張玉慧， 章建成， 李安民， 施之皓， 王麗巖

（1.上海體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)科學(xué)學(xué)院，上海200438；2.上海體育學(xué)院學(xué)院辦公室，上海200438；3.上海體育學(xué)院中國(guó)乒乓球?qū)W院，上海200438）

高水平乒乓球運(yùn)動(dòng)員發(fā)球旋轉(zhuǎn)判斷過(guò)程中的神經(jīng)心理機(jī)制

張玉慧1， 章建成2， 李安民1， 施之皓3， 王麗巖1

（1.上海體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)科學(xué)學(xué)院，上海200438；2.上海體育學(xué)院學(xué)院辦公室，上海200438；3.上海體育學(xué)院中國(guó)乒乓球?qū)W院，上海200438）

將發(fā)球旋轉(zhuǎn)作為自變量，采用事件相關(guān)電位記錄技術(shù)，采集被試的反應(yīng)時(shí)和EEG。結(jié)果顯示：運(yùn)動(dòng)員大腦信息加工的通路具有方向性且不可逆，視覺(jué)刺激信息沿枕—頂通路傳導(dǎo)，國(guó)際健將組在枕區(qū)激活到頂區(qū)激活消退的時(shí)間短于二級(jí)組，為正確做出決策節(jié)省了時(shí)間；國(guó)際健將組左右半腦對(duì)視覺(jué)信息的加工表現(xiàn)出不對(duì)稱性，國(guó)際健將組主要啟用了右腦枕區(qū)資源；在發(fā)球判斷過(guò)程中，國(guó)際健將組完成認(rèn)知活動(dòng)采用的是一種節(jié)省模式，表現(xiàn)為動(dòng)用大腦枕區(qū)和頂區(qū)資源較少，效率更高。

高水平乒乓球運(yùn)動(dòng)員；發(fā)球旋轉(zhuǎn)；判斷；視覺(jué)神經(jīng)傳導(dǎo)通路

Author’s address1.School of Kinesiology，Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China；2.University Office，Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China；3.China Table Tennis College，Shanghai University of Sport，Shanghai200438，China

運(yùn)動(dòng)決策是指在運(yùn)動(dòng)情境中感知、加工信息和采取行動(dòng)的全過(guò)程［1］。運(yùn)動(dòng)決策過(guò)程與其他決策過(guò)程相比，具有可以利用的信息少、時(shí)間壓力大和結(jié)果不確定的特點(diǎn)［2］。運(yùn)動(dòng)決策的水平直接影響著運(yùn)動(dòng)員技戰(zhàn)術(shù)水平的發(fā)揮。運(yùn)動(dòng)決策是運(yùn)動(dòng)心理學(xué)研究的重要問(wèn)題。乒乓球運(yùn)動(dòng)屬于持拍隔網(wǎng)對(duì)抗項(xiàng)群，制勝的機(jī)制在于發(fā)球的直接得分能力和接發(fā)球體系的得分實(shí)力高于對(duì)手［3］。乒乓球發(fā)球是由運(yùn)動(dòng)員自己掌握而不受對(duì)手控制的關(guān)鍵技術(shù)，是當(dāng)今優(yōu)秀乒乓球運(yùn)動(dòng)員克敵制勝的有力武器［4］。李金亮［5］在研究乒乓球運(yùn)動(dòng)員接發(fā)球判斷過(guò)程中的思維活動(dòng)特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員在接發(fā)球判斷時(shí)最重要的思維活動(dòng)特點(diǎn)是能在恰當(dāng)?shù)?、短暫的時(shí)間內(nèi)有效地捕捉到重要的信息。乒乓球運(yùn)動(dòng)員對(duì)發(fā)球旋轉(zhuǎn)的判斷，在乒乓球項(xiàng)目中是一個(gè)典型的決策過(guò)程。

運(yùn)動(dòng)決策的研究中常采用“專家—新手”的研究范式，揭示高水平運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)決策的認(rèn)知加工方式和規(guī)律。G.J.Savelsbergh等［6］對(duì)足球守門員的研究發(fā)現(xiàn)，高水平運(yùn)動(dòng)員更多地采用踢球腿、非踢球腿和球的信息，而新手則長(zhǎng)時(shí)間的注視軀干、手臂和臀部。王明輝等［7］對(duì)籃球運(yùn)動(dòng)員決策準(zhǔn)確性的研究結(jié)果顯示，不同水平籃球運(yùn)動(dòng)員對(duì)信息的獲得方式、信息加工速度和信息加工效率方面存在顯著差異。R.Vaeyens等［8］對(duì)足球運(yùn)動(dòng)員戰(zhàn)術(shù)技能測(cè)試的研究發(fā)現(xiàn)，成功的決策者比較低成功者使用更多的目標(biāo)—注視搜索策略。這些研究得出了一些有價(jià)值的成果，但僅就行為反應(yīng)和視覺(jué)信息獲取方式，并不能準(zhǔn)確反映運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)決策的認(rèn)知加工特征及心理機(jī)制；因而研究者引入事件相關(guān)電位（event-related potentials，ERP）技術(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)決策時(shí)的認(rèn)知加工過(guò)程進(jìn)行探討。

