魏 瑤，李安民

神經(jīng)效率假說認(rèn)為，在認(rèn)知任務(wù)加工期間，與低績(jī)效者相比，高績(jī)效被試任務(wù)皮層激活降低，表現(xiàn)大腦神經(jīng)功能的高效性[1-2]。研究者采用正電子斷層掃描（PET）、功能性磁共振成像信號(hào)（fMRI）和腦電圖（EEG）技術(shù)，進(jìn)行智力測(cè)驗(yàn)、詞語流暢、空間認(rèn)知、工作記憶等任務(wù)試驗(yàn)，結(jié)果顯示，高績(jī)效者任務(wù)皮層的激活水平低于對(duì)照組[3-6]，與神經(jīng)效率假說一致。練習(xí)對(duì)大腦皮層激活的影響研究表明，后天學(xué)習(xí)誘發(fā)大腦皮層功能適應(yīng)性變化，表現(xiàn)為皮層激活程度的改變[1，5-10]。這些結(jié)果表明，個(gè)體不同認(rèn)知能力，可以通過大腦皮層激活差異性呈現(xiàn)，并且，練習(xí)可能降低大腦任務(wù)皮層激活水平，提高大腦皮層的神經(jīng)效率。一些視知覺學(xué)習(xí)、音樂家和運(yùn)動(dòng)員數(shù)據(jù)也支持上述推論[11-14]。但是，另一些工作記憶、邏輯推理、數(shù)字轉(zhuǎn)換等任務(wù)研究顯示，高績(jī)效者的任務(wù)皮層激活更強(qiáng)[15-19]。練習(xí)對(duì)腦區(qū)任務(wù)皮層激活程度的改變趨勢(shì)，有皮層下降，也有皮層增強(qiáng)，還有下降和增強(qiáng)的皮層同時(shí)呈現(xiàn)[20-21]。因此，大腦認(rèn)知皮層神經(jīng)活動(dòng)機(jī)制十分復(fù)雜，將神經(jīng)效率解釋為皮層激活降低，可能過于簡(jiǎn)單化，需要進(jìn)一步深入探討[22]。

依據(jù)大腦皮層功能的特異性觀點(diǎn)，不同認(rèn)知能力的皮層功能區(qū)域存在差異。但是，大腦皮層功能也體現(xiàn)系統(tǒng)性，大腦認(rèn)知是不同腦區(qū)、不同層次的協(xié)同過程[23]，即使是簡(jiǎn)單任務(wù)，也誘發(fā)大腦皮層多層次、多區(qū)域激活[21，24]。大腦神經(jīng)圖論研究顯示，腦功能網(wǎng)絡(luò)是全域性小世界拓?fù)浜途钟蛐孕睦砟K化的統(tǒng)一[25-26]，是大腦主干網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)絡(luò)和交互網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜連接[27-29]。因此，探討個(gè)體大腦皮層神經(jīng)效率，既要分析腦區(qū)皮層功能激活，又要評(píng)價(jià)皮層間功能連接[6，30-32]。目前，大腦認(rèn)知神經(jīng)活動(dòng)的測(cè)量方法，主要包括神經(jīng)電生理和功能影像學(xué)技術(shù)。其中，神經(jīng)電生理技術(shù)，采用EEG低頻節(jié)律去同步化（如alpha-ERD）評(píng)價(jià)激活水平；功能影像學(xué)技術(shù)，采用fMRI血氧信號(hào)推測(cè)皮層激活程度。對(duì)大腦皮層間功能連接的評(píng)價(jià)，神經(jīng)電生理通過計(jì)算電極對(duì)EEG節(jié)律相干性系數(shù)；功能影像學(xué)計(jì)算興趣區(qū)的fMRI信號(hào)因果連接系數(shù)[33-35]。由于EEG節(jié)律震蕩活動(dòng)直接反映神經(jīng)元活動(dòng)，具有毫秒級(jí)的時(shí)間分辨率，在一些大尺度腦功能研究中，研究者常常采用EEG節(jié)律震蕩信號(hào)，揭示大腦認(rèn)知加工的神經(jīng)機(jī)制[36-38]，并將短距離（腦區(qū)內(nèi)）神經(jīng)元震蕩視為皮層激活程度，用長(zhǎng)距離（腦區(qū)間）神經(jīng)元震蕩評(píng)價(jià)功能連接程度[39-41]。因此，腦區(qū)皮層激活與功能連接，具有相同生理機(jī)制。

運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域常常采用橫向?qū)Ρ妊芯浚ㄟ^檢驗(yàn)運(yùn)動(dòng)員和對(duì)照組的差異性，驗(yàn)證長(zhǎng)期訓(xùn)練對(duì)大腦皮層可塑性影響。運(yùn)動(dòng)員大腦神經(jīng)效率研究，可以采用專家-新手范式，揭示長(zhǎng)期訓(xùn)練對(duì)運(yùn)動(dòng)員大腦皮層神經(jīng)效率的影響。由于運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的特異性，不同項(xiàng)目訓(xùn)練的大腦皮層功能變化，可能存在差異性。但相關(guān)研究顯示，運(yùn)動(dòng)認(rèn)知心理機(jī)制是感知-動(dòng)作循環(huán)，主要涉及大腦額、頂、枕、顳區(qū)等相關(guān)皮層[-46]請(qǐng)核對(duì)。一些視覺-動(dòng)作控制任務(wù)EEG研究顯示，與對(duì)照組相比，運(yùn)動(dòng)員任務(wù)皮層激活下降。如在簡(jiǎn)單專項(xiàng)動(dòng)作控制任務(wù)中，射擊選手中央?yún)^(qū)和枕葉皮層alpha-ERD水平更低[47]；藝術(shù)體操和空手道選手，在專項(xiàng)動(dòng)作評(píng)價(jià)任務(wù)期間，其枕-顳、枕-頂和鏡像系統(tǒng)alpha-ERD更低[48]。一些運(yùn)動(dòng)認(rèn)知fMRI數(shù)據(jù)也顯示，與對(duì)照組相比，運(yùn)動(dòng)員任務(wù)皮層激活更低。如在簡(jiǎn)單動(dòng)作反應(yīng)和視-空任務(wù)中，職業(yè)賽車手的輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)、頂區(qū)和額下區(qū)激活低于對(duì)照組[49]；在簡(jiǎn)單腳部動(dòng)作控制任務(wù)期間，職業(yè)足球精英隊(duì)員的動(dòng)作皮層的激活低于對(duì)照組[50]。上述結(jié)果與神經(jīng)效率假說一致。但是，另一些fMRI研究則顯示，專項(xiàng)動(dòng)作識(shí)別和表象任務(wù)期間，與對(duì)照組相比，運(yùn)動(dòng)員鏡像系統(tǒng)（MNS）、動(dòng)作觀察網(wǎng)絡(luò)（AON）、默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)（DON）和前運(yùn)動(dòng)區(qū)（PMC）等皮層誘發(fā)激活更高[51-53]，結(jié)果與神經(jīng)效率假說不一致?？梢姡\(yùn)動(dòng)領(lǐng)域大腦皮層神經(jīng)效率，可能存在條件性限制，不僅關(guān)注皮層激活變化趨勢(shì)，還要分析大腦功能網(wǎng)絡(luò)特征。

