(xí)，以確保被試熟悉試驗(yàn)過(guò)程。整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程約50 min。

1.5 腦電記錄

使用德國(guó)Brain Product公司生產(chǎn)的ERP記錄系統(tǒng)記錄腦電數(shù)據(jù)，采用國(guó)際10～20標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)擴(kuò)展的64導(dǎo)電極帽（Brain Products GmbH，Munich，Germany），電極為Ag/AgCl電極。參考電極點(diǎn)是FCz，接地電極點(diǎn)是AFz，在被試的右眼外側(cè)1 cm處放置水平眼電，在被試的左眼眶下方1 cm處放置垂直眼電。頭皮與電極接觸阻抗小于5 kΩ，采樣頻率設(shè)置為1 000 Hz/導(dǎo)。

1.6 數(shù)據(jù)處理

1.6.1 行為數(shù)據(jù)

采用SPSS 25.0軟件對(duì)追蹤正確率進(jìn)行反正弦函數(shù)轉(zhuǎn)換（ARSIN），然后將追蹤正確率的反正弦轉(zhuǎn)換值進(jìn)行3（組別：專家組、新手組、對(duì)照組）×3（速度：慢速、中速、快速）的重復(fù)測(cè)量方差分析。

1.6.2 腦電數(shù)據(jù)

采用BPAnalyzer對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。以雙耳乳突（TP9和TP10）的平均電位作為重參考電極，并還原FCz電極。將重參考的腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，高通為1 Hz，低通為30，斜度為24 dB/oct。根據(jù)3種速度條件進(jìn)行分段，將分段后的數(shù)據(jù)進(jìn)行基線矯正，基線時(shí)間為（?1 000 ms）～（?500 ms）。利用主成分分析法中的半自動(dòng)模式去除眼電偽跡，自動(dòng)去除波幅超過(guò)±80μV的數(shù)據(jù)，最后將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)在letswave.7軟件中進(jìn)行時(shí)頻分析，在letswave中將數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，依據(jù)增益模型（gain model），將變換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行事件相關(guān)譜擾動(dòng)分析（ERSP）。將數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)小波變換（continues wavelet transform）計(jì)算出每個(gè)試次的事件相關(guān)功率譜。母小波（mother wavelet short）設(shè)置為cmor1～1.5，低頻率設(shè)置為1 Hz，高頻率設(shè)置為30 Hz，輸出格式設(shè)置為功率值。然后對(duì)于每個(gè)頻率、每個(gè)時(shí)頻點(diǎn)的事件相關(guān)頻譜功率除以刺激前基線周期相同頻率的平均頻譜功率。ERSP的百分（ERSP%）進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換，根據(jù)定義，對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后的單位是分貝（dB）。計(jì)算公式如下：

式（1）中，F(xiàn)k為試次K在頻率f處和時(shí)間t時(shí)的小波值；n為試次數(shù)。

式（2）中，μB(f)是在頻率f處ERSP在基線范圍內(nèi)的平均值，為了使ERSP的值的分布更趨于正態(tài)分布，對(duì)ERSP進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換。

如圖2所示，在完成多目標(biāo)追蹤任務(wù)時(shí)，被試大腦激活區(qū)域集中在枕葉和頂葉區(qū)域，根據(jù)腦地形圖分布和前人文獻(xiàn)［21?24］，取枕區(qū)（Oz）和頂區(qū)（Pz）及頂枕區(qū)（POz）的電極點(diǎn)，計(jì)算3個(gè)電極點(diǎn)的高頻alpha節(jié)律（10～13Hz）的ERSP平均值，并對(duì)其進(jìn)行3×3的重復(fù)測(cè)量方差分析。在分析過(guò)程中，當(dāng)統(tǒng)計(jì)量不滿足球形檢驗(yàn)時(shí)，對(duì)自由度和P值進(jìn)行Greenhouse Geisser法矯正，采用Bonferron法進(jìn)行事后比較。

