王霆，李建英

優(yōu)秀氣手槍運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷狀態(tài)下特定腦區(qū)腦電復(fù)雜度變化特征的研究

王霆，李建英

以24名氣手槍運(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)為研究對(duì)象，將2種狀態(tài)下以及優(yōu)劣成績(jī)環(huán)值下運(yùn)動(dòng)員頂、枕區(qū)大腦生理狀態(tài)出現(xiàn)的差異進(jìn)行對(duì)比研究，探討優(yōu)秀氣手槍運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷狀態(tài)下作為軀體感覺(jué)中樞與視覺(jué)中樞的大腦頂、枕區(qū)機(jī)能變化特點(diǎn)。研究表明：（1）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)下并不存在性別差異，而長(zhǎng)期的專項(xiàng)訓(xùn)練使得高水平運(yùn)動(dòng)員大腦中樞神經(jīng)已產(chǎn)生一定的適應(yīng)性，對(duì)視覺(jué)的依賴性少于普通運(yùn)動(dòng)員；（2）不同運(yùn)動(dòng)等級(jí)運(yùn)動(dòng)員在射擊過(guò)程中的瞄準(zhǔn)擊發(fā)階段與兩彈間歇階段頂枕區(qū)腦電復(fù)雜度變化趨勢(shì)是不同的，這有可能與運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練水平以及對(duì)外界刺激的抗干擾能力相關(guān)；（3）在實(shí)彈射擊環(huán)境下，氣手槍運(yùn)動(dòng)員高環(huán)值與遠(yuǎn)彈之間特定腦區(qū)腦電復(fù)雜度存在顯著差異，這種差異的存在一方面是由于視覺(jué)信息加工參與產(chǎn)生的負(fù)向作用，另一方面也說(shuō)明，運(yùn)動(dòng)員大腦頂區(qū)（手指在大腦皮層的投射區(qū)）的腦電復(fù)雜度在擊發(fā)階段顯著降低與射擊成績(jī)的好壞具有一定程度的關(guān)聯(lián)。

氣手槍運(yùn)動(dòng)員；特定腦區(qū)；腦電復(fù)雜度；負(fù)荷狀態(tài)

氣手槍運(yùn)動(dòng)是我國(guó)在奧運(yùn)會(huì)上的優(yōu)勢(shì)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)要求運(yùn)動(dòng)員做到人、槍、靶的一致與穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，氣手槍運(yùn)動(dòng)規(guī)則也在不斷變化，2012年倫敦奧運(yùn)會(huì)后，國(guó)際射聯(lián)開(kāi)始在射擊比賽中施行新的比賽規(guī)則，資格賽成績(jī)不再帶入決賽，決賽中執(zhí)行淘汰制。因此，資格賽中取得的優(yōu)勢(shì)無(wú)法對(duì)決賽成績(jī)產(chǎn)生影響，而決賽中每一發(fā)子彈的成績(jī)都有可能使金牌的歸屬發(fā)生逆轉(zhuǎn)，這就要求運(yùn)動(dòng)員具有熟練的槍感、穩(wěn)定持久的神經(jīng)肌肉控制能力、高度集中的注意力和穩(wěn)定性，簡(jiǎn)而言之就是，要具有更強(qiáng)的決賽能力?？梢?jiàn)，比賽過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員所承受的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于以往，運(yùn)動(dòng)員中樞神經(jīng)系統(tǒng)將在相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)處于高強(qiáng)度的刺激之中。

由于規(guī)則的變化，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練手段與方法也隨之發(fā)生變化，氣手槍訓(xùn)練中開(kāi)始強(qiáng)調(diào)決賽能力的訓(xùn)練，大幅度提升了決賽訓(xùn)練在整個(gè)技戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練中的比重。新規(guī)則下的氣手槍訓(xùn)練和比賽活動(dòng)要求運(yùn)動(dòng)員具有高度集中的注意力、更加靈敏而準(zhǔn)確的本體感覺(jué)、神經(jīng)對(duì)小肌群的肌肉做到精確支配。在如此高壓力情境下，運(yùn)動(dòng)員還要做到正常完成瞄準(zhǔn)擊發(fā)動(dòng)作不受內(nèi)外環(huán)境刺激的干擾，這些能力都是基于運(yùn)動(dòng)員中樞神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)能的狀況以及大腦高級(jí)功能的水平。

