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國(guó)內(nèi)腦電及其分析技術(shù)在不同項(xiàng)群競(jìng)技項(xiàng)目中的應(yīng)用研究進(jìn)展

2020-11-22 07:19裴新貞
體育科研 2020年5期
關(guān)鍵詞:腦電波幅運(yùn)動(dòng)員

裴新貞

近幾年, 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能的快速發(fā)展, 腦科學(xué)和類腦智能領(lǐng)域成為全球各國(guó)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)和學(xué)術(shù)必爭(zhēng)之地。 2013 年歐盟和美國(guó)相繼啟動(dòng)“人腦計(jì)劃”,率先將腦科學(xué)研究提升到國(guó)家戰(zhàn)略層面。 與之相比,中國(guó)腦科學(xué)研究起步相對(duì)較晚、體量較小。 2016 年腦科學(xué)與類腦研究被“十三五”規(guī)劃綱要確定為重大科技創(chuàng)新項(xiàng)目和工程之一, 隨后各地腦科學(xué)和類腦智能研究中心相繼成立,“中國(guó)腦科學(xué)計(jì)劃”已籌備啟動(dòng),腦科學(xué)和類腦智能研究在中國(guó)正進(jìn)入跨越式發(fā)展的快車道。在體育運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域,腦機(jī)能狀態(tài)對(duì)運(yùn)動(dòng)員各種感知覺(jué)靈敏度、 注意力集中程度、 信息加工速度以及神經(jīng)肌肉支配程度有著重要影響,是運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技能力的重要組成部分。隨著腦科學(xué)研究的不斷深入,運(yùn)動(dòng)員大腦功能結(jié)構(gòu)的研究、監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)和調(diào)控也越來(lái)越成為運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練、運(yùn)動(dòng)選材等體育科學(xué)研究的重要領(lǐng)域。

腦電(Electroencephalogram,EEG)作為一種無(wú)損傷、高時(shí)間分辨率、直接反映神經(jīng)元電活動(dòng)的技術(shù),是觀察大腦內(nèi)部活動(dòng)的一個(gè)重要窗口, 從20 世紀(jì)50 年代初EEG 就開始應(yīng)用到運(yùn)動(dòng)員高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)研究中,涉及運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)疲勞時(shí)、運(yùn)動(dòng)技能形成各階段以及出現(xiàn)極點(diǎn)時(shí)的EEG 變化等。 直到20 世紀(jì)50年代后期, 中國(guó)才開始運(yùn)動(dòng)員的相關(guān)EEG 研究,通過(guò)腦電圖、腦象圖、腦地形圖以及腦超慢漲落圖等分析技術(shù), 從不同層面和角度了解不同競(jìng)技項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員腦功能特征,取得系列研究成果。但這些研究成果均較散亂,未有系統(tǒng)整理歸納,因此,本文圍繞我國(guó)在體育領(lǐng)域的腦電應(yīng)用研究,查閱近百篇文獻(xiàn)資料,從不同項(xiàng)群競(jìng)技項(xiàng)目的角度進(jìn)行綜述, 為后續(xù)相關(guān)研究者提供參考借鑒。

1 體能主導(dǎo)類項(xiàng)群腦電及其分析技術(shù)的應(yīng)用研究

1.1 快速力量性項(xiàng)群腦電及其分析技術(shù)的應(yīng)用研究

體能主導(dǎo)快速力量性項(xiàng)群要求運(yùn)動(dòng)員具有高度的爆發(fā)力,項(xiàng)目主要包括舉重和田徑中的跳躍、投擲等。從國(guó)內(nèi)研究文獻(xiàn)看,舉重、跳高、跳遠(yuǎn)3 項(xiàng)均有腦電相關(guān)研究, 主要應(yīng)用腦電復(fù)合譜分析的腦電α 波競(jìng)爭(zhēng)、腦超慢漲落、事件相關(guān)電位(Event-related Potentials,ERP)等分析技術(shù),從運(yùn)動(dòng)選材、表象訓(xùn)練等方面與運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目結(jié)合開展研究, 而投擲類項(xiàng)目尚未發(fā)現(xiàn)相關(guān)腦電研究。

舉重項(xiàng)目中, 周北云等通過(guò)腦電復(fù)合譜分析的腦電波競(jìng)爭(zhēng)分析技術(shù), 發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀舉重運(yùn)動(dòng)員主要由運(yùn)動(dòng)控制認(rèn)知型即腦電活動(dòng)3 型和運(yùn)動(dòng)控制優(yōu)化型即腦電活動(dòng)2 型的人為主, 提出熵值越小對(duì)舉重選材越重要,熵值可作為一個(gè)舉重選材指標(biāo)[1]。 唐斌利用腦超慢漲落技術(shù)發(fā)現(xiàn)56 kg 級(jí)、62 kg 級(jí)組運(yùn)動(dòng)員腦電 α 波為平均型,69 kg 級(jí)、85 kg 級(jí)組運(yùn)動(dòng)員為優(yōu)化型,77 kg 級(jí)組運(yùn)動(dòng)員為慢化型;5 個(gè)級(jí)別的運(yùn)動(dòng)員只有S1、S2 和 S7 系存在顯著性差異; 各組運(yùn)動(dòng)員中樞疲勞度、 焦慮指數(shù)和腦功能態(tài)無(wú)顯著性差異但熵值存在顯著性差異,認(rèn)為男子舉重運(yùn)動(dòng)員腦漲落圖特征與各自級(jí)別的訓(xùn)練特點(diǎn)和恢復(fù)手段有關(guān)[2]。

跳躍類項(xiàng)目的腦電研究國(guó)內(nèi)主要圍繞跳高和跳遠(yuǎn),利用ERP 技術(shù)結(jié)合行為實(shí)驗(yàn)開展研究。 尹麗琴結(jié)合背越式跳高動(dòng)作技能學(xué)習(xí), 應(yīng)用關(guān)聯(lián)性負(fù)變(Contingent Negative Variation,CNV)、N140 波形波幅等指標(biāo)發(fā)現(xiàn)無(wú)論是運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備與表象準(zhǔn)備, 還是執(zhí)行期的運(yùn)動(dòng)表象與運(yùn)動(dòng)執(zhí)行, 均有類似的腦活動(dòng)時(shí)間機(jī)制, 但執(zhí)行期運(yùn)動(dòng)表象比運(yùn)動(dòng)執(zhí)行需要付出更多的認(rèn)知努力;應(yīng)用PETTLEP 模型表象訓(xùn)練與傳統(tǒng)表象訓(xùn)練更利于背越式跳高動(dòng)作技能的學(xué)習(xí); 表象過(guò)程中腦結(jié)構(gòu)被激活的程度越高,表象干預(yù)效果越好[3]。湯長(zhǎng)發(fā)的研究結(jié)果除與前述一致外, 還發(fā)現(xiàn)表象結(jié)合身體綜合練習(xí)的訓(xùn)練效果最好, 在動(dòng)作技能掌握方面表象訓(xùn)練效果好于身體訓(xùn)練, 表象訓(xùn)練有利于跳躍類項(xiàng)目動(dòng)作成績(jī)的提高; 結(jié)合行為學(xué)變化與腦電活動(dòng), 證實(shí)挺身式跳遠(yuǎn)與背越式跳高表象訓(xùn)練的機(jī)制具有一致性[4]。

1.2 速度性、耐力性項(xiàng)群腦電及其分析技術(shù)的應(yīng)用研究

速度性和耐力性項(xiàng)群包括跑、游、劃、滑、自行車等競(jìng)技項(xiàng)目,區(qū)別主要在于距離和時(shí)間的長(zhǎng)短,而在以往與腦電研究相關(guān)的文獻(xiàn)資料中, 主要以項(xiàng)目大項(xiàng)分類,如田徑、游泳、自行車等,較少細(xì)化到項(xiàng)目小項(xiàng), 因此筆者只能將速度性和耐力性項(xiàng)群項(xiàng)目綜合考量, 這或許也可成為未來(lái)細(xì)化項(xiàng)目與腦科學(xué)研究的方向之一。 目前國(guó)內(nèi)關(guān)于兩類項(xiàng)群腦電相關(guān)研究主要涉及滑冰、自行車、田徑和游泳項(xiàng)目。

有研究分別對(duì)我國(guó)優(yōu)秀滑冰運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行腦電監(jiān)測(cè)。 其中利用腦電誘發(fā)實(shí)驗(yàn)對(duì)參加冬奧會(huì)的主力短道速度滑冰和花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行階段性腦電圖、腦地形圖和壓縮譜陣圖的監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示, 運(yùn)動(dòng)表象誘發(fā)時(shí)運(yùn)動(dòng)員在良好、最佳、警戒、疲勞4 種不同機(jī)能狀態(tài)下,大腦喚醒水平有非常顯著差異,在疲勞狀態(tài)時(shí), 腦電α 波被抑制程度呈現(xiàn)兩種不同表現(xiàn)方式,腦電波α 指數(shù)和功率譜比值可反映運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練過(guò)程中的疲勞征兆和競(jìng)技狀態(tài), 研究者提出應(yīng)用腦電圖診斷、大腦喚醒水平、大腦神經(jīng)元代謝方式與技術(shù)特點(diǎn)相適應(yīng)的能力、功率譜分布情況、腦電功率譜比值對(duì)訓(xùn)練強(qiáng)度的承受能力等腦生物電指標(biāo), 結(jié)合數(shù)據(jù)、圖譜和訓(xùn)練表現(xiàn)等綜合分析后,可明確診斷疲勞[5]。 張?jiān)频仍趯?duì)國(guó)家速滑運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行腦電測(cè)試和頻譜分析后發(fā)現(xiàn),采用運(yùn)動(dòng)表象誘發(fā)時(shí),腦電α 波被抑制的程度明顯增加或減少都是大腦喚醒水平降低的表現(xiàn)[6]。 張振民等再次應(yīng)用腦電圖、壓縮譜陣圖和腦地形圖對(duì)國(guó)家短道速滑和花樣滑冰隊(duì)主力隊(duì)員進(jìn)行跟蹤監(jiān)督, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員速度和力量素質(zhì)可根據(jù)誘發(fā)條件下腦電頻率和波幅的改變進(jìn)行判斷; 腦功率譜能量比值 δ/α 或 θ/β 可反映運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練強(qiáng)度的應(yīng)激水平;腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)在疲勞狀態(tài)下多巴胺 (Dopamine,DA) 顯著下降,γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)和 5- 羥色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)明顯增加[7]。