2 研究結(jié)果

2.1 運(yùn)動(dòng)速度對(duì)3組被試追蹤表現(xiàn)的影響

如圖3所示，速度主效應(yīng)顯著（F=120.58，P＜0.01，η2

P=0.81），事后比較結(jié)果顯示，運(yùn)動(dòng)速度越快，追蹤正確率越低。在慢速條件下的追蹤正確率顯著大于中速條件（P＜0.01）與快速條件（P＜0.01）；在中速條件下的追蹤正確率顯著大于快速條件（P＜0.01）。組別主效應(yīng)顯著（F=3.39，P＜0.05，η2P=0.10），事后比較結(jié)果顯示，專家組的追蹤正確率顯著高于對(duì)照組（P＜0.05），專家組和新手組之間的追蹤正確率無(wú)顯著差異（P＞0.05），新手組與對(duì)照組之間的追蹤正確率呈邊緣顯著（P=0.061）。組別和速度交互作用顯著（F=2.63，P＜0.05，η2P=0.082），進(jìn)一步進(jìn)行簡(jiǎn)單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)：在慢速條件下，3組被試之間的追蹤正確率無(wú)顯著差異（P＞0.05）；在中速條件下，對(duì)照組的追蹤正確率顯著低于專家組（P＜0.01）和新手組（P＜0.05），專家組在快速條件下的追蹤正確率顯著高于對(duì)照組（P＜0.05）；而在快速條件下，新手組和對(duì)照組的追蹤正確率無(wú)顯著差異（P＞0.05），專家組的追蹤正確率高于新手組，但未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著水平（P＞0.05）。以上結(jié)果表明，隨著運(yùn)動(dòng)速度增加，冰球運(yùn)動(dòng)員的多目標(biāo)追蹤正確率表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)；在中速條件下，冰球運(yùn)動(dòng)員組（專家組和新手組）顯著優(yōu)于對(duì)照組；在快速條件下，專家組運(yùn)動(dòng)員的多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)仍然具有優(yōu)勢(shì)。

2.2 運(yùn)動(dòng)速度對(duì)高頻alpha節(jié)律神經(jīng)振蕩的影響

速度主效應(yīng)顯著（F=31.96，P＜0.01，η2P=0.53），事后比較結(jié)果顯示，運(yùn)動(dòng)速度越快，高頻alpha節(jié)律的ERSP值越低。具體表現(xiàn)為：在慢速條件下的高頻alpha節(jié)律的ERSP值顯著高于中速（P＜0.01）和快速條件（P＜0.01）；在中速條件下的高頻alpha節(jié)律的

ERSP值顯著大于快速條件（P＜0.01）。組別主效應(yīng)顯著（F=5.1，P＜0.01，η2P=0.15），事后比較結(jié)果顯示，專家組高頻alpha節(jié)律的ERSP值顯著高于對(duì)照組（P＜0.01），專家組和新手組之間的高頻alpha節(jié)律的ERSP值無(wú)顯著差異（P＞0.05），新手組的高頻alpha節(jié)律的ERSP值略大于對(duì)照組，呈邊緣顯著（P=0.061）。組別與速度交互作用顯著（F=3.01，P＜0.05，η2P=0.097），進(jìn)一步進(jìn)行簡(jiǎn)單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)：在慢速條件下，3組被試之間的高頻alpha節(jié)律的ERSP值無(wú)顯著差異（P＞0.05）；在中速條件下，對(duì)照組的高頻alpha節(jié)律的ERSP值顯著低于專家組（P＜0.01）和新手組（P＜0.05）；在快速條件下，專家組的高頻alpha節(jié)律的ERSP值顯著大于對(duì)照組（P＜0.01），專家組高頻alpha節(jié)律的ERSP值大于新手組，但未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著水平（P＞0.05）；新手組與對(duì)照組的高頻alpha節(jié)律的ERSP值無(wú)顯著差異（P＞0.05）。以上結(jié)果（圖4）表明，隨著運(yùn)動(dòng)速度增加，相比于對(duì)照組，冰球運(yùn)動(dòng)員的高頻alpha節(jié)律的振蕩水平較低：在中速條件下，冰球運(yùn)動(dòng)員組（專家組和新手組）的高頻alpha節(jié)律的振蕩水平顯著低于對(duì)照組；在快速條件下，專家組運(yùn)動(dòng)員的高頻alpha節(jié)律的振蕩水平顯著低于對(duì)照組。

圖2 在不同速度下3組被試的時(shí)頻圖和腦地形圖Figure 2 Time-frequnency and topography of three groups in the condition of different speeds

圖3 3組被試在不同速度條件下追蹤正確率的差異Figure 3 Difference in tracking accuracy of different speed conditions for three groups