目前，對(duì)射擊運(yùn)動(dòng)員大腦機(jī)能的研究主要以腦電圖、腦血流圖、核磁共振等測(cè)量為主，同時(shí)配合某些操作性心理測(cè)量手段以及問(wèn)卷調(diào)查等綜合評(píng)價(jià)與監(jiān)控手段[1-6]。多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的突破性試驗(yàn)及理論已經(jīng)將人腦的混沌態(tài)系統(tǒng)作為基本概念引入到各個(gè)腦科學(xué)研究領(lǐng)域[7-11]。作為生物電信號(hào)的一個(gè)種類，腦電信號(hào)的非平穩(wěn)性和隨機(jī)性是很明顯的，因此在對(duì)其研究前必須有效地去除其背景噪聲[12]。復(fù)雜度分析方法的特點(diǎn)是，計(jì)算量較小，對(duì)數(shù)據(jù)的序列長(zhǎng)度沒(méi)有特殊要求，是一種理想的分析腦電數(shù)據(jù)時(shí)間序列的算法。腦電時(shí)間序列的復(fù)雜性研究能夠揭示腦電信號(hào)所包含的信息量的大小，在繁瑣的電信號(hào)數(shù)據(jù)中探究大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)在思維、意識(shí)、認(rèn)知、睡眠等狀態(tài)下的激活規(guī)律[13-19]。同時(shí)，這種分析方法目前也在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、癲癇病診治以及大腦高級(jí)認(rèn)知功能等研究領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用[24-25]，普遍認(rèn)同的觀點(diǎn)是，腦電序列越復(fù)雜，這段腦電序列所攜帶的信息量就越大[26-28]，腦電信號(hào)序列的復(fù)雜度可以反映出在測(cè)試階段大腦神經(jīng)元對(duì)外界信息處理的有序程度。在眾多復(fù)雜度算法中，Lempel-Ziv復(fù)雜度是一種常用的腦電非線性參數(shù)，它反映的是腦電信號(hào)的時(shí)間序列隨其數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的增長(zhǎng)而出現(xiàn)新的組成模式的速率[29-30]。在以往對(duì)射箭運(yùn)動(dòng)員中樞疲勞的研究[31]中發(fā)現(xiàn)，射箭運(yùn)動(dòng)員的腦電最大李雅普諾夫指數(shù)、近似熵和Lempel-Ziv復(fù)雜度3個(gè)腦電非線性特征參數(shù)與其中樞神經(jīng)疲勞程度之間具有一定相關(guān)關(guān)系，存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，對(duì)于評(píng)估與診斷高水平射箭運(yùn)動(dòng)員中樞神經(jīng)系統(tǒng)疲勞程度是一種有效的方法，3個(gè)參數(shù)也可作為評(píng)估其大腦功能的定性指標(biāo)。而在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行倒立訓(xùn)練后的優(yōu)秀射箭運(yùn)動(dòng)員中樞機(jī)能變化的研究中也發(fā)現(xiàn)，腦電復(fù)雜度有顯著改善[32]。

本研究的主要目的是以非線性動(dòng)力學(xué)與混沌理論為基礎(chǔ)，對(duì)優(yōu)秀氣手槍運(yùn)動(dòng)員腦電α波時(shí)間序列進(jìn)行提取計(jì)算，得出不同階段Lempel-Ziv腦電復(fù)雜度參數(shù)，結(jié)合大腦功能分區(qū)理論對(duì)運(yùn)動(dòng)員大腦特定功能區(qū)（頂枕區(qū)）非負(fù)荷狀態(tài)與負(fù)荷狀態(tài)下腦電復(fù)雜度參數(shù)的變化特點(diǎn)進(jìn)行分析，來(lái)探討氣手槍決賽訓(xùn)練對(duì)大腦中樞機(jī)能主要是腦電活動(dòng)的影響，以期為氣手槍運(yùn)動(dòng)員的科學(xué)選材、訓(xùn)練監(jiān)測(cè)與效果評(píng)估尋求試驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持以及參考依據(jù)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 被試

被試運(yùn)動(dòng)員主要由國(guó)家射擊集訓(xùn)隊(duì)部分運(yùn)動(dòng)員與山西省射擊隊(duì)手槍班備戰(zhàn)全運(yùn)會(huì)的一線隊(duì)員組成（見(jiàn)表1），測(cè)試期間無(wú)任何疾病與服藥記錄，所有被試運(yùn)動(dòng)員均為右利手。為了使試驗(yàn)所受干擾程度最低，在試驗(yàn)進(jìn)行之前，對(duì)所有參與測(cè)試的氣手槍射擊運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行前期的血壓與心電等方面的醫(yī)學(xué)檢測(cè)。結(jié)果顯示，24名被試運(yùn)動(dòng)員身體狀況良好，均未發(fā)現(xiàn)有異常狀況出現(xiàn)。