自行車項(xiàng)目中, 鄒榮琪等對(duì)健將與二級(jí)男子自行車運(yùn)動(dòng)員安靜和表象腦電進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn), 安靜時(shí)EEG 功率譜均成對(duì)稱性分布,對(duì)應(yīng)各區(qū)總功率均無(wú)顯著性差異;表象時(shí)左側(cè)各區(qū)EEG 總功率與對(duì)應(yīng)右側(cè)各區(qū)相比只有二級(jí)運(yùn)動(dòng)員有顯著性差異; 健將級(jí)頂區(qū)和枕區(qū)腦電活力比值與二級(jí)運(yùn)動(dòng)員比較有顯著性差異。 健將級(jí)運(yùn)動(dòng)員左、 右側(cè)頂區(qū)與枕區(qū)α 指數(shù)比值表象與安靜狀態(tài)下相比有顯著性差異, 但二級(jí)運(yùn)動(dòng)員無(wú)顯著性差異。 對(duì)于男子短距離場(chǎng)地自行車項(xiàng)目, 健將級(jí)運(yùn)動(dòng)員中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)外界信息的整合及技術(shù)動(dòng)作協(xié)調(diào)能力優(yōu)于二級(jí)運(yùn)動(dòng)員[8]。

國(guó)內(nèi)田徑項(xiàng)目的腦電研究主要涉及中長(zhǎng)跑和競(jìng)走。 楊澤麗利用腦地形圖技術(shù)發(fā)現(xiàn)安靜時(shí)中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員腦電功率譜與正常人基本一致,左右對(duì)稱性好;各區(qū)α3 頻段功率值最高;α 頻段腦電功率值從前額、頂、中央、枕部呈遞增趨勢(shì),而θ 和δ 頻段腦電功率值則呈遞減趨勢(shì);從前額到枕區(qū),慢波逐漸減少,快波α 節(jié)律增多,各腦區(qū)以α 節(jié)律為主[9]。黃貝君等利用主成分分析和序參量理論對(duì)健將級(jí)競(jìng)走運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行功能內(nèi)穩(wěn)態(tài)的腦電α 波分析, 發(fā)現(xiàn)10 Hz 為狀態(tài)優(yōu)秀競(jìng)走運(yùn)動(dòng)員腦電α 波的優(yōu)勢(shì)頻率, 根據(jù)表征項(xiàng)目?jī)?nèi)穩(wěn)態(tài)(SpSH)的PC2 和PC3 發(fā)現(xiàn)狀態(tài)優(yōu)秀競(jìng)走運(yùn)動(dòng)員的優(yōu)勢(shì)腦區(qū)在額葉(F3、F4)、中央?yún)^(qū)(C3、C4)、頂葉(P3、P4)和前顳葉(F7、F8)[10]。 張亮基于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的自主適應(yīng)控制理論, 運(yùn)用腦電α 波分析技術(shù)提出腦熵值可作為競(jìng)走運(yùn)動(dòng)員選材的參考指標(biāo),而血清睪酮值、 血紅蛋白值和腦電熵值之間不存在線性相關(guān)關(guān)系,但對(duì)重點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行個(gè)案分析時(shí),發(fā)現(xiàn)腦電熵值水平和訓(xùn)練強(qiáng)度水平有負(fù)相關(guān)趨勢(shì)[11]。

游泳項(xiàng)目的腦電研究相對(duì)較多。 林麗雅等針對(duì)廣東省游泳運(yùn)動(dòng)員[12]和個(gè)案國(guó)際健將級(jí)游泳運(yùn)動(dòng)員劉禹[13],結(jié)合生理生化指標(biāo)檢測(cè),應(yīng)用腦電壓縮譜分析技術(shù), 對(duì)高原訓(xùn)練效果以及腦對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練負(fù)荷的自主適應(yīng)調(diào)整水平進(jìn)行研究。 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 高原訓(xùn)練后,運(yùn)動(dòng)員的腦信息平均分布頻率向高頻轉(zhuǎn)移,賽前負(fù)熵值減小, 信息熵離散; 而從對(duì)個(gè)體劉禹的分析看,高原訓(xùn)練前后及賽前腦協(xié)同狀態(tài)發(fā)生變化,主序參量賽前9 Hz 水平在高原訓(xùn)練后發(fā)生漂移,而認(rèn)知參量水平(10 Hz)和技能輔參量水平(11 Hz)均增加, 反映自主適應(yīng)情況的信息熵水平也發(fā)生大幅度升高。信息熵或主震蕩水平離散或右移,均提示運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技能力下降。 采用腦波超慢漲落分析技術(shù)的追蹤研究發(fā)現(xiàn), 賽前一天健將級(jí)游泳運(yùn)動(dòng)員大腦的中樞遞質(zhì) 5-HT、乙酰膽堿(acetylcholine,Ach)和 DA 出現(xiàn)特殊空間構(gòu)型,表現(xiàn)為5-HT 的右腦優(yōu)勢(shì),但在賽后又發(fā)生逆轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)移到左腦;Ach 在賽前一周的基本走向?yàn)榍暗秃蟾撸R賽前發(fā)生前、后腦區(qū)的逆轉(zhuǎn),呈現(xiàn)出明顯的前高后低趨勢(shì);DA 在賽前一周的優(yōu)勢(shì)右腦區(qū)轉(zhuǎn)移到臨賽前的左腦優(yōu)勢(shì)[14]。 另一項(xiàng)優(yōu)秀游泳運(yùn)動(dòng)員賽前腦電研究發(fā)現(xiàn), 賽前腦電α 波優(yōu)勢(shì)節(jié)律在表象時(shí)較安靜時(shí)有顯著變化,β 活動(dòng)在枕區(qū)變化明顯;賽前左右腦區(qū)腦波均衡性良好,在顳區(qū)的β 活動(dòng)出現(xiàn)平衡被打破的跡象; 賽前安靜時(shí)腦電α波波幅適中,45 μV 左右,能量百分比在 70%~80%,β 波波幅在 4~12 μV,能量百分比在 5%~10%[15]。 利用腦波漲落圖技術(shù)對(duì)國(guó)家級(jí)游泳運(yùn)動(dòng)員與其他專業(yè)大學(xué)生腦電比較研究, 發(fā)現(xiàn)游泳運(yùn)動(dòng)員腦漲落圖S譜線中S1 系在全腦、 右腦和右后腦水平明顯降低,且右腦明顯低于左腦;S11 系前腦區(qū)顯著增強(qiáng),左前腦及前腦區(qū)明顯高于右后腦及后腦;S13 系后腦區(qū)高于對(duì)照組,右后腦及后腦明顯高于左前腦及前腦[16]。腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)釋放具有特異性, 遞質(zhì)水平表現(xiàn)出腦區(qū)差異,DA 在前腦區(qū)顯著增高,GABA 水平明顯低于正常水平;左前腦為興奮性優(yōu)勢(shì)活動(dòng)中心,右后腦為抑制性優(yōu)勢(shì)活動(dòng)中心。 游泳運(yùn)動(dòng)員這些特征可能是由于游泳運(yùn)動(dòng)的訓(xùn)練環(huán)境、 呼吸方式及體位的特殊性造成的。 而在花樣游泳運(yùn)動(dòng)員與射擊和射箭項(xiàng)目?jī)?yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的對(duì)比研究中, 發(fā)現(xiàn)閉目覺(jué)醒靜坐狀態(tài)下優(yōu)秀花樣游泳運(yùn)動(dòng)員全腦水平S3 顯著低于射擊運(yùn)動(dòng)員和對(duì)照組;全腦水平、左腦、右腦、前腦、左前腦的S3/S4、 左腦S3/S4 比右腦 S3/S4 所得值均是花泳組最高,在后腦、右后腦最低,左腦高于右腦,反映了S3/S4 的左前腦優(yōu)勢(shì); 右后腦S13 外的所有譜線都顯著低于其他組[17]。