前人研究顯示，練習(xí)誘發(fā)大腦皮層的可塑性[54]，并且，大腦認(rèn)知加工熟練化，表現(xiàn)心理模塊化自動(dòng)化趨勢(shì)。其中，心理模塊內(nèi)的連接增強(qiáng)，模塊間的連接削弱[55]。從運(yùn)動(dòng)認(rèn)知研究的心理行為數(shù)據(jù)來看，練習(xí)導(dǎo)致個(gè)體認(rèn)知加工方式，從控制性向自動(dòng)化轉(zhuǎn)變[10]，表現(xiàn)為高級(jí)認(rèn)知控制皮層的能量消耗降低，節(jié)約中樞認(rèn)知資源，提高了練習(xí)者行為績(jī)效[56]。神經(jīng)生理學(xué)研究顯示，練習(xí)對(duì)大腦皮層功能可塑性，可能表現(xiàn)為神經(jīng)元功能的適應(yīng)性變化，神經(jīng)元連接突觸的數(shù)量?jī)?yōu)化，以及功能有效連接的強(qiáng)化[2，12，20]。運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域相關(guān)研究也顯示，長(zhǎng)期訓(xùn)練可能誘發(fā)腦區(qū)功能連接下降。如在專項(xiàng)任務(wù)期間，與對(duì)照組相比，射擊選手的左側(cè)顳-額（alpha節(jié)律）相干性系數(shù)下降[30，57]；高爾夫有效推桿任務(wù)中，高爾夫選手的左側(cè)顳-額（alpha節(jié)律）相干性更低[58]；在專項(xiàng)動(dòng)作識(shí)別任務(wù)中，乒乓球選手的左側(cè)顳-額（theta）節(jié)律更低相干性[59]，動(dòng)作表象任務(wù)誘發(fā)乒乓球運(yùn)動(dòng)員左側(cè)頂-顳（alpha）節(jié)律更低相干性[60]，這些結(jié)果表明功能連接程度下降了。然而，另一些研究結(jié)果顯示，長(zhǎng)期訓(xùn)練誘發(fā)腦區(qū)間功能連接增強(qiáng)。如在乒乓球接發(fā)球動(dòng)作表象任務(wù)中，運(yùn)動(dòng)員右側(cè)顳-額（theta）節(jié)律相干性更高[53，61]；在一般視覺-空間任務(wù)中，乒乓球運(yùn)動(dòng)員的頂-枕、頂-額（alpha）節(jié)律相干性更高[62]；大腦fMRI數(shù)據(jù)顯示，在簡(jiǎn)單視-動(dòng)任務(wù)期間，職業(yè)賽車手左側(cè)頂-顳、顳中回-前運(yùn)動(dòng)區(qū)連接系數(shù)更高[49]。大腦功能連接變化趨勢(shì)的不一致，可能與任務(wù)屬性、加工方式、皮層環(huán)路等因素相關(guān)[6，21，32]。心理模塊化是認(rèn)知熟練化自動(dòng)化的重要特征，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)大腦功能連接的影響，可能表現(xiàn)為腦功能網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，即強(qiáng)化有效功能連接，削弱低效或無效連接[63-65]?？赡苁苷{(diào)節(jié)變量的影響，腦功能連接變化趨勢(shì)并不一致。因此，從腦區(qū)功能連接視角，分析大腦皮層的神經(jīng)效率，需要明確所分析的功能連接通路，是否屬于熟練化運(yùn)動(dòng)認(rèn)知加工的有效連接。

專項(xiàng)動(dòng)作的識(shí)別，是運(yùn)動(dòng)認(rèn)知加工的重要環(huán)節(jié)，特別是開式技能運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，運(yùn)動(dòng)情境復(fù)雜多變，對(duì)運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作識(shí)別能力提出更高要求。視知覺學(xué)習(xí)研究顯示，練習(xí)誘發(fā)皮層功能可塑性，不僅涉及視覺皮層，還誘發(fā)額、顳等高級(jí)中樞功能性改變[66-67]，并且，在不同學(xué)習(xí)階段和任務(wù)復(fù)雜程度條件下，表現(xiàn)皮層激活變化與激活皮層分布區(qū)域的差異性[68-70]。動(dòng)作識(shí)別的神經(jīng)機(jī)制主要涉及頂-枕、顳-枕視覺通路，以及額-頂鏡像神經(jīng)元[71-72]，其中，頂內(nèi)溝/下頂葉（IPS/IPL）-額下弓形溝（IAS）-顳上溝（STS）之間交互作用，是動(dòng)作識(shí)別加工的主要神經(jīng)環(huán)路[73]。根據(jù)大腦皮層的可塑性，長(zhǎng)期專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，很可能誘發(fā)動(dòng)作識(shí)別皮層功能可塑性。不僅提高動(dòng)作識(shí)別的行為績(jī)效，還可能誘發(fā)任務(wù)皮層的可塑性，優(yōu)化動(dòng)作認(rèn)知神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，降低皮層激活程度，提高運(yùn)動(dòng)員大腦神經(jīng)效率。但是，目前專項(xiàng)動(dòng)作識(shí)別的研究顯示，運(yùn)動(dòng)員的任務(wù)皮層激活和功能連接的變化趨勢(shì)并不一致[53，60-61，74]。由于運(yùn)動(dòng)情境快速、復(fù)雜、多變，與一般物體和空間識(shí)別相比，專項(xiàng)動(dòng)作識(shí)別加工，特別是快速對(duì)抗性項(xiàng)目動(dòng)作識(shí)別任務(wù)，可能誘發(fā)更廣泛的皮層功能激活范圍，對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接的可塑性變化更復(fù)雜。大腦功能偏側(cè)化，也可能進(jìn)一步影響皮層激活和功能連接的變化趨勢(shì)[75-76]。此外，在專項(xiàng)動(dòng)作識(shí)別的神經(jīng)效率研究中，特別是采用專家新手范式，誘發(fā)任務(wù)的選擇尤其重要，既要考慮生態(tài)學(xué)效度，又要保證專家新手加工方式和誘發(fā)皮層環(huán)路一致性。而受被試的運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)的影響，誘發(fā)任務(wù)容易導(dǎo)致專家和新手的加工方式和皮層環(huán)路不同，那么這種條件下皮層激活變化，無法驗(yàn)證神經(jīng)效率假說，激活組間差異可能是經(jīng)驗(yàn)策略，而不是神經(jīng)元功能的差異性[22]。但是，目前運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域?qū)ｍ?xiàng)任務(wù)加工神經(jīng)機(jī)制研究，很少考慮運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)的調(diào)節(jié)效應(yīng)，這在神經(jīng)效率研究中應(yīng)特別注意。

為了從大腦皮層的激活和功能連接視角，分析運(yùn)動(dòng)員的專項(xiàng)動(dòng)作識(shí)別的神經(jīng)活動(dòng)特征，揭示長(zhǎng)期訓(xùn)練對(duì)運(yùn)動(dòng)員皮層功能的可塑性，驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)員大腦皮層的神經(jīng)效率。根據(jù)目前相關(guān)研究結(jié)果，本研究應(yīng)用腦電技術(shù)，選擇典型快速對(duì)抗性乒乓球項(xiàng)目，采用專家新手范式，通過發(fā)球動(dòng)作識(shí)別任務(wù)試驗(yàn)，比較專家和新手的行為和腦電數(shù)據(jù)組間差異性，分析長(zhǎng)期訓(xùn)練對(duì)專項(xiàng)動(dòng)作識(shí)別皮層功能的影響。依據(jù)大腦可塑性理論和大腦神經(jīng)效率假說，提出如下假設(shè)：（1）乒乓球運(yùn)動(dòng)員專項(xiàng)動(dòng)作識(shí)別行為績(jī)效優(yōu)于對(duì)照組；（2）乒乓球運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作識(shí)別相關(guān)皮層誘發(fā)的alpha節(jié)律ERD水平低于對(duì)照組；（3）乒乓球運(yùn)動(dòng)員的右側(cè)枕-顳、枕-額、顳-額等腦區(qū)電極對(duì)theta、alpha等節(jié)律相干性系數(shù)更高，左側(cè)枕-顳、顳-額、頂-顳等電極對(duì)theta、alpha節(jié)律相干性系數(shù)更低。為驗(yàn)證上述假設(shè)，隨機(jī)抽取乒乓球二級(jí)運(yùn)動(dòng)員為專家組，乒乓球普修班大學(xué)生為新手組，完成乒乓球發(fā)旋轉(zhuǎn)球動(dòng)作識(shí)別的試驗(yàn)任務(wù)，同步記錄行為數(shù)據(jù)和腦電信號(hào)，通過比較和分析被試的反應(yīng)時(shí)、正確率、ERD/S和相干性系數(shù)組間差異，驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)員專項(xiàng)動(dòng)作識(shí)別的神經(jīng)效率。