表1 被試一般情況表Table1The athletes’general information

1.2 試驗(yàn)儀器

本試驗(yàn)所采用的腦電信號(hào)采集設(shè)備為國(guó)產(chǎn)NDC-2000腦電地形圖儀及其前置放大器（北京太陽(yáng)電子科技有限公司），前置放大器的采樣頻率帶寬為0.02～50 Hz，測(cè)試設(shè)備數(shù)據(jù)采集頻率為128 Hz。腦電采樣使用鞍狀電極，安裝采用國(guó)際腦電圖學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)安裝法，電極通過(guò)專用頭套分別固定在被試運(yùn)動(dòng)員大腦的左右額區(qū)、頂區(qū)、枕區(qū)、顳區(qū)8個(gè)位置，由于額區(qū)（F3、F4）、中顳區(qū)（T3、T4）、頂區(qū)（P3、P4）、枕區(qū)（O1、O2）基本涵蓋了全腦腦電信號(hào)的范圍，同時(shí)這8個(gè)位置的腦電波分布具有典型性，因此本試驗(yàn)將對(duì)頂枕區(qū)4個(gè)特定位置的腦電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與復(fù)雜度分析。

1.3 試驗(yàn)實(shí)施過(guò)程

測(cè)試前24 h內(nèi)未出現(xiàn)失眠、感冒等不適癥狀，沒(méi)有飲用酒類、茶、咖啡等刺激性飲料，測(cè)試前宣讀注意事項(xiàng)與測(cè)試指導(dǎo)書(shū)，并簽字。第1階段測(cè)試：將采集10 min閉目坐姿安靜狀態(tài)下腦電原始數(shù)據(jù)；第2階段測(cè)試：與教練員溝通后在6個(gè)訓(xùn)練日內(nèi)進(jìn)行24次決賽訓(xùn)練，每次測(cè)試其中1名運(yùn)動(dòng)員，并記錄成績(jī)，實(shí)彈測(cè)試環(huán)境為室內(nèi)10 m訓(xùn)練館。

1.4 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法

通過(guò)對(duì)標(biāo)記后各階段腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接得出每名運(yùn)動(dòng)員不同狀態(tài)下的腦電原始數(shù)據(jù)，使用本項(xiàng)目課題組自行編制腦電非線性分析系統(tǒng)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行Lempel-Ziv復(fù)雜度運(yùn)算，得出每名運(yùn)動(dòng)員安靜狀態(tài)、全程射擊狀態(tài)、瞄準(zhǔn)擊發(fā)階段、兩彈間歇階段、10.5環(huán)以上成績(jī)與9環(huán)以下成績(jī)等6個(gè)不同狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)員大腦腦電復(fù)雜度參數(shù)（由教練員統(tǒng)一確定）。采用SPSS12.0軟件統(tǒng)計(jì)包對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析處理，數(shù)據(jù)格式以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（M±SD）表示，進(jìn)行F檢驗(yàn)。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 2種狀態(tài)下頂枕區(qū)腦電復(fù)雜度參數(shù)的性別差異性比較

不論是安靜狀態(tài)還是決賽訓(xùn)練的射擊狀態(tài)下，男女運(yùn)動(dòng)員大腦頂枕區(qū)P3、P4、O1、O2位置的腦電復(fù)雜度參數(shù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）（見(jiàn)表2）。

表2 不同性別氣手槍運(yùn)動(dòng)員2種狀態(tài)下頂枕區(qū)腦電復(fù)雜度參數(shù)Table2EEG complexity parameters about parietal-occipital region of different genders air pistol athletes at different state

2.2 不同訓(xùn)練等級(jí)運(yùn)動(dòng)員腦電復(fù)雜度參數(shù)的測(cè)試狀態(tài)差異性比較

一級(jí)以上運(yùn)動(dòng)等級(jí)的運(yùn)動(dòng)員2種狀態(tài)下腦電復(fù)雜度參數(shù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），而二級(jí)運(yùn)動(dòng)員在全程射擊狀態(tài)下腦電復(fù)雜度參數(shù)明顯高于安靜狀態(tài)（P<0.05）（見(jiàn)表3）。

表3 不同訓(xùn)練等級(jí)氣手槍運(yùn)動(dòng)員不同測(cè)試狀態(tài)下頂枕區(qū)腦電復(fù)雜度參數(shù)Table3 EEG complexity parameters about parietal-occipital regionof excellent air pistol athletes at different test status

2.3 不同訓(xùn)練等級(jí)運(yùn)動(dòng)員腦電復(fù)雜度參數(shù)的技術(shù)階段差異性比較

一級(jí)以上運(yùn)動(dòng)等級(jí)運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練過(guò)程中2種技術(shù)階段左側(cè)頂枕區(qū)（P3、O1）腦電復(fù)雜度參數(shù)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），而二級(jí)運(yùn)動(dòng)員差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）（見(jiàn)表4）。