2 技能主導(dǎo)類項(xiàng)群腦電及其分析技術(shù)的應(yīng)用研究

2.1 表現(xiàn)準(zhǔn)確性項(xiàng)群腦電及其分析技術(shù)的應(yīng)用研究

技能主導(dǎo)類中,表現(xiàn)準(zhǔn)確性項(xiàng)群主要包括射擊、射箭和弓弩類表現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員準(zhǔn)確完成專項(xiàng)技術(shù)能力的項(xiàng)目。該項(xiàng)群項(xiàng)目的腦電研究在國(guó)內(nèi)最為廣泛。射擊項(xiàng)目的腦電研究分析技術(shù)涉及腦電時(shí)頻分析、 腦地形圖、腦波超慢漲落和腦電非線性動(dòng)力學(xué)分析。鄭樊慧等先后應(yīng)用腦電超慢漲落技術(shù)對(duì)重大比賽前后上海射擊隊(duì)飛碟多向運(yùn)動(dòng)員和不同訓(xùn)練期間移動(dòng)靶運(yùn)動(dòng)員相關(guān)腦電特征進(jìn)行研究, 發(fā)現(xiàn)飛碟運(yùn)動(dòng)員賽前安靜狀態(tài)下各腦區(qū)四頻段(δ、θ、α、β)的絕對(duì)功率和主頻的絕對(duì)功率均高于對(duì)照組,δ 頻段顯著差異在F4、C4,α、β 頻段主要在 F3、F4、C3、C4、P3、P4;而夏訓(xùn)不同訓(xùn)練階段移動(dòng)靶運(yùn)動(dòng)員全腦神經(jīng)遞質(zhì)平均激活水平無(wú)顯著性差異, 但各腦區(qū)部分遞質(zhì)有顯著變化,抑制介質(zhì)(INH) 在左前顳的激活水平夏訓(xùn)前值均低于上訓(xùn)練量?jī)芍芎蠹吧蠌?qiáng)度一周后; 乙酰膽堿(Ach) 在左頂葉區(qū)夏訓(xùn)前值高于上強(qiáng)度訓(xùn)練后;去甲腎上腺素(NE)在左前顳的激活水平夏訓(xùn)前的值高于上訓(xùn)練量?jī)芍芎骩18-19]。周未艾等也利用腦波超慢漲落分析技術(shù)對(duì)中國(guó)優(yōu)秀射擊運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行動(dòng)態(tài)追蹤, 發(fā)現(xiàn)與射擊運(yùn)動(dòng)員大腦機(jī)能狀態(tài)較密切的神經(jīng)遞質(zhì)可能有 DA、Ach、EXC、INH、NE、5-HT 等,與大腦運(yùn)動(dòng)應(yīng)激能力較密切的可能有 DA、NE、Ach、5-HT 等,而與運(yùn)動(dòng)等級(jí)相關(guān)的可能有INH 和DA 等[20]。在利用賽場(chǎng)非屏蔽環(huán)境對(duì)我國(guó)優(yōu)秀射擊運(yùn)動(dòng)員安靜和表象下的賽前腦電研究中, 發(fā)現(xiàn)安靜時(shí)優(yōu)秀射擊運(yùn)動(dòng)員具有以θ 波為代表的慢波活動(dòng)特征, 大腦平均喚醒水平臨場(chǎng)賽前低于賽前一天, 結(jié)合唾液皮質(zhì)醇和restq-76 緊張恢復(fù)情況量表發(fā)現(xiàn), 腦電喚醒水平和應(yīng)激參數(shù)出現(xiàn)相關(guān),疲勞程度與應(yīng)激參數(shù)、恢復(fù)能力與喚醒水平均有顯著性相關(guān)[21]。 而對(duì)不同水平射擊運(yùn)動(dòng)員的腦電研究顯示,腦α 波類型不同水平射擊運(yùn)動(dòng)員無(wú)顯著差異, 但高水平運(yùn)動(dòng)員表現(xiàn)出較高協(xié)同趨勢(shì)和穩(wěn)定度; 熵值及腦α 波各類型主頻熵值在不同水平射擊運(yùn)動(dòng)員均無(wú)顯著性差異, 但奧運(yùn)冠軍的熵值與國(guó)家隊(duì)和廣東省隊(duì)協(xié)同穩(wěn)定度高的被試存在顯著差異; 國(guó)家隊(duì)認(rèn)知型和優(yōu)化型運(yùn)動(dòng)員的腦電α 波主頻與熵值呈顯著性負(fù)相關(guān)[22]。 提示認(rèn)知型可作為射擊運(yùn)動(dòng)員選材的參考指標(biāo), 熵值可作為監(jiān)控優(yōu)秀射擊運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練適應(yīng)狀態(tài)的參考指標(biāo)。 利用腦電圖和腦地形圖技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn), 從大腦喚醒水平和能量比值看, 無(wú)論男女射擊運(yùn)動(dòng)員之間還是國(guó)家射擊隊(duì)和河北省射擊運(yùn)動(dòng)員之間均無(wú)顯著性差異[23]。 而國(guó)內(nèi)優(yōu)秀氣手槍射擊運(yùn)動(dòng)員在賽前一天表象與安靜狀態(tài)的比較發(fā)現(xiàn)整個(gè)腦區(qū)α 波能量百分比降低,β 波能量百分比上升;臨賽前兩者相比變化趨勢(shì)不明顯,平均喚醒水平顯著低于賽前一天;賽前一天表象狀態(tài)疲勞參數(shù)顯著低于安靜狀態(tài), 而應(yīng)激參數(shù)則顯著高于安靜狀態(tài); 臨賽前表象和安靜狀態(tài)疲勞參數(shù)無(wú)顯著差異, 而應(yīng)激參數(shù)表象狀態(tài)顯著低于安靜狀態(tài)[24]。王霆利用腦電非線性動(dòng)力學(xué)、腦波超慢漲落參數(shù)等分析技術(shù)研究氣手槍運(yùn)動(dòng)員無(wú)負(fù)荷安靜狀態(tài)與有負(fù)荷實(shí)彈射擊狀態(tài)之間特定腦區(qū)腦電復(fù)雜度參數(shù), 發(fā)現(xiàn)高水平氣手槍運(yùn)動(dòng)員對(duì)視覺(jué)的依賴性低于普通運(yùn)動(dòng)員, 而男女氣手槍運(yùn)動(dòng)員特定腦區(qū)腦電復(fù)雜度在不同狀態(tài)下不存在顯著性差異; 不同運(yùn)動(dòng)等級(jí)射擊運(yùn)動(dòng)員在瞄準(zhǔn)擊發(fā)階段和兩彈間歇階段頂枕區(qū)腦電復(fù)雜度變化趨勢(shì)不同; 高環(huán)值與遠(yuǎn)彈之間特定腦區(qū)腦電復(fù)雜度在實(shí)彈射擊環(huán)境下存在顯著差異[25]。 鄭樊慧等對(duì)青少年女子氣手槍運(yùn)動(dòng)員擊發(fā)前腦電變化進(jìn)行研究, 發(fā)現(xiàn)擊發(fā)前3 s 青少年女子氣手槍運(yùn)動(dòng)員左顳區(qū)T7 α 波功率顯著高于右顳區(qū) T8, 枕葉中線 Oz α 波功率呈上升趨勢(shì),10 環(huán)時(shí)的 Fz θ 波功率值顯著高于 8 環(huán)時(shí)[26]。 安燕等應(yīng)用腦電相干性分析, 發(fā)現(xiàn)上海女子氣手槍運(yùn)動(dòng)員在低α頻段,擊發(fā)與收槍時(shí)相比,信息溝通較少,只需較低的皮層喚醒和注意努力; 左腦腦波相干性在低α 頻段顯著低于右腦,運(yùn)動(dòng)員射擊時(shí)右半球交流多,注意力轉(zhuǎn)移到以視覺(jué)空間為主[27]。 近兩年還有利用擴(kuò)展概率性因果方法分析步槍射擊準(zhǔn)備階段大腦皮層的有效定向功能性連接的研究,顯示射擊過(guò)程中額區(qū)、額中、中央?yún)^(qū)、頂區(qū)和枕區(qū)都被激活,大腦功能連接數(shù)量右半球明顯多于左半球,θ 頻段額區(qū)匯入信息流多且強(qiáng)度較大,而α、低β 和高β 頻段在中央?yún)^(qū)和頂區(qū)較活躍; 高β 頻段全局效率值顯著大于其他頻段[28], 說(shuō)明該頻段是主要參與步槍射擊相關(guān)信息整合的頻段;步槍射擊專家全局效率值比新手更高,說(shuō)明專家大腦信息整合能力更強(qiáng)。