1 研究對(duì)象與方法

1.1被試

隨機(jī)抽取乒乓球國(guó)家二級(jí)大學(xué)生運(yùn)動(dòng)員為專家組（n=19，Age=20.2±1.2），訓(xùn)練年限都是10年以上，并隨機(jī)抽取乒乓球普修水平的大學(xué)生為新手組（n=20，Age=20.8±0.9），研究任務(wù)為發(fā)不同旋轉(zhuǎn)球的動(dòng)作識(shí)別。被試智力正常，身心健康，無精神病史，都是全日制在校大學(xué)生，且均為右利手，平均年齡組間差異不顯著（t=0.34，P＞0.05）。試驗(yàn)前閱讀任務(wù)保證書，均是自愿參與試驗(yàn)，通過主試的講解，較快熟悉試驗(yàn)流程與要求。試驗(yàn)結(jié)束后支付一定報(bào)酬。

1.2 試驗(yàn)任務(wù)

試驗(yàn)前，被試填寫基本信息，并佩戴好電極帽，調(diào)整座椅位置等預(yù)備工作，讓被試舒適地坐在計(jì)算機(jī)屏幕前，雙眼平視屏幕中心位置，相距90 cm。試驗(yàn)開始顯示指導(dǎo)語，告知試驗(yàn)任務(wù)與要求，試驗(yàn)采用E-Prime2.0程序編寫任務(wù)呈現(xiàn)序列，每個(gè)刺激任務(wù)呈現(xiàn)之前，屏幕顯示“+”提示，然后呈現(xiàn)刺激任務(wù)，時(shí)間設(shè)置3 s，按鍵反應(yīng)后任務(wù)消失，緩沖2 s，然后呈現(xiàn)下一個(gè)trail（見圖1）。全部任務(wù)是乒乓球不同旋轉(zhuǎn)發(fā)球的動(dòng)作視頻。由于乒乓球發(fā)球動(dòng)作復(fù)雜多變，識(shí)別難度大，新手因難度大可能采取隨機(jī)猜測(cè)方式，導(dǎo)致2組被試的加工方式和神經(jīng)通路都不同，影響行為和腦電數(shù)據(jù)的有效性。根據(jù)一般動(dòng)作程序理論，動(dòng)作速度屬于動(dòng)作模型的易變部分，調(diào)整速度而并不改變動(dòng)作的基本屬性[77]。因此，本研究將刺激呈現(xiàn)速度定格為16幀/s，既不改變動(dòng)作屬性，保證生態(tài)學(xué)效度，又降低動(dòng)作識(shí)別難度，確保2組被試采用的加工方式和誘發(fā)皮層通路相同。本研究將能夠發(fā)側(cè)下旋球的動(dòng)作作為靶刺激，其余為非靶刺激，兩者比例為1：1，全部刺激任務(wù)共140個(gè)，試驗(yàn)過程隨機(jī)呈現(xiàn)刺激，要求被試辨認(rèn)是否屬于發(fā)側(cè)下旋球的動(dòng)作，是按“1”鍵，不是不按鍵。試驗(yàn)過程設(shè)休息鍵，便于被試消除中途疲勞，按任意鍵繼續(xù)，全部試驗(yàn)時(shí)間大約30 min。

圖1 試驗(yàn)刺激的呈現(xiàn)程序Figure1 Rendering Procedure of Experimental Stimuli

1.3 儀器與數(shù)據(jù)采集

使用2臺(tái)DELL計(jì)算機(jī)記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中，一臺(tái)采用EPrime 2.0程序，編制試驗(yàn)程序和播放刺激任務(wù)，并收集被試在線行為數(shù)據(jù)，用于計(jì)算正確率和反應(yīng)時(shí)指標(biāo)值。另一臺(tái)同步連接德國(guó)Brain Products公司64導(dǎo)腦電記錄電極帽和放大器，通過BP Recorder2.0軟件，同步采集任務(wù)誘發(fā)被試腦電數(shù)據(jù)，便于后期離線處理。電極帽為標(biāo)準(zhǔn)10-20系統(tǒng)，AFz為參考電極點(diǎn)，F(xiàn)Cz為接地電極點(diǎn)（Ground）。全部電極電阻小于5 KΩ，信號(hào)帶寬0.1～100 Hz，采樣率為256 Hz。

1.4 腦電數(shù)據(jù)處理

（1）首先，對(duì)全部被試的離線腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。主要包括以雙耳乳突的平均電位為參考值，更改原參考電極點(diǎn)；采用獨(dú)立成分法（ICA）去除眨眼偽跡，并排除噪音干擾和其他偽跡；采用40 Hz低通濾波，去除50 Hz市電干擾，并將波幅大于±100 μV偽跡自動(dòng)剔除。其次，對(duì)預(yù)處理后的腦電數(shù)據(jù)，按照刺激鎖時(shí)方法處理。由于絕大部分被試反應(yīng)時(shí)均小于2 s，本試驗(yàn)EEG分段采用刺激鎖時(shí)方式，依據(jù)同步記錄的mark點(diǎn)，將被試回答正確的腦電數(shù)據(jù)分段，包括基線期（-2 000 ms，0）和事件期（0，2 000 ms）2段。預(yù)處理數(shù)據(jù)用于alpha-ERD/S和相干性系數(shù)的計(jì)算。

（2）根據(jù)前人有關(guān)視覺動(dòng)作識(shí)別加工誘發(fā)腦區(qū)特征[30，50]，大腦功能的偏側(cè)化特征[53，59，74，76]，以及有關(guān) alpha節(jié)律去同步化/同步化反映皮層激活的生理意義[78]。本研究通過計(jì)算皮層誘發(fā)EEG的低、高頻alpha-ERD/S水平，評(píng)價(jià)視覺動(dòng)作識(shí)別相關(guān)興趣區(qū)皮層激活變化。計(jì)算公式為：ERD/S=（E-P）/P×100%，E表示事件期節(jié)律功率值，P表示基線期節(jié)律功率值。首先，將預(yù)處理腦電數(shù)據(jù)，通過BP分析軟件包，進(jìn)行傅里葉變換，并提取事件期和基線期的不同節(jié)律（如alpha）功率值；其次，采用SPSS編程計(jì)算全部被試的alpha-ERD/S。負(fù)值表示節(jié)律波去同步化（ERD），正值表示節(jié)律同步化（ERS），其中，alpha-ERD和ERS分別反映皮層的激活或抑制水平。本研究目的是探討任務(wù)正相關(guān)皮層網(wǎng)絡(luò)（TPN），主要包括視覺背側(cè)通路（BAs7/5/6d）、腹側(cè)通路（BAs19/37/20）和鏡像系統(tǒng)（BAs40/6v/44/45）等興趣區(qū)（ROI），主要計(jì)算O1、O2、P3、P4、P5、P6、F5、F6、T7和T8等電極點(diǎn)的alpha-ERD/S值。