表4 不同訓(xùn)練等級(jí)運(yùn)動(dòng)員不同技術(shù)階段頂枕區(qū)腦電復(fù)雜度參數(shù)Table4 EEG complexity parameters about parietal-occipital regionof excellent air pistol athletes at different shooting stages

2.4 優(yōu)劣成績(jī)環(huán)值腦電復(fù)雜度參數(shù)差異性比較

出現(xiàn)遠(yuǎn)彈時(shí)，運(yùn)動(dòng)員頂枕區(qū)腦電復(fù)雜度參數(shù)均出現(xiàn)顯著上升（P<0.05）（見(jiàn)表5）。

表5 氣手槍運(yùn)動(dòng)員決賽訓(xùn)練中不同環(huán)值腦電復(fù)雜度參數(shù)Table5 EEG complexity parameters about air pistol athletesbetween different score during final training

3 討論

國(guó)內(nèi)外眾多對(duì)大腦認(rèn)知功能的研究表明，在神經(jīng)電生理層面的研究中，人腦具有混沌態(tài)系統(tǒng)的典型特征。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)腦電復(fù)雜度研究范圍也逐漸從理論算法向臨床應(yīng)用方向轉(zhuǎn)變。目前，對(duì)病理腦電信號(hào)的非線性數(shù)據(jù)處理、認(rèn)知狀態(tài)下腦電信號(hào)復(fù)雜度特征以及對(duì)腦發(fā)育階段腦電信號(hào)復(fù)雜度特征的研究呈逐年增多的趨勢(shì)，但非線性分析方法在運(yùn)動(dòng)員腦電特征的研究中還不多見(jiàn)，尤其是在射擊項(xiàng)目的研究中還未見(jiàn)報(bào)道。本研究中所運(yùn)用的Lempel-Ziv復(fù)雜度算法在以往對(duì)射箭運(yùn)動(dòng)員中樞疲勞診斷及對(duì)運(yùn)動(dòng)員中樞機(jī)能改善效果評(píng)估方面的研究中都具有敏感性。

3.1 不同運(yùn)動(dòng)水平氣手槍運(yùn)動(dòng)員2種狀態(tài)下腦電復(fù)雜度變化規(guī)律

心理學(xué)理論對(duì)精細(xì)運(yùn)動(dòng)技能已有明確定論，即個(gè)體主要憑借手及手指等部位的小肌肉或小肌群的運(yùn)動(dòng)，在感知覺(jué)、注意等多方面心理活動(dòng)配合下完成特定任務(wù)的能力[33]，而精細(xì)運(yùn)動(dòng)技能恰恰是氣手槍擊發(fā)動(dòng)作技能的物質(zhì)基礎(chǔ)。本研究結(jié)果顯示，長(zhǎng)期進(jìn)行專項(xiàng)訓(xùn)練的氣手槍運(yùn)動(dòng)員不論是在安靜狀態(tài)下或是在特定實(shí)彈決賽訓(xùn)練中，特定腦區(qū)（頂枕功能區(qū)）腦電復(fù)雜度并不存在性別差異，這也與多數(shù)此類研究一致，即運(yùn)動(dòng)員大腦中樞神經(jīng)機(jī)能之間不存在性別差異。然而，不同運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練水平的運(yùn)動(dòng)員其安靜狀態(tài)與實(shí)彈決賽訓(xùn)練之間腦電復(fù)雜度差異是不同的，一級(jí)和健將級(jí)運(yùn)動(dòng)員2種狀態(tài)頂枕區(qū)腦電復(fù)雜度之間不存在顯著差異，而二級(jí)運(yùn)動(dòng)員2種狀態(tài)下右側(cè)枕區(qū)的復(fù)雜度有顯著上升。KONDAKOR等[34]曾發(fā)現(xiàn)，大量神經(jīng)元電活動(dòng)興奮性增強(qiáng)表現(xiàn)為腦電信號(hào)獨(dú)立性增強(qiáng)，神經(jīng)元放電頻率一致性降低，從而表現(xiàn)為相應(yīng)EEG復(fù)雜度增強(qiáng)，這說(shuō)明腦電復(fù)雜度的上升與腦電頻率構(gòu)成成分的增加是有因果關(guān)系的。在本研究中，作為視覺(jué)中樞的枕葉出現(xiàn)激活變化，而且由于復(fù)雜度上升，表明腦電序列數(shù)據(jù)中的周期成分降低，α頻率成分增加，大腦信息處理趨于無(wú)序隨機(jī)狀態(tài)。這一現(xiàn)象提示，控制左側(cè)視覺(jué)的中樞神經(jīng)過(guò)多地參與了實(shí)彈射擊過(guò)程，而在與專業(yè)射擊教練的訪談中也明確得到了教練員對(duì)右利手運(yùn)動(dòng)員左眼參與實(shí)射操作所持的否定態(tài)度。作為訓(xùn)練水平較高的一級(jí)、健將級(jí)運(yùn)動(dòng)員，由于能夠在射擊過(guò)程中較少地依賴視覺(jué)參與，因此決賽訓(xùn)練實(shí)彈射擊狀態(tài)下大腦頂枕區(qū)并沒(méi)有出現(xiàn)α頻率成分增加的現(xiàn)象，腦神經(jīng)并沒(méi)有出現(xiàn)明顯的激活變化，說(shuō)明此等級(jí)運(yùn)動(dòng)員已經(jīng)適應(yīng)專項(xiàng)訓(xùn)練所帶來(lái)的對(duì)特定腦區(qū)中樞神經(jīng)的刺激。

