青少年女子手槍運(yùn)動員擊發(fā)前腦電功率譜的變化特征,體育心理學(xué)論文

青少年女子手槍運(yùn)動員擊發(fā)前腦電功率譜的變化特征,體育心理學(xué)論文1前言射擊是一項求穩(wěn)、求準(zhǔn)的運(yùn)動項目。射擊經(jīng)過中,運(yùn)發(fā)動要將注意力在運(yùn)動知覺、視覺等各種感覺通道上進(jìn)行合理的分配,并減少各通道間的互相干擾以完成穩(wěn)、瞄、扣等一系列動作。研究表示清楚,當(dāng)運(yùn)發(fā)動處于最佳競技狀態(tài)時,其主觀感受主要包括專注、時間靜止、無雜念以及完全沉浸在運(yùn)動中?？梢?注意力是最佳競技狀態(tài)的主要成分。近年來,國外研究者利用心率、腦電等心理、生理指標(biāo)對射擊、射箭、高爾夫運(yùn)發(fā)動完成動作經(jīng)過中的注意力狀態(tài)進(jìn)行了一系列的研究,確定了一些能反映運(yùn)發(fā)動注意力狀態(tài)的指標(biāo),且利用這些指標(biāo)進(jìn)行神經(jīng)反應(yīng)訓(xùn)練,以幫助運(yùn)發(fā)動提高注意力水平,進(jìn)而幫助他們提高運(yùn)動成績。美國運(yùn)動心理學(xué)者Hatfield等人率先利用腦電對優(yōu)秀射擊運(yùn)發(fā)動擊發(fā)前注意力變化特點(diǎn)進(jìn)行了研究。他們的研究發(fā)現(xiàn),隨著扣扳機(jī)的鄰近,左顳區(qū)的功率呈上升趨勢,而右顳區(qū)的功率降低或保持不變。他們以為,左顳區(qū)與語言理解、數(shù)字的邏輯處理功能相關(guān),右顳區(qū)與視覺空間作業(yè)有關(guān)。而射擊是需要高度視覺空間作業(yè)的運(yùn)動項目,左顳區(qū)波的上升可能表示與動作無關(guān)的認(rèn)知考慮及語言分析的活動的減少,運(yùn)發(fā)動將注意力轉(zhuǎn)向以右腦功能為主的視覺空間加工經(jīng)過,這時大腦活動表現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性。在Hatfield等人研究的基礎(chǔ)上,很多研究者又進(jìn)行了系列研究,這些研究主要包括:1)優(yōu)秀運(yùn)發(fā)動執(zhí)行動作前大腦左、右半球腦電功率譜變化特征;2)優(yōu)秀運(yùn)發(fā)動與新手執(zhí)行動作前的腦電功率譜的差異;3)腦電功率譜與運(yùn)動成績間的關(guān)系;4)腦電生物反應(yīng)訓(xùn)練對運(yùn)動技能學(xué)習(xí)或成績的影響;5)伴隨運(yùn)動技能操作經(jīng)過的情緒狀態(tài)及對運(yùn)動成績的影響。這些研究普遍發(fā)現(xiàn),擊發(fā)前左側(cè)顳區(qū)的功率的增加與較佳的運(yùn)動成績相關(guān)。盡管也有研究發(fā)現(xiàn),枕葉功率、額葉功率及運(yùn)動區(qū)波功率的去同步化也與較佳的運(yùn)動成績有關(guān),但總體來看,左顳區(qū)功率與運(yùn)動成績間的相關(guān)性得到更多研究的支持。根據(jù)諸多研究結(jié)果,Hatfield等人提出了心理運(yùn)動成效化理論(PsychomotorEfficiency)。該理論以為,運(yùn)動技能的獲得是一個適應(yīng)性經(jīng)過,訓(xùn)練的結(jié)果表現(xiàn)為減少或精化大腦皮層中的非運(yùn)動經(jīng)過,即與任務(wù)無關(guān)的經(jīng)過被刪減,使神經(jīng)資源能更經(jīng)濟(jì)或更有效地分配。