從射箭項(xiàng)目看, 樊晉華等利用腦地形圖分析技術(shù)發(fā)現(xiàn)表象競(jìng)賽時(shí)健將組射箭運(yùn)動(dòng)員大腦右枕區(qū)α波指數(shù)下降最顯著, 國(guó)際健將組α 波指數(shù)被抑制程度最高,3 個(gè)不同等級(jí)運(yùn)動(dòng)員大腦枕區(qū)β 波指數(shù)都明顯上升;過(guò)度換氣和恢復(fù)期,健將組和國(guó)際健將組β 波指數(shù)明顯下降; 表象時(shí)健將組和國(guó)際健將組大腦右枕區(qū)θ 波指數(shù)均明顯上升; 一級(jí)組恢復(fù)期θ 波仍顯著高于安靜狀態(tài), 而健將組在過(guò)度換氣和恢復(fù)期θ 波已明顯下降。 表象時(shí)國(guó)際健將組大腦頂區(qū)α波左右差值較小, 但在恢復(fù)期左右差值顯著高于表象時(shí),且明顯高于健將組和一級(jí)組,這可能與神經(jīng)疲勞有關(guān)[29]。 隨后對(duì)我國(guó)健將級(jí)女子優(yōu)秀射箭運(yùn)動(dòng)員安靜狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)表象、過(guò)度換氣誘發(fā)實(shí)驗(yàn)和恢復(fù)期的腦地形圖研究發(fā)現(xiàn), 運(yùn)動(dòng)表象時(shí)δ+θ/α 比值顯著升高,而過(guò)度換氣期以及恢復(fù)期比值明顯下降;過(guò)度換氣期 RF/RO 比值比表象時(shí)顯著下降, 而恢復(fù)期RF/RO 比值則明顯高于過(guò)度換氣期; 運(yùn)動(dòng)表象時(shí)枕部 α 波顯著下降,α 波抑制指數(shù)為 28.98%[30]。 武斌等的研究也得出同樣結(jié)果[31]。利用腦波漲落圖研究,發(fā)現(xiàn)不同射箭運(yùn)動(dòng)員個(gè)體S 譜線分布在閉目覺(jué)醒靜坐狀態(tài)下具有趨同性; 與對(duì)照組相比, 射箭組S2、S3、S4、S5、S11、S13 系增強(qiáng),S1、S6、S7 系減弱,且呈左腦優(yōu)勢(shì)顯著, 優(yōu)秀射箭運(yùn)動(dòng)員腦電特征超慢漲落譜線變化具有特異性[32]。射箭項(xiàng)目ERP 的研究顯示,射箭組失匹配負(fù)波(Mismatch Negative,MMN)下平均面積在經(jīng)典范式下普遍高于籃球組, 在優(yōu)化范式下組間差異更為明顯; 而無(wú)論在經(jīng)典還是優(yōu)化范式下,射箭組的潛伏期分布均較籃球組集中,說(shuō)明射箭組辨別聲音刺激間差異的時(shí)間短, 辨別差異的能力也較強(qiáng)[33]。 優(yōu)化范式下誘發(fā)的MMN 波下平均面積比經(jīng)典范式下誘發(fā)面積大。其他采用腦電圖、腦地形圖、腦象圖、腦波超慢漲落等技術(shù)對(duì)我國(guó)優(yōu)秀射箭運(yùn)動(dòng)員腦功能特征的綜合研究, 發(fā)現(xiàn)反映射箭運(yùn)動(dòng)員特征比較敏感、穩(wěn)定、核心的腦電指標(biāo)為:大腦頂區(qū)左右 α 波差值、α 波抑制程度、α 波前移指數(shù)、 腦象圖特征圖形和腦電功率譜能量比值[34]。研究發(fā)現(xiàn),表象競(jìng)賽時(shí)國(guó)際健將組大腦頂區(qū)左右α 波差值優(yōu)于其他組, 大腦頂區(qū)左右α 波差值與人體平衡能力存在相關(guān)關(guān)系,可用于射箭運(yùn)動(dòng)員選材與競(jìng)技狀態(tài)診斷;射箭運(yùn)動(dòng)員腦電圖功率譜比值在冬訓(xùn)期間隨專項(xiàng)負(fù)荷量與強(qiáng)度的變化增高或降低,專項(xiàng)負(fù)荷訓(xùn)練課后,中央回雙側(cè)頻段腦電功率值有顯著上升趨勢(shì), 頂枕區(qū)雙側(cè)頻段腦電功率值有顯著下降趨勢(shì); 大齡運(yùn)動(dòng)員在α 波抑制程度、功率譜比值以及α 波前移指數(shù)中更具有專項(xiàng)特點(diǎn);與射擊項(xiàng)目相比,射箭運(yùn)動(dòng)員最佳競(jìng)技狀態(tài)腦電功率譜比值更低, 而α 波抑制程度則高于射擊運(yùn)動(dòng)員。從腦象圖分析,優(yōu)秀射箭運(yùn)動(dòng)員出現(xiàn)的賽前緊張多為恐懼情緒,為縮結(jié)型腦象圖,而一般射箭運(yùn)動(dòng)員出現(xiàn)賽前緊張主要為焦慮情緒和逃逸型腦象圖。 呂慧等發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀男女射箭運(yùn)動(dòng)員間各類代謝物濃度及其相互之間的比值不存在顯著差異, 但表象刺激下前額葉背外側(cè)白質(zhì)及前部扣帶回皮質(zhì)N- 乙酰天門冬氨酸(NAA)、膽堿復(fù)合物(Cho)濃度水平顯著降低,腦功能應(yīng)激代謝水平增高,提示大腦對(duì)工作記憶進(jìn)行提取也參與了運(yùn)動(dòng)員的表象過(guò)程[35]。 對(duì)國(guó)家射箭隊(duì)運(yùn)動(dòng)員腦電非線性特征參數(shù)的研究顯示, 優(yōu)秀男女射箭運(yùn)動(dòng)員最大李雅普諾夫指數(shù)、 近似熵與Lempel-Ziv 復(fù)雜度等腦電非線性參數(shù)不存在顯著性別差異; 但3 個(gè)非線性特征參數(shù)可作為反映中樞神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)能的定性指標(biāo), 其中腦電Lempel-Ziv 復(fù)雜度一定程度上可敏感反映被試運(yùn)動(dòng)員測(cè)試階段是否處于中樞神經(jīng)系統(tǒng)疲勞狀態(tài), 腦電近似熵可在某種程度上反映優(yōu)秀射箭運(yùn)動(dòng)員冬訓(xùn)備戰(zhàn)階段中訓(xùn)練負(fù)荷量與負(fù)荷強(qiáng)度的變化[25]。 同時(shí)對(duì)倒立狀態(tài)下優(yōu)秀射箭運(yùn)動(dòng)員大腦功能及心理狀態(tài)出現(xiàn)的各種變化進(jìn)行對(duì)比研究,發(fā)現(xiàn)當(dāng)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行5 min 倒立訓(xùn)練后, 坐姿恢復(fù)雙側(cè)枕區(qū)的α 頻段導(dǎo)頻百分比與倒立體位下有顯著差異; 復(fù)雜度和近似熵兩個(gè)腦電非線性參數(shù)及6 種全腦中樞神經(jīng)遞質(zhì)與坐姿恢復(fù)狀態(tài)的表現(xiàn)均有顯著差異;8 周倒立訓(xùn)練后運(yùn)動(dòng)員腦電復(fù)雜度、近似熵、DA、5-HT、INH、NE、EXC、SCL90 總分均與倒立訓(xùn)練前有顯著變化,表明對(duì)優(yōu)秀射箭運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行定期定量的倒立訓(xùn)練對(duì)緩解其負(fù)荷訓(xùn)練后產(chǎn)生的不良情緒與不適癥狀的作用明顯[36]。 其他研究還發(fā)現(xiàn),射箭運(yùn)動(dòng)員LL-HLI(低負(fù)荷量+高負(fù)荷強(qiáng)度訓(xùn)練)階段與LL-LLI(低負(fù)荷量+ 低負(fù)荷強(qiáng)度訓(xùn)練)訓(xùn)練階段額區(qū)β 頻段功率值有顯著差異;在HL-LLI(高負(fù)荷量+低負(fù)荷強(qiáng)度訓(xùn)練)階段,射箭運(yùn)動(dòng)員腦內(nèi)5-HT 水平呈顯著上升趨勢(shì), 而腦內(nèi)DA 水平則較LL-LLI (低負(fù)荷量+低負(fù)荷強(qiáng)度訓(xùn)練)階段有所下降,HL-LLI 訓(xùn)練階段和LL-HLI 訓(xùn)練階段運(yùn)動(dòng)員腦電復(fù)雜度均出現(xiàn)下降趨勢(shì), 顯著低于LL-LLI 訓(xùn) 練階 段[37]。

針對(duì)團(tuán)體射箭項(xiàng)目,發(fā)現(xiàn)首箭、二箭與末箭不同位置因比賽特點(diǎn)不同, 其全腦中樞神經(jīng)遞質(zhì)分布也具有各自特點(diǎn),首箭、末箭位置運(yùn)動(dòng)員興奮水平明顯高于二箭位置運(yùn)動(dòng)員。 趙國(guó)明等研究發(fā)現(xiàn)射箭選手枕區(qū)腦電高頻α 波功率在最佳發(fā)射前不同時(shí)段逐漸增大,而最差發(fā)射時(shí)則逐漸下降,發(fā)射前3 s 內(nèi)平均功率最佳發(fā)射時(shí)顯著高于最差發(fā)射時(shí), 射箭選手發(fā)射動(dòng)作自動(dòng)化執(zhí)行的先決條件為發(fā)射前瞬間的視覺(jué)抑制[38]。 與射擊、花泳優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員相比,優(yōu)秀射箭運(yùn)動(dòng)員全腦水平S6 系顯著低于對(duì)照組, 全腦水平、左腦、右腦、前腦、左前腦 S3/S4 所得值都最低,S2、S3在腦右前區(qū)明顯高于對(duì)照組,S6 在腦右前區(qū)明顯低于對(duì)照組,S7 在腦左前區(qū)顯著低于對(duì)照組[17]。

2.2 表現(xiàn)難美性項(xiàng)群腦電及其分析技術(shù)的應(yīng)用研究

技能主導(dǎo)類項(xiàng)目中, 表現(xiàn)難美性項(xiàng)群結(jié)合腦電開展研究的項(xiàng)目主要涉及技巧、跳水、體操、滑雪、武術(shù)等。 1990 年黃登惠等分析技巧運(yùn)動(dòng)員腦電圖特點(diǎn)發(fā)現(xiàn),與網(wǎng)球、花樣游泳、擊劍、射箭、射擊等其他項(xiàng)目相比,技巧運(yùn)動(dòng)員腦波率較快,波幅較高,調(diào)頻現(xiàn)象較好,腦波串長(zhǎng)明顯長(zhǎng)于其他項(xiàng)目,過(guò)度換氣后慢波出現(xiàn)率較高[39]。

周未艾等應(yīng)用腦電圖和腦地形圖技術(shù)對(duì)中國(guó)跳水運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行訓(xùn)練監(jiān)控,結(jié)果顯示表象競(jìng)賽時(shí),能量比值和大腦喚醒水平值自選動(dòng)作均略高于規(guī)定動(dòng)作, 女運(yùn)動(dòng)員大腦喚醒水平值自選動(dòng)作明顯高于規(guī)定動(dòng)作, 表明女跳水運(yùn)動(dòng)員神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)略優(yōu)于男跳水隊(duì)員[40]。與其他項(xiàng)目如乒乓球、短道速滑等相比,優(yōu)秀跳水運(yùn)動(dòng)員大腦喚醒水平值相同, 但能量比值較低,可能是跳水項(xiàng)目特點(diǎn)。 對(duì)優(yōu)秀跳水運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行時(shí)序腦電跟蹤測(cè)試, 發(fā)現(xiàn)跳水運(yùn)動(dòng)員腦α 波類型偏向認(rèn)知型, 優(yōu)秀跳水運(yùn)動(dòng)員α 波主頻在不同訓(xùn)練階段基本不變,但在賽后恢復(fù)期有分散趨勢(shì);熵值在賽后恢復(fù)期有升高趨勢(shì)[41]。優(yōu)秀跳水運(yùn)動(dòng)員腦電波多數(shù)以10 Hz 為優(yōu)勢(shì)主頻[42-43]。 腦信息熵的變化值與運(yùn)動(dòng)成績(jī)的變化值呈中等強(qiáng)度負(fù)相關(guān)關(guān)系,熵值減小,運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)更好[42]。 應(yīng)用眼動(dòng)和ERP 分析技術(shù),發(fā)現(xiàn)時(shí)間知覺(jué)任務(wù)中, 跳水運(yùn)動(dòng)專家與普通人相比注視次數(shù)少,注視點(diǎn)持續(xù)時(shí)間短,眼跳距離大,瞳孔直徑??;跳水運(yùn)動(dòng)專家在額葉、中央?yún)^(qū)和頂葉的CNV 波幅顯著小于普通人[44]。提示跳水運(yùn)動(dòng)專家更多使用直接判斷策略和計(jì)數(shù)策略, 比普通人信息加工效率高, 深度淺,投入總認(rèn)知資源少,信息加工自動(dòng)化程度高。

專項(xiàng)訓(xùn)練內(nèi)容安排和運(yùn)動(dòng)負(fù)荷與體操選手腦α波變化有直接聯(lián)系。 研究發(fā)現(xiàn)奧運(yùn)和非奧運(yùn)女子體操運(yùn)動(dòng)員在備戰(zhàn)期不同訓(xùn)練階段, 腦α 波優(yōu)勢(shì)頻幾率、腦熵值、中樞疲勞指數(shù)、興奮抑制指數(shù)的變化趨勢(shì)相似,并與訓(xùn)練負(fù)荷、專項(xiàng)內(nèi)容安排變化相對(duì)應(yīng),可作為體操項(xiàng)目訓(xùn)練監(jiān)控參考指標(biāo)[45]。 而在同一訓(xùn)練階段, 尤其是強(qiáng)化階段, 奧運(yùn)運(yùn)動(dòng)員呈現(xiàn)出腦α波優(yōu)勢(shì)頻明顯,同時(shí)具有較高的穩(wěn)定度、協(xié)同性和有序性的腦電特征。 建議可將腦α 波優(yōu)勢(shì)頻幾率作為體操項(xiàng)目選拔參賽選手的參考指標(biāo)。 藝術(shù)體操運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過(guò)音樂(lè)訓(xùn)練后, 腦電 θ 和 β 波降低,α 波升高,音樂(lè)放松訓(xùn)練可一定程度控制賽前焦慮[46]。