3.2 不同運(yùn)動(dòng)水平氣手槍運(yùn)動(dòng)員射擊過(guò)程中腦電復(fù)雜度變化規(guī)律

氣手槍比賽賽制分為資格賽與決賽，決賽中運(yùn)動(dòng)員所承受的比賽壓力與資格賽相比要更重，而且由于新規(guī)則的執(zhí)行，資格賽成績(jī)對(duì)決賽成績(jī)并沒(méi)有任何影響，因此運(yùn)動(dòng)員在決賽中的比賽能力才是其能否取得獎(jiǎng)牌的關(guān)鍵。氣手槍比賽規(guī)則規(guī)定，每發(fā)子彈射擊完成后裁判員要進(jìn)行報(bào)靶，對(duì)成績(jī)的關(guān)注會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)員認(rèn)知過(guò)程造成影響。因此，本研究將運(yùn)動(dòng)員決賽訓(xùn)練實(shí)彈射擊過(guò)程中瞄準(zhǔn)擊發(fā)階段與兩彈間歇階段的腦電信號(hào)分別提取處理，對(duì)2部分腦電序列進(jìn)行復(fù)雜度運(yùn)算。試驗(yàn)結(jié)果顯示，一級(jí)及健將級(jí)運(yùn)動(dòng)員2個(gè)階段左側(cè)頂枕區(qū)（P3、O1）腦電復(fù)雜度有顯著差異，兩彈間歇階段顯著高于瞄準(zhǔn)擊發(fā)階段；二級(jí)運(yùn)動(dòng)員在實(shí)彈射擊的2個(gè)階段則沒(méi)有顯著差異。這個(gè)結(jié)果在某種程度上印證了KIM等[35]對(duì)8名韓國(guó)頂級(jí)射箭運(yùn)動(dòng)員射箭前準(zhǔn)備階段腦功能的研究，其研究顯示，頂級(jí)射箭運(yùn)動(dòng)員在瞄準(zhǔn)時(shí)枕葉腦回fMRI數(shù)據(jù)出現(xiàn)激活。本研究中，優(yōu)秀氣手槍運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后技術(shù)動(dòng)作已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，在瞄準(zhǔn)擊發(fā)階段不需要頂枕區(qū)激活更多神經(jīng)元參與瞄準(zhǔn)擊發(fā)動(dòng)作的信息處理；而在兩彈間隙這段時(shí)間，外界刺激明顯增多，除了對(duì)上一發(fā)彈環(huán)值的預(yù)期與結(jié)果是否相符進(jìn)行評(píng)估外，運(yùn)動(dòng)員還要對(duì)下一發(fā)彈的擊發(fā)過(guò)程進(jìn)行表象預(yù)演。所以，運(yùn)動(dòng)員腦電復(fù)雜度出現(xiàn)顯著增加。二級(jí)運(yùn)動(dòng)員的結(jié)果與優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員不同，由于技術(shù)動(dòng)作的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和自動(dòng)化水平不高，對(duì)外界或自身不相關(guān)的信息刺激反應(yīng)過(guò)多，導(dǎo)致中樞神經(jīng)無(wú)法在瞄準(zhǔn)擊發(fā)階段出現(xiàn)低復(fù)雜度的有序狀態(tài)。因此，長(zhǎng)期的專項(xiàng)訓(xùn)練可使氣手槍運(yùn)動(dòng)員中樞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到有效組織，同時(shí)過(guò)濾掉不相關(guān)的信息，而運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)及訓(xùn)練水平較低的運(yùn)動(dòng)員則很難排除這些不相關(guān)的信息。