ERP被認(rèn)為是內(nèi)源性的神經(jīng)活動(dòng)與認(rèn)知功能相關(guān)的特殊誘發(fā)電位，主要反映了受試者的外圍神經(jīng)感覺(jué)通路及中樞神經(jīng)系統(tǒng)中相關(guān)結(jié)構(gòu)在特定刺激情況下的狀態(tài)反應(yīng)。目前P3是研究最為廣泛的ERP成分，也可以稱為P3或更為模糊的“延遲正成分”（LPC）。已有的研究結(jié)果表明，P3反應(yīng)了刺激評(píng)價(jià)的過(guò)程包括刺激辨別、模式識(shí)別、分類和記憶模板匹配的過(guò)程［9-11］；因此，P3也可認(rèn)為是刺激評(píng)估，注意容量，加工時(shí)間和內(nèi)容更新的標(biāo)志［12］。金花等［13］對(duì)羽毛球運(yùn)動(dòng)員預(yù)判任務(wù)的研究中發(fā)現(xiàn)，在刺激呈現(xiàn)350 ms后在頂葉皮層產(chǎn)生了P300的峰值，P300反映了準(zhǔn)備過(guò)程以及運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行動(dòng)作決策時(shí)將注意力指向有關(guān)記憶表征的過(guò)程。S.J.Radlo等［14］研究被試判斷棒球投球的類型（包括快球和弧線球）過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了在刺激呈現(xiàn)后300 ms左右有一個(gè)正向的ERP波峰。Taliep等［15］讓被試判斷板球的投球類型，結(jié)果表明專家組比新手組的P3潛伏期短，但是行為數(shù)據(jù)并未出現(xiàn)顯著性差異。

在國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究中，沈?qū)W軍等［16］探討了散打運(yùn)動(dòng)員大賽前視覺(jué)的事件相關(guān)電位特征，結(jié)果表明，與非健將運(yùn)動(dòng)員相比，健將運(yùn)動(dòng)員大賽前事件相關(guān)電位P300的潛伏期在額區(qū)較長(zhǎng)，中央?yún)^(qū)和額區(qū)的振幅較大，認(rèn)為可能是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練年限造成的。就以往運(yùn)動(dòng)決策研究成果來(lái)看，相關(guān)研究主要集中于羽毛球、網(wǎng)球、足球、籃球、散打、乒乓球等項(xiàng)目，得出了一些有意義的結(jié)論，但是以世界頂級(jí)運(yùn)動(dòng)員作為研究對(duì)象揭示運(yùn)動(dòng)決策的特點(diǎn)和規(guī)律的比較少；因而本研究將嘗試以國(guó)際健將級(jí)別的乒乓球運(yùn)動(dòng)員和一般水平的乒乓球運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象，從知覺(jué)決策的特點(diǎn)和腦神經(jīng)機(jī)制，探討國(guó)家乒乓球女隊(duì)隊(duì)員和上海體育學(xué)院乒乓球女隊(duì)隊(duì)員在發(fā)球旋轉(zhuǎn)情境中的決策行為及腦神經(jīng)活動(dòng)特點(diǎn)，以揭示高水平乒乓球運(yùn)動(dòng)員的認(rèn)知優(yōu)勢(shì)及其可能的神經(jīng)心理機(jī)制。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 被試 研究對(duì)象為國(guó)家乒乓球女隊(duì)和上海體育學(xué)院乒乓球隊(duì)女隊(duì)員共18名，按運(yùn)動(dòng)等級(jí)分為：國(guó)際健將組（6名），年齡為（21.3±3.2）歲，訓(xùn)練年限為（15±2.8）年；二級(jí)組（12名），年齡為（18.3±1.56）歲，訓(xùn)練年限為（10.8±2.56）年。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料 由國(guó)家乒乓球女隊(duì)主教練安排3名女隊(duì)員采用JAV型攝像機(jī)拍攝高水平乒乓球運(yùn)動(dòng)員發(fā)球錄像作為實(shí)驗(yàn)的視覺(jué)刺激材料，使用手動(dòng)和高清模式，快門1/600，拍攝距離4.5 m，鏡頭與地面垂直高度為1.5 m。拍攝中要求發(fā)球運(yùn)動(dòng)員按照轉(zhuǎn)、不轉(zhuǎn)、側(cè)上球和側(cè)下球4種發(fā)球技術(shù)進(jìn)行組合發(fā)球。之后將所拍攝的錄像導(dǎo)出為.avi格式的視頻文件，最后用Virtual-Dub進(jìn)行視頻編輯。

根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果，筆者選取的發(fā)球視頻片段從開(kāi)始拋球動(dòng)作開(kāi)始，到球接觸發(fā)球方球臺(tái)為止。其中：各選取不轉(zhuǎn)、側(cè)上球、側(cè)下球40段視頻；選取轉(zhuǎn)球發(fā)球技術(shù)的一個(gè)視頻片段，作為疊加ERP波形的有效刺激材料，重復(fù)播放80遍，共播放視頻200個(gè)，完全隨機(jī)播放。

1.3 實(shí)驗(yàn)儀器 采用E-Prime 2.0心理實(shí)驗(yàn)程序?qū)I(yè)設(shè)計(jì)軟件，計(jì)時(shí)精度毫秒級(jí)，用于編制實(shí)驗(yàn)和刺激播放程序。

事件相關(guān)電位記錄系統(tǒng)：德國(guó)Brain Products公司生產(chǎn)的64導(dǎo)事件相關(guān)電位測(cè)試系統(tǒng)。電極的位置是在國(guó)際10-20系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行安放的。另有2個(gè)電極分別用以記錄垂直眼電（ECG）和水平眼電（EOG）。腦電采樣率為500 Hz，濾波帶通為0.01～100 Hz。電極與頭皮間的電阻小于10 kΩ。

計(jì)算機(jī)：2臺(tái)DELL計(jì)算機(jī)。一臺(tái)用于運(yùn)行實(shí)驗(yàn)程序，記錄和采集行為數(shù)據(jù)，并給被試呈現(xiàn)刺激材料，分辨率為1 024×768，刷新頻率為100 Hz。另一臺(tái)用于記錄和采集腦電數(shù)據(jù)。

1.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與程序

1.4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 本研究對(duì)作為疊加ERP波形的80個(gè)轉(zhuǎn)球刺激的行為數(shù)據(jù)和腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行被試間2水平（國(guó)際健將組、二級(jí)組）的比較分析，因變量為被試的行為指標(biāo)（判斷正確率和反應(yīng)時(shí)間）和腦電指標(biāo)（波峰和波幅）。