3討論

本文采用多目標(biāo)追蹤范式結(jié)合腦電技術(shù)，探究在不同速度負(fù)荷下冰球運(yùn)動(dòng)員的視覺(jué)注意追蹤表現(xiàn)和神經(jīng)振蕩特征，結(jié)果顯示：運(yùn)動(dòng)速度降低多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)、增強(qiáng)高頻alpha節(jié)律的振蕩水平；專家組冰球運(yùn)動(dòng)員、新手組冰球運(yùn)動(dòng)員及對(duì)照組之間多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)和高頻alpha節(jié)律的振蕩程度差異受到運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)節(jié)。

圖4 3組被試在不同速度條件下高頻alpha節(jié)律的ERSP值Figure 4 Difference in high alpha ERSPof different speed conditions for three groups

3.1 運(yùn)動(dòng)速度影響冰球運(yùn)動(dòng)員的多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)

隨著運(yùn)動(dòng)速度的加快，專家組冰球運(yùn)動(dòng)員、新手組冰球運(yùn)動(dòng)員及對(duì)照組的追蹤成績(jī)顯著降低，這與前人［23，25?26］的研究結(jié)果一致：視覺(jué)注意追蹤性能隨著運(yùn)動(dòng)速度加快而降低。例如，F(xiàn)eria［27］通過(guò)完成4個(gè)試驗(yàn)，驗(yàn)證了運(yùn)動(dòng)速度影響追蹤表現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)速度越快，被試的視覺(jué)注意追蹤能力越低。研究者提出了靈活資源理論（flexible resource theory）解釋追蹤成績(jī)受損的原因，認(rèn)為在大腦中有一個(gè)追蹤目標(biāo)所需資源的“資源池”，追蹤每個(gè)目標(biāo)所需的注意資源決定了能夠同時(shí)追蹤到的目標(biāo)數(shù)量。當(dāng)客體運(yùn)動(dòng)速度較快時(shí)，追蹤1個(gè)目標(biāo)會(huì)消耗“資源池”里的大部分注意資源，被試只能準(zhǔn)確地追蹤到1個(gè)目標(biāo)，丟失或混淆其他目標(biāo)，導(dǎo)致追蹤表現(xiàn)受損［28］。本文的追蹤正確率結(jié)果支持了靈活注意資源理論，隨著運(yùn)動(dòng)速度的加快，追蹤1個(gè)目標(biāo)需消耗較多的注意資源，導(dǎo)致追蹤正確率下降。

運(yùn)動(dòng)速度與組別的交互作用顯著，運(yùn)動(dòng)速度對(duì)新手組和對(duì)照組的視覺(jué)追蹤成績(jī)的影響比對(duì)專家組的影響更為顯著。在慢速條件下，3組被試的多目標(biāo)追蹤成績(jī)無(wú)顯著差異，這與前人的研究結(jié)果一致。例如，Qiu等［9］發(fā)現(xiàn)當(dāng)追蹤2個(gè)目標(biāo)時(shí)，專家組籃球運(yùn)動(dòng)員、新手組籃球運(yùn)動(dòng)員和對(duì)照組籃球運(yùn)動(dòng)員三者之間的追蹤表現(xiàn)無(wú)顯著差異，這可能是由于注意負(fù)荷較低，運(yùn)動(dòng)員與非運(yùn)動(dòng)員均能利用有限的注意資源完成追蹤任務(wù)。在中速條件下，相比于對(duì)照組，專家組冰球運(yùn)動(dòng)員和新手組冰球運(yùn)動(dòng)員的視覺(jué)追蹤表現(xiàn)具有優(yōu)勢(shì)，這表明冰球運(yùn)動(dòng)員的多目標(biāo)追蹤能力優(yōu)于非運(yùn)動(dòng)員，支持了部分前人［29?30］的研究結(jié)果，即相比于非運(yùn)動(dòng)員，運(yùn)動(dòng)員的多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)具有優(yōu)勢(shì)。在快速條件下，與對(duì)照組相比，專家組冰球運(yùn)動(dòng)員的視覺(jué)追蹤表現(xiàn)仍然存在優(yōu)勢(shì)，新手組冰球運(yùn)動(dòng)員與對(duì)照組的追蹤表現(xiàn)無(wú)顯著差異。這表明隨著運(yùn)動(dòng)速度的加快，專家組冰球運(yùn)動(dòng)員依然保持著多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)優(yōu)勢(shì)，而新手組冰球運(yùn)動(dòng)員和對(duì)照組的追蹤成績(jī)受損。這揭示了冰球運(yùn)動(dòng)員的追蹤優(yōu)勢(shì)受到運(yùn)動(dòng)速度的影響。在高注意負(fù)荷下，專家組冰球運(yùn)動(dòng)員的優(yōu)勢(shì)更為明顯。這與考察籃球運(yùn)動(dòng)員的多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)的研究結(jié)果［9］相一致，即運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練年限與視覺(jué)注意追蹤能力相關(guān)，同時(shí)，多目標(biāo)追蹤任務(wù)的注意負(fù)荷影響運(yùn)動(dòng)員的認(rèn)知優(yōu)勢(shì)。例如，李軍［31］研究表明，隨著目標(biāo)數(shù)增多，專家組籃球運(yùn)動(dòng)員的追蹤正確率逐漸顯著高于新手組的追蹤正確率，研究發(fā)現(xiàn)，專家組籃球運(yùn)動(dòng)員在認(rèn)知加工過(guò)程中采取了組塊化策略。可能是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期訓(xùn)練，運(yùn)動(dòng)員對(duì)快速變化的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景具有更強(qiáng)的適應(yīng)性。因此，在高注意負(fù)荷下的多目標(biāo)追蹤任務(wù)中，專家組冰球運(yùn)動(dòng)員具有更好的多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)。