3.3 腦電復(fù)雜度變化對(duì)氣手槍決賽訓(xùn)練成績(jī)的影響

氣手槍資格賽階段采用整數(shù)環(huán)值記分，決賽階段競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，采用的是小數(shù)點(diǎn)環(huán)值記分，運(yùn)動(dòng)員在決賽中往往因?yàn)楹苄〉牟罹鄬?dǎo)致被淘汰，因此射擊決賽可以用失之毫厘，謬以千里來(lái)形容[36]。因此在日常的決賽訓(xùn)練中，教練會(huì)要求運(yùn)動(dòng)員盡量避免遠(yuǎn)彈的出現(xiàn)。何謂遠(yuǎn)彈？遠(yuǎn)彈與高環(huán)值之間的區(qū)別在哪里？目前的研究往往集中在技術(shù)方面，通過(guò)高速攝影與肌電圖測(cè)試，對(duì)運(yùn)動(dòng)員擊發(fā)動(dòng)作進(jìn)行分析。技術(shù)動(dòng)作要由肌肉來(lái)執(zhí)行，而肌肉則要由中樞神經(jīng)來(lái)控制，本研究正是要探究這種毫厘之差在大腦中的區(qū)別。有研究[37]表明，射擊運(yùn)動(dòng)員在預(yù)射期，大腦枕葉α頻段功率譜有明顯反應(yīng)，這反映出視覺(jué)信息加工很大程度參與了射擊操作，但這種參與對(duì)運(yùn)動(dòng)成績(jī)的提高是否有正向作用還不得而知。本研究中，在決賽訓(xùn)練中射出10.5環(huán)以上成績(jī)運(yùn)動(dòng)員的頂、枕區(qū)腦電復(fù)雜度均顯著低于射出9環(huán)以下成績(jī)，這提示運(yùn)動(dòng)員在射出10.5環(huán)以上高成績(jī)時(shí)，動(dòng)作自動(dòng)化導(dǎo)致了中樞神經(jīng)放電趨于有序，頂、枕區(qū)神經(jīng)元放電周期與α頻率成分趨于一致。一方面，這表明視覺(jué)過(guò)多參與射擊過(guò)程的信息加工并不能夠提高射擊的精度，在一定程度上有可能會(huì)干擾動(dòng)作自動(dòng)化過(guò)程。另一方面，由于氣手槍運(yùn)動(dòng)員手指擊發(fā)動(dòng)作的好壞決定了成績(jī)的高低，而手的各部分在大腦皮層都有相應(yīng)固定的投射區(qū)[38]，手指進(jìn)行精細(xì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，大腦頂葉等多部位會(huì)活化，且活化程度與運(yùn)動(dòng)技能明顯相關(guān)。這也在另一個(gè)層面印證了國(guó)外研究者所觀察到的氣手槍運(yùn)動(dòng)員在實(shí)射狀態(tài)下整個(gè)大腦皮層在高環(huán)值的射擊過(guò)程中，高頻α事件相關(guān)同步化波幅比低環(huán)值波幅要大的現(xiàn)象[39]。

4 小結(jié)

本研究對(duì)24名優(yōu)秀氣手槍運(yùn)動(dòng)員的測(cè)試發(fā)現(xiàn)，實(shí)彈射擊的高負(fù)荷強(qiáng)度訓(xùn)練狀態(tài)下確實(shí)存在運(yùn)動(dòng)員腦電復(fù)雜度在特定腦區(qū)有顯著變化的現(xiàn)象。（1）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)下并不存在性別差異，而長(zhǎng)期的專項(xiàng)訓(xùn)練使得高水平運(yùn)動(dòng)員大腦中樞神經(jīng)已產(chǎn)生一定的適應(yīng)性，對(duì)視覺(jué)的依賴性少于普通運(yùn)動(dòng)員；（2）不同運(yùn)動(dòng)等級(jí)的運(yùn)動(dòng)員在射擊過(guò)程中的瞄準(zhǔn)擊發(fā)階段與兩彈間歇階段頂枕區(qū)腦電復(fù)雜度變化趨勢(shì)是不同的，這有可能與運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練水平以及對(duì)外界刺激的抗干擾能力相關(guān)；（3）在實(shí)彈射擊環(huán)境下，氣手槍運(yùn)動(dòng)員高環(huán)值與遠(yuǎn)彈之間特定腦區(qū)腦電復(fù)雜度存在顯著差異，這種差異的存在一方面是由于視覺(jué)信息加工參與產(chǎn)生的負(fù)向作用，另一方面也說(shuō)明，運(yùn)動(dòng)員大腦頂區(qū)（手指在大腦皮層的投射區(qū)）的腦電復(fù)雜度在擊發(fā)階段顯著降低與射擊成績(jī)的好壞具有一定程度的關(guān)聯(lián)。

[1]張力為.值得運(yùn)動(dòng)心理學(xué)家探索的6個(gè)問(wèn)題[J].心理學(xué)報(bào)，2004，36（01）：116-126.

[2]張振民，郭丹華，黃曉丁，等.高水平射擊運(yùn)動(dòng)員想象射擊期間大腦喚醒水平和心率的研究[J].體育科學(xué)，1993，13（03）：86-89.