上述研究表示清楚,腦電某些頻段的功率和運(yùn)動成績間的關(guān)系為評估和監(jiān)測運(yùn)發(fā)動射擊時的注意狀態(tài)提供了方式方法和指標(biāo)。但以往的這些研究大多以成年優(yōu)秀運(yùn)發(fā)動或新手為研究對象,很少以青少年運(yùn)發(fā)動為研究對象?；诖?本研究討論了青少年女子手槍運(yùn)發(fā)動擊發(fā)前腦電功率譜的變化特征,為評價青少年運(yùn)發(fā)動擊發(fā)前注意力變化特點(diǎn)以及幫助教練員更好地分析和指導(dǎo)運(yùn)發(fā)動的技術(shù)動作提供方式方法和指標(biāo)。2研究對象與方式方法2.1研究對象上海青少年女子氣手槍運(yùn)發(fā)動共11名,平均年齡為171.60歲,訓(xùn)練年限3.951.31年,均為右利手,視力或矯正視力正常,聽力正常。2.2研究方式方法首先,分別測試了運(yùn)發(fā)動平靜閉眼及睜眼狀態(tài)下的3min腦電圖,然后讓運(yùn)發(fā)動共射40發(fā)子彈,每10發(fā)為一組,每組間休息3min。參考前人的研究,采用NeuroscanSynamps2記錄了運(yùn)發(fā)動射擊經(jīng)過中F7、F8、Fz、Cz、Oz5個腦區(qū)的腦電信號。參考電極置于頭頂,前額接地,同時,在雙眼外眥和眼眶上、下緣分別記錄水平與垂直眼電。記錄帶通0.05~100Hz,采樣頻率為500Hz/導(dǎo),電極和皮膚的接觸阻抗5k。測試結(jié)束后,利用Scan4.5軟件離線分析腦電數(shù)據(jù)。用相關(guān)法去除眼電偽跡,轉(zhuǎn)換為雙側(cè)乳突為參考。分析時程為運(yùn)發(fā)動擊發(fā)前3s,每1s為一個時間段,共3個時間段(分別用-3、-2、-1表示)。偽跡去除后,分析10環(huán)、9環(huán)、8環(huán)擊發(fā)前每個時間段波(8~13Hz)和波(3~8Hz)的腦電功率值。由于腦電的離散度大,通常先對腦電功率值進(jìn)行自然對數(shù)轉(zhuǎn)換,使它愈加符合正態(tài)分布。因而,本研究中,先對波、波的腦電功率進(jìn)行自然對數(shù)(Ln)轉(zhuǎn)換,再分別對波和波功率值進(jìn)行332(成績時間電極)和33(成績時間)的重復(fù)測量ANOVA。在分析中,若違背球型假設(shè),則采用Greenhouse-Geiser校正。3結(jié)果3.1運(yùn)發(fā)動平靜閉眼和睜眼狀態(tài)下T7、T8的波功率值分析分別對運(yùn)發(fā)動平靜閉眼和睜眼狀態(tài)下,T7、T8的波腦電功率值自然對數(shù)轉(zhuǎn)換值(Ln)進(jìn)行了配對t檢驗(表1)。經(jīng)配對t檢驗后發(fā)現(xiàn),在平靜狀態(tài)下,運(yùn)發(fā)動閉眼或睜眼時,T7與T8的波腦電功率值均無顯著性差異。3.2運(yùn)發(fā)動不同環(huán)數(shù)擊發(fā)前3sT7、T8的波腦電功率值變化特點(diǎn)以1s為一個時間段,將運(yùn)發(fā)動擊發(fā)前3s劃分為3個時間段(分別用-3、-2、-1表示),分別統(tǒng)計了運(yùn)發(fā)動在10環(huán)、9環(huán)、8環(huán)擊發(fā)前,T7、T8每1s的Ln值(表2)。對不同環(huán)數(shù)擊發(fā)前3s中T7、T8每1s的Ln值進(jìn)行332(成績時間電極)重復(fù)測量方差分析,成績和時間的主效應(yīng)均不顯著。成績:F(1.39,13.90)=2.81,P=0.11;時間:F(1.84,18.44)=2.14,P=0.15。