張怡，周成林

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網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員技術(shù)動(dòng)作預(yù)判能力的視覺信息加工策略研究

張怡1，周成林2

運(yùn)用眼動(dòng)記錄和事件相關(guān)電位（ERP）技術(shù)，以43名不同等級網(wǎng)球選手為研究對象，采用等概率Go/Nogo任務(wù)，記錄被試判斷抽球技術(shù)動(dòng)作時(shí)的行為特征，并通過記錄ERP成分揭示不同等級網(wǎng)球選手抑制控制能力的差異。結(jié)果顯示：在判斷抽球技術(shù)的過程中，“持拍手臂及球拍”以及運(yùn)動(dòng)員移動(dòng)的軀體信息是專家網(wǎng)球選手關(guān)注的重點(diǎn)區(qū)域，且在ERP成分上出現(xiàn)了明顯的Nogo-N2效應(yīng)，但組間無顯著性差異，表明選手在對刺激任務(wù)的監(jiān)控過程中均投入了較多的認(rèn)知資源?？梢姡瑢＜揖W(wǎng)球選手對抽球技術(shù)判斷速度快、準(zhǔn)確率高的優(yōu)勢主要是由視覺搜索模式的差異造成的。這種對重點(diǎn)信息精細(xì)加工的視覺搜索策略，減少了預(yù)測過程中信息加工的總量和內(nèi)部反應(yīng)延遲，是影響選手判斷技術(shù)動(dòng)作速度和準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素。

網(wǎng)球選手；抽球技術(shù)；視覺搜索；Go/Nogo；抑制控制

網(wǎng)球抽球技術(shù)是網(wǎng)球教學(xué)環(huán)節(jié)中最重要的內(nèi)容之一，也是學(xué)習(xí)其他專項(xiàng)技術(shù)的必備基礎(chǔ)。在激烈的相持對抗過程中，運(yùn)動(dòng)員必須根據(jù)對手的來球隨機(jī)應(yīng)變，抽球技術(shù)的高穩(wěn)定性、攻擊性及應(yīng)變性經(jīng)?？稍诒荣愔谐蔀閺?qiáng)大的進(jìn)攻武器。上海體育學(xué)院技戰(zhàn)術(shù)分析中心通過對多場國際高水平網(wǎng)球比賽的綜合統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，在網(wǎng)球比賽各項(xiàng)技術(shù)中，正手抽球的使用率和得分率最高、相持能力最強(qiáng)。優(yōu)秀網(wǎng)球選手需要具備良好的預(yù)判能力，以便提前啟動(dòng)，為高質(zhì)量的回球做準(zhǔn)備，當(dāng)判斷有誤時(shí)，又需要及時(shí)調(diào)整策略，改變原有的動(dòng)作準(zhǔn)備或停止原計(jì)劃行為。因此，良好的執(zhí)行控制能力也是準(zhǔn)確預(yù)判的重要保障。

執(zhí)行控制也稱作抑制控制、認(rèn)知控制，是隨著背景線索的改變，有意識抑制對無關(guān)刺激反應(yīng)、控制基本運(yùn)動(dòng)反應(yīng)的過程，也可以理解為改變原定計(jì)劃的活動(dòng)過程，是執(zhí)行功能的核心[1]。個(gè)體在追求認(rèn)知表征目標(biāo)時(shí)為了保證認(rèn)知過程的完整性，無關(guān)信息會被阻止進(jìn)入工作記憶中，抑制能力或效率降低則會導(dǎo)致無關(guān)信息進(jìn)入工作記憶，使加工有關(guān)信息的工作記憶空間減少，從而降低認(rèn)知加工的效率[2]。因此，執(zhí)行控制是根據(jù)目標(biāo)協(xié)調(diào)行為與當(dāng)前情境關(guān)系的內(nèi)部認(rèn)知過程，是主動(dòng)控制的過程，與許多認(rèn)知成分都密切相關(guān)[3]。由于Go/Nogo任務(wù)所產(chǎn)生的ERP成分相對簡單，適用于不同人群間的比較，實(shí)驗(yàn)室中常用Go/Nogo任務(wù)等對執(zhí)行控制能力進(jìn)行評估。其中，2個(gè)主要成分Nogo-N2和Nogo-P3可能分別代表了沖突監(jiān)控和反應(yīng)抑制這2個(gè)與抑制控制有關(guān)的加工過程。

本研究采用“專家-次專家-新手”的研究范式，通過記錄不同水平網(wǎng)球選手對網(wǎng)球“抽球”技術(shù)識別的速度和準(zhǔn)確性，觀察被試視覺搜索模式及執(zhí)行Go/Nogo任務(wù)時(shí)誘發(fā)的事件相關(guān)電位，探索運(yùn)動(dòng)員在特定任務(wù)中對線索的加工特征，揭示ERP成分與腦反應(yīng)抑制過程的關(guān)系，為全面理解專家行為優(yōu)勢的關(guān)鍵特征提供證據(jù)。研究假設(shè)專家網(wǎng)球選手視覺搜索模式更合理，進(jìn)入工作記憶的無關(guān)信息量少，認(rèn)知加工效率高，行為控制能力優(yōu)于新手，出現(xiàn)明顯的Nogo-N2、Nogo-P3效應(yīng)，表現(xiàn)為對抽球技術(shù)的判斷快速而準(zhǔn)確。

1 研究對象與方法

1.1 試驗(yàn)對象

試驗(yàn)對象共43名，按照網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)等級分為專家組（expert）、中等水平組（midlevel）和新手組（novice）。其中，專家組15人，運(yùn)動(dòng)等級均為一級以上（其中1人獲全國網(wǎng)球大獎(jiǎng)賽女單冠軍，1人獲2屆全運(yùn)會冠軍，5人獲城運(yùn)會冠軍）；中等水平組12人，均達(dá)到國家二級水平；新手組16人，尚無運(yùn)動(dòng)等級（見表1）。