1.4.2 實(shí)驗(yàn)程序 國(guó)際健將組的實(shí)驗(yàn)在河北省石家莊市正定國(guó)家乒乓球訓(xùn)練基地內(nèi)進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)在一個(gè)安靜且密閉的教室進(jìn)行，并按實(shí)驗(yàn)要求采取了隔音、隔光等措施。二級(jí)組的實(shí)驗(yàn)在上海體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)心理研究中心的ERP實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。被試均在安靜、舒適的環(huán)境中進(jìn)行，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

為了降低頭皮電阻，實(shí)驗(yàn)前要求被試洗好頭發(fā)并吹干。主被試均關(guān)閉手機(jī)，目的在于將實(shí)驗(yàn)電磁干擾降到最低。之后被試填寫基本情況調(diào)查表。被試將頭放在面前的U型托上以固定頭部，U型托與顯示器距離60 cm，并且告知被試在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始以后身體和頭部盡量不要晃動(dòng)，盡可能降低腦電記錄的偽跡。主試確認(rèn)儀器是否正常并介紹實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容。

每個(gè)被試單獨(dú)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)分為練習(xí)實(shí)驗(yàn)和正式實(shí)驗(yàn)2個(gè)部分。

練習(xí)實(shí)驗(yàn)：為了消除被試由于對(duì)鍵盤操作的不熟練、正式實(shí)驗(yàn)任務(wù)不明確等原因造成的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確，以及盡可能消除被試反應(yīng)時(shí)的練習(xí)效應(yīng)，在正式實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前對(duì)每名被試進(jìn)行一次熟悉鍵位和乒乓球4種發(fā)球技術(shù)對(duì)應(yīng)的練習(xí)實(shí)驗(yàn)。練習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)語(yǔ)：“現(xiàn)在進(jìn)行的是讓您盡快熟悉鍵盤的練習(xí)實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)將您左手的食指和中指分別放在小鍵盤的‘1’鍵和‘4’鍵上，將您右手的食指和中指分別放在‘3’鍵和‘6’鍵上。如屏幕圖片所示，‘1’鍵代表‘轉(zhuǎn)’，‘4’鍵代表‘不轉(zhuǎn)’，‘3’鍵代表‘側(cè)下’，‘6’鍵代表‘側(cè)上’。當(dāng)實(shí)驗(yàn)視頻呈現(xiàn)時(shí)，請(qǐng)迅速而準(zhǔn)確地判斷對(duì)方發(fā)的是哪一種旋轉(zhuǎn)技術(shù)并按下相應(yīng)的鍵。練習(xí)共24次。如對(duì)指導(dǎo)語(yǔ)有疑問(wèn)，詢問(wèn)主試；如沒(méi)有疑問(wèn)，請(qǐng)按任意鍵進(jìn)入練習(xí)實(shí)驗(yàn)?！?/p>

正式實(shí)驗(yàn)：練習(xí)實(shí)驗(yàn)后進(jìn)入正式實(shí)驗(yàn)。正式實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)語(yǔ)為：“即將進(jìn)行的是關(guān)于乒乓球發(fā)球旋轉(zhuǎn)判斷的實(shí)驗(yàn)，將呈現(xiàn)一些乒乓球發(fā)球的視頻片段，請(qǐng)認(rèn)真觀看視頻，快速而準(zhǔn)確地對(duì)可能的發(fā)球旋轉(zhuǎn)做出判斷，并按下相應(yīng)的數(shù)字鍵進(jìn)行反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)時(shí)間為20 min左右，請(qǐng)耐心完成，謝謝您的配合。如對(duì)指導(dǎo)語(yǔ)有疑問(wèn)，請(qǐng)?jiān)儐?wèn)旁邊主試；如無(wú)疑問(wèn)，按任意鍵進(jìn)入正式實(shí)驗(yàn)?！?/p>

1.5 數(shù)據(jù)采集和處理 采用E-Prime 2.0中的E-Run運(yùn)行實(shí)驗(yàn)程序并記錄被試對(duì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)的反應(yīng)時(shí)和正確率。運(yùn)用E-Data Aid對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的篩選和處理。行為數(shù)據(jù)的具體操作定義如下：反應(yīng)時(shí)為從實(shí)驗(yàn)刺激材料開(kāi)始播放到被試按鍵反應(yīng)的時(shí)間（ms）；正確率為被試做出正確判斷的百分比（%）。

采用SPSS for Windows 17.0對(duì)所有行為數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。正確率的數(shù)據(jù)因其為百分率值，對(duì)其進(jìn)行專家組和二級(jí)組兩水平獨(dú)立樣本的非參數(shù)檢驗(yàn)。對(duì)反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)按照3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差法則進(jìn)行篩選，對(duì)專家組和二級(jí)組反應(yīng)時(shí)在平均數(shù)±3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差之外的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行剔除，然后進(jìn)行專家組和二級(jí)組兩水平的獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，α取值為＜0.05水平。

采用Brain Products腦電記錄儀、64導(dǎo)的電極帽以及Brain Vision Recorder Version 1.03采集EEG數(shù)據(jù)。采用Brain Vision Recorder Version 1.05對(duì)EEG數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并從中提取和疊加有效的ERP成分進(jìn)行分析處理。ERP成分提取方法如下：1）以水平（EOG）和垂直（ECG）眼電為參考電極，進(jìn)行眼電偽跡校正；2）校正由身體運(yùn)動(dòng)和頭、面部動(dòng)作所引起的EEG偽跡；3）以所選電極點(diǎn)為參考電極對(duì)EEG片段進(jìn)行濾波，剔除波幅大于±50μV的片段；4）以刺激出現(xiàn)時(shí)間作為事件發(fā)生的時(shí)間進(jìn)行EEG片段切分，事件前取200 ms，事件后取1 500 ms，片段共長(zhǎng)1 700 ms；5）對(duì)切割后的EEG片段進(jìn)行人工偽跡去除；6）以事件前200 ms的腦電波形為基線，對(duì)各EEG片段進(jìn)行基線校正；7）疊加各被試的有效EEG片段，得到該被試的ERP波形；8）平均疊加同組被試的ERP波形，并再次進(jìn)行基線校正，得到不同實(shí)驗(yàn)組別被試的ERP波形。