（3）根據(jù)大腦網(wǎng)絡(luò)圖論研究，大腦認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)全域性小世界拓?fù)浜途钟蛐阅K化特征，并且，熟練化加工促進(jìn)大腦網(wǎng)絡(luò)功能模塊化，熟練化有效功能連接加強(qiáng)，與熟練化無關(guān)的連接減弱[55]，能夠最大限度提高大腦皮層認(rèn)知加工效率[79]，進(jìn)而降低局部皮層激活水平。神經(jīng)科學(xué)研究顯示，練習(xí)誘發(fā)神經(jīng)皮層功能重組，神經(jīng)元現(xiàn)有突觸連接強(qiáng)化或新突觸的形成，因此，神經(jīng)效率可能與大腦功能連接的改變相關(guān)[2，21]。因此，本研究通過計(jì)算誘發(fā)腦區(qū)EEG節(jié)律的相干性系數(shù)，反映皮層間的神經(jīng)功能耦合程度。相干性系數(shù)計(jì)算公式為：Coh（x，y）（f）=Sxy（f）/[Sxx（f）×Syy（f）]1/2。其中，Coh（x，y）（f）表示x和y2個(gè)信號(hào)f節(jié)律的相干系數(shù)，反映不同腦區(qū)皮層間功能耦合程度，取值范圍[0，1]，“1”說明信號(hào)y是x的在某一頻頻段上完全相關(guān)，“0”表明信號(hào)y是x的在某一頻段完全獨(dú)立；Sxy表示x（t）和y（t）信號(hào)的交叉能量譜（Cross-power spectrum），Sxx和Syy分別是x（t）和y（t）信號(hào)的自頻譜（Auto-spectra）。運(yùn)行BP分析軟件包的相干性計(jì)算工具，計(jì)算任務(wù)期誘發(fā)電極對(duì)的 theta（4～7 Hz），low alpha（8～10 Hz），high alpha（11～13 Hz）節(jié)律波相干性系數(shù)。并且，為了避免其他潛在環(huán)路（如抑制加工環(huán)路）對(duì)任務(wù)皮層連接分析的干擾，本研究只探討皮層激活增強(qiáng)腦區(qū)的相干系數(shù)，主要計(jì)算左半球內(nèi)（O1P3，O1T7，O1F3，T7F3，P3F3，T7P3）、右半球內(nèi)（O2P4，O2T8，O2F4，T8F4，P4F4，T8P4）和半球間（O1O2，P3P4，T7T8，F(xiàn)3F4）腦區(qū)電極對(duì)相干性系數(shù)（見圖2）。

圖2 半球內(nèi)或半球間電極對(duì)的相干性Figure2 Coherence of Inter/Intra-hemispheric Electrode Pairings

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

（1）本研究運(yùn)用KS方法，對(duì)行為和腦電指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)。為了驗(yàn)證假設(shè)一，研究采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)法，檢驗(yàn)反應(yīng)時(shí)的組間差異顯著性（α=0.05，下同）；運(yùn)用Z檢驗(yàn)法，檢驗(yàn)被試正確率的組間差異顯著性。（2）為了分析專項(xiàng)動(dòng)作識(shí)別誘發(fā)皮層腦電特征，本研究依據(jù)腦區(qū)電極點(diǎn)分布與前期研究結(jié)果[80-81]，計(jì)算被試O1、O2、T7、T8 、P3、P4、P5、P6、F5和F6等電極點(diǎn)EEG信號(hào)指標(biāo)。采用Mauchly球型度，檢驗(yàn)不同被試組方差齊性，并對(duì)方差不齊性的數(shù)據(jù)，采用Greenhouse-Geisser法進(jìn)行自由度矯正。（3）為了驗(yàn)證假設(shè)二，采用三因素（2組別×2半球×2腦區(qū)電極點(diǎn)）重復(fù)測(cè)量方差分析法，分別對(duì)背、腹側(cè)視覺通路，以及鏡像系統(tǒng)的主要電極點(diǎn)，進(jìn)行alpha-ERD/S水平的組間差異性檢驗(yàn)。（4）為了驗(yàn)證假設(shè)三，采用三因素（2組別×2半球×6電極對(duì)）重復(fù)測(cè)量方差分析方法，分別對(duì)O1P3、O1T7、O1F3、F3T7、F3P3、T7P3電極對(duì)，以及O2P4、O2T8、O2F4、F4T8、F4P4、T8P4電極對(duì)，進(jìn)行theta、低頻和高頻alpha節(jié)律相干性系數(shù)的組間差異性檢驗(yàn)；采用兩因素（2組別×4腦區(qū)）重復(fù)測(cè)量方差分析方法，對(duì)O1O2、T7T8、P3P4、F3F4電極對(duì)進(jìn)行theta、低頻和高頻alpha節(jié)律相干性系數(shù)的組間差異性檢驗(yàn)。（5）對(duì)方差分析交互效應(yīng)顯著的結(jié)果，進(jìn)行簡(jiǎn)單效應(yīng)分析與事后比較，進(jìn)一步明確腦電指標(biāo)的組間差異顯著性。

2結(jié)果

2.1 行為數(shù)據(jù)

本研究分別對(duì)被試反應(yīng)時(shí)和正確率進(jìn)行組間差異顯著性檢驗(yàn)，反應(yīng)時(shí)T檢驗(yàn)結(jié)果顯示，專家組[n=19，（1 520±173）ms]與新手組[n=18，（1 691±167）ms]差異不顯著（t=1.34，P＞0.05）；正確率Z檢驗(yàn)結(jié)果顯示，專家組（n=19，84.85%±4.22%）和新手組（n=18，74.01%±8.59%）差異顯著（Z=2.71，P＜0.05），專家組的動(dòng)作識(shí)別正確率高于新手組。

2.2 Alpha-ERD/S水平的比較

低頻alpha-ERD/S的組間差異性檢驗(yàn)結(jié)果顯示：背側(cè)通路（O1、O2、P3、P4）的組間主效應(yīng)顯著[F（1，35）=8.398，P＜0.01，?2=0.194]，半球主效應(yīng)顯著[F（1，35）=13.218，P＜0.01，?2=0.274]，組別、半球和腦區(qū)電極點(diǎn)交互效應(yīng)不顯著[F（1，35）=1.141，P＞0.05，?2=0.032]；腹側(cè)通路（O1、O2、T7、T8）的組別主效應(yīng)顯著[F（1，35）=5.336，P＜0.05，?2=0.132]，半球主效應(yīng)顯著[F（1，35）=45.266，P＜0.01，?2=0.564]；鏡像系統(tǒng)（F5、F6 、P5、P6）的組別主效應(yīng)不顯著[F（1，35）=2.591，P＞0.05，?2=0.132]，組別、半球、腦區(qū)電極點(diǎn)交互效應(yīng)也不顯著[F（1，35）=2.995，P＞0.05，?2=0.079]。事后比較顯示，專家組枕-頂視覺通路O1、O2、P3、P4電極點(diǎn)的低頻alpha-ERD低于新手組（見圖3）。

高頻alpha-ERD/S的組間差異性檢驗(yàn)結(jié)果顯示：背側(cè)通路（O1、O2、P3、P4）的半球主效應(yīng)顯著[F（1，35）=6.520，P＜0.01，?2=0.220]，組別主效應(yīng)顯著[F（1，35）=17.767，P＜0.01，?2=0.337]，半球、腦區(qū)電極點(diǎn)和組間交互效應(yīng)顯著[F（1，35）=6.392，P＜0.05，?2=0.154]；腹側(cè)通路（O1、O2、T7、T8）的組別主效應(yīng)顯著[F（1，35）=17.120，P＜0.01，?2=0.328]，半球組別交互效應(yīng)顯著[F（1，35）=4.867，P＜0.05，?2=0.122]，組別和腦區(qū)交互效應(yīng)顯著[F（1，35）=13.059，P＜0.01，?2=0.272]，半球、電極點(diǎn)和組間交互效應(yīng)顯著[F（1，35）=15.504，P＜0.05，?2=0.307]；鏡像系統(tǒng)組別主效應(yīng)顯著[F（1，35）=30.025，P＜0.01，?2=0.462]，腦區(qū)電極點(diǎn)主效應(yīng)顯著[F（1，35）=9.876，P＜0.01，?2=0.220]，半 球 主 效應(yīng) 顯 著 [F（1，35）=11.924，P＜0.01，?2=0.254]，腦區(qū)與組別交互效應(yīng)顯著[F（1，35）=19.027，P＜0.01，?2=0.352]。簡(jiǎn)單效應(yīng)分析顯示：左側(cè)頂區(qū)[F（1，35）=13.574，P＜0.01，?2=0.279]組間差異顯著，左側(cè)枕區(qū)[F（1，35）=12.351，P＜0.01，?2=0.262]和右側(cè)枕區(qū)[F（1，35）=13.959，P＜0.01，?2=0.285]組間差異顯著，左側(cè)顳區(qū)（T7）組間差異顯著[F（1，35）=13.744，P＜0.01，?2=0.282]，鏡像系統(tǒng)雙側(cè)（F5、F6）額中回[F（1，35）=41.639，P＜0.01，?2=0.543]和雙側(cè)（P5、P6）下頂葉[F（1，35）=17.883，P＜0.01，?2=0.338]組間差異顯著。事后比較顯示：專家組左側(cè)上頂葉（P3）、左側(cè)顳區(qū)（T7）、雙側(cè)下頂葉（P5、P6），雙側(cè)額中葉（F5、F6）和雙側(cè)枕葉（O1、O2）高頻alpha-ERD低于新手組（P＜0.01）（見圖3）。