電極主效應(yīng)顯著:F(1,10)=21.83,P=0.001,從圖1可見,T8的Ln值顯著地低于T7的值。成績與時間的交互作用不顯著,F成績與電極的交互作用不顯著,F時間與電極的交互作用不顯著,F(1.41,14.12)=1.85,P=0.20;成績、時間與電極之間的三重交互作用也不顯著,F(2.08,20.83)=2.50,P=0.11。3.3運(yùn)發(fā)動不同環(huán)數(shù)擊發(fā)前3sCz的波腦電功率值變化特點(diǎn)對運(yùn)發(fā)動10環(huán)、9環(huán)、8環(huán)擊發(fā)前3s中Cz每1s的Ln值進(jìn)行了統(tǒng)計(表3)。對不同環(huán)數(shù)擊發(fā)前3sCz每1s的Ln值進(jìn)行33(成績時間段)重復(fù)測量方差分析,成績主效應(yīng)不顯著,F(1.15,11.45)=1.28,P=0.29。時間段主效應(yīng)不顯著,F(1.59,15.97)=3.37,P=0.069。成績和時間段的交互效應(yīng)不顯著,F(2.23,22.26)=2.28,P=0.12。3.4運(yùn)發(fā)動不同環(huán)數(shù)擊發(fā)前3sOz的波腦電功率值變化特點(diǎn)對運(yùn)發(fā)動10環(huán)、9環(huán)、8環(huán)擊發(fā)前3s中Oz每1s的值進(jìn)行了統(tǒng)計(表4)。對不同環(huán)數(shù)擊發(fā)前3sOz每1s的Ln值進(jìn)行33(成績時間段)重復(fù)測量方差分析,成績主效應(yīng)不顯著,F1。時間段主效應(yīng)顯著,F(1.8,18.02)=3.67,P=0.05。成績和時間段的交互效應(yīng)不顯著,F(2.99,29.89)=1.49,P=0.24。對3個時間段進(jìn)行兩兩比擬后發(fā)現(xiàn),擊發(fā)前第3s的Ln和擊發(fā)前第2s的值有顯著性差異,P=0.046,擊發(fā)前第3s的值顯著低于擊發(fā)前第2s的值。擊發(fā)前第3s和擊發(fā)前最后1s的值到達(dá)邊緣顯著,P=0.059(圖2)。3.5運(yùn)發(fā)動不同環(huán)數(shù)擊發(fā)前3s中Fz的頻段腦電功率值變化特點(diǎn)對運(yùn)發(fā)動10環(huán)、9環(huán)、8環(huán)擊發(fā)前3s中Fz每1s的Ln進(jìn)行了統(tǒng)計(表5)。對不同環(huán)數(shù)擊發(fā)前3sFz每1s的Ln值進(jìn)行33(成績時間段)重復(fù)測量方差分析,成績主效應(yīng)顯著,F(1.39,13.93)=4.572,P=0.04;時間段主效應(yīng)不顯著,F(1.4,14.02)=2.34,P=0.143;成績和時間段的交互效應(yīng)不顯著,F1。對成績進(jìn)行兩兩比擬后發(fā)現(xiàn),10環(huán)的Ln值和8環(huán)的值有顯著性差異,P=0.031,10環(huán)的值顯著地高于8環(huán)的值(圖3)。4討論在平靜閉目狀態(tài)下,正常人腦電中占主導(dǎo)地位的為波,它普遍存在于頭皮的大部分位置,枕、頂葉是其主要分布位置,尤其當(dāng)受試者閉目不進(jìn)行任何視覺信息處理時,通常具有最大幅值。人們普遍以為,波是基礎(chǔ)的和空閑的狀態(tài)下腦電活動的典型波形,當(dāng)大腦從事認(rèn)知任務(wù)或?qū)⒀劬Ρ牬蠡虼竽X遭到外界刺激時,波幅會下降。因而,人們常用波功率的變化來反映大腦能否處于活動狀態(tài)。