[3]周未艾，何文革，王義夫，等.我國(guó)優(yōu)秀射擊運(yùn)動(dòng)員大腦機(jī)能狀態(tài)研究[J].中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志，2009，28（06）：689-692.

[4]韋軍，王琳.優(yōu)秀氣手槍射擊運(yùn)動(dòng)員臨賽前腦電圖變化的特征研究[J].山東體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，26（01）：55-59.

[5]LOZE G M，COLLINS D，HOLMES P S.Pre-shot EEG alpha-power reactivity during expert air-pistol shooting：a comparison of best and worst shots[J].Journal of sports sciences，2001，19（9）：727-733.

[6]DOPPELMAYR M，F(xiàn)INKENZELLER T，SAUSENG P.Frontal midline theta in the pre-shot phase of rifle shooting：Differences between experts and novices[J].Neuropsychologia，2008，46（5）：1463-1467.

[7]張德富，殷正坤.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及其哲理[J].科學(xué)技術(shù)與辯證法，2000，17（04）：17-20.

[8]楊紅軍，胡三覺(jué).混沌在神經(jīng)系統(tǒng)中的作用[J].生理科學(xué)進(jìn)展，2002，33（03）：259-261.

[9]彭建華，劉延柱.腦科學(xué)中若干非線性動(dòng)力學(xué)問(wèn)題[J].力學(xué)進(jìn)展，2003，33（03）：325-332.

[10]陳忠，李金琳，章琪.人腦智能產(chǎn)生的非線性機(jī)制：腦混沌與腦自組織[J].科學(xué)技術(shù)與辯證法，1997，14（04）：23-28.

[11]NARA S，DAVIS P，TOTSUJI H.Memory Search Using Complex Dynamics in a Recurrent Neural Network Model[J].Neural Networks，1992，6（07）：963-973.

[12]周衛(wèi)東，胡中輯.腦電反饋的研究及其臨床應(yīng)用[J].中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程報(bào)，1995，14（2）：182-186.

[13]裴曉梅，和衛(wèi)星，鄭崇勛.基于腦電復(fù)雜度的意識(shí)任務(wù)的特征提取與分類[J].中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào)，2005，24（04）：421-425.

[14]楊斯環(huán)，楊秦飛，石繼明，等.不同生理狀態(tài)時(shí)腦電時(shí)間序列的三神復(fù)雜度計(jì)算比較[J].生物物理學(xué)報(bào)，1996，12（03）：437-440.

[15]顧凡及，宋如垓，王炯炯，等.不同狀態(tài)下腦電圖復(fù)雜性探索[J].生物物理學(xué)報(bào)，1994，10（03）：439-445.

[16]范維，劉曉燕.不同年齡及狀態(tài)下兒童腦電復(fù)雜度的特征[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào)：醫(yī)學(xué)版，2003，35（05）：462-465.

[17]劉慧，和衛(wèi)星，陳曉平.睡眠腦電的非線性動(dòng)力學(xué)方法[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，26（02）：174-177.

[18]黃力宇，王偉勛，程敬之.基于大腦皮層互信息理論的睡眠分級(jí)研究[J].生物物理學(xué)報(bào)，2001，17（01）：98-104.

[19]GUGER C，SCHLOGL A，NEUPER C.Rapid Prototyping of an EEG Based Brain-Computer Interface（BCI）[J].IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering，2001，9（01）：49-58.

[20]李穎潔，樊飛燕，朱貽盛.精神分裂癥腦電在不同認(rèn)知作業(yè)下的復(fù)雜度分析[J].北京生物醫(yī)學(xué)工程，2006，25（05）：470-473.

[21]范維，劉曉燕.兒童癲癇發(fā)作前期腦電復(fù)雜性的分析[J].臨床神經(jīng)電生理學(xué)雜志，2003，12（02）：67-70.

[22]劉慧，丁北生，劉潔，等.局限性癲癇腦電時(shí)間序列的三種復(fù)雜度計(jì)算比較[J].生物物理學(xué)報(bào)，1998，14（02）：77-82.

[23]孫衛(wèi)國(guó).癲癇腦電的復(fù)雜度和近似熵研究[D].廣州：第一軍醫(yī)大學(xué)，

2006.

[24]盛倩倩.輕度認(rèn)知功能障礙與正常老年人記憶、腦電改變的縱向研究[D].天津：天津醫(yī)科大學(xué)，2013.

[25]LEHNERTZ K.Non-linear time series analysis of intracranial EEG recordings in patients with epilepsy-an overview[J].International Journal of Psychophysiology，1999，34（1）：45-52.

[26]周顥，邵晨曦.腦電波的定性復(fù)雜度研究[J].計(jì)算機(jī)仿真，2011，28（12）：172-174.