圖3 興趣區(qū)電極點(diǎn)低頻和高頻Alpha節(jié)律ERD/S均值Figure3 Low/High-alpha Average ERD/S of the ROIS Electrode

2.3 EEG節(jié)律相干性的比較

（1）進(jìn)行theta節(jié)律相干性系數(shù)的差異性檢驗(yàn)。半球內(nèi)重復(fù)測(cè)量（2組別×2半球×6電極對(duì)）方差分析顯示：組別主效應(yīng)不顯著顯著[F（1，35）=1.417，P＞0.05，?2=0.039]，半球主效應(yīng)顯著[F（1，35）=6.292，P＜0.05，?2=0.152]；腦區(qū)電極對(duì)主效應(yīng)顯著[F（5，175）=585.491，P＜0.01，?2=0.944]，半球和組別交互效應(yīng)顯著[F（1，35）=39.257，P＜0.01，?2=0.529]，腦區(qū)電極對(duì)與組別交互效應(yīng)不顯著[F（5，175）=1.133，P＞0.05，?2=0.031]，半球、腦區(qū)電極對(duì)和組別交互效應(yīng)顯著[F（5，175）=3.888，P＜0.01，?2=0.101]。事后比較顯示：專家組左側(cè)額-顳（F3T7）相干性系數(shù)均值低于新手 組 [F（1，35）=4.023，P＜0.05，?2=0.121]；專 家 組 右 側(cè) 枕 -顳（O2T8）相干性高于新手組[F（1，35）=4.884，P＜0.05，?2=0.122]，專家組的右側(cè)枕-顳（O2F4）相干性高于新手組[F（1，35）=5.241，P＜0.05，?2=0.151]，右側(cè)額-顳（F4T8）相干性高于業(yè)余組[F（1，35）=19.721，P＜0.01，?2=0.361]。半球間重復(fù)測(cè)量（2組別×4 腦區(qū)電極對(duì)）方差分析顯示：腦區(qū)主效應(yīng)顯著[F（3，105）=216.345，P＜0.01，?2=0.704]，組別主效應(yīng)顯著[F（1，35）=25.167，P＜0.01，?2=0.418]，腦區(qū)和組別交互效應(yīng)顯著[F（3，105）=4.082，P＜0.05，?2=0.104]。事后比較顯示：專家組額區(qū)[F（1，35）=8.916，P＜0.01，?2=0.203]、頂區(qū)[F（1，35）=6.762，P＜0.05，?2=0.133]和顳葉[F（1，35）=5.447，P＜0.05，?2=0.121]半球間相干性系數(shù)低于新手組（見圖4）。

（2）進(jìn)行低頻alpha相干性系數(shù)的差異性檢驗(yàn)。半球內(nèi)重復(fù)測(cè)量（2組別×2半球×6電極對(duì)）方差分析顯示：組別主效應(yīng)不顯著[F（1，35）=0.852，P＞0.05，?2=0.024]，半球主效應(yīng)不顯著[F（1，35）=0.625，P＜0.05，?2=0.018]；腦區(qū)電極對(duì)主效應(yīng)顯著[F（5，175）=248.491，P＜0.01，?2=0.876]，半球和組別交互效應(yīng)顯著[F（1，35）=17.541，P＜0.01，?2=0.334]，電極對(duì)與組別交互效應(yīng)不顯著[F（1，35）=1.651，P＜0.05，?2=0.045]，半球、電極對(duì)和組別的交互效應(yīng)顯著[F（5，175）=6.235，P＜0.01，?2=0.151]。事后比較顯示：專家組左半球顳-額（T7F3）相干性低于新手組[F（1，35）=12.615，P＜0.01，?2=0.265]，而右半球顳-額（T8-F4）相干性高于新手組[F（1，35）=2.105，P＜0.05，?2=0.057]。半球間重復(fù)測(cè)量（2組別×4腦區(qū)電極對(duì)）方差分析顯示：組別主效應(yīng)顯著[F（1，3）=5.520，P＜0.05，?2=0.136]，腦區(qū)主效應(yīng)顯著[F（3，105）=383.781，P＜0.01，?2=0.916]，組別與腦區(qū)交互效應(yīng)顯著[F（3，105）=4.646，P＜0.05，?2=0.117]。事后比較顯示：專家組額區(qū)半球間[F（1，35）=6.243，P＜0.05，?2=0.151]、頂區(qū)半球間[F（1，35）=6.958，P＜0.05，?2=0.165]和顳區(qū)半球間[F（1，35）=4.174，P＜0.05，?2=0.093]電極對(duì)相干性系數(shù)低于新手組（見圖4）。

（3）進(jìn)行高頻alpha節(jié)律相干性的差異性檢驗(yàn)。半球內(nèi)（2組別×2半球×6電極對(duì)）重復(fù)測(cè)量方差分析顯示：組別主效應(yīng)不顯著 [F（1，35）=0.138，P＞0.05，?2=0.004]，半球 主效應(yīng) 不顯 著[F（1，35）=0.483，P＞0.05，?2=0.014]；電極對(duì)主效應(yīng)顯著[F（5，175）=929.502，P＜0.01，?2=0.964]，半球和組別交互效應(yīng)顯著[F（1，35）=4.991，P＜0.05，?2=0.125]，電極對(duì)與組別交互效應(yīng)顯著[F（5，175）=7.511，P＜0.01，?2=0.177]，半球、電極對(duì)和組別的交互效應(yīng)顯著[F（5，175）=5.741，P＜0.05，?2=0.145]。事后比較顯示：左半球內(nèi)的電極對(duì)中，專家組的左側(cè)枕-頂（O1P3）電極對(duì)[F（1，35）=4.768，P＜0.05，?2=0.112]、枕-額（O1F3）電極對(duì)[F（1，35）=5.541，P＜0.05，?2=0.137]、顳-額（T7F3）電極對(duì)[F（1，35）=4.987，P＜0.05，?2=0.124]和額-頂（F3P3）電極對(duì)[F（1，35）=5.619，P＜0.05，?2=0.138]相干性系數(shù)低于新手組；右半球內(nèi)的電極對(duì)中，專家組的右側(cè)枕-顳（O2T8）電極對(duì)[F（1，35）=4.775，P＜0.05，?2=0.182]、枕-額（O2F4）電極對(duì)[F（1，35）=6.763，P＜0.05，?2=0.174]、額-顳（F4T8）電極對(duì)[F（1，35）=7.945，P＜0.01，?2=0.219]相干性高于新手組。半球間電極對(duì)（2組別×4腦區(qū)電極對(duì)）重復(fù)測(cè)量方差分析顯示：組別主效應(yīng)顯 著[F（1，35）=5.551，P＜0.05，?2=0.137]，腦區(qū) 主效 應(yīng)顯 著[F（1，35）=671.981，P＜0.01，?2=0.950]，腦區(qū)與組別交互效應(yīng)顯著[F（3，105）=7.659，P＜0.01，?2=0.180]。事后比較顯示：專家組的左右額區(qū)[F（1，35）=8.635，P＜0.01，?2=0.198]、左右頂區(qū)[F（1，35）=7.961，P＜0.01，?2=0.185]電極對(duì)的相干性低于新手組（見圖4）。

3討論

為了通過乒乓球?qū)ｍ?xiàng)任務(wù)試驗(yàn)的行為績(jī)效和腦電數(shù)據(jù)分析，揭示專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)動(dòng)作識(shí)別皮層神經(jīng)效率影響，本研究通過比較和分析專家和新手2組被試的行為和腦電數(shù)據(jù)差異性，驗(yàn)證研究假設(shè)。