張?jiān)频壤肧ET 腦電中樞神經(jīng)遞質(zhì)分析技術(shù)發(fā)現(xiàn)冰雪運(yùn)動(dòng)員大腦神經(jīng)元代謝方式以速度型為主;DA 數(shù)據(jù)與腦功率比值變化一致,在評(píng)定運(yùn)動(dòng)能力中DA 比血睪酮更敏感, 還可免受采靜脈血的創(chuàng)傷[47]。大腦喚醒水平α%相對(duì)值與功率譜比值成正比關(guān)系, 腦內(nèi)中樞神經(jīng)遞質(zhì)6 項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)呈相輔相成又相互頡頏關(guān)系。ERP 研究發(fā)現(xiàn)滑雪運(yùn)動(dòng)組被試Go刺激的反應(yīng)時(shí)顯著低于普通對(duì)照組; 無(wú)論是水平方位還是垂直方位,140~220 ms 出現(xiàn)的早期成分N2在Go 條件下比Nogo 條件下誘發(fā)的波幅更大,且垂直方位的頂區(qū)電極波幅明顯大于其他區(qū)域。 垂直方位額區(qū) Fz 潛伏期比中央腦區(qū)電極 Cz、Cpz 更短;300~420 ms 出現(xiàn)的晚期成分P3,水平方位的中央腦區(qū)比頂區(qū)、前額區(qū)波幅更明顯,與對(duì)照組相比滑雪運(yùn)動(dòng)組中央腦區(qū)和額區(qū)波幅更大。 頂區(qū)Nogo-P3 波幅明顯小于Go-P3, 垂直方位中央腦區(qū)波幅大于其他腦區(qū),運(yùn)動(dòng)組的Nogo-P3 波幅顯著大于對(duì)照組,頂區(qū)Nogo-P3 小于Go-P3 波幅。水平方位的腦頂區(qū)Nogo-P3潛伏期長(zhǎng)。 提出Nogo-P3 的成分特征可作為測(cè)量單板U 型滑雪運(yùn)動(dòng)員視覺(jué)空間方位知覺(jué)反應(yīng)抑制能力的良好指標(biāo)[48]。

武術(shù)套路和散打項(xiàng)目的腦電研究主要采用ERP技術(shù), 研究發(fā)現(xiàn)散打組和套路組在頂葉可誘發(fā)N1成分; 在頂葉和頂枕葉誘發(fā)較明顯的N2 成分;P2、P7、P8、Pz、PO4、PO7、POz 等電極顯示組別主效應(yīng)和時(shí)間主效應(yīng)具有顯著性差異。 散打組誘發(fā)的N2 波幅在波形做疊加處理后明顯高于對(duì)照組和套路組;在外源性注意搜索范式條件下散打和套路運(yùn)動(dòng)員均誘發(fā)了較為明顯的N2 成分, 特別是在SOA 為500 ms和 800 ms 時(shí) 誘發(fā) 的 N2 成 分 更為顯著[49]。 Stroop 任務(wù)中在色詞不一致時(shí)P3 波幅武術(shù)組顯著大于健身組和對(duì)照組;Flanker 任務(wù)中P3 潛伏期武術(shù)組長(zhǎng)于健身組和對(duì)照組;Go/Nogo 任務(wù)中在 Nogo 條件 N2波幅武術(shù)組顯著小于健身組,P3 波幅武術(shù)組高于其他兩組。在抑制習(xí)慣性優(yōu)勢(shì)反應(yīng)能力和抑制新形成的優(yōu)勢(shì)反應(yīng)能力武術(shù)套路專項(xiàng)組好于健身健美組[50]。

2.3 對(duì)抗格斗性項(xiàng)群腦電及其分析技術(shù)的應(yīng)用研究

技能主導(dǎo)類中,除前兩類表現(xiàn)性項(xiàng)群外,還有3類對(duì)抗性項(xiàng)群, 其中格斗對(duì)抗性項(xiàng)群主要指以對(duì)手的軀體為攻擊對(duì)象, 雙人進(jìn)行格斗的項(xiàng)目, 包括摔跤、柔道、拳擊、擊劍、武術(shù)散打等。 國(guó)內(nèi)結(jié)合腦電的研究文獻(xiàn)主要集中在拳擊、擊劍和摔跤項(xiàng)目。

拳擊運(yùn)動(dòng)員腦電活動(dòng)特點(diǎn)以α 波為主, 節(jié)律在8.5~12 Hz/s,波幅 10~80 μV 之間,但最高波幅和平均頻率略低于正常人對(duì)照組[51]。 不同競(jìng)技水平拳擊運(yùn)動(dòng)員在表象競(jìng)賽下注意力集中程度呈現(xiàn)顯著差異,α 波被抑制程度亦呈現(xiàn)差異。興奮水平過(guò)高是過(guò)度喚醒表現(xiàn),α 波被抑制數(shù)值超過(guò)50%,出現(xiàn)緊張注意力不集中狀態(tài),為先兆疲勞征候;而當(dāng)α 波被抑制數(shù)值小于17%,則反應(yīng)遲鈍,注意力渙散,興奮水平顯著降低,產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)性中樞疲勞[52]。拳擊運(yùn)動(dòng)員在賽前大強(qiáng)度訓(xùn)練后直拳空擊誘發(fā)至疲勞過(guò)程中出現(xiàn)慢波指數(shù)增加、快波指數(shù)下降現(xiàn)象,且δ/α 比值呈U型變化,這種變化可能是中樞疲勞的一個(gè)特征[53]。

采用腦象圖技術(shù)對(duì)優(yōu)秀擊劍運(yùn)動(dòng)員大腦處理信息能力的研究顯示, 優(yōu)秀擊劍運(yùn)動(dòng)員雙側(cè)腦的最佳匹配為左前-右后腦,優(yōu)勢(shì)圖形中的特征圖形為內(nèi)方型和隧道型; 在大腦左顳區(qū)不同性別男女優(yōu)秀擊劍運(yùn)動(dòng)員的優(yōu)勢(shì)圖形具有顯著差異, 提示女運(yùn)動(dòng)員比男運(yùn)動(dòng)員有更強(qiáng)邏輯記憶、 理性思維能力和更穩(wěn)定情緒及更高內(nèi)驅(qū)力; 腦象圖中的邊緣系數(shù)與擊劍運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技狀態(tài)呈較高負(fù)相關(guān)[54]。ERP 相關(guān)研究顯示,高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員在空間知覺(jué)實(shí)驗(yàn)中相應(yīng)腦區(qū)誘發(fā)的 P1、N1 和 P3 峰波幅低于體育大學(xué)生組,P3 峰潛伏期短于大學(xué)生組; 高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員行為策略更偏向速度性而非準(zhǔn)確性, 視覺(jué)搜索主要采用向上視野的注意指向策略; 高水平擊劍運(yùn)動(dòng)員知覺(jué)上視野刺激在大腦皮層中央?yún)^(qū)、 頂區(qū)、 枕區(qū)誘發(fā)了明顯的P2、N2 成分[55]。 優(yōu)秀擊劍運(yùn)動(dòng)員在動(dòng)作修正任務(wù)中所耗時(shí)間及未命中目標(biāo)次數(shù)均顯著少于對(duì)照組;任務(wù)開始階段 P2 成分的潛伏期和N1 成分的波幅顯著大于對(duì)照組,P1 和P2 成分的波幅均顯著小于對(duì)照組;動(dòng)作修正階段N2 和P3 成分的波幅顯著小于對(duì)照組[56]。在Go/Nogo 范式中,擊劍運(yùn)動(dòng)員反應(yīng)時(shí)快于普通大學(xué)生,其返回抑制量更大;額中央所誘發(fā)的Nogo 條件下的P3 波幅顯著大于Go 條件,說(shuō)明擊劍運(yùn)動(dòng)員具有更強(qiáng)的反應(yīng)抑制能力; 擊劍運(yùn)動(dòng)員在無(wú)效提示下的Nogo-P3 波幅大于有效線索提示, 說(shuō)明擊劍運(yùn)動(dòng)員對(duì)無(wú)效線索提示后的刺激投入更多的認(rèn)知資源[57]。

ERP 與摔跤項(xiàng)目的研究發(fā)現(xiàn), 心理表象過(guò)程中摔跤運(yùn)動(dòng)員Cz 電極的P300 峰潛伏期顯著小于其他電極位置,Pz 與Cz 的P300 峰波幅分別顯著大于P4與P3 處, 說(shuō)明腦中央?yún)^(qū)位置付出較多認(rèn)知負(fù)荷,且快于腦部頂葉靠近枕區(qū)的激活速度與加工速度;P300 峰潛伏期在積極詞語(yǔ)誘導(dǎo)條件下顯著短于消極詞語(yǔ)誘導(dǎo)條件, 說(shuō)明積極情緒詞語(yǔ)有助于提高摔跤運(yùn)動(dòng)員在心理表象過(guò)程中的空間認(rèn)知加工與轉(zhuǎn)換速度[58]。

2.4 對(duì)抗隔網(wǎng)性項(xiàng)群腦電及其分析技術(shù)的應(yīng)用研究

技能主導(dǎo)類對(duì)抗性項(xiàng)群還包括對(duì)抗隔網(wǎng)性項(xiàng)目,主要包括乒乓球、羽毛球、網(wǎng)球、排球項(xiàng)目。 國(guó)內(nèi)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目與腦電方面的研究中, 此項(xiàng)群項(xiàng)目研究最多,特別是乒乓球、網(wǎng)球項(xiàng)目。