表1 試驗(yàn)對象基本信息

所有被試身體健康，無任何精神、神經(jīng)疾病及相關(guān)病史，無腦部損傷，視力或矯正視力正常，無色盲色弱，均為右利手（右手持拍）。招募被試時(shí)詳細(xì)介紹試驗(yàn)?zāi)康?、試?yàn)流程及安全性，對自愿參加本試驗(yàn)者，簽署知情同意書和試驗(yàn)協(xié)議，并在試驗(yàn)結(jié)束后付予適當(dāng)酬勞。各位被試按照擬定時(shí)間依次前往實(shí)驗(yàn)室參加試驗(yàn)，正式試驗(yàn)前避免大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，以保證數(shù)據(jù)質(zhì)量真實(shí)穩(wěn)定。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用等概率Go/Nogo任務(wù)范式，被試只需對Go任務(wù)進(jìn)行快速準(zhǔn)確識別，并按鍵確認(rèn)。試驗(yàn)過程中，記錄行為數(shù)據(jù)及腦電數(shù)據(jù)。自變量分別為組別、興趣區(qū)；因變量分別為反應(yīng)時(shí)、正確率、注視百分比、注視點(diǎn)數(shù)、首次注視所需時(shí)間、總觀察時(shí)間、ERP峰波幅和潛伏期。

1.3 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)刺激材料取自于2008—2010年溫布爾登網(wǎng)球公開賽男子單打比賽超清視頻。根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?，截取選手擊球后80 ms瞬間的圖片作為試驗(yàn)材料。Go任務(wù)為選手正手抽球動(dòng)作圖片，Nogo任務(wù)為選手其他擊球技術(shù)動(dòng)作圖片。圖中的網(wǎng)球選手均為右手持拍，雙方球員場上站位基本一致，比賽背景相同，服裝相同。經(jīng)專業(yè)教練員、運(yùn)動(dòng)員評估后，最終篩選出2類圖片各15張，其中各12張作為正式試驗(yàn)材料，其余作為練習(xí)材料。所有圖片材料由E-prime軟件編程，共144個(gè)試次隨機(jī)呈現(xiàn)，每個(gè)圖片的呈現(xiàn)次數(shù)隨機(jī)一致。試驗(yàn)材料呈現(xiàn)于19英寸DELL液晶顯示器，刷新頻率100 Hz，分辨率1 280×720。

1.4 試驗(yàn)流程

試驗(yàn)在上海體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)心理研究中心腦電實(shí)驗(yàn)室和南京體育學(xué)院心理實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)一致，試驗(yàn)過程光線柔和、無噪音干擾，符合試驗(yàn)基本要求。試驗(yàn)前告知被試全部流程，填寫知情同意書和被試基本情況調(diào)查表，指導(dǎo)被試仔細(xì)清潔頭皮角質(zhì)并吹干，關(guān)閉手機(jī)等通訊工具，防止電磁干擾。準(zhǔn)備就緒后，引導(dǎo)被試端坐于試驗(yàn)臺前，調(diào)整座椅高度，使之平視時(shí)視線與觀測屏幕中心平齊，眼睛距屏幕60 cm，下頜置于U型托上以穩(wěn)定頭部，雙臂自然放置于試驗(yàn)臺上。主試再次詳細(xì)介紹試驗(yàn)流程并演示操作任務(wù)，待被試完全理解試驗(yàn)要求后稍適安靜、穩(wěn)定情緒，開始試驗(yàn)。

首先呈現(xiàn)指導(dǎo)語，待被試明確任務(wù)后按任意鍵出現(xiàn)“+”注視點(diǎn)，提示被試將注意力集中于屏幕中心，緊接著呈現(xiàn)刺激任務(wù)材料，呈現(xiàn)時(shí)間為500 ms，刺激間隔呈現(xiàn)黑屏，平均時(shí)間間隔（ISI）為2 000 ms，在1 500～2 500 ms的范圍內(nèi)隨機(jī)出現(xiàn)，以保證基線平穩(wěn)。被試需要在圖片呈現(xiàn)時(shí)及之后的黑屏?xí)r間內(nèi)快速準(zhǔn)確識別Go任務(wù)，并作按鍵反應(yīng)。反應(yīng)時(shí)以刺激圖片呈現(xiàn)開始為零點(diǎn)計(jì)時(shí)，反應(yīng)時(shí)間小于200 ms或在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未按鍵均記為錯(cuò)誤（見圖1）。正式試驗(yàn)前詳細(xì)講解試驗(yàn)要求，并設(shè)置12個(gè)試次的練習(xí)環(huán)節(jié)（練習(xí)材料不包括正式試驗(yàn)材料），保證被試能夠熟悉試驗(yàn)流程，每個(gè)練習(xí)試次后，電腦屏幕上反饋反應(yīng)時(shí)間和正誤，練習(xí)結(jié)束后閉目靜息1 min，按任意鍵開始正式試驗(yàn)。正式試驗(yàn)過程中，不再提供反應(yīng)時(shí)和正誤反饋，試驗(yàn)過程中要求集中注意力，盡量減少眨眼，保持身體姿勢穩(wěn)定，試驗(yàn)流程由被試獨(dú)立完成，主試在監(jiān)控室全程監(jiān)控。

1.5 數(shù)據(jù)采集與處理

圖1 試驗(yàn)流程圖

行為數(shù)據(jù)由E-prime2.0軟件采集，并通過E-DataAid進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選、合并及預(yù)處理，剔除平均值正負(fù)3倍標(biāo)準(zhǔn)差之外的異常值，對各組Go任務(wù)做出正確判斷的反應(yīng)時(shí)（Reaction time）和正確率（Accurate rate）進(jìn)行單因素方差分析。