圖4 興趣區(qū)電極對(duì)theta、低頻alpha和高頻alpha節(jié)律相干性系數(shù)圖片重新修訂請(qǐng)核對(duì)Figure4 Coherence of the ROIS Electrode Pairings for Theta，Lowalpha，High-alpha

3.1 行為績(jī)效分析

為了驗(yàn)證假設(shè)一，本研究分析2組被試的反應(yīng)時(shí)、準(zhǔn)確率等行為數(shù)據(jù)?？傮w來看，2組被試都能正常識(shí)別發(fā)球動(dòng)作任務(wù)，正確率都較高，這說明新手并不是采取隨機(jī)猜測(cè)方式，而是努力而認(rèn)真地完成試驗(yàn)任務(wù)。本研究采用較慢呈現(xiàn)速度，2組被試（特別是新手）都能感知提取識(shí)別動(dòng)作所需要的信息，完成發(fā)球動(dòng)作識(shí)別加工。同時(shí)，全部被試動(dòng)作識(shí)別正確率較高，表明刺激任務(wù)呈現(xiàn)速度較慢，并不改變發(fā)球動(dòng)作屬性[77]，保證了研究生態(tài)效度，也盡量避免2組被試加工方式與皮層環(huán)路的差異性。行為數(shù)據(jù)的組間差異性檢驗(yàn)顯示，專家組動(dòng)作識(shí)別正確率高于對(duì)照組，反應(yīng)時(shí)組間差異不顯著，這表明在動(dòng)作識(shí)別任務(wù)過程，專家識(shí)別加工的高績(jī)效加工，可能與識(shí)別過程采用準(zhǔn)確性為主的策略，而不是追求識(shí)別的快速度，結(jié)果與前期動(dòng)作識(shí)別相關(guān)研究一致[60，75]。專家組呈現(xiàn)的動(dòng)作識(shí)別高正確率，驗(yàn)證了假設(shè)一。

專家表現(xiàn)更高動(dòng)作識(shí)別準(zhǔn)確性，可能與運(yùn)動(dòng)員豐富專項(xiàng)動(dòng)作經(jīng)驗(yàn)有關(guān)[80]。運(yùn)動(dòng)認(rèn)知是多成分系統(tǒng)、多加工方式協(xié)同過程，感知-動(dòng)作循環(huán)是動(dòng)作認(rèn)知是心理機(jī)制，觀察他人和執(zhí)行相同動(dòng)作共享編碼，具有相同心理表征[42]。專家動(dòng)作自動(dòng)化加工模式，不僅節(jié)約動(dòng)作執(zhí)行加工資源，也能通過感知-動(dòng)作循環(huán)，降低動(dòng)作識(shí)別和理解的資源消耗，提高專家動(dòng)作覺察、分辨和確認(rèn)的有效性[81]。物體識(shí)別的特征匹配模型認(rèn)為，知覺是外部信息與記憶特征模型匹配（自下而上），以及記憶特征模型和外部信息反饋（自上而下）的雙向信息流交互作用過程[82]。乒乓球發(fā)球動(dòng)作識(shí)別加工，也是自上而下與自下而上的交互過程。個(gè)體記憶網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)作經(jīng)驗(yàn)，影響識(shí)別加工過程。其中，專家發(fā)球動(dòng)作特征記憶模型，具有高度概念化、自動(dòng)化特征，可能通過自上而下反饋信息流，影響動(dòng)作特征的信息提取與匹配。但是，新手記憶的動(dòng)作特征模型，概括化水平低，以控制性加工為主，這需要提取更多動(dòng)作細(xì)節(jié)信息，消耗更多控制性認(rèn)知資源，才能完成發(fā)球動(dòng)作特征識(shí)別。這種高認(rèn)知負(fù)荷、低效率資源消耗的特征，不利于中樞資源合理分配，降低動(dòng)作識(shí)別的行為績(jī)效。一些籃球[83]、乒乓球[84]相關(guān)的眼動(dòng)研究也證實(shí)，專家眼動(dòng)的眼跳距離短、注視點(diǎn)更集中。專家這種視覺搜索策略，既經(jīng)濟(jì)又高效，能降低視覺注意負(fù)荷，提高動(dòng)作識(shí)別準(zhǔn)確性?？傊瑢＜业拈L(zhǎng)期訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)，通過感知-動(dòng)作循環(huán)[42]，提高動(dòng)作特征提取與匹配速度，節(jié)約中樞神經(jīng)資源，專家獲得更高行為績(jī)效。

3.2 腦區(qū)的alpha-ERD/S水平分析

為了驗(yàn)證假設(shè)二，本研究計(jì)算和比較大腦皮層alpha-ERD，評(píng)價(jià)相關(guān)皮層激活的組間差異性。根據(jù)前期視覺信息加工[66-69，85]和動(dòng)作識(shí)別神經(jīng)機(jī)制研究[86]，本研究重點(diǎn)考察視覺通路和鏡像系統(tǒng)，并采用alpha節(jié)律ERD/ERS作為皮層激活評(píng)價(jià)指標(biāo)。由于低頻alpha-ERD/S與非特異性喚醒有關(guān)，高頻alpha-ERD/S反映特定任務(wù)加工，本研究計(jì)算O1、P3、O2、P4、T7、T8、F5、F6、P5、P6等電極點(diǎn)的低頻和高頻alpha-ERD/S，主要分布視覺通路和鏡像系統(tǒng)等皮層區(qū)域。其中，視覺腹側(cè)和背側(cè)通路，涉及物體識(shí)別和視覺空間加工[87]，鏡像系統(tǒng)激活與動(dòng)作理解和計(jì)劃執(zhí)行相關(guān)[88]，頂內(nèi)溝/下頂葉（IPS/IPL），額下弓形溝（IAS）顳上溝（STS）3個(gè)腦區(qū)通路的循環(huán)信息流，是動(dòng)作識(shí)別理解神經(jīng)機(jī)制[87]。依據(jù)動(dòng)作理解層次模型，動(dòng)作理解包括視覺運(yùn)動(dòng)、動(dòng)作方式、動(dòng)作目標(biāo)和動(dòng)作意圖等不同認(rèn)知層次，腹側(cè)通路、鏡像系統(tǒng)和動(dòng)作觀察網(wǎng)絡(luò)交互影響，反映動(dòng)作認(rèn)知的神經(jīng)機(jī)制[89]。本研究任務(wù)誘發(fā)2組被試視覺通路和鏡像系統(tǒng)激活，進(jìn)一步驗(yàn)證上述研究結(jié)論，同時(shí)，被試激活皮層神經(jīng)環(huán)路相同，避免了任務(wù)難度或認(rèn)知策略等因素，影響皮層激活趨勢(shì)的反轉(zhuǎn)[6，90]。

低頻alpha-ERD的組間比較顯示，專家背側(cè)腹側(cè)視覺通路O1、O2、P3和P4電極點(diǎn)均值低于新手組，而鏡像系統(tǒng)電極點(diǎn)組間差異不顯著。低頻alpha-ERD被視為大腦非特異性喚醒程度，專家枕葉低頻alpha-ERD更低，而鏡像系統(tǒng)組間無差異，表明專家視覺皮層的喚醒水平低于對(duì)照組，這可能是長(zhǎng)期訓(xùn)練誘發(fā)視覺神經(jīng)元興奮閾限增加了，鏡像系統(tǒng)組間無差異，可能性是動(dòng)作理解的一般喚醒水平與動(dòng)作類型無關(guān)。高頻alpha-ERD組間比較顯示，專家枕葉（O1、O2）、額下回（F5、F6）、左側(cè)頂葉（P3、P5）和顳葉（T7）電極點(diǎn)低于對(duì)照組。高頻alpha-ERD被視為大腦皮層特異性認(rèn)知相關(guān)，專家鏡像系統(tǒng)和視覺通路（頂、顳）高頻alpha-ERD的更低，表示專家大腦在特定動(dòng)作任務(wù)認(rèn)知過程，其視覺通路和鏡像系統(tǒng)都表現(xiàn)更低激活。