早在1988 年黃登惠等就發(fā)現(xiàn)健將級(jí)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員β 頻率明顯大于無(wú)等級(jí)組,腦波調(diào)頻和調(diào)幅均優(yōu)于一級(jí)及無(wú)等級(jí)組[59]。 優(yōu)秀網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員腦電圖為α腦波占優(yōu)勢(shì), 調(diào)頻調(diào)幅較好, 睜閉眼誘發(fā)試驗(yàn)反映好,為R 型;過(guò)度換氣誘發(fā)試驗(yàn)后,腦機(jī)能穩(wěn)定,為興奮型。 建議選材時(shí),最好不選腦電圖為M 型或不穩(wěn)定型青少年。但之后網(wǎng)球項(xiàng)目的腦電研究漸少,直到2012 年王小春運(yùn)用ERP 記錄技術(shù)和眼動(dòng)等方法,發(fā)現(xiàn)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員的空間知覺(jué)判斷中,大腦皮層頂葉和枕葉參與信息檢索與加工過(guò)程[60]。 網(wǎng)球?qū)<以诳臻g方位判斷中具有明顯速度優(yōu)勢(shì), 誘發(fā)的P1、N1和P300 峰潛伏期顯著早于其他被試,波幅也都顯著高于其他被試;在時(shí)間辨別實(shí)驗(yàn)中專家組誘發(fā)CNV波幅最大且潛伏期最早,被試誘發(fā)的CNV 波幅和潛伏期與網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)水平呈顯著相關(guān); 網(wǎng)球?qū)<乙曈X(jué)搜索策略傾向于整體性; 在頂葉 Pz 電極點(diǎn)誘發(fā)的PSW 波幅最大,額極區(qū)最小,在4 個(gè)時(shí)間遮蔽點(diǎn)其波幅呈遞增趨勢(shì),PSW 峰潛伏期明顯早于其他組被試; 在空間方位判斷實(shí)驗(yàn)中誘發(fā)的P3b 峰潛伏期顯著小于經(jīng)驗(yàn)組和新手組, 在T4 時(shí)間點(diǎn)潛伏期最短,但波幅顯著大于經(jīng)驗(yàn)組和新手組; 以時(shí)間序列呈現(xiàn)的專業(yè)發(fā)球情境實(shí)驗(yàn)顯示T3 時(shí)間點(diǎn)所對(duì)應(yīng)發(fā)球過(guò)程中的搔背動(dòng)作為關(guān)鍵技術(shù)動(dòng)作[61]。 同樣運(yùn)用眼動(dòng)記錄和ERP 技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn), 在判斷線路和落點(diǎn)時(shí), 對(duì)方球員的下肢運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)是網(wǎng)球?qū)<谊P(guān)注的重點(diǎn)區(qū)域, 對(duì)技術(shù)動(dòng)作判斷的主要依據(jù)是持拍手臂和球拍;ERP 數(shù)據(jù)顯示網(wǎng)球?qū)<覍?duì)目標(biāo)識(shí)別編碼速度快,在刺激材料呈現(xiàn)的早期認(rèn)知資源投入少,但在確定方案前會(huì)消耗更多時(shí)間和腦資源來(lái)建立對(duì)問(wèn)題情境的表征,并進(jìn)行評(píng)估和分類;在視覺(jué)搜索早期心理資源投入少, 在辨別任務(wù)階段的喚醒狀態(tài)和注意負(fù)荷量低, 而在對(duì)任務(wù)的類比加工過(guò)程中投入的認(rèn)知資源多;在比賽相持階段判斷擊球路線時(shí),網(wǎng)球?qū)<以诟鲿r(shí)間點(diǎn)的判斷準(zhǔn)確率都顯著高于新手, 且僅在對(duì)手觸球前80 ms 表現(xiàn)出明顯的反應(yīng)速度優(yōu)勢(shì);在球離拍后360 ms 判斷球落點(diǎn)的反應(yīng)時(shí)最短,準(zhǔn)確率最高;決策階段N250 成分的分析結(jié)果印證了網(wǎng)球?qū)<以谌蝿?wù)難度較大時(shí)表現(xiàn)出更明顯的決策優(yōu)勢(shì)[62]。網(wǎng)球?qū)<医M的反應(yīng)抑制成功率高于新手組, 對(duì)停止信號(hào)的激活速度快,喚醒程度高,占用注意資源多,其優(yōu)勢(shì)主要來(lái)自快速停止能力,250 ms 左右是網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行錯(cuò)誤糾正的最佳抑制時(shí)間[63]。 優(yōu)秀網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員CNV 面積組別主效應(yīng)顯著,電極位點(diǎn)主效應(yīng)顯著,其中Cz 點(diǎn)面積最大,電極位點(diǎn)與組別無(wú)交互作用; 動(dòng)態(tài)刺激條件下網(wǎng)球?qū)<医MN1 的潛伏期顯著大于對(duì)照組,P300 成分波幅電極位點(diǎn)主效應(yīng)和組別主效應(yīng)均顯著[64]。 網(wǎng)球?qū)<医M深度運(yùn)動(dòng)知覺(jué)的判斷準(zhǔn)確率高于新手組,在球體靠近時(shí)的P2(Oz 點(diǎn))成分潛伏期長(zhǎng)于球體遠(yuǎn)離時(shí)的潛伏期;枕區(qū)P2 成分可作為深度運(yùn)動(dòng)知覺(jué)的評(píng)價(jià)指標(biāo)[65];枕顳區(qū)P1 成分在遠(yuǎn)離時(shí)激活更早而強(qiáng)的反應(yīng), 在深度運(yùn)動(dòng)過(guò)程存在專長(zhǎng)效應(yīng),投入注意資源早于新手組[66]。網(wǎng)球場(chǎng)景圖片只在網(wǎng)球?qū)<抑幸l(fā)顯著的LPP 波幅,而負(fù)性情緒面孔可引發(fā)顯著的LPP 波幅;專家組在不同場(chǎng)景混合圖片上對(duì)注意競(jìng)爭(zhēng)的波幅呈現(xiàn)顯著差異[67]。優(yōu)秀網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員安靜與憶象兩種狀態(tài)比較, 腦電α波振幅和頻率均有顯著性變化,注意力集中時(shí),α 波被抑制, 集中程度越高,α 波被抑制程度也越高;從安靜到憶象, 腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)主要從興奮性神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)向抑制性; 安靜時(shí)5-HT 主要在右腦較活躍,DA主要活躍在左腦, 但在憶象狀態(tài)時(shí)兩種神經(jīng)遞質(zhì)相互活躍逆轉(zhuǎn), 突出了網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)右利者的大腦活動(dòng)結(jié)構(gòu)特征性[61]。