[27]彭靜，彭承琳.混沌理論和方法在醫(yī)學(xué)信號(hào)處理中的應(yīng)用[J].國(guó)際生物醫(yī)學(xué)工程雜志，2006，29（02）：124-127.

[28]何航程，沈模衛(wèi)，陳碩，等.認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域腦電復(fù)雜性測(cè)度方法的新進(jìn)展[J].應(yīng)用心理學(xué)，2002，8（03）：51-55.

[29]張志琴，張佃中.腦電Lempel-Ziv復(fù)雜度分析的預(yù)處理[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志，2009，26（05）：1422-1424.

[30]LEMPEL A，ZIV J.On the complexity of Finite sequence[J].IEEE Trans Inf Theory，1976，22（1）：75-81.

[31]王霆，王德堃，鄧興國(guó).腦電非線性動(dòng)力學(xué)分析在優(yōu)秀射箭運(yùn)動(dòng)員中樞疲勞研究中的應(yīng)用[J].體育科學(xué)，2010，30（2）：64-69.

[32]王霆，李建英，石巖，等.優(yōu)秀射箭運(yùn)動(dòng)員倒立訓(xùn)練后腦電非線性參數(shù)變化特征的研究[J].體育科學(xué)，2014，34（2）：48-53.

[33]李蓓蕾，林壘，董奇.兒童精細(xì)動(dòng)作能力的發(fā)展與學(xué)業(yè)成績(jī)的關(guān)系[J].心理學(xué)報(bào)，2002，34（5）：494-495.

[34]KONDAKOR I，BRANDEIS D，WACKERMANN J，et al.Multichannel EEG fields during and without visual input：frequency domain model source locations and dimensional complexities[J].Neurosci Lett，1997，226：49-52.

[35]KIM J，LEE H M，KIM W J，et al.Neural correlates of pre-performance routines in expert and novice archers[J].Neuroscience letters，2008，445（3）：236-241.

[36]TANG W T，ZHANG W Y，HUANGC C，et al.Postural tremor and control of the upper limb in air pistol shooters[J].Journal of sports sciences，2008，26（14）：1579-1587.

[37]徐立彬，李安民，劉玉.優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員大腦神經(jīng)效率及可塑性特點(diǎn)[J].首都體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，25（06）：566-572.

[38]孫貴新，徐文東，顧玉東.手部相關(guān)功能可塑性的研究進(jìn)展[J].實(shí)用手外科雜志，2002，16（3）：159-161.

[39]DEL PERCIO C，BABILONI C，BERTOLLO M，et al.Visuo-attentional and sensorimotor alpha rhythms are related to visuo-motor performance in athletes[J].Human brain mapping，2009，30（11）：3527-3540.

Characteristics of the EEG Complexity in Particular Brain Areas of Excellent Air Pistol Athletes with Training Load

WANG Ting，LI Jianying
（School of PE，Shanxi University，Taiyuan 030006，China）

The EEG complexity in certain brain areas of 24 excellent air pistol athletes under two states，unloaded and static state vs.loaded and actual shoot?ing state，were collected and compared the difference in the physiological state of the brain at the top and cerebral occipital areas of the athletes in these two states and with high or low shooting scores.The purpose is to explore the change of functional characteristics of the parietal lobe and occipital lobe，the senso?ry and visual center of the body，of these athletes in loaded state.The results showed that there is no sex-related difference in EGG complexity in certain brain areas of the air pistol athletes；long-term training has led to the growth of a certain adaptability of the central nervous system of a high-level athlete，with less reliance on vision than ordinary athletes.Athletes with different levels showed different trends of variation of EGG complexity in the parietal lobe and the occip?ital lobe during the period of aiming and the intervals between two shoots，this may be attributable to the difference of athletes’training level and ability to re?sist external disturbance.There exists remarkable difference of EGG complexity in certain brain areas of air pistol athletes having hit a high value scoring ring or having missed the target.On the one hand，this difference is partly due to the negative role played by the participation of visual information processing；on the other one hand，it also shows that the noted decrease of the EGG complexity in the athlete’s parietal lobe（the projection area of fingers in the cerebral ar?ea）has some link to the scores.

air pistol athletes；particular brain areas；EEG complexity；training load

G 804.8

A

1005-0000（2014）05-389-05

10.13297/j.cnki.issn1005-0000.2014.05.004

2014-03-30；

2014-08-02；錄用日期：2014-08-03

國(guó)家體育總局奧運(yùn)攻關(guān)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2013A014）

王霆（1980-），男，山西晉中人，助理研究員，在讀博士研究生，研究方向?yàn)轶w育教育訓(xùn)練學(xué)。作者單位：山西大學(xué)體育學(xué)院，山西太原030006。