依據(jù)前人研究和本實(shí)驗(yàn)的研究目的，使用SPSS for Windows 17.0對(duì)處理后的腦電數(shù)據(jù)，采用重復(fù)測(cè)量方差分析進(jìn)行處理，對(duì)不滿足球型檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量采用Greenhouse-geisser法矯正自由度和P值，事后比較采用LSD法。本研究對(duì)只有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的結(jié)果進(jìn)行討論分析。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 行為數(shù)據(jù) 將國(guó)際健將組和二級(jí)組對(duì)“轉(zhuǎn)球”判斷的所有正確的反應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到6名國(guó)際健將運(yùn)動(dòng)員的正確反應(yīng)數(shù)為186個(gè)，12名二級(jí)運(yùn)動(dòng)員做出的正確反應(yīng)數(shù)為216個(gè)，對(duì)不同組別的正確反應(yīng)時(shí)進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。對(duì)每組運(yùn)動(dòng)員所做出的關(guān)于80個(gè)“轉(zhuǎn)”球判斷的正確率進(jìn)行獨(dú)立樣本的非參數(shù)檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 不同組別被試反應(yīng)時(shí)t檢驗(yàn)結(jié)果 msTable 1 t test of Reaction Time of Different Groups

表2 不同組別被試正確率差異檢驗(yàn)結(jié)果 %Table 2 Difference Test of Accuracy Rate of Different Groups

從表1中可以看出，2組運(yùn)動(dòng)員對(duì)所有視頻刺激做出正確判斷的反應(yīng)時(shí)無(wú)顯著性差異。表2顯示，國(guó)際健將組的正確率將近50%，而二級(jí)運(yùn)動(dòng)員正確率只有24.25%，還未達(dá)到隨機(jī)水平。

2.2 腦電數(shù)據(jù)

2.2.1 枕區(qū)—頂區(qū)ERP電流密度圖 將國(guó)際健將組和二級(jí)運(yùn)動(dòng)員所做出的正確選擇的EEG分別進(jìn)行疊加得到ERP，然后根據(jù)得到的ERP做出電流密度圖，如圖1和圖2所示。分別選取了2組運(yùn)動(dòng)員的枕區(qū)開(kāi)始激活、枕區(qū)達(dá)到最大激活、枕區(qū)激活消退頂區(qū)激活開(kāi)始、頂區(qū)達(dá)到最大激活、頂區(qū)激活消退5個(gè)片段的電流密度圖。

音頻信號(hào)選用的窗函數(shù)為漢明窗,幀長(zhǎng)256點(diǎn),幀移80點(diǎn)。采用高斯混合模型進(jìn)行分類檢測(cè),高斯混和密度為5,狀態(tài)數(shù)為5。

由圖1和圖2可以看出，2組運(yùn)動(dòng)員的大腦激活均經(jīng)歷了開(kāi)始于枕區(qū)，結(jié)束于頂區(qū)的過(guò)程。經(jīng)過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，2個(gè)水平運(yùn)動(dòng)員枕區(qū)激活開(kāi)始時(shí)間差別不大，均為550 ms左右。在引起頂區(qū)的最大激活時(shí)間上，兩者呈現(xiàn)出明顯的差異，國(guó)際健將組要比二級(jí)組運(yùn)動(dòng)員早200 ms，在頂區(qū)激活消退時(shí)，國(guó)際健將組比二級(jí)組運(yùn)動(dòng)員快270 ms。

圖1 國(guó)際健將組枕區(qū)—頂區(qū)ERP電流密度圖Figure 1. Current Density in Occipital-Parietal Lobe of National Top Grade Athletes

圖2 二級(jí)組枕區(qū)—頂區(qū)ERP電流密度圖Figure 2. Current Density in Occipital-Parietal Lobe of National Second Grade Female Table Tennis Athletes

根據(jù)國(guó)際健將組和二級(jí)組枕區(qū)和頂區(qū)激活的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，枕區(qū)在550 ms左右開(kāi)始激活，國(guó)際健將組枕區(qū)在748 ms時(shí)激活程度達(dá)到最大，而二級(jí)組在720 ms時(shí)枕區(qū)激活達(dá)到最大。根據(jù)電流密度圖結(jié)果，選取了枕區(qū)（O1，O2）和頂區(qū)（P3，P4）4電極點(diǎn)，分別測(cè)得2組運(yùn)動(dòng)員從枕區(qū)開(kāi)始激活到頂區(qū)激活達(dá)到最大的時(shí)間為3個(gè)時(shí)段（545～555 ms、645～655 ms、730～760 ms），以組別為組間變量，電極點(diǎn)為組別內(nèi)變量，分不同時(shí)間段分別做組別2（健將、二級(jí)）×電極點(diǎn)4（P3，P4，O1，O2）重復(fù)測(cè)量方差分析。

對(duì)4個(gè)電極點(diǎn)在545～555 ms的平均波幅進(jìn)行組別2（健將、二級(jí)）×電極點(diǎn)4（P3，P4，O1，O2）重復(fù)測(cè)量方差結(jié)果顯示，組別的主效應(yīng)顯著F（1，15）=5.83，P＜0.05，健將運(yùn)動(dòng)員的平均幅值（M=0.927）顯著地小于二級(jí)運(yùn)動(dòng)員的平均幅值（M=-3.309），腦區(qū)的主效應(yīng)不顯著，F(xiàn)（2.03，10.14）=3.23，P＜0.05，組別和腦區(qū)的交互作用不顯著，F(xiàn)（2.03，10.14）=0.894，P＞0.05。腦區(qū)的多重比較顯示右側(cè)枕區(qū)（O2）與右側(cè)頂區(qū)（P4）平均振幅存在顯著性差異（P＜0.0），右側(cè)枕區(qū)的平均振幅（M=-2.25）大于左側(cè)頂區(qū)的平均振幅（M=-0.62）。