根據(jù)Hatfield等人的研究發(fā)現(xiàn),優(yōu)秀射擊運(yùn)發(fā)動在準(zhǔn)備擊發(fā)期間,左顳區(qū)的功率增加,而右顳區(qū)的功率降低或保持不變,但大腦這種偏側(cè)化現(xiàn)象在運(yùn)發(fā)動休息期間并沒有出現(xiàn)。同時,還有研究者發(fā)現(xiàn),這種變化與較佳的射擊成績有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn),在平靜閉眼和睜眼狀態(tài)下,青少年女子氣手槍運(yùn)發(fā)動左、右顳區(qū)(T7、T8)的波腦電功率值均無顯著性差異。這個結(jié)果符合普通人腦電特點(diǎn),即波在左、右大腦半球的同名部位大體左右對稱,其頻率、波幅、出現(xiàn)率、位相等多一樣。這個結(jié)果也與Hatfield等人的研究結(jié)果相一致。他們的研究發(fā)現(xiàn),優(yōu)秀射擊運(yùn)發(fā)動在準(zhǔn)備擊發(fā)期間呈現(xiàn)出左顳區(qū)的波功率高于右顳區(qū)的現(xiàn)象并沒有在運(yùn)發(fā)動休息期間出現(xiàn)。但本研究發(fā)現(xiàn),在擊發(fā)前3s,青少年女子氣手槍運(yùn)發(fā)動的左顳區(qū)(T7)擊發(fā)前的波功率顯著地高于右顳區(qū)(T8)的值。這表示清楚,她們在準(zhǔn)備擊發(fā)前,左、右顳區(qū)波功率確實(shí)出現(xiàn)了偏側(cè)化。但與Hatfield等人研究結(jié)果不同的是,這種偏側(cè)化與擊發(fā)前不同時間段及不同環(huán)數(shù)間不存在交互作用。究其原因,可能是由于研究對象的不同。本研究以青少年女子運(yùn)發(fā)動為受試者,她們訓(xùn)練的年限只要3年左右,她們40發(fā)子彈的平均環(huán)數(shù)僅為369環(huán),可見,她們的技術(shù)動作還未成熟。因而,在射擊時,她們的大腦可能還做不到愈加高效、經(jīng)濟(jì)化地運(yùn)作,以愈加合理、有效地分配自個的注意資源。但由于在平靜睜眼、閉眼狀態(tài)下,她們波腦電功率值均沒有表現(xiàn)出左、右顳區(qū)有差異性,所以,本研究以為,這種腦電的變化形式似乎與射擊技術(shù)動作特點(diǎn)有關(guān)。因而,這個研究結(jié)果在某種程度上仍與Hatfield等人的研究結(jié)果相一致,即如Hatfield等人分析的那樣,射擊是需要高度視覺空間作業(yè)的運(yùn)動項目。左顳區(qū)波的上升可能表示與動作無關(guān)的認(rèn)知考慮及語言分析的活動的減少,運(yùn)發(fā)動將注意力轉(zhuǎn)向以右腦功能為主的視覺空間加工經(jīng)過,這時,大腦活動表現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性。這種特性也許是射擊運(yùn)發(fā)動進(jìn)行射擊時必須具備的一種專項心理品質(zhì)。從運(yùn)發(fā)動枕葉中線(Oz)的波腦電功率值變化特點(diǎn)來看,隨著擊發(fā)的鄰近,運(yùn)發(fā)動枕葉中線(Oz)的波腦電功率值呈上升趨勢,華而不實(shí),擊發(fā)前倒數(shù)第3s的值顯著性地低于倒數(shù)第2s的值,而且它與最后1s的差異性也到達(dá)邊緣性顯著水平。枕葉的主要功能是處理視覺刺激,當(dāng)視覺刺激到達(dá)視覺皮層的時候,首先,在初級視覺感悟區(qū)進(jìn)行處理,然后,再進(jìn)入到次級視覺皮層做進(jìn)一步的處理。