乒乓球項(xiàng)目的國(guó)內(nèi)腦電研究亦較廣泛。 張振民等采用心理和腦電結(jié)合方法發(fā)現(xiàn)不同訓(xùn)練水平乒乓球運(yùn)動(dòng)員之間α 指數(shù)被抑制的百分?jǐn)?shù)有顯著性差異,α 指數(shù)被抑制的百分?jǐn)?shù)既能反映集中注意力,還可判斷運(yùn)動(dòng)能力;從大腦神經(jīng)元代謝方式看,表象競(jìng)賽時(shí)快弧者以速度強(qiáng)度交替形式出現(xiàn), 快攻者波率加快,弧圈者波幅升高[68]。隨后對(duì)世界乒乓球冠軍和同期銀、銅牌得主及后備力量的研究也發(fā)現(xiàn),運(yùn)動(dòng)表象時(shí)腦電α 波被抑制程度可反映運(yùn)動(dòng)員集中注意能力; 且乒乓球技術(shù)打法與神經(jīng)元代謝方式和腦功能特征相關(guān)聯(lián), 如削球打法運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練中表現(xiàn)為力量占優(yōu)勢(shì),腦電呈現(xiàn)為強(qiáng)度型;快攻打法運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練中以速度爆發(fā)力占優(yōu),腦電呈現(xiàn)為速度型;弧圈結(jié)合快攻打法運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練中表現(xiàn)為速度力量, 腦電為速度強(qiáng)度型或強(qiáng)度速度變換型; 乒乓球世界冠軍運(yùn)動(dòng)員大腦喚醒水平和功率譜能量比值顯著高于一般水平運(yùn)動(dòng)員, 腦電功率譜可用于評(píng)價(jià)對(duì)訓(xùn)練負(fù)荷的應(yīng)激水平,調(diào)控訓(xùn)練強(qiáng)度[69]。 對(duì)于反應(yīng)快的乒乓球運(yùn)動(dòng)員, 在提示刺激與必須應(yīng)答刺激間的前750 s 的腦電α1 頻段的功率值高,左頂和右后枕區(qū)α1 頻段的功率值可能是乒乓訓(xùn)練中有效反應(yīng)的關(guān)鍵[70]。 ERP研究發(fā)現(xiàn), 有提示條件下乒乓球運(yùn)動(dòng)員的反應(yīng)時(shí)和大腦加工視覺(jué)信息的速度均顯著快于一般大學(xué)生,也快于無(wú)效提示和中性提示條件下的反應(yīng)時(shí);P2 成分有顯著的提示效應(yīng),P1、N1 都有對(duì)側(cè)腦區(qū)效應(yīng),波幅大小的顯著區(qū)別表現(xiàn)在左側(cè)視野; 從2D 腦地形圖看,乒乓球運(yùn)動(dòng)員對(duì)視覺(jué)刺激反應(yīng)更敏感,正向活化波幅更大、范圍更廣,負(fù)向活化波幅更小、范圍更窄[71]。 在完成動(dòng)態(tài)圖像識(shí)別任務(wù)時(shí)乒乓球運(yùn)動(dòng)員N1波幅顯著大于普通大學(xué)生, 在頂、 枕區(qū)誘發(fā)顯著的P2 波幅顯著小于普通大學(xué)生;完成圖像識(shí)別和靜態(tài)詞匯判斷兩任務(wù)時(shí)額區(qū)誘發(fā)的P2 成分波幅大于普通大學(xué)生, 誘發(fā)的P3 潛伏期顯著短于普通大學(xué)生;在靜態(tài)詞匯判斷任務(wù)中P3 波幅顯著大于普通大學(xué)生[72]。 乒乓球運(yùn)動(dòng)員CNV 潛伏期縮短,平均波幅和面積均高于普通大學(xué)生, 波峰潛伏期更加接近靶時(shí)距,反映更準(zhǔn)確的時(shí)間知覺(jué)[73]。動(dòng)作識(shí)別過(guò)程中乒乓球運(yùn)動(dòng)員高頻α(10.5~12.5 Hz)的事件相關(guān)去同步化(ERD)幅度更低,正確識(shí)別發(fā)球動(dòng)作時(shí)高頻α 頻段的ERD 在頂葉皮層和枕葉皮層的幅值更低,能量消耗較小[74]。在辨別反應(yīng)任務(wù)中,乒乓球運(yùn)動(dòng)員額區(qū)和中央?yún)^(qū)的低頻α(8~10 Hz)ERD 及額區(qū)和中央?yún)^(qū)的高頻 α(10~12 Hz)ERD 高于非運(yùn)動(dòng)員,頂區(qū)和枕區(qū)的高頻αERD 低于非運(yùn)動(dòng)員[75]。在Go/Nogo 范式下,乒乓球運(yùn)動(dòng)員額-中央?yún)^(qū)、中央-頂區(qū)激活程度更大,Nogo-N2 和 Nogo-P3 波幅更大,抑制功能更強(qiáng)[76]。 從腦電相干性看, 乒乓球運(yùn)動(dòng)員與運(yùn)動(dòng)新手相比顯示更低的腦電相干性,半球腦區(qū)內(nèi)低頻α(8~10 Hz)在雙側(cè) P3F3、P4F4、P3T7、P4T8、P3C3、P3O1 的 相 干 性低,高頻 α(10~12 Hz)和低頻 β 頻段(13~22Hz)在P3C3、P3F3、P3O1、P3T7 均顯示低相干性,高頻 β 頻段(23~25 Hz)P3F3、P3T7 的相干性低;半球間在低頻 α 頻段內(nèi) F3F4、P3P4 和 C3C4 相干性低, 高頻 α和低頻β 頻段頂葉和中央運(yùn)動(dòng)區(qū)的相干性低, 說(shuō)明乒乓球運(yùn)動(dòng)員發(fā)球動(dòng)作識(shí)別時(shí)大腦皮層之間的功能耦合精細(xì)分化,主要涉及頂葉與額葉、顳葉腦區(qū)及中央運(yùn)動(dòng)腦區(qū)[77-78]。進(jìn)行識(shí)別時(shí)乒乓球運(yùn)動(dòng)員左右顳葉α 頻段能量大于普通大學(xué)生, 乒乓球運(yùn)動(dòng)員在右半球相干性上高于普通大學(xué)生; 在經(jīng)驗(yàn)相關(guān)圖形識(shí)別過(guò)程中,乒乓球運(yùn)動(dòng)員的腦電相干性偏高[78],右側(cè)顳葉較低的激活以及右側(cè)顳葉-運(yùn)動(dòng)前區(qū)之間的高相干性,可能表明乒乓球運(yùn)動(dòng)員具有良好的視覺(jué)-空間注意技巧, 在圖形識(shí)別過(guò)程中更多地依賴于視覺(jué)空間加工[79]。 在專項(xiàng)動(dòng)作識(shí)別時(shí)乒乓球運(yùn)動(dòng)員枕頂視覺(jué)皮層和鏡像系統(tǒng)激活降低, 左半球內(nèi)腦區(qū)和半球間腦區(qū)有效功能連接減弱, 而右半球內(nèi)腦區(qū)有效功能連接增強(qiáng),表現(xiàn)在 O2T8 和O2F4 電極θ 和高頻 α波以及F4T8 電極 θ 和低、 高頻α 相干性系數(shù)高于新手組,而在O1P3 和 O1F3 及 F3P3 電極高頻 α 波、F3T7 電極 θ 和高頻 α 波、T7F3 電極低和高頻 α 波、F3F4 和 P3P4 及 T7T8 電極 θ 和低、高頻 α 相干性系數(shù)顯著低于新手組[80]。 周未艾等綜合整理了歷年來(lái)乒乓球運(yùn)動(dòng)員腦電分析的診斷評(píng)估方法與經(jīng)驗(yàn),提出“國(guó)家乒乓球隊(duì)腦電評(píng)估系統(tǒng)”,內(nèi)容主要包括世界冠軍大腦喚醒水平應(yīng)達(dá)到48%以上,但超過(guò)50%則有可能由興奮逆轉(zhuǎn)為抑制,甚至出現(xiàn)中樞疲勞,處于警戒范圍; 大腦喚醒水平與大腦能量比值達(dá)1.95以上,臨界值為2.00,超過(guò)則意味著大腦承受的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷過(guò)大;eIQ 通常在 60~75 之間,全腦協(xié)同參數(shù)最佳范圍在 160~200,eIQ 超過(guò) 80, 或全腦協(xié)同參數(shù)超過(guò)200,提示運(yùn)動(dòng)員大腦活動(dòng)過(guò)于激烈,并不利于最佳運(yùn)動(dòng)水平的發(fā)揮。從中樞神經(jīng)遞質(zhì)看,不同的中樞神經(jīng)遞質(zhì)參與不同的生理功能,如DA、Ach、阿片肽均與運(yùn)動(dòng)能力密切相關(guān), 其中DA 與動(dòng)作控制及情緒有關(guān)、Ach 與大腦興奮性及記憶能力有關(guān)、阿片肽與大腦興奮性信號(hào)傳導(dǎo)有關(guān)等[81]。

小球運(yùn)動(dòng)中關(guān)于羽毛球運(yùn)動(dòng)員的國(guó)內(nèi)腦電研究相對(duì)較少。 采用ERP 技術(shù)和經(jīng)典信號(hào)停止任務(wù)范式研究發(fā)現(xiàn), 高水平羽毛球運(yùn)動(dòng)員Go 反應(yīng)時(shí)顯著快于普通人,但反應(yīng)抑制速度沒(méi)有顯著差異;停止信號(hào)誘發(fā)的腦電成分上, 羽毛球運(yùn)動(dòng)員的N2 波幅顯著小于普通人,但N1、P3 成分的波幅和潛伏期均未出現(xiàn)顯著差異;變換信號(hào)誘發(fā)的腦電成分上,運(yùn)動(dòng)員右半球N1 波幅顯著大于普通人, 而N2、P3 波幅顯著小于普通人[82]。 在Go 信號(hào)誘發(fā)的腦電成分上,運(yùn)動(dòng)員的P2 波幅大于普通人。這說(shuō)明高水平羽毛球運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行動(dòng)作變換時(shí), 在抑制過(guò)程前期投入更多的注意資源,從而更高效地加工和分辨變換信號(hào),而在抑制過(guò)程以及后期, 又使用較少的認(rèn)知資源對(duì)抑制結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià),用以保證更快速的動(dòng)作變換,更加合理分配和利用認(rèn)知資源,表現(xiàn)出節(jié)省化特點(diǎn)。

三大球中的排球?qū)儆诟艟W(wǎng)對(duì)抗項(xiàng)目, 關(guān)于排球項(xiàng)目的腦電研究國(guó)內(nèi)從20 世紀(jì)80 年代就有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。 張振民等對(duì)中國(guó)女排運(yùn)動(dòng)員不同負(fù)荷功率自行車運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)前、中、后每分鐘大腦皮層各區(qū)的腦電特點(diǎn)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)枕區(qū)α 波波幅運(yùn)動(dòng)到第3 min顯著升高,α 指數(shù)此時(shí)雖有增加但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,運(yùn)動(dòng)后休息2 min 時(shí)頻率明顯增加;β 指數(shù)運(yùn)動(dòng)中顯著增加,休息2 min 后β 指數(shù)恢復(fù)到實(shí)驗(yàn)前水平;中央運(yùn)動(dòng)區(qū)的腦電波無(wú)特殊改變[83]。也有研究發(fā)現(xiàn),健將級(jí)排球運(yùn)動(dòng)員大腦α 頻段在枕區(qū)和額區(qū)隨著低、中、高不同訓(xùn)練負(fù)荷階段變化呈現(xiàn)出由低到高趨勢(shì),而β 頻段則無(wú)大幅變化;枕區(qū)α 頻段在中負(fù)荷階段時(shí)下降程度較大,β 頻段在高負(fù)荷階段時(shí)有顯著性變化[84]。 運(yùn)用眼動(dòng)記錄和ERP 技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn),在預(yù)測(cè)判斷扣球進(jìn)攻方向時(shí), 排球自由人組運(yùn)動(dòng)員視覺(jué)搜索速度快、頻率低、準(zhǔn)確率低,在枕區(qū)、頂區(qū)和中央?yún)^(qū)P1、P2 潛伏期短、波幅??;主攻和接應(yīng)組 P2 潛伏期較短、波幅大;副攻組視覺(jué)搜索速度快、頻率高,預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率高,P1 潛伏期短、波幅大;相比自由人和二傳組,接應(yīng)、主攻和副攻組運(yùn)動(dòng)員的P3 波幅更大[85]。主攻組運(yùn)動(dòng)員P3 潛伏期在2 強(qiáng)攻條件下顯著短于副攻組,接應(yīng)組運(yùn)動(dòng)員P3 潛伏期在4 強(qiáng)攻條件下顯著短于副攻組。相對(duì)于二傳和自由人組,副攻和接應(yīng)組運(yùn)動(dòng)員的 P1、N1、P2、P3 潛伏期長(zhǎng),波幅大,視覺(jué)搜索頻率較高。與背向傳球相比,正面?zhèn)髑虻淖⒁暵曙@著更高,但正確反應(yīng)率卻偏低。在預(yù)測(cè)二傳傳球戰(zhàn)術(shù)類型時(shí),二傳手、球、副攻手區(qū)域注視率較高,特別是二傳手的軀干、手和球、臂部位置;主攻和副攻運(yùn)動(dòng)員的P1 波幅較小、潛伏期顯著較長(zhǎng);大腦皮層頂枕區(qū)的激活強(qiáng)度自由人組顯著較低, 而主攻組顯著較高。 P3 波幅在快攻傳球時(shí)顯著大于強(qiáng)攻傳球時(shí)。研究認(rèn)為不同角色排球運(yùn)動(dòng)員應(yīng)用了不同的視覺(jué)搜索策略,主攻、副攻組運(yùn)動(dòng)員使用較多較短的注視持續(xù)時(shí)間的搜索策略,預(yù)測(cè)反應(yīng)正確率高,其較高的搜索速度伴隨較高的神經(jīng)激活強(qiáng)度。 排球運(yùn)動(dòng)員的視覺(jué)搜索特征與其位置角色有關(guān), 對(duì)腿部的注視率主攻和副攻組顯著大于自由人、接應(yīng)和二傳組,而對(duì)前快球的注視率副攻組顯著高于主攻組; 與二傳和自由人相比,在預(yù)測(cè)扣球方向時(shí)主攻、副攻和接應(yīng)組大腦皮層激活時(shí)程短且強(qiáng)度大,心理資源動(dòng)用多,注意集中程度高,預(yù)測(cè)判斷的績(jī)效更高,同時(shí)他們?cè)谄拥捻攨^(qū)、中央頂區(qū)、中央?yún)^(qū)、頂枕區(qū)和枕區(qū)的 P1、P2、P3 波幅顯著較大,腦神經(jīng)平均活動(dòng)水平較高,P2、P3波出現(xiàn)時(shí)間較早。 扣球手、球的區(qū)域、扣球手軀干和手臂部位是預(yù)測(cè)扣球方向時(shí)的主要信息源;二傳手、副攻手、球、一傳手區(qū)域是預(yù)測(cè)二傳傳球方向的主要信息區(qū), 識(shí)別二傳傳球動(dòng)作模式的主要信息區(qū)域是軀干、球和手區(qū)域,其中二傳、副攻組臂部注視率最高。運(yùn)用腦電超慢漲落系統(tǒng),何洋發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀女子沙灘排球和中國(guó)乒乓球隊(duì)女子世界冠軍運(yùn)動(dòng)員測(cè)試的神經(jīng)遞質(zhì),INH/EXC 頡頏、 興奮水平高于抑制水平,Ach 是全組全腦平均值,其數(shù)值低于正常值,腦協(xié)同指數(shù)平均值高于正常值, 顯示全腦綜合智力水平比正常人偏高[86]。在“專家-新手”范式下,發(fā)現(xiàn)排球?qū)P?組 N1 顯 著 小 于 新 手 組 O1、Oz、O2、Fz、Fcz、Pz;P300 顯著大于新手組 O1、Oz、O2、Fz、Fcz、Pz; 眼跳幅度顯著小于新手組;注視軌跡更集中在扣球手上[87]。