對(duì)4個(gè)電極點(diǎn)在645～655 ms的平均波幅進(jìn)行2（健將、二級(jí)）×4（P3，P4，O1，O2）重復(fù)測(cè)量方差結(jié)果顯示，組別的主效應(yīng)顯著F（1，15）=15.66，P＜0.01，健將運(yùn)動(dòng)員的平均幅值（M=-0.58）顯著地小于二級(jí)運(yùn)動(dòng)員的平均幅值（M=8.69）；腦區(qū)的主效應(yīng)不顯著，F(xiàn)（2.03，10.14）=3.13，P＞0.05，組別和腦區(qū)的交互作用不顯著，F(xiàn)（2.03，10.14）=0.894，P＞0.05。

對(duì)4個(gè)電極點(diǎn)在730～760 ms間的平均波幅進(jìn)行2（健將、二級(jí)）×4（P3，P4，O1，O2）重復(fù)測(cè)量方差結(jié)果顯示，組別的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，15）=8.39，P＜0.05，健將運(yùn)動(dòng)員的平均幅值（M=3.65）顯著地小于二級(jí)運(yùn)動(dòng)員的平均幅值（M=11.14）；腦區(qū)的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（2，10）=7.90，P＜0.01，組別和腦區(qū)的交互作用不顯著，F(xiàn)（2，10）=0.254，P＞0.05。腦區(qū)的多重比較顯示，電極點(diǎn)枕區(qū)（O1，O2）與頂區(qū)（P3，P4）之間存在顯著性差異（P＜0.01），右枕區(qū)的平均振幅（O1M=8.70，O2M=8.82）大于頂區(qū)的振幅（M=6.29，M=5.76）。

以上結(jié)果表明，健將運(yùn)動(dòng)員激活平均振幅小于二級(jí)運(yùn)動(dòng)員，兩組運(yùn)動(dòng)員在枕區(qū)—頂區(qū)加工時(shí)間上，在680～800 ms時(shí)間段上表現(xiàn)為枕區(qū)的激活大于頂區(qū)的激活，認(rèn)知加工的順序表現(xiàn)為枕區(qū)開(kāi)始到達(dá)頂區(qū)結(jié)束。

2.2.2 腦電總平均疊加波形圖及晚成分特征差異對(duì)“轉(zhuǎn)”的發(fā)球視頻判斷后得到國(guó)際健將組和二級(jí)組運(yùn)動(dòng)員ERP波形圖（圖3），從中發(fā)現(xiàn)：在刺激出現(xiàn)后600 ms以后，國(guó)際健將組枕部腦區(qū)（以O(shè)z點(diǎn)為例）出現(xiàn)一個(gè)小的負(fù)向波，該波峰之后出現(xiàn)正向偏轉(zhuǎn)，并且在750 ms左右達(dá)到峰值，二級(jí)運(yùn)動(dòng)員則沒(méi)有這樣的偏轉(zhuǎn)；二級(jí)運(yùn)動(dòng)員枕區(qū)在700 ms會(huì)出現(xiàn)非常明顯的正向偏轉(zhuǎn)，并有一個(gè)較大的正向波，依據(jù)文獻(xiàn)［17］稱為P700，即運(yùn)動(dòng)員在發(fā)球旋轉(zhuǎn)判斷時(shí)在680～800 ms出現(xiàn)的正波。

圖3 對(duì)“轉(zhuǎn)”的判斷中國(guó)際健將組和二級(jí)組平均疊加波形圖（以O(shè)z為例）Figure 3. Grand Average ERPs at Oz When Judging the Rotating Serving of International Top Grade Athletes and National Second Grade Female Table Tennis Athletes

鑒于國(guó)際健將組和二級(jí)組波形枕區(qū)曲線此時(shí)間窗口內(nèi)潛伏期上表現(xiàn)出的差異，分別選取了中央?yún)^(qū)（C3，Cz，C4），頂區(qū)（P3，Pz，P4），枕區(qū)（O1，Oz，O2）共9個(gè)電極點(diǎn)進(jìn)行分析，表3為不同組別在不同電極點(diǎn)上P700潛伏期的平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差，以組別為組間變量，以前后腦區(qū)和左右腦區(qū)為組內(nèi)變量，以P700的潛伏期為因變量作2（組別）×3（前后腦區(qū)）×3（左右腦區(qū)）的重復(fù)測(cè)量方差分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，組間運(yùn)動(dòng)水平的主效應(yīng)不顯著，F(xiàn)（1，15）=3.38，P＞0.05。腦區(qū)的主效應(yīng)不顯著，未發(fā)現(xiàn)有顯著的交互作用。

圖4 國(guó)際健將組和二級(jí)組680～800 ms枕區(qū)電流密度圖Figure 4. Current Density at Occipital Lobe 680-800 ms of International Top Grade Athletes（Up）and National Second Grade Female Table Tennis Athletes（Blow）

表3 不同組別被試對(duì)“轉(zhuǎn)”的判斷中枕區(qū)、頂區(qū)晚成分潛伏期方差平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差 msTable 3 Standard Errors and Means of Variance of the Latency of Late Component in Occipital and Parietal Lobe When Judging the Rotating Serving of Different Groups