眼動(dòng)數(shù)據(jù)由瑞典生產(chǎn)的Tobii X60眼動(dòng)記錄設(shè)備采集。將注視目標(biāo)劃分為6個(gè)興趣區(qū)（aera of interest，AOI）：網(wǎng)球（ball）、對方選手的軀干-臀部（trunk）、下肢（leg）、持拍手臂與球拍（racquet）、我方球員（rival）和其他區(qū)域（others）。分析指標(biāo)包括首次注視到某興趣區(qū)的時(shí)間（time to first fixation）、注視點(diǎn)數(shù)（fixation count）、注視到的人數(shù)百分比（percentage fixed）和總訪問時(shí)間（total visit duration）。對各指標(biāo)進(jìn)行3（組別）×6（興趣區(qū)）兩因素重復(fù)測量方差分析。

ERP數(shù)據(jù)由德國Brain Product公司生產(chǎn)的ERP記錄分析系統(tǒng)進(jìn)行記錄與離線分析，采用Ag/AgCL電極，按國際10-20系統(tǒng)擴(kuò)展的64導(dǎo)電極帽記錄EEG，以雙側(cè)乳突為參考電極，水平眼電（HEOG）置于右眼外側(cè)1 cm處，垂直眼電（VEOG）安置于左眼框上方1 cm處。試驗(yàn)時(shí)，在各電極注入導(dǎo)電膏，保證頭皮與電極之間阻抗降至5 KΩ以下。腦電信號（EEG）經(jīng)放大器放大后連續(xù)記錄，采樣頻率為1 000 Hz/導(dǎo)。

對EEG數(shù)據(jù)進(jìn)行離線分析時(shí)，以雙耳乳突的平均電位為參考，去除眨眼偽跡，充分排除噪音干擾和其他偽跡，30 Hz低通濾波（24dB/oct），去除50 Hz市電干擾，波幅超過±100 μV者視為偽跡自動(dòng)剔除。根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?，對正確反應(yīng)的EEG進(jìn)行分類疊加，并將Go和Nogo刺激產(chǎn)生的ERP數(shù)據(jù)分別做總平均。觀察所有被試判斷正確的疊加平均后的波形，根據(jù)電極在頭皮的分布關(guān)系及試驗(yàn)?zāi)康拇_定分析電極。

所有數(shù)據(jù)預(yù)處理后，采用SPSS18.0進(jìn)行重復(fù)測量方差分析，對不滿足球形檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量采用Greenhouse-Geisser法矯正自由度和P值，事后比較（Post Hoc Test）采用LSD法，將P<0.05定為顯著性標(biāo)準(zhǔn)，對有顯著性差異的結(jié)果進(jìn)行討論分析。

2 研究結(jié)果

2.1 行為結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果顯示，各組選手對“抽球”技術(shù)（Go任務(wù)）的識別能力有差異。分別對準(zhǔn)確率和反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行單因素方差分析發(fā)現(xiàn)，判斷正確率組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F（2，42）=4.913，P=0.012），反應(yīng)時(shí)間組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F（2，42）=4.081，P=0.024）。進(jìn)一步兩兩比較顯示，專家的正確命中率明顯高于新手（P=0.003），且反應(yīng)速度顯著快于新手組（P=0.008），中等水平與專家、新手之間在判斷時(shí)間和準(zhǔn)確率方面的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（見表2）。表明，網(wǎng)球?qū)＜疫x手對技術(shù)動(dòng)作的快速準(zhǔn)確識別能力優(yōu)于中等水平和新手網(wǎng)球選手。

表2 被試判斷技術(shù)的反應(yīng)時(shí)和準(zhǔn)確率（M±SD）

2.2 眼動(dòng)記錄結(jié)果

統(tǒng)計(jì)時(shí)，剔除記錄過程中部分缺失值較多的被試數(shù)據(jù)，實(shí)際有效記錄的被試數(shù)為專家組14人、中等水平9人、新手組11人。對被試Go任務(wù)判斷正確的眼動(dòng)各指標(biāo)進(jìn)行方差分析。

2.2.1 首次注視到某興趣區(qū)的時(shí)間（time to first fixation，TT?FF）TTFF指開始觀看后被試用了多長時(shí)間第1次注視到某個(gè)興趣區(qū)（包含興趣區(qū)的刺激材料每次呈現(xiàn)時(shí)間開始，直到被試的注視點(diǎn)出現(xiàn)在興趣區(qū)時(shí)為止）。重復(fù)測量方差分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，興趣區(qū)的主效應(yīng)顯著（F（3.494，108.313）=8.611，P=0.000，ηp2= 0.218），興趣區(qū)×組別無交互作用。根據(jù)被試首次注視到各興趣區(qū)的時(shí)間可以得出各組被試的注視順序如下。（1）專家組：其他→軀干臀部→下肢→持拍手臂及球拍→球→我方選手；（2）中等水平：其他→球→軀干臀部→下肢→持拍手臂及球拍→我方選手；（3）新手組：其他→球→軀干臀部→下肢→持拍手臂及球拍→我方選手。

由此可見，專家選手的注視順序不同于新手和中等水平選手，主要表現(xiàn)為專家選手在識別技術(shù)動(dòng)作時(shí)，首先注視選手軀體的運(yùn)動(dòng)學(xué)信息，通過下肢的運(yùn)動(dòng)趨勢和持拍手臂等動(dòng)作特征結(jié)合網(wǎng)球的飛行路徑作出判斷。而新手和中等水平的運(yùn)動(dòng)員在對技術(shù)動(dòng)作做出判斷時(shí)則首先將注意力集中于網(wǎng)球，之后才觀察對手的運(yùn)動(dòng)學(xué)信息，這一差異可能是導(dǎo)致判斷時(shí)間發(fā)生延遲的重要原因。