其中，運(yùn)動(dòng)員枕葉更低激活，可能與運(yùn)動(dòng)員記憶系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過長(zhǎng)期訓(xùn)練，其長(zhǎng)時(shí)記憶系統(tǒng)存儲(chǔ)有關(guān)發(fā)球動(dòng)作特征模型，這些概括化的動(dòng)作模型，只需少量的動(dòng)作特征信息，就可完成識(shí)別任務(wù)。長(zhǎng)時(shí)記憶存儲(chǔ)的動(dòng)作模式，通過自上而下和自下而上循環(huán)信息流，影響視覺皮層對(duì)動(dòng)作特征信息提取效率，隨著專家視覺加工注意負(fù)荷的降低，提高對(duì)動(dòng)作特征信息檢索、編碼和匹配有效性，其視覺皮層激活也降低了。有關(guān)研究顯示，運(yùn)動(dòng)員視覺皮層不僅激活下降，其MT+皮層的灰質(zhì)也增厚了[91]。本研究顯示專家視覺皮層激活降低，與前期復(fù)雜任務(wù)知覺學(xué)習(xí)顯示的，視覺皮層激活下降的結(jié)果一致[70]，在擊劍、體操、空手道、排球、乒乓球等類似研究，也呈現(xiàn)相同的結(jié)果[50，89，91-92]。

除了枕葉皮層，專家鏡像系統(tǒng)（左側(cè)）和頂葉皮層的激活也低于新手，這表明長(zhǎng)期訓(xùn)練，還可能促進(jìn)高級(jí)認(rèn)知皮層的神經(jīng)效率。鏡像系統(tǒng)是個(gè)體動(dòng)作意圖、動(dòng)作目標(biāo)和動(dòng)作識(shí)別的重要神經(jīng)元集群，主要分布在額下回、頂內(nèi)溝和顳上回等皮層區(qū)域。運(yùn)動(dòng)員鏡像系統(tǒng)激活低于新手的原因，可能是長(zhǎng)期視-動(dòng)信息系統(tǒng)聯(lián)結(jié)學(xué)習(xí)，提高運(yùn)動(dòng)員接發(fā)球動(dòng)作特征識(shí)別與理解能力。相關(guān)研究顯示，運(yùn)動(dòng)認(rèn)知涉及視覺和鏡像系統(tǒng)，而且，動(dòng)作特征信息感知與動(dòng)作計(jì)劃執(zhí)行密切關(guān)聯(lián)[42]。因此，長(zhǎng)期訓(xùn)練對(duì)動(dòng)作認(rèn)知神經(jīng)環(huán)路的影響，可能僅僅包括動(dòng)作計(jì)劃執(zhí)行系統(tǒng)，還可能涉及動(dòng)作感知系統(tǒng)（包括視覺感知）。專家動(dòng)作認(rèn)知自動(dòng)化，不僅節(jié)約大腦控制性注意資源，提高動(dòng)作認(rèn)知能力，也可能誘發(fā)動(dòng)作理解有關(guān)的鏡像系統(tǒng)可塑性[88]。相關(guān)研究也顯示，隨著動(dòng)作技能熟練化，其皮層激活從前向后、從皮層向皮下轉(zhuǎn)移，額-控制皮層激活降低[93]，與本研究結(jié)果一致。此外，跆拳道、藝術(shù)體操、吉他等動(dòng)作評(píng)價(jià)研究也顯示，運(yùn)動(dòng)員的鏡像系統(tǒng)激活下降[13，50-51]。

專家的頂葉激活程度更低，可能是長(zhǎng)期訓(xùn)練，提高專家動(dòng)作識(shí)別與理解能力。由于后頂葉皮層與視覺-空間注意相關(guān)，專家動(dòng)作識(shí)別加工，可能從初期視覺背側(cè)通路為主，轉(zhuǎn)變?yōu)楦箓?cè)皮層加工為主，降低專家的視覺空間認(rèn)知負(fù)荷，其頂葉皮層激活下降了。前期鏡像書寫閱讀學(xué)習(xí)的研究顯示，隨著練習(xí)熟練化，練習(xí)者背側(cè)視覺通路的激活也下降了[94]。根據(jù)神經(jīng)生理學(xué)研究，大腦皮層激活降低，可能是練習(xí)誘發(fā)神經(jīng)元鈍化現(xiàn)象[48]。一些大腦可塑性研究也顯示，練習(xí)誘發(fā)大腦皮層激活變化，其原因可能是神經(jīng)元激活的閾限提高，或者神經(jīng)突觸功能性重組[2，21]。

本研究還顯示，專家皮層激活呈現(xiàn)偏側(cè)化趨勢(shì)，表現(xiàn)在左側(cè)相關(guān)皮層的激活下降，專家左側(cè)頂葉和顳葉激活較低，其原因可能與動(dòng)作識(shí)別自動(dòng)化加工相關(guān)。大腦功能偏側(cè)化理論認(rèn)為，左半球側(cè)重言語邏輯分析，右半球優(yōu)勢(shì)是動(dòng)作-空間加工。長(zhǎng)期的專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，提高專家對(duì)發(fā)球動(dòng)作的識(shí)別能力，減少左側(cè)言語邏輯分析加工，而新手盡管能夠識(shí)別發(fā)球動(dòng)作，但由于動(dòng)作記憶的概括化水平低，需要發(fā)球動(dòng)作特征與理解的言語邏輯分析，左、右半球皮層功能更強(qiáng)整合，才能完成動(dòng)作特征的識(shí)別理解。這種皮層激活偏側(cè)化趨勢(shì)，節(jié)約左側(cè)大腦認(rèn)知資源，也是運(yùn)動(dòng)員大腦皮層神經(jīng)效率的體現(xiàn)。一些專項(xiàng)和一般認(rèn)知任務(wù)研究中，也呈現(xiàn)這種偏側(cè)化現(xiàn)象[59，75，76]。因此，專家左側(cè)頂-枕皮層激活下降，進(jìn)一步驗(yàn)證了神經(jīng)效率假說。但是，舞蹈、籃球等項(xiàng)目的動(dòng)作觀察、表象任務(wù)研究顯示，與新手相比，專家動(dòng)作理解的鏡像系統(tǒng)激活更強(qiáng)[51-53]，這可能與任務(wù)難度[6]、默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)[12]和自信心[49]等因素的調(diào)節(jié)效應(yīng)有關(guān)。

3.3 腦區(qū)間節(jié)律相干性分析

為了驗(yàn)證假設(shè)三，本研究計(jì)算和分析枕-頂、枕-額、頂-額、顳-額電極對(duì)事件期theta、alpha節(jié)律的相干性系數(shù)（見圖4）。前期研究認(rèn)為，簡(jiǎn)單地將大腦皮層的神經(jīng)效率，解釋為皮層激活降低，并沒有真正揭示其內(nèi)在機(jī)制[22]。因此，在分析任務(wù)皮層激活差異性基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考察誘發(fā)枕、頂、顳、額等激活腦區(qū)間theta（與一般注意和記憶加工相關(guān)）、低頻alpha（與一般注意喚醒相關(guān)）、高頻alpha（與特定任務(wù)注意加工相關(guān)）相干性是十分必要的。本研究結(jié)果顯示，專家的右側(cè)枕-額（theta、alpha）、顳-額（低頻alpha）、枕-顳（theta、高頻alpha）相干性系數(shù)高于新手組。但是，左側(cè)顳-額（theta）、額-頂（高頻alpha）連接系數(shù)低于新手，左右額、頂、顳區(qū)內(nèi)（theta、alpha）相干性也低于對(duì)照組。