表4為不同組別在不同電極點(diǎn)上P700波幅的平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差，以P700波幅為因變量，以組別為組間變量，以電極點(diǎn)為組內(nèi)變量做2（組別）×3（前后腦區(qū)）×3（左右腦區(qū)）的重復(fù)測(cè)量方差分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，組間運(yùn)動(dòng)水平的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，17）=15.68，P＜0.01，國(guó)際健將組的P700波幅（M=4.20，SE=1.33）顯著地小于二級(jí)組的波幅（M=10.69，SE=0.94）。組內(nèi)前后腦區(qū)的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1.24，19.78）= 42.06，P＜0.01，左右腦區(qū)的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（2，32）= 5.21，P＜0.05，左右腦區(qū)與組別的交互效應(yīng)不顯著，腦區(qū)與組別的交互作用均不顯著。前后腦區(qū)的多重比較顯示，中央?yún)^(qū)的激活與頂區(qū)和枕區(qū)的激活存在顯著性差異（P＜0.01），中央?yún)^(qū)的激活（M=6.85，SE= 0.67）顯著地小于頂區(qū)（M=9.41，SE=0.93）和枕區(qū)（M=10.52，SE=1.31）的激活，頂區(qū)激活和枕區(qū)激活之間無(wú)顯著性差異。左右腦區(qū)的多重比較顯示，左側(cè)腦區(qū)激活（M=7.65，SE=0.96）顯著地小于中央?yún)^(qū)（M=6.61，SE=0.75）和右側(cè)腦區(qū)（M=8.04，SE= 0.85）的激活。結(jié)果顯示，二級(jí)運(yùn)動(dòng)員枕區(qū)和頂區(qū)的波幅明顯高于國(guó)際健將組，且枕區(qū)P700波幅顯著大于國(guó)際健將組運(yùn)動(dòng)員。左側(cè)腦區(qū)的激活強(qiáng)度小于右側(cè)腦區(qū)的激活強(qiáng)度。

表4 不同組別被試對(duì)“轉(zhuǎn)”的判斷中枕區(qū)、頂區(qū)晚成分峰值平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差 μVTable 4 Means and Standard Errors of the Peak Amplitude of Late Component in Occipital and Parietal Lobe WhenJudging the Rotating Serving of Different Groups

3 分析與討論

3.1 乒乓球?qū)＜曳磻?yīng)特征 運(yùn)動(dòng)專家的知識(shí)觀認(rèn)為，熟練者和初學(xué)者的決策差異主要在于熟練者擁有更多的有關(guān)專項(xiàng)知識(shí)，進(jìn)而表現(xiàn)出信息的選擇和決策的方式的不同［7］。本研究結(jié)果顯示，國(guó)際健將組運(yùn)動(dòng)員做出正確決策的平均反應(yīng)時(shí)與二級(jí)組運(yùn)動(dòng)員相比無(wú)顯著性差異（表1），但國(guó)際健將組的決策準(zhǔn)確性可以達(dá)到50%以上（表2），比二級(jí)組高出近1倍，說(shuō)明國(guó)際健將組在用時(shí)相仿的情況下做出了更有效的決策。這可能是由于經(jīng)過(guò)多年的訓(xùn)練，國(guó)際健將組提高了對(duì)專項(xiàng)技能的知覺(jué)分化水平，知覺(jué)敏感性提升，這種知覺(jué)分化轉(zhuǎn)化為認(rèn)知專長(zhǎng)，使運(yùn)動(dòng)員在對(duì)旋轉(zhuǎn)的決策時(shí)表現(xiàn)操作績(jī)效的優(yōu)勢(shì)。在決策準(zhǔn)確性上，本研究結(jié)果與王明輝等［7］對(duì)籃球運(yùn)動(dòng)員和徐璐［2］對(duì)乒乓球運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)決策的研究結(jié)果相一致，即運(yùn)動(dòng)專家的決策準(zhǔn)確性高。在決策速度上，國(guó)際健將組與二級(jí)組之間沒(méi)有差異，與前人的研究結(jié)果不一致［2，7］，這是什么原因呢？是與中樞加工有關(guān)，還是與采取的決策反應(yīng)方式有關(guān)？有待探討。

3.2 乒乓球?qū)＜业闹袠屑庸ぬ卣?M.Mishkin等［18］根據(jù)視覺(jué)加工的功能特點(diǎn)和一系列猴腦單細(xì)胞記錄的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出大腦存在2條通道，并得到人腦的證實(shí)。這2條通道一個(gè)是枕—頂通道（occipital-parietal pathway），位于大腦頂部，又稱背側(cè)束（dorsal stream），其功能主要與物體空間關(guān)系及空間運(yùn)動(dòng)有關(guān)，被形象地稱為WHERE通道。由圖1和圖2可以看出，運(yùn)動(dòng)員大腦神經(jīng)由枕區(qū)開(kāi)始，頂區(qū)結(jié)束，遵循了從枕區(qū)到頂區(qū)的傳導(dǎo)路線。2種水平的運(yùn)動(dòng)員在刺激開(kāi)始加工時(shí)間上并無(wú)明顯區(qū)別。在經(jīng)過(guò)了枕區(qū)對(duì)視覺(jué)刺激信息的加工之后，大腦神經(jīng)活動(dòng)由枕區(qū)向頂區(qū)轉(zhuǎn)移，2個(gè)水平運(yùn)動(dòng)員在轉(zhuǎn)移的開(kāi)始時(shí)間上相近，但國(guó)際健將組頂葉激活量達(dá)到最大值僅用了不到50 ms的時(shí)間，而二級(jí)組用了230 ms，并且在頂葉激活消退時(shí)，這種差距達(dá)到了270 ms。國(guó)際健將組在枕區(qū)進(jìn)行的加工比二級(jí)組多耗費(fèi)了30 ms，而在頂區(qū)的加工節(jié)省了230～270 ms。