2.5 對(duì)抗同場(chǎng)性項(xiàng)群腦電及其分析技術(shù)的應(yīng)用研究

技能主導(dǎo)類項(xiàng)目中的對(duì)抗同場(chǎng)性項(xiàng)群包括籃球、足球、手球、冰球、水球、曲棍球等。 但目前國(guó)內(nèi)與腦電技術(shù)相結(jié)合的研究只涉及籃球和足球項(xiàng)目,且主要集中在腦電ERP 研究上。

在經(jīng)典Oddball 范式下,有研究發(fā)現(xiàn)籃球?qū)m?xiàng)組MMN 波下平均面積普遍低于射箭運(yùn)動(dòng)員組, 聲音頻率 MMN 總平均波幅在 F3、C4、Fz、Cz 點(diǎn)低于射箭組,潛伏期也稍短;在優(yōu)化范式下,組間差異更為明顯, 射箭組除在 F3、C4、Fz、Cz 4 個(gè)點(diǎn)聲音頻率MMN 總平均波幅高于籃球組外,F(xiàn)4 和C3 兩點(diǎn)也高于籃球組,尤以 F3、C3、C4 突出[88]。 結(jié)合眼動(dòng)與腦電的研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練籃球?qū)m?xiàng)大學(xué)生組罰球命中次數(shù)、 眼動(dòng)注視時(shí)間和眼跳距離顯著高于體育教育非籃球?qū)m?xiàng)組,罰球完成時(shí)間、瞳孔變化幅度、腦電波θ 和β 頻段功率百分比變化顯著低于體教組, 表明罰球時(shí)籃球?qū)<疫\(yùn)動(dòng)員對(duì)目標(biāo)點(diǎn)注視時(shí)間更長(zhǎng),觀察范圍更大,注意趨向于集中在視覺(jué)和右側(cè)肢體[89]。利用時(shí)距兩分研究范式結(jié)合ERP 技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)籃球?qū)I(yè)大學(xué)生比普通大學(xué)生在時(shí)距判斷任務(wù)中對(duì)運(yùn)動(dòng)信息影響因子更加敏感, 當(dāng)刺激圖片包含運(yùn)動(dòng)信息時(shí),被試會(huì)高估其呈現(xiàn)時(shí)距;在時(shí)距知覺(jué)判斷準(zhǔn)確性方面籃球?qū)I(yè)大學(xué)生優(yōu)于普通大學(xué)生, 被試都高估高難度運(yùn)動(dòng)信息的呈現(xiàn)時(shí)距, 相對(duì)低估低難度運(yùn)動(dòng)信息呈現(xiàn)時(shí)距;刺激時(shí)距開始呈現(xiàn)250 ms 直至刺激結(jié)束所誘發(fā)的CNV 平均波幅存在運(yùn)動(dòng)信息類別的顯著性差異, 高難度運(yùn)動(dòng)信息誘發(fā)的波幅要大于低難度運(yùn)動(dòng)信息; 受過(guò)訓(xùn)練的籃球運(yùn)動(dòng)員時(shí)距知覺(jué)能力優(yōu)于普通大學(xué)生, 體驗(yàn)認(rèn)知運(yùn)動(dòng)信息并模擬運(yùn)動(dòng)狀態(tài)過(guò)程會(huì)提高時(shí)距機(jī)制的喚醒程度, 使主觀感受時(shí)距變長(zhǎng)[90]。

足球項(xiàng)目的腦電ERP 研究發(fā)現(xiàn),在觸球階段足球運(yùn)動(dòng)員較對(duì)照組預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率高, 球飛出階段預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率高于觸球階段;N1 成分振幅顯著小于對(duì)照組;P1、P2、P3 成分潛伏期運(yùn)動(dòng)員組與對(duì)照組之間在不同階段存在顯著性差異,運(yùn)動(dòng)員組潛伏期更短,說(shuō)明足球運(yùn)動(dòng)員視覺(jué)搜索能力較強(qiáng),搜索速度較快;P4成分振幅與對(duì)照組之間不同階段存在顯著性差異,足球運(yùn)動(dòng)員組振幅大;P4 成分潛伏期與對(duì)照組之間不同階段存在顯著性差異, 足球運(yùn)動(dòng)員組潛伏期更長(zhǎng)[91]。 在新手—專家范式下,運(yùn)用眼動(dòng)和ERP 技術(shù)發(fā)現(xiàn)足球?qū)<医M守門員的反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)于新手組守門員, 但正確率高于新手組; 專家組守門員注視點(diǎn)更多,注視持續(xù)時(shí)間更短,總注視時(shí)間更長(zhǎng),主要關(guān)注的興趣區(qū)為踢球腳和支撐腳; 專家組在CP2、Cz 點(diǎn)N1 潛伏期顯著短于新手組,N1 波幅在 Fz、FC1、Cz、FC2 處差異明顯,且專家組的波幅大于新手組;專家組的 P2 波幅在 Fz、FC1、Cz 和 FC2 處顯著大于新手組;專家組在 Pz、Oz 和 Cz 處 Pb 波幅顯著大于新手組。 這說(shuō)明專家組守門員在判斷來(lái)球方向的正確率上、視覺(jué)搜索模式上均存在優(yōu)勢(shì)[92]。

3 結(jié)論與展望

3.1 國(guó)內(nèi)不同項(xiàng)群項(xiàng)目與腦電結(jié)合的應(yīng)用研究

從項(xiàng)群分布看, 國(guó)內(nèi)對(duì)技能主導(dǎo)類項(xiàng)目的腦電研究明顯多于體能主導(dǎo)類項(xiàng)目, 特別是在體能主導(dǎo)類項(xiàng)目中對(duì)速度和耐力性項(xiàng)目的區(qū)分研究較少;相對(duì)田徑、游泳、自行車等體能主導(dǎo)類項(xiàng)目,國(guó)內(nèi)對(duì)賽艇、皮劃艇、激流回旋等水上項(xiàng)目的腦電研究幾乎沒(méi)有;在技能主導(dǎo)類項(xiàng)目中,國(guó)內(nèi)腦電研究最多的是對(duì)抗隔網(wǎng)性項(xiàng)目和表現(xiàn)準(zhǔn)確性項(xiàng)目,其中以乒乓球、網(wǎng)球、射箭和射擊項(xiàng)目的腦電研究最多,較少或還未涉及腦電研究的項(xiàng)目主要為對(duì)抗同場(chǎng)性的手球、冰球、水球、 曲棍球等項(xiàng)目和表現(xiàn)難美性的花樣游泳等項(xiàng)目。 建議未來(lái)關(guān)于運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的腦電研究可以涵蓋更多項(xiàng)群項(xiàng)目。

3.2 國(guó)內(nèi)腦電分析技術(shù)與項(xiàng)目結(jié)合的應(yīng)用研究

腦電信號(hào)分析技術(shù)包括集中在時(shí)域和頻域的傳統(tǒng)線性分析技術(shù)和以超慢漲落譜線、復(fù)雜度、近似熵等為主要研究指標(biāo)的非線性分析技術(shù), 在與運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目結(jié)合的腦電研究中, 過(guò)去更多集中在以各種波的特征和功率譜的腦電研究,進(jìn)入21 世紀(jì)后則更多以非線性分析技術(shù)為主,但也有些項(xiàng)目如田徑、體操、拳擊等還較少涉及非線性分析技術(shù), 未來(lái)可加大對(duì)這些項(xiàng)目腦電信號(hào)的非線性分析。 ERP 作為一種特殊的腦誘發(fā)電位,又被稱為認(rèn)知電位,可反映認(rèn)知過(guò)程中大腦的神經(jīng)電生理變化, 因此近年來(lái)也廣泛應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的腦電研究中。 從上述已有文獻(xiàn)資料看, 國(guó)內(nèi)幾乎絕大多數(shù)項(xiàng)群都已有關(guān)于ERP 的研究,但體能主導(dǎo)類速度性和耐力性項(xiàng)目的ERP 研究還相對(duì)較少。近年來(lái)隨著腦電分析技術(shù)的不斷發(fā)展,國(guó)外關(guān)于腦電波振蕩耦合[93-94]、腦電功能連接(含無(wú)向和有向功能連接)[95-96]、腦電溯源[97-98]等方面研究越來(lái)越多,但國(guó)內(nèi)體育領(lǐng)域除射擊、乒乓球等部分項(xiàng)目已涉及腦電功能連接研究外, 絕大多數(shù)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目還尚未涉及。從研究對(duì)象來(lái)看,國(guó)內(nèi)多數(shù)腦電研究圍繞優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員開展分析, 或利用專家—新手范式進(jìn)行ERP 研究, 較少涉及青少年運(yùn)動(dòng)員或介于專業(yè)與新手之間的業(yè)余訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)員,因此建議未來(lái)可加大對(duì)非線性分析技術(shù)、功能連接、振蕩耦合、溯源、ERP 研究較少的部分項(xiàng)目和業(yè)余訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)員開展腦電研究。

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