2.2.2 注視點(diǎn)數(shù)（fixationcount，F(xiàn)C）FC指被試在一個(gè)興趣區(qū)或在一個(gè)興趣區(qū)組中的注視點(diǎn)數(shù)量。被試在觀察圖片時(shí)，發(fā)生的眼球連續(xù)運(yùn)動(dòng)稱為眼跳，2次眼跳間眼球相對靜止的狀態(tài)稱為注視，一次注視為一個(gè)注視點(diǎn)。

通過對各興趣區(qū)內(nèi)的注視點(diǎn)個(gè)數(shù)進(jìn)行重復(fù)測量方差分析顯示，興趣區(qū)的主效應(yīng)顯著（F（3.585，111.134）=16.391，P=0.000，ηp2= 0.346），興趣區(qū)×組別交互作用顯著（F（7.170，111.134）=3.255，P=0.003，ηp2=0.174）。進(jìn)一步簡單效應(yīng)檢驗(yàn)顯示，興趣區(qū)“持拍手臂及球拍”的主效應(yīng)顯著（F（2，31）=7.00，P=0.003），專家組在該區(qū)域的注視點(diǎn)最多，新手組最少；興趣區(qū)“其他”的主效應(yīng)顯著（F（2，31）= 4.77，P=0.016），新手組在這5個(gè)興趣區(qū)以外的區(qū)域注視點(diǎn)最多。說明專家組選手的注視點(diǎn)集中于目標(biāo)區(qū)域，而新手組選手的注視點(diǎn)漂移范圍較大。將被試的注視點(diǎn)疊加到所選刺激材料上，面積大的區(qū)域代表被試在此區(qū)域注視點(diǎn)數(shù)多而集中，更加直觀地反映各組選手的注視模式差異（見圖2）。

圖2 各組被試注視點(diǎn)蜂群圖

2.2.3 注視到的人數(shù)百分比（percentage fixed，PF）PF指注視到某興趣區(qū)被試的記錄占本組所有測試項(xiàng)目中總記錄數(shù)的比率。方差分析結(jié)果顯示，興趣區(qū)的主效應(yīng)顯著（F（3.506，108.699）=33.366，P=0.000，ηp2=0.518），在“其他”區(qū)域的注視百分比最高，其次為下肢、軀干、持拍手臂和球拍，組間差異不顯著（見圖3、圖4）。

圖3 各興趣區(qū)域注視百分比

2.2.4 總訪問時(shí)間（total visit duration，TVD）TVD指從首個(gè)注視點(diǎn)出現(xiàn)在興趣區(qū)中到下一個(gè)注視點(diǎn)移出興趣區(qū)的這段時(shí)間片段中，所有注視點(diǎn)的持續(xù)時(shí)間之和。各興趣區(qū)內(nèi)各被試總觀察時(shí)間平均值方差分析結(jié)果顯示，興趣區(qū)的主效應(yīng)顯著（F（3.105，96.245）=25.725，P=0.000，ηp2=0.454），興趣區(qū)×組別交互作用顯著（F（7.170，111.134）=3.368，P=0.004，ηp2=0.179）。進(jìn)一步簡單效應(yīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在興趣區(qū)“持拍手臂及球拍”和“其他區(qū)域”的主效應(yīng)顯著（F（2，31）=5.91，P=0.007；F（2，31）=5.60，P=0.008），即專家組在“持拍手臂和球拍”平均總注視時(shí)間最長，在“興趣區(qū)以外的其他區(qū)域”平均總注視時(shí)間最短，且與新手組相比差異顯著。結(jié)合圖2，注視時(shí)間越長，則注視點(diǎn)的面積越大，可見各組選手在不同興趣區(qū)注視時(shí)間的差異（見圖4）。

圖4 總觀察持續(xù)時(shí)間

以上各指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，專家網(wǎng)球選手將“持拍手臂及球拍”這組興趣區(qū)作為判斷技術(shù)動(dòng)作的主要依據(jù)，注視軌跡集中于任務(wù)目標(biāo)對象本身，同時(shí)兼顧運(yùn)動(dòng)員移動(dòng)的軀體信息，忽略次要信息。這一視覺信息加工特征是專家選手判斷速度快、準(zhǔn)確率高的重要因素之一。而新手隊(duì)員由于訓(xùn)練時(shí)間短，經(jīng)驗(yàn)不夠豐富，在這類需要在短時(shí)間做出準(zhǔn)確判斷的任務(wù)中表現(xiàn)出明顯的視線漂移、注視區(qū)域較分散，快速提取關(guān)鍵信息的能力與較高水平專業(yè)運(yùn)動(dòng)員仍有差距。

2.3 ERP結(jié)果

對ERP分類疊加后，得到Go刺激及NoGo刺激2類ERP成分。從ERP總平均圖可以看出，3組被試在刺激出現(xiàn)后的140～ 300 ms誘發(fā)出N2成分，在280～500 ms誘發(fā)出P3成分。腦地形圖顯示，N2成分主要分布在前額區(qū)，P3成分在頭皮大部分區(qū)域均有分布，后部腦區(qū)激活更明顯。

對被試誘發(fā)出N2成分的峰波幅和潛伏期分別進(jìn)行3（組別Group：專家組（expert）、中等水平（mid）、新手組（novice））×2（任務(wù)類型Type：Go和Nogo）×3（電極點(diǎn)Code：Fz，F(xiàn)Cz，Cz）三因素重復(fù)測量方差分析（RMANOVA）。對被試誘發(fā)P3成分的峰波幅和潛伏期分別進(jìn)行3（組別Group：專家組、中等水平組、新手組）×5（電極點(diǎn)Code：Fz，F(xiàn)Cz，Cz，Pz，Oz）×2（任務(wù)類型Type：Go和Nogo）三因素重復(fù)測量方差分析，檢驗(yàn)各組被試執(zhí)行任務(wù)時(shí)ERP成分的Go/Nogo效應(yīng)。