因而,枕葉對于射擊運(yùn)發(fā)動的瞄準(zhǔn)和扣扳機(jī)時最佳視覺注意的維持有極大的關(guān)系。有研究者指出,枕葉波增加代表著枕葉的活動降低,對外在視覺信息處理的減少,表示個體在瞄準(zhǔn)經(jīng)過中個體減少對外在視覺線索的注意,以利于動作自動化地執(zhí)行。而在射擊訓(xùn)練時,十分是準(zhǔn)備擊發(fā)前的瞄準(zhǔn)期,教練員也通常要求運(yùn)發(fā)動做到放大瞄區(qū),視力回收,盯死平正準(zhǔn)星,不苛求瞄準(zhǔn)。因而,運(yùn)發(fā)動在準(zhǔn)備擊發(fā)時會減少對外在視覺刺激注意,所以,枕葉視覺皮層的波功率值會上升。這可能是評價射擊運(yùn)發(fā)動射擊時所必須的最佳心理狀態(tài)的又一個指標(biāo)。除此之外,還有研究表示清楚,在需要對刺激保持持續(xù)注意力的作業(yè)任務(wù)情景中,通常會誘發(fā)特定的皮質(zhì)活動即額中線波的活動(Fz),其最容易出現(xiàn)的電極位置為Fz。由于Fz能作為反映持續(xù)注意力的指標(biāo),在射擊瞄準(zhǔn)期間,需要運(yùn)發(fā)動注意力持續(xù)地高度集中。Doppelmayr等人研究發(fā)現(xiàn),在扣板機(jī)前的瞄準(zhǔn)期間,優(yōu)秀運(yùn)發(fā)動有較高的Fz,且隨著扣扳機(jī)時間的接近,Fz會穩(wěn)定地增加,而新手卻表現(xiàn)出先上升后又下降。溯源分析表示清楚,與新手相比,優(yōu)秀射擊運(yùn)發(fā)動活動最活潑踴躍的腦區(qū)為中額葉皮層和前扣帶回。Doppelmayr等人以為,這個研究結(jié)果講明,在瞄準(zhǔn)階段,優(yōu)秀射手和新手采用不同的策略,新手可能更多地注意于靶子或讓槍支保持穩(wěn)定,優(yōu)秀運(yùn)發(fā)動則能適時地在扣扳機(jī)前將注意力調(diào)整到最適宜的狀態(tài)。本研究發(fā)現(xiàn),運(yùn)發(fā)動10環(huán)的Fz功率值顯著高于8環(huán)的值。但在擊發(fā)前不同的時間段,運(yùn)發(fā)動Fz功率值沒有顯著性差異。這可能表示清楚,青少年運(yùn)發(fā)動在射擊經(jīng)過中所采用的注意力策略仍有待進(jìn)一完善。當(dāng)前,除了利用腦電功率值來研究射擊運(yùn)發(fā)動擊發(fā)前注意力變化特點(diǎn)外,還有一些研究者對運(yùn)發(fā)動擊發(fā)前波功率的同步化/去同步化值進(jìn)行了研究。他們的研究結(jié)果也基本證明,優(yōu)秀射擊運(yùn)發(fā)動擊發(fā)前大腦活動表現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性。Hatfield以為,運(yùn)發(fā)動射擊時的腦電活動形式可能是運(yùn)發(fā)動長期訓(xùn)練的結(jié)果,并且具有個人的獨(dú)特性,而且有益于運(yùn)動表現(xiàn)的腦波活動形式能夠通過訓(xùn)練加以改善。因而,本研究在幫助教練員評價青少年運(yùn)發(fā)動射擊時注意力狀態(tài)及提供新的訓(xùn)練方式方法如神經(jīng)反應(yīng)訓(xùn)練方面具有重要意義,這也是本研究后續(xù)的研究方向。5結(jié)論1.在平靜閉眼及睜眼狀態(tài)下,青少年女子氣手槍運(yùn)發(fā)動左顳區(qū)(T7)和右顳區(qū)(T8)的波功率值均沒有顯著性差異。2.在擊發(fā)前。3s,青少年女子氣手槍運(yùn)發(fā)動左顳區(qū)(T7)的波功率顯著地高于右顳區(qū)(T8)的值。3.在擊發(fā)前3s,