運(yùn)動(dòng)員的視覺(jué)加工通路有方向性，枕區(qū)最先獲得視覺(jué)刺激信號(hào)，也是獲得運(yùn)動(dòng)視覺(jué)信息的重要途徑。研究結(jié)果顯示，在545～550 ms時(shí)間段上，右側(cè)枕區(qū)的激活顯著大于右側(cè)頂區(qū)的激活，在730～750 ms時(shí)間段，在枕區(qū)的激活顯著大于頂區(qū)的激活。這說(shuō)明在枕區(qū)進(jìn)行視覺(jué)刺激前期加工對(duì)完整的信息加工過(guò)程有著至關(guān)重要的作用。如果此時(shí)視覺(jué)信息得到充分有效的加工，那么就會(huì)節(jié)省之后進(jìn)行的一系列加工的時(shí)間，加工速度就會(huì)加快。國(guó)際健將組對(duì)視覺(jué)刺激的加工激活幅度小，這可能得益于平時(shí)比賽和訓(xùn)練中積累的“模板”比較多，在視覺(jué)刺激前期就對(duì)信息進(jìn)行了完整的加工，相反，二級(jí)運(yùn)動(dòng)員在此環(huán)節(jié)未獲得有效信息，不得不在下一加工環(huán)節(jié)進(jìn)行彌補(bǔ)，也引起了頂區(qū)大范圍的激活。

在神經(jīng)中樞加工環(huán)節(jié)，國(guó)際健將組頂區(qū)激活消退時(shí)間早于二級(jí)組270 ms，但研究結(jié)果顯示在最后的反應(yīng)時(shí)間上國(guó)際健將組與二級(jí)組之間無(wú)顯著性差異。說(shuō)明國(guó)際健將運(yùn)動(dòng)員認(rèn)知加工的過(guò)程快于二級(jí)組運(yùn)動(dòng)員，但在決策反應(yīng)上消耗了時(shí)間。這可能是因?yàn)閲?guó)際健將組的運(yùn)動(dòng)員對(duì)自己的期望值較高，即便是在刺激識(shí)別之后，決策選擇依然很慎重，所以造成了反應(yīng)時(shí)優(yōu)勢(shì)的縮短。不能否認(rèn)的是，國(guó)際健將組的決策優(yōu)勢(shì)是在中樞加工時(shí)建立起來(lái)的。

研究結(jié)果顯示，國(guó)際健將組運(yùn)動(dòng)員的LPC的波幅顯著的小于二級(jí)組運(yùn)動(dòng)員LPC的波幅，右側(cè)腦區(qū)的激活強(qiáng)度顯著地大于左側(cè)腦區(qū)的激活強(qiáng)度，從680～800 ms時(shí)間窗口的ERP電流密度圖（圖4）可以看出，二級(jí)組左右腦枕區(qū)都有較強(qiáng)的激活，而國(guó)際健將組左腦枕區(qū)激活程度較小，大腦兩半球的激活水平不一致——右腦的激活水平比左腦高?！吧窠?jīng)效率”假說(shuō)認(rèn)為，擁有好成績(jī)的個(gè)體在執(zhí)行認(rèn)知任務(wù)的測(cè)試時(shí)具有更高效的皮層活動(dòng)。該假設(shè)得到運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域?qū)＜已芯康闹С郑?9-20］。R.Hubert［21］指出，在運(yùn)動(dòng)中有2種不同的視機(jī)能，其中一種是語(yǔ)義視機(jī)能，其作用是識(shí)別和解釋情境。1984年，B.D.Hatfield等［22］研究了氣手槍運(yùn)動(dòng)員大腦EEG的活動(dòng)規(guī)律，認(rèn)為高水平的運(yùn)動(dòng)員較少地激活左腦的顳葉，即高水平運(yùn)動(dòng)員不必依賴語(yǔ)義分析加工，他們更多地運(yùn)用空間加工的能力。Paivio認(rèn)為，表象系統(tǒng)儲(chǔ)存的具體事件，與情景記憶有某種相似，而言語(yǔ)系統(tǒng)儲(chǔ)存的具體事件，與語(yǔ)義記憶有某種相似。視覺(jué)表象或視覺(jué)編碼信息可以直接從記憶中得到，無(wú)須再作轉(zhuǎn)換，而言語(yǔ)信息需要轉(zhuǎn)換再進(jìn)行判定。國(guó)際健將組在平時(shí)比賽訓(xùn)練中積累了大量的視覺(jué)表象信息，因而從觀看視頻中得到的視覺(jué)刺激信息無(wú)須加以轉(zhuǎn)換，較少動(dòng)用左腦的資源。二級(jí)運(yùn)動(dòng)員需要借助語(yǔ)義邏輯進(jìn)行分析判斷，因此動(dòng)用的大腦資源多，激活強(qiáng)度高，范圍大。本研究結(jié)果也與Claudio Del的研究結(jié)果相一致，即健將組運(yùn)動(dòng)員在發(fā)球判斷過(guò)程表現(xiàn)了皮層激活的高效性，國(guó)際健將組僅動(dòng)用了較少的能量就完成了高質(zhì)量的任務(wù)，大腦資源的使用更加節(jié)約。

4 結(jié)論

運(yùn)動(dòng)員大腦信息加工的通路具有方向性且不可逆，視覺(jué)刺激信息沿枕—頂通路傳導(dǎo)，國(guó)際健將組在枕區(qū)激活到頂區(qū)激活消退的時(shí)間短于二級(jí)組，這為正確做出決策節(jié)省了時(shí)間。

國(guó)際健將組運(yùn)動(dòng)員大腦對(duì)視覺(jué)信息的加工表現(xiàn)出不對(duì)稱性，國(guó)際健將組運(yùn)動(dòng)員主要啟用了右腦枕區(qū)資源。

在發(fā)球判斷過(guò)程中，國(guó)際健將組完成認(rèn)知活動(dòng)是一種節(jié)省模式，表現(xiàn)為動(dòng)用大腦枕區(qū)和頂區(qū)資源較少，效率更高。

［1］ 付全.運(yùn)動(dòng)決策研究綜述［J］.北京體育大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，27（6）：863-865

［2］ 徐璐.乒乓球運(yùn)動(dòng)員決策過(guò)程認(rèn)知加工特征的研究［D］.上海：上海體育學(xué)院，2010：4-10

［3］ 尹如秋.淺析乒乓球運(yùn)動(dòng)中的發(fā)球與接發(fā)球技術(shù)［J］.體育世界：學(xué)術(shù)，2010（4）：79-81