2.3.1 N2成分對N2峰波幅（N2 peak amplitude）的方差分析結(jié)果顯示，波幅受任務(wù)類型的影響非常顯著，NogoN2的波幅明顯大于GoN2，各電極對應(yīng)腦區(qū)誘發(fā)出的N2波幅也呈現(xiàn)邊緣顯著性差異，額中央?yún)^(qū)（FCz）N2波幅最大。各電極點(diǎn)N2成分峰波幅分布圖顯示，新手組NogoN2波幅低于中等水平和專家組，但差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（見圖5）。N2幅值的增大代表對目標(biāo)特征進(jìn)行監(jiān)控的反應(yīng)激活過程，可見各組被試均對無需按鍵的Nogo任務(wù)表現(xiàn)出較好的監(jiān)控與抑制效果（見表3）。

對N2潛伏期（N2 peak latency）的方差分析結(jié)果顯示：任務(wù)類型對潛伏期的影響效果顯著，Nogo任務(wù)的潛伏期（212.493± 9.063）ms比Go任務(wù)（198.369±8.978）ms出現(xiàn)明顯的延遲；電極主效應(yīng)非常顯著，latency-Fz（214.674±9.374）ms>latency-FCz（205.806±9.344）ms>latency-Cz（195.841±8.811）ms，即N2的潛伏期對應(yīng)腦區(qū)由前到后依次縮短。觀察被試各電極點(diǎn)N2成分峰潛伏期分布可見，中等水平NogoN2（Nogo-mid）的潛伏期最長，但統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)任務(wù)類型與組別的交互作用及各組之間有顯著差異（見圖6）。說明，3組被試在執(zhí)行各自任務(wù)的過程中，

圖5 N2成分峰波幅分布圖

圖6 N2成分峰潛伏期分布圖

表3 N2成分的RMANOVA結(jié)果一覽表

都對抑制性任務(wù)操作（Nogo刺激）有額外加工過程存在（見表3）。以上結(jié)果表明，3組被試在執(zhí)行Go/NoGo任務(wù)時(shí)均產(chǎn)生了

Nogo-N2效應(yīng)，即對Nogo任務(wù)表現(xiàn)出明顯的抑制控制效應(yīng)，但組間差異不顯著。

2.3.2 P3成分結(jié)果顯示：任務(wù)類型對P3成分峰波幅的影響非常顯著（P<0.01），Go任務(wù)的平均波幅（8.427±0.700）μV顯著大于

Nogo任務(wù)（5.521±0.650）μV；各腦區(qū)電極點(diǎn)主效應(yīng)顯著，大腦后部區(qū)域的P3波幅明顯大于前部腦區(qū)，在頂區(qū)（Pz）激活達(dá)到最大（8.734±0.808）μV（見圖7、圖8）。同時(shí)，任務(wù)類型對P3成分潛伏期影響顯著（P<0.05），Nogo任務(wù)誘發(fā)的P3成分比Go-P3出現(xiàn)明顯的延遲（見圖9）。各腦區(qū)電極點(diǎn)主效應(yīng)顯著，P3成分最早出現(xiàn)在頂區(qū)

Pz，之后是中央?yún)^(qū)Cz、額區(qū)Fz、枕區(qū)Oz和額中央?yún)^(qū)（FCz）（見表4）。

圖7 各組總平均波形圖及P3成分電壓分布圖

3 討論

3.1 高水平網(wǎng)球選手判斷技術(shù)動(dòng)作的行為特征

圖8 P3成分峰波幅

圖9 P3成分潛伏期

表4 P3成分的方差分析結(jié)果一覽表

從本試驗(yàn)被試的行為學(xué)數(shù)據(jù)來看，不同水平網(wǎng)球選手對“抽球技術(shù)”識別能力的差異表現(xiàn)為，專家組選手的識別速度和準(zhǔn)確性均明顯優(yōu)于新手，中等水平選手的反應(yīng)水平介于新手和專家之間，符合研究假設(shè)，同時(shí)也表明，對基本技術(shù)動(dòng)作預(yù)判能力的差異是新手有別于專家的因素之一。胡文龍[4]通過記錄與統(tǒng)計(jì)網(wǎng)球大師杯12場比賽相持階段競技過程中技戰(zhàn)術(shù)的運(yùn)用情況發(fā)現(xiàn)，在相持階段出現(xiàn)頻率較高的9項(xiàng)技術(shù)中，正、反手抽球的使用率最高，分別達(dá)到46%和34%。人體的生理結(jié)構(gòu)決定了抽球技術(shù)具有更高的穩(wěn)定性、攻擊性及應(yīng)變性，當(dāng)面對接近身體的上旋球、追身球等回球時(shí)，都可以正手抽球給予有力還擊。因此，熟練掌握和運(yùn)用抽球技術(shù)的專家級選手具有較好的判斷能力和相持能力。

運(yùn)動(dòng)員對技術(shù)動(dòng)作的識別是依賴于視覺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，在體育運(yùn)動(dòng)過程中，視覺系統(tǒng)能夠依據(jù)當(dāng)時(shí)的情境從過去的記憶中檢索相關(guān)模板進(jìn)行比較分析和應(yīng)用，這一切以大腦結(jié)構(gòu)儲存的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)。這也是高水平運(yùn)動(dòng)員與新手運(yùn)動(dòng)員存在差異的主要原因。