專家左側(cè)顳-額、額-頂電極對(duì)，以及左右額、頂、顳區(qū)電極對(duì)的相干性系數(shù)下降，表明在動(dòng)作識(shí)別過程中，專家這些腦區(qū)間功能連接降低。對(duì)專家而言，隨著動(dòng)作認(rèn)知加工逐步自動(dòng)化，對(duì)高級(jí)執(zhí)行控制皮層的依賴性下降，這些相干性系數(shù)下降的神經(jīng)連接，似乎與動(dòng)作的言語邏輯描述或計(jì)劃控制相關(guān)，并不是動(dòng)作自動(dòng)化心理模塊連接。這些無效連接增強(qiáng)，反而破壞專家動(dòng)作認(rèn)知自動(dòng)化。對(duì)新手而言，由于動(dòng)作識(shí)別的概括化水平低，動(dòng)作的意識(shí)控制要求多，需要高級(jí)控制性加工皮層參與。新手動(dòng)作心理表征的低概括性和高控制性，導(dǎo)致在發(fā)球動(dòng)作識(shí)別中，新手需要左側(cè)動(dòng)作言語描述性信息加工，以及動(dòng)作空間（右側(cè)）和言語描述（左側(cè)）信息的更強(qiáng)協(xié)同，才能順利完成動(dòng)作識(shí)別加工任務(wù)，導(dǎo)致新手左側(cè)半球內(nèi)和半球間功能連接增強(qiáng)。

專家右側(cè)枕-額、顳-額電極對(duì)的相干性系數(shù)增加，表明專家的這些腦區(qū)功能連接增強(qiáng)。其原因可能是，長(zhǎng)期專項(xiàng)訓(xùn)練，優(yōu)化專家接發(fā)球動(dòng)作的感知-動(dòng)作循環(huán)，提高動(dòng)作識(shí)別與計(jì)劃控制加工效率。與左側(cè)和半球間腦區(qū)的功能連接不同，右側(cè)枕-顳、顳-額腦區(qū)功能連接，可能專家動(dòng)作認(rèn)知心理模塊的有效連接。右側(cè)皮層功能連接增強(qiáng)，可能是專家動(dòng)作識(shí)別加工高效性體現(xiàn)。并且，這種認(rèn)知加工的高效性，主要依賴右側(cè)皮層功能。動(dòng)作認(rèn)知心理模塊有效連接的強(qiáng)化，有利于右側(cè)腦區(qū)動(dòng)作感知-行動(dòng)循環(huán)，進(jìn)而促進(jìn)專家動(dòng)作識(shí)別與計(jì)劃執(zhí)行。一些視知覺神經(jīng)機(jī)制研究顯示，大腦的枕、顳、額皮層與基底神經(jīng)節(jié)，構(gòu)成皮層-基底神經(jīng)節(jié)-皮層結(jié)構(gòu)環(huán)路[22，92]，這些環(huán)路與視覺信息加工密切相關(guān)。長(zhǎng)期乒乓球訓(xùn)練，對(duì)感知-動(dòng)作循環(huán)的影響，可能更多是右側(cè)枕區(qū)-基底神經(jīng)節(jié)-額區(qū)環(huán)路。專家和新手動(dòng)作認(rèn)知，都涉及運(yùn)動(dòng)的位置知覺和特征識(shí)別，只是新手的2種信息加工都重要，其左、右腦區(qū)環(huán)路廣泛激活，而專家主要依賴于右側(cè)皮層環(huán)路。因此，專家動(dòng)作心理模塊有效連接增強(qiáng)和無效連接減弱，體現(xiàn)專家大腦網(wǎng)絡(luò)功能的高效性[55]，也驗(yàn)證練習(xí)的皮層可塑性[2，21]。專家腦區(qū)功能連接的選擇性變化，體現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)員大腦皮層神經(jīng)效率。

此外，專家左側(cè)腦區(qū)間功能連接降低，以及右側(cè)腦區(qū)間功能連接的增強(qiáng)，體現(xiàn)大腦皮層功能偏側(cè)化，并且，乒乓球單側(cè)手的操作特征，進(jìn)一步增強(qiáng)皮層功能偏側(cè)化趨勢(shì)[53，59，74-76]。新手組被試對(duì)發(fā)球動(dòng)作識(shí)別能力較低，需要較多的左側(cè)言語描述加工，以及右側(cè)動(dòng)作-空間認(rèn)知加工，表現(xiàn)為左側(cè)顳-頂-額網(wǎng)絡(luò)的功能連接程度強(qiáng)。專家發(fā)球動(dòng)作識(shí)別過程，主要依賴右側(cè)感知-動(dòng)作循環(huán)，這些功能連接的增強(qiáng)，提高專家動(dòng)作識(shí)別的皮層神經(jīng)效率。前期研究顯示，職業(yè)賽車手右側(cè)視覺運(yùn)動(dòng)區(qū)-前運(yùn)動(dòng)區(qū)、乒乓球運(yùn)動(dòng)員右側(cè)顳-額區(qū)的功能連接更強(qiáng)，射擊、高爾夫、乒乓球選手左側(cè)前運(yùn)動(dòng)區(qū)-顳-枕通路的功能連接降低[10，63-65]?？v向?qū)W習(xí)結(jié)果也顯示，練習(xí)誘發(fā)被試左側(cè)額下回-扣帶回-基底神經(jīng)（主要是殼核）的功能連接降低[65]，這與本研究結(jié)果一致。因此，對(duì)專家動(dòng)作識(shí)別過程，這種左側(cè)言語邏輯皮層連接削弱，也體現(xiàn)專家大腦皮層的神經(jīng)效率。

3.4 研究的局限性

（1）受制于EEG技術(shù)空間局限性、任務(wù)屬性等因素影響，本研運(yùn)動(dòng)員的腦區(qū)激活和功能連接分析，空間分辨率較低，屬于大尺度皮層功能活動(dòng)特征，今后可以通過EEG和fMRI技術(shù)的結(jié)合，解決上述問題。（2）本研究采用專家新手范式的橫向比較分析，盡管注意被試年齡、學(xué)歷、智力等變量的控制，但是，神經(jīng)皮層活動(dòng)的差異性，無法確認(rèn)是先天還是后天，今后研究可結(jié)合縱向訓(xùn)練研究，解決上述問題。（3）盡管本研究采用被試都熟悉的簡(jiǎn)單發(fā)球動(dòng)作識(shí)別任務(wù)，既保證研究生態(tài)效度，又誘發(fā)被試相同皮層通路，提高被試皮層神經(jīng)效率的可比性。本研究選擇的專項(xiàng)動(dòng)作任務(wù)，無法避免動(dòng)作識(shí)別策略等知識(shí)因素，對(duì)個(gè)體激活與功能連接的影響[22]。而采用簡(jiǎn)單的一般性任務(wù)，又無法保證專項(xiàng)任務(wù)加工的特異性。今后的神經(jīng)效率研究，還需要優(yōu)化試驗(yàn)任務(wù)設(shè)計(jì)，既保證誘發(fā)被試相同的皮層環(huán)路，又避免經(jīng)驗(yàn)知識(shí)對(duì)神經(jīng)皮層功能差異化的干擾效應(yīng)。（4）運(yùn)動(dòng)員大腦皮層的神經(jīng)效率，是大腦神經(jīng)元突觸和分子等微觀功能機(jī)制的反映，這些是無創(chuàng)傷腦功能研究手段無法解決，今后考慮通過相關(guān)動(dòng)物模型，從微觀層次探討運(yùn)動(dòng)員大腦神經(jīng)效率。

4結(jié) 論

運(yùn)動(dòng)員在專項(xiàng)發(fā)球動(dòng)作識(shí)別任務(wù)中，表現(xiàn)更優(yōu)行為績(jī)效，以及枕-頂視覺通路和鏡像系統(tǒng)皮層更低激活，驗(yàn)證了神經(jīng)效率假說。并且，運(yùn)動(dòng)員的右半球腦區(qū)功能相干性系數(shù)提高，以及左半球腦區(qū)和半球間腦區(qū)功能相干性系數(shù)降低，表明運(yùn)動(dòng)員大腦皮層的神經(jīng)效率，不僅表現(xiàn)為任務(wù)腦區(qū)激活下降，還表現(xiàn)為腦功能認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的有效連接增強(qiáng)和無效連接減弱。