［4］ 蘇丕仁.乒乓球運(yùn)動(dòng)教程［M］.北京：高等教育出版社，2004：47-49

［5］ 李今亮.乒乓球運(yùn)動(dòng)員接發(fā)球判斷的思維活動(dòng)特征［D］.北京：北京體育大學(xué)，2005：11-13

［6］ Savelsbergh G J，Williams A M，Van der Kamp J，et al. Visual Search，Anticipation，Expertise in Soccer Goalkeepers［J］.Journal of Sports Sciences，2002，20（3）：279-287

［7］ 王明輝，李建國(guó)，閏蒼松.籃球運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)決策準(zhǔn)確性和速度差異性的眼動(dòng)研究［J］.北京體育大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，30（6）：576-578

［8］ Vaeyens R，Lenoir M，Williams A M.Mechanisms Underpinning Successful Decision Making in Skilled Youth Soccer Players：an Analysis of Visual Search Behavior［J］. Journal of Motor Behavior，2007，39（5）：395-408

［9］ Kok A.Event-Related-Potential（ERP）Reflections of Mental Resources：a Review and Synthesis［J］.Biological Psychology，1997，45（1-3）：19-56

［10］ Kramer A F，Strayer D L.Assessing the Development of Automatic Processing：an Application of Dual-Task and Event-Related Brain Potential Methodologies［J］. Biological Psychology，1988，26（1-3）：231-267

［11］ Noldy N E，Stelmack R M，Campbell K B.Event-Related Potentials and Recognition Memory for Pictures and Words：the Effects of Intentional and Incidental Learning［J］.Psychophysiology，1990，27（4）：417-428

［12］ Kutas M，McCarthy G，Donchin E.Augmenting Mental Chronometry：The P300 As a Measure of Stimulus Evaluation Time［J］.Science，1977，197（4305）：792-795

［13］ Hua Jin，Guiping Xu，John X.Zhang，et al.Event-Related Potential Effects of Superior Action Anticipation in Professional Badminton Players［J］.Neuroscience Letters，2011，492（3）：139-144

［14］ Radlo S J，Janelle C M，Barba D A，et al.Perceptual Decision Making for Baseball Pitch Recognition：Using P300 Latency and Amplitude to Index Attentional Processing［J］.Research Quarterly for Exercise and Sport，2001，72（1）：22-31

［15］ Taliep M，Gibson A，Gray J，et al.Event-Eelated Potentials，Reaction time，and Response Selection of Skilled and Less-Skilled Cricket Batsmen［J］.Perception，2008，37（1）：96-105

［16］ 沈?qū)W軍，陳養(yǎng)勝，鄒軍，等.高水平散打運(yùn)動(dòng)員賽前視覺(jué)事件相關(guān)電位的時(shí)間特征［J］.上海體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，32（3）：49-52

［17］ 魏景漢，羅躍嘉.事件相關(guān)電位原理與技術(shù)［M］.北京：科學(xué)出版社，2010：43-44

［18］ Mishkin M，Ungerleider L G，Macho K A.Object Vision and Spatial Vision：Two Cortical Pathways［J］.Trends in Neurosciences，1983，6（10）：414-417

［19］ Babiloni C，Marzano N，Infarinato F，et al.“Neural Efficiency”of Experts’Brain During Judgment of Actions：A High-Resolution EEG Study in Elite and Amateur Karate Athletes［J］.Behavioural Brain Research，2010，207（2）：466-475

［20］ Babiloni C，Marzano N，Infarinato F，et al.Movement-Eelated Desynchronization of Alpha Rhythms is Lower in Athletes Than Non-Athletes：A High-Resolution EEG Study［J］.Clinical Neurophysiology，2010，121（4）：482-491

［21］ Hubert R.The Understanding-Acting Process in Sport：The Relationship between the Semantic and the Sensor-Motor Visual Function［J］.International Journal of Sport Psychology，1991，22（2-3）：221-243

［22］ Hatfield B D，Landers D M，Ray W J.Cognitive Processes During Self-Paced Motor Performance： An Electroencephalographic Profile of Skilled Marksmen［J］. Journal of Sport Psychology，1984，6（1）：42-59

［23］ Culham JC，Brandt S A，Cavanagh P.Cortial fMRI Activation Produced by Attentive Tracking of Moving Targets［J］.Journal Neurophy，1998，80（5）：2657-2658

The Neuropsychological Mechanism of High-Level Table Tennis Players in the Process of Serving Rotation Judgment

∥ZHANG Yuhui1，ZHANG Jiancheng2，LI Anming1，SHI Zhihao3，WANG Liyan1

By using way of rotation as independent variable，the study selected international top players as experts while the national second-grade players as novices，and recorded response time with E-prime and EEG with the event-related potential system.The results indicate a directional and irreversible pathway of information processing in players’brain.Visual stimulation information was processed along the occipital-parietal pathway.It was shorter for international top players to reach the peak activation in the occipital area activated than for national second grade players，which saved time for the right decision making. International top players showed asymmetry in right-left hemispheres during visual information processing.They mainly drew on the right occipital area.Besides，they completed cognitive activity with a kind of saving mode，using fewer resources and getting more efficiency.

high-level table tennis player；serving rotation；judge；visual pathway

G804.8；G846

A

1000 -5498（2013）03 -0073 -08

2012 -12 -01；

2013 -02 -15

上海市教委創(chuàng)新項(xiàng)目（08ZZ175）

張玉慧（1986 -），女，山東威海人，上海體育學(xué)院碩士研究生；Tel：13504337154，E- mail：yuhuizhangsport @126.com

章建成（1952 -），男，浙江鄞縣人，上海體育學(xué)院教授，博士，博士生導(dǎo)師；Tel：（021）51253027，E- mail：zhangjicmail@yahoo.com.cn