本研究的試驗(yàn)材料為比賽中的真實(shí)場景，除了任務(wù)目標(biāo)還包含很多外圍的信息，這種在“復(fù)雜情境”中對“單一目標(biāo)”做出識別和判斷的任務(wù)考察了被試的選擇性注意能力。視覺搜索結(jié)果顯示，專家級選手在識別技術(shù)動(dòng)作時(shí)，注視點(diǎn)主要集中在“持拍手臂及球拍”。注視軌跡圖也證實(shí)，專家選手對關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行了深度加工，其注視模式簡潔而有效。通常，在復(fù)雜場景中選擇性注視的目標(biāo)由任務(wù)的需求決定，專家選手在大腦中已經(jīng)儲存了大量經(jīng)驗(yàn)性信息，對任務(wù)目標(biāo)有很明確的定位，因此能快速將視線集中于與任務(wù)目標(biāo)最相關(guān)的信息，而對外圍信息進(jìn)行有效過濾，這種自上而下的加工方式即節(jié)約了時(shí)間，又提高了判斷的準(zhǔn)確率。而新手由于經(jīng)驗(yàn)不足，認(rèn)知水平較低，眼動(dòng)軌跡證實(shí)，除了關(guān)注試驗(yàn)材料中的目標(biāo)選手，還關(guān)注外圍不相關(guān)或低相關(guān)的信息，注視軌跡比較分散。但由于試驗(yàn)材料呈現(xiàn)時(shí)間有限，運(yùn)動(dòng)員注視更多的信息則會影響到有效信息的加工深度，從而影響判斷結(jié)果。

3.2 高水平網(wǎng)球選手執(zhí)行Go/Nogo任務(wù)的ERP特征

3.2.1 N2成分的Go/Nogo效應(yīng)被試在對技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行判斷時(shí)會經(jīng)歷對刺激的辨別、反應(yīng)選擇、動(dòng)作準(zhǔn)備、反應(yīng)抑制等過程，是圖片中呈現(xiàn)的動(dòng)作模型與已經(jīng)在記憶中構(gòu)建并反復(fù)呈現(xiàn)的模板相匹配的過程。當(dāng)選擇結(jié)果為不對刺激進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，個(gè)體則要抑制已經(jīng)激活的行為準(zhǔn)備狀態(tài)，抑制反應(yīng)的激活。因此，Nogo刺激作為抑制性操作任務(wù)，相比需要執(zhí)行判斷的Go刺激多一個(gè)額外的加工過程，這個(gè)額外的加工過程，既是對刺激任務(wù)的反應(yīng)抑制，也可以理解為對沖突任務(wù)的控制。

眾多研究表明，在Nogo試驗(yàn)中會出現(xiàn)一個(gè)比Go任務(wù)負(fù)性更明顯的N2成分，反映了在Nogo任務(wù)中抑制功能的控制機(jī)制，其幅值代表了個(gè)體投入認(rèn)知資源的多少[5-6]。刺激的沖突理論認(rèn)為，N2幅值的增大是一個(gè)包含了持續(xù)對特征進(jìn)行監(jiān)控的反應(yīng)激活過程[7]。由于被試在判斷抽球技術(shù)的過程中既需要持續(xù)監(jiān)控任務(wù)，同時(shí)還需對按鍵反映進(jìn)行抑制控制，由此導(dǎo)致大腦誘發(fā)出的N2成分波幅大于Go任務(wù)。N2的最大波幅出現(xiàn)在前額和中央?yún)^(qū)電極附近或者中線區(qū)域，前額N2代表了被試的抑制控制能力較好，尤其是在抑制任務(wù)難度大時(shí)，如要求被試在短時(shí)間內(nèi)快速對Go任務(wù)做出反應(yīng)的時(shí)候，NogoN2的增大更明顯[8-9]。FOLSTEIN等[10]研究表明，前額N2成分與認(rèn)知控制（包括反應(yīng)抑制、反應(yīng)沖突、執(zhí)行策略監(jiān)控）相關(guān)。SMITH等[11]也證實(shí)，在Go/Nogo任務(wù)中，當(dāng)被試必須要抑制一項(xiàng)反應(yīng)的時(shí)候，NogoN2和NogoP3成分的波幅在前額區(qū)相比必須要執(zhí)行反應(yīng)的Go任務(wù)會有明顯增加。本試驗(yàn)與前人的眾多研究結(jié)果一致，即相同概率的Go/Nogo任務(wù)產(chǎn)生了明顯的Nogo-N2效應(yīng)。

Nogo-N2成分波幅的組間比較結(jié)果未見顯著差異，表明網(wǎng)球選手對任務(wù)持續(xù)監(jiān)控過程中的大腦激活狀態(tài)無顯著差異。但行為學(xué)試驗(yàn)證實(shí)，高水平網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員的識別判斷能力明顯優(yōu)于網(wǎng)球初學(xué)者，推斷造成這一現(xiàn)象的原因是視覺搜索模式起到了關(guān)鍵作用。3.2.2P3成分的Go/Nogo效應(yīng)Go/Nogo任務(wù)中另一個(gè)與抑制相關(guān)的成分是Nogo-P3，P300是選擇注意應(yīng)答指向的標(biāo)志，是選擇性刺激后的感覺信息與記憶模板相比較的過程[12-14]。PATRICK[15]通過試驗(yàn)得出，Nogo-P3與運(yùn)動(dòng)行為反應(yīng)（motor response）的抑制有關(guān)，而不等同于Nogo-N2對早期行為計(jì)劃（premature response plan）的抑制控制。本試驗(yàn)中，任務(wù)類型對P3成分峰波幅的影響非常顯著，Go任務(wù)的平均波幅顯著大于Nogo，但波幅在組間差異不顯著；各腦區(qū)電極點(diǎn)主效應(yīng)顯著，大腦后部區(qū)域的P3波幅明顯大于前部腦區(qū)，在頂區(qū)（Pz）激活達(dá)到最大。EIMER[16]曾通過視覺指示任務(wù)得出，NogoP3的前中央分布與反應(yīng)抑制相關(guān)，而GoP3的頂區(qū)分布與反應(yīng)行為有關(guān)。

