康江輝,鄧 煒,黃志劍
(1.武漢體育學(xué)院 健康科學(xué)學(xué)院,湖北 武漢 430070;2.湖北大學(xué) 體育學(xué)院,湖北 武漢 430061)
知覺預(yù)測(perceptual anticipation)是利用不完整信息或先驗(yàn)信息預(yù)測未來事件的信息加工過程(趙洪朋等,2010)。在許多運(yùn)動項(xiàng)目中,高水平運(yùn)動員的知覺預(yù)測能力被視為專家優(yōu)勢的主要表現(xiàn)(崔運(yùn)坤等,2016;孫連潔,2011;王小春 等,2013;徐立彬,2020;Wright et al.,2007,2011)。守門員專家優(yōu)勢表現(xiàn)在對運(yùn)動學(xué)(視覺)信息的收集上,高水平守門員經(jīng)過長期的專業(yè)訓(xùn)練在加工動作信息的方法和策略方面具有其優(yōu)勢(洪曉彬等,2020;Hosp et al.,2021;Savelsbergh et al.,2002)。研究認(rèn)為,守門員依據(jù)對手的擺動腳(Williams et al.,1993)、支撐腳的指向(Franks et al.,1997;Savelsbergh et al.,2002)判斷點(diǎn)球方向。Causer等(2015)的研究發(fā)現(xiàn),難以獲得對手臀部位置信息的守門員知覺預(yù)測成績較低。此類研究旨在證明專家守門員在撲救點(diǎn)球時采用了更加合理的視覺搜索策略(Bar‐Eli et al.,2009;Belling et al.,2014;Mann et al.,2007)。然而,守門員僅依據(jù)運(yùn)動學(xué)信息進(jìn)行知覺預(yù)測既不符合實(shí)際點(diǎn)球情況,也存在較大的冒險性。為作出更合理的知覺預(yù)測,守門員會在點(diǎn)球過程中盡可能獲取其他非運(yùn)動學(xué)(情境)信息,主要包括賽場比分、足球場上罰點(diǎn)球運(yùn)動員的站立位置、對手以往比賽的動作偏好、對手的特定動作或者動作序列以及比賽的場地環(huán)境等(王澤軍等,2021)。在點(diǎn)球環(huán)節(jié)給守門員提供對手的先驗(yàn)信息是許多隊(duì)伍都會進(jìn)行的賽前準(zhǔn)備(Memmert et al.,2016)。Navia等(2013)的研究發(fā)現(xiàn),守門員能從關(guān)于對手點(diǎn)球偏好的先驗(yàn)信息中獲益,在先驗(yàn)信息方向與實(shí)際點(diǎn)球方向一致時,其知覺預(yù)測成績會得到顯著提升。Gredin等(2018)的研究發(fā)現(xiàn),明確的先驗(yàn)信息會影響專家的視覺注意分配,改變專家對點(diǎn)球結(jié)果的預(yù)期,并且在先驗(yàn)信息與實(shí)際射門方向不一致時,專家守門員仍表現(xiàn)出優(yōu)于新手的知覺預(yù)測成績。將先驗(yàn)信息作為控制變量,進(jìn)行這種基于先驗(yàn)信息的守門員知覺預(yù)測研究有利于提高研究的生態(tài)效度。
揭示專家運(yùn)動員知覺預(yù)測的認(rèn)知神經(jīng)特征和腦機(jī)制是運(yùn)動心理學(xué)領(lǐng)域的重要問題。Bishop等(2013)研究發(fā)現(xiàn),足球運(yùn)動員的高知覺預(yù)測能力與枕下回、顳上回和頂上小葉的激活水平相關(guān)。Kuriyama等(2015)研究發(fā)現(xiàn),專家守門員在觀看點(diǎn)球視頻時前額葉的激活程度顯著高于新手守門員,但實(shí)驗(yàn)中未設(shè)置知覺預(yù)測任務(wù),不能充分反映守門員知覺預(yù)測優(yōu)勢的認(rèn)知神經(jīng)特征。有研究使用重復(fù)經(jīng)顱磁刺激干預(yù)發(fā)現(xiàn),背外側(cè)前額葉的激活與知覺預(yù)測表現(xiàn)的提高存在同步性(李巍,2020)。使用經(jīng)顱直流電刺激(transcranial direct current stimulation,tDCS)激活專家守門員的頂葉和前額葉,其知覺預(yù)測表現(xiàn)顯著提升(Gold et al.,2021)。但以往的研究大多未對守門員提供先驗(yàn)信息,普遍存在研究結(jié)果生態(tài)效度較低問題。Wang等(2019)使用腦電技術(shù)研究先驗(yàn)信息條件下守門員的認(rèn)知神經(jīng)特征,結(jié)果表明,專家守門員在先驗(yàn)信息與射門方向不一致時,仍表現(xiàn)出優(yōu)于新手的知覺預(yù)測成績,這與頂葉和枕葉區(qū)域的激活有關(guān),但存在空間分辨率不高的短板。綜上,基于先驗(yàn)信息的守門員知覺預(yù)測腦機(jī)制尚不清楚,其認(rèn)知神經(jīng)優(yōu)勢是否仍存在于背外側(cè)前額葉、頂葉和枕葉腦區(qū)有