本文從行為層面驗(yàn)證了運(yùn)動(dòng)速度增加會(huì)降低追蹤表現(xiàn)，符合靈活資源理論，且發(fā)現(xiàn)隨著運(yùn)動(dòng)速度加快，相比于對(duì)照組，冰球運(yùn)動(dòng)員的多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)更優(yōu)，且技能水平越高，追蹤優(yōu)勢(shì)越明顯。

3.2 運(yùn)動(dòng)速度影響冰球運(yùn)動(dòng)員的神經(jīng)振蕩水平

為有效追蹤多個(gè)目標(biāo)，需投入一定的注意資源［6］，那么在完成不同速度的多目標(biāo)追蹤任務(wù)時(shí)，專家組冰球運(yùn)動(dòng)員、新手組冰球運(yùn)動(dòng)員及對(duì)照組的神經(jīng)振蕩程度可能存在差異。采用高頻alpha節(jié)律的ERSP值評(píng)估高頻alpha節(jié)律的振蕩水平。注意越集中于某項(xiàng)任務(wù)，alpha節(jié)律的ERSP值越小，alpha節(jié)律的振蕩程度越高［13］。

隨著運(yùn)動(dòng)速度加快，3組被試的高頻alpha節(jié)律的振蕩強(qiáng)度逐漸增大。這說(shuō)明隨著追蹤負(fù)荷的增加，被試需要使更多的注意資源投入到多目標(biāo)追蹤任務(wù)以確保更好地完成追蹤任務(wù)。這符合前人［32?33］的研究結(jié)果，在進(jìn)行注意加工、完成認(rèn)知任務(wù)時(shí)會(huì)降低alpha節(jié)律的功率值，增加alpha節(jié)律的振蕩程度，對(duì)認(rèn)知任務(wù)投入注意資源。在3種速度負(fù)荷下，3組被試高頻alpha節(jié)律的振蕩強(qiáng)度存在差異：在慢速條件下，3組被試的高頻alpha節(jié)律的振蕩強(qiáng)度較小且無(wú)顯著差異，這可能是因?yàn)樵诼贄l件下，注意負(fù)荷較低，3組被試均不需要投入過(guò)多的注意資源就可完成追蹤任務(wù)；在中速條件下，相比于對(duì)照組，冰球運(yùn)動(dòng)員組（專家組和新手組）高頻alpha節(jié)律的振蕩強(qiáng)度低，這表明冰球運(yùn)動(dòng)員可以有效利用注意資源，投入較少的注意資源即可完成追蹤任務(wù)。這與前人［34?35］研究結(jié)果一致，即在完成專項(xiàng)任務(wù)或與專項(xiàng)相關(guān)的認(rèn)知任務(wù)時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的任務(wù)相關(guān)皮層表現(xiàn)出較低的神經(jīng)振蕩水平、較少的注意資源消耗。例如，Baumeister等［36］考察高爾夫球運(yùn)動(dòng)員與非運(yùn)動(dòng)員完成高爾夫球推桿任務(wù)時(shí)大腦神經(jīng)振蕩特征，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相比于對(duì)照組，高爾夫球運(yùn)動(dòng)員額葉中部的theta節(jié)律和頂葉alpha節(jié)律的功率值更高，這說(shuō)明運(yùn)動(dòng)員更好地集中注意資源，提高頂葉皮層神經(jīng)效率。Babiloni等［37］研究發(fā)現(xiàn)，空手道運(yùn)動(dòng)員在完成識(shí)別空手道任務(wù)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的背側(cè)神經(jīng)活動(dòng)和鏡像神經(jīng)活動(dòng)較弱，表現(xiàn)為alpha節(jié)律的去同步化活動(dòng)水平較低，即alpha節(jié)律的振蕩程度較低，這說(shuō)明空手道運(yùn)動(dòng)員在完成專項(xiàng)任務(wù)時(shí)，投入了較少的注意資源。