在Go/Nogo范式中，多數(shù)試驗(yàn)證實(shí)NogoP3要明顯大于Go條件下產(chǎn)生的P3，但另有研究與本試驗(yàn)結(jié)果一致。蘇丹[17]采用類似反應(yīng)啟動(dòng)的方式，結(jié)合Go-Nogo任務(wù)對自我調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)能力高/低的2個(gè)年齡組大學(xué)生被試進(jìn)行自我調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)能力的試驗(yàn)研究，結(jié)果顯示，在F4、C4、P1、P2、Pz點(diǎn)的Go-p3大于Nogo-P3，Nogo-P3的潛伏期大于Go-p3。孫治[18]采用等概率簡單圖形（正三角和倒三角圖形），等概率的2組圖片游戲作為刺激材料，分別進(jìn)行2個(gè)環(huán)節(jié)的Go/Nogo試驗(yàn)，檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)成癮組和對照組被試的抑制控制能力。結(jié)果顯示，簡單圖形任務(wù)中，2組在腦后部出現(xiàn)的Nogo反應(yīng)要顯著延遲于Go反應(yīng)，游戲圖片任務(wù)的NogoP3效應(yīng)不明顯，大腦后部區(qū)域的GoP3波幅大于NogoP3，且2組在腦后部Nogo顯著延遲于Go刺激。凌紅[19]采用視覺Go/NoGo范式探討網(wǎng)絡(luò)成癮者是否與沖動(dòng)控制有關(guān)，結(jié)果顯示，2組在中央?yún)^(qū)和頂區(qū)GoP3大于NogoP3，潛伏期的刺激類型主效應(yīng)顯著，NogoP3潛伏期長于GoP3。SMITH[7]則認(rèn)為，增大的P3成分是刺激模板記憶內(nèi)存的更新而不是因?yàn)榉磻?yīng)沖突。也有學(xué)者認(rèn)為，監(jiān)控行為結(jié)果的趨勢導(dǎo)致NogoP3的提高，即NogoP3反映了對反應(yīng)抑制的評估（evaluation of response inhibition）[20-21]，即只有很強(qiáng)烈的抑制過程才能產(chǎn)生NogoP3。總之，本試驗(yàn)中沒有產(chǎn)生Nogo-P3效應(yīng)。

P300潛伏期反映受試者對刺激的識別、分類、評價(jià)等一系列過程，而與刺激應(yīng)答的執(zhí)行過程無關(guān)，同時(shí)也間接地闡明了這2種狀態(tài)下刺激評估時(shí)的差異，這是由于不斷重復(fù)注意的靶刺激在認(rèn)知心理方面的易化效應(yīng)（priming）[22]。既然P300的潛伏期只是反映了刺激評價(jià)的時(shí)間，那么試驗(yàn)結(jié)果中NogoP3的潛伏期長于GoP3也證實(shí)了被試在對沖突任務(wù)辨別過程中的耗時(shí)長于Go任務(wù)。

綜合以上ERP試驗(yàn)結(jié)果，僅在N2成分上發(fā)現(xiàn)了Nogo效應(yīng)，在額中央?yún)^(qū)最顯著是因?yàn)榭拷\(yùn)動(dòng)區(qū)，Go任務(wù)下運(yùn)動(dòng)相關(guān)電位的早期負(fù)向電位疊加到刺激引發(fā)的ERP上，使得刺激引發(fā)的N2成分幅度增加。而關(guān)于在反應(yīng)抑制過程中的N2、P3效應(yīng)研究結(jié)果不一致的爭論主要集中在NoGo-P3上。NoGo-P3效應(yīng)究竟反映了反應(yīng)抑制的相關(guān)過程，還是反映運(yùn)動(dòng)相關(guān)成分的干擾過程，仍是研究反應(yīng)抑制腦機(jī)制中所爭論的問題[23-24]。在今后的試驗(yàn)中，縮短刺激呈現(xiàn)時(shí)間、調(diào)整任務(wù)難度、控制被試的反應(yīng)時(shí)間范圍、改變Go和Nogo任務(wù)出現(xiàn)的概率，可能會進(jìn)一步揭示專家網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員判斷技術(shù)動(dòng)作優(yōu)勢的腦神經(jīng)機(jī)制。

4 結(jié)論

網(wǎng)球選手在判斷抽球技術(shù)的環(huán)節(jié)，“持拍手臂及球拍”以及運(yùn)動(dòng)員移動(dòng)的軀體信息是專家網(wǎng)球選手關(guān)注的重點(diǎn)區(qū)域。ERP結(jié)果顯示，各組均出現(xiàn)顯著的NoGo-N2效應(yīng)且組間無差異，表明選手在對刺激任務(wù)的監(jiān)控過程中均投入了較多的認(rèn)知資源，但由于專家選手在視覺搜索過程中對重點(diǎn)信息的精細(xì)加工，減少了信息加工的總量和內(nèi)部反應(yīng)延遲，因此判斷速度快、準(zhǔn)確率高?？梢?，在判斷技術(shù)環(huán)節(jié)，網(wǎng)球選手高效經(jīng)濟(jì)的視覺搜索策略，是影響選手判斷技術(shù)動(dòng)作準(zhǔn)確性的最關(guān)鍵因素。

[1]NIGG J T.On inhibition/disinhibition in developmental psychopathology：views from cognitive and personality psychology and a working inhibition taxonomy[J].Psychological Bulleitn，2000，126（2）：220-246.

[2]張冀.抑制控制的研究概述[J].社會心理學(xué)，2011，26（8）：3-6.

[3]MIYAKE A，F(xiàn)RIEDMAN N P，EMERSON M J，et al.The unity and Diversity of Executive functions and Their contribution to Complex“Frontal Lobe”Task：A Latent Variable Analyze[J].Cognitive Psychology，2000，41：49-100.

[4]胡文龍.高水平男子單打網(wǎng)球比賽相持階段技戰(zhàn)術(shù)特征研究[D].蘇州：蘇州大學(xué)，2009.

[5]KIEFER M，MARZINZIK F，WEISBROD M，et al.The time course of brain activations during response inhibition：evidence from event-related potentials in a go/no go task[J].Neuroreport，1998，9：765-770.

[6]JODOE，KAYAMA Y.Relation of a negative ERP component to response inhibition in a Go/No-go task[J].Electroencephalography and Clinical Neurophysiology，1992，82：477-482.

[7]SMITH J L.To Go or not to Go，that is the question：Do the N2 and P3 reflect stimulus or response-related conflict?[J].International Journal of Psychophysiology，2011，82：143-152.

[8]NIEUWNHUIS S，YEUNG N，VANDEN W，et al.Electrophysiological correlates of anterior cingulated function in a go/nogo task：effects of response conflict and trail type requency[J].Cognitive，Affective，Behavioral Neuroscience，2003，3：17-26.

[9]NAKATA H，INUI K，WASAKA T，et al.Higher anticipated force required a stronger inhibitory process in go/nogo tasks[J].Clin.Neurophysiol，2006，117：1669-1676.

[10]FOLSTEIN J R，VAN PETTEN C.Influence of cognitive control and mismatch on the N2 component of the ERP：a review[J].Psychophysiol，2008，45：152-170.

[11]JOHNSTONE S J，BARRY R J.Effects of pre-stimulus processing on subsequent events in a warned Go/NoGo paradigm：response preparation，execution and inhibition[J].International Journal of Psychophysiology，2006，61：121-133.

[12]BRUIN K J，WIJERS A A.Inhibition，response mode，and stimulus probability：a comparative event-related potential study[J].Clin Neuro-physiol，2002，113：1172-1182.

[13]BURLE B，VIDAL F，BONNET M.Electroencephalographic nogo potentials in a no-movement context：the case of motor imagery in humans[J].NeurosciLetters，2004，360：77-80.

[14]VVERLEGER R，PAEHGE T，KOLEV V，et al.On the relation of movement-related potentials to the go/no-go effect on P3[J].Biological Psychology，2006，73：298-313.

[15]PATRICK D G，MICHAEL F.Effects of task complexity on ERP components in Go/Nogo tasksOriginal Research Article.[J].International Journal of Psychophysiology，2013，83（3）：273-278.

[16]EIMER M.Effects of attention and stimulus probability on ERPs in a Go/ Nogo task[J].Biological psychology，1993，35：123-138.

[17]蘇丹.青少年自我調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)發(fā)展特點(diǎn)及腦機(jī)制研究[D].北京：首都師范大學(xué)，2011.

[18]孫治.網(wǎng)絡(luò)游戲成癮者抑制性控制的事件相關(guān)電位研究[D].大連：大連醫(yī)科大學(xué)，2010.

[19]凌紅.網(wǎng)絡(luò)成癮與沖動(dòng)控制-ERP探索及團(tuán)體輔導(dǎo)實(shí)驗(yàn)[D].蘇州：蘇州大學(xué)，2009.

[20]SEHLMEYER C，KONRAD C，ZWITSERLOOD P，et al.ERP indices for response inhibition are related to anxiety-related personality traits [J].Neuropsychologia，2010，48（9）：2488-2495.

[21]FOX A M，MICHIE P T，WYNNE C D L，et al.ERP correlates of response inhibition to elemental and configural stimuli in a negative patterning task[J].Clinical Neurophysiology，2000，111（6）：1045-1053.

[22]吳良堂，侯沂.選擇性注意與事件相關(guān)電位P300研究[J].中國心理衛(wèi)生雜志，1994，8（3）：65-69.

[23]SMITH J L，JOHNSTONE S J，BARRY R J.Movement-related potentials in the Go/NoGo task：The P3 reflects both cognitive and motor inhibition[J].Clinical Neurophysiol，2008，119（3）：704-714.

[24]HIROKI N，KOJI I，YOSHIAKI N，et al.Effects of a go/nogo task on event-related potentials following somatosensory stimulation[J].Clinical Neurophysiol，2004，115（2）：361-368.

VisualInformationProcessingStrategiesofTennisSmashTechniqueAnticipation

ZHANG Yi1，ZHOU Chenglin2
（1.Dept.of PE，Nanjing University of Science and Technology，Nanjing 210094，China；2.Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China）

Using Ocular Movement Recording methods，Event-Related Potential Technology and the Go/Nogo paradigm，43 different levels of tennis players as research object，their behavior characteristics and the ERP components were recorded.The results showed that the main AOI were racquet and trunk.The Nogo-N2 effects were related to response inhibition processes，but there were no significant differences between groups.The findings indicated that the expert performance is caused by their visual search pattern together with inhibitory control ability.But the fine processing of the visual search strategy of key informa?tion，to reduce the amount of information processing in the process of the prediction and internal response delay，is a key factor influencing the accuracy of the judgment technique action.

tennis player；smash；visual search；Go/Nogo；inhibition control

G 804.8

A

：1005-0000（2014）06-467-06

10.13297/j.cnki.issn1005-0000.2014.06.002

2014-06-01；

2014-10-26；錄用日期：2014-10-27

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：31171004）

張怡（1981-），女，河北行唐人，博士，講師，研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)認(rèn)知心理學(xué)；通信作者：周成林（1960-），男，遼寧沈陽人，教授，博士，研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)認(rèn)知理論與應(yīng)用。

1.南京理工大學(xué)體育部，江蘇南京210094；2.上海體育學(xué)院，上海200438。