在快速條件下，專家組冰球運(yùn)動(dòng)員的高頻alpha節(jié)律的振蕩強(qiáng)度弱于對(duì)照組，而新手組與對(duì)照組的高頻alpha節(jié)律的振蕩強(qiáng)度無(wú)顯著差異。這表明在快速的任務(wù)負(fù)荷下，相比于對(duì)照組，專家組冰球運(yùn)動(dòng)員投入較少注意資源即可完成追蹤任務(wù)，體現(xiàn)出注意資源節(jié)省化特征。這揭示了在任務(wù)負(fù)荷高的條件下，專家組冰球運(yùn)動(dòng)員表現(xiàn)出較低的高頻alpha節(jié)律的振蕩程度，具有更高效的注意資源利用能力。這支持了在完成專項(xiàng)任務(wù)或與專項(xiàng)相關(guān)的認(rèn)知任務(wù)時(shí)，專家組運(yùn)動(dòng)員的注意資源消耗節(jié)省化特征更為明顯［35］。例如，魏瑤等［38］研究不同運(yùn)動(dòng)水平的乒乓球運(yùn)動(dòng)員在完成動(dòng)作識(shí)別任務(wù)時(shí)的神經(jīng)振蕩特征，結(jié)果顯示高頻alpha節(jié)律上，專家組運(yùn)動(dòng)員表現(xiàn)出更低的振蕩強(qiáng)度，表示專家組運(yùn)動(dòng)員在完成該任務(wù)時(shí)，其視覺(jué)通路和鏡像系統(tǒng)表現(xiàn)出更高效的注意資源利用能力。此外，Qiu等［39］借助fMRI技術(shù)，研究發(fā)現(xiàn)在完成高注意負(fù)荷條件下的多目標(biāo)追蹤任務(wù)時(shí)，籃球運(yùn)動(dòng)員左側(cè)顳中回的負(fù)激活強(qiáng)度低于非運(yùn)動(dòng)員。腦成像研究結(jié)果表明，運(yùn)動(dòng)員可能在多目標(biāo)追蹤任務(wù)時(shí)具有更高的神經(jīng)效率和更少的注意資源消耗。在執(zhí)行多目標(biāo)追蹤任務(wù)時(shí)，相比于非運(yùn)動(dòng)員，冰球運(yùn)動(dòng)員表現(xiàn)出更低的alpha節(jié)律振蕩水平、更高效的注意資源利用能力，且技能水平越高，注意資源節(jié)省化優(yōu)勢(shì)越明顯。

結(jié)合追蹤正確率和高頻alpha節(jié)律振蕩程度，在中速條件下，冰球運(yùn)動(dòng)員的追蹤表現(xiàn)優(yōu)于對(duì)照組、高頻alpha節(jié)律振蕩水平小于對(duì)照組。這與前人［40］研究結(jié)果一致，在運(yùn)動(dòng)任務(wù)或認(rèn)知任務(wù)中，與非運(yùn)動(dòng)員相比，運(yùn)動(dòng)員的行為績(jī)效表現(xiàn)更具優(yōu)勢(shì)，同時(shí)運(yùn)動(dòng)員的相關(guān)大腦皮層表現(xiàn)出更小的能量消耗、激活程度下降。在快速條件下，專家組冰球運(yùn)動(dòng)員表現(xiàn)出了追蹤優(yōu)勢(shì)和較少的注意資源消耗，新手組冰球運(yùn)動(dòng)員與對(duì)照組在追蹤績(jī)效和高頻alpha節(jié)律振蕩程度方面的差異均不顯著。

4結(jié)論

①運(yùn)動(dòng)速度的增加會(huì)降低個(gè)體追蹤表現(xiàn)、增加注意資源消耗；②隨著運(yùn)動(dòng)速度的加快，冰球運(yùn)動(dòng)員表現(xiàn)出更強(qiáng)的追蹤優(yōu)勢(shì)和更少的注意資源消耗，運(yùn)動(dòng)技能水平越高，效應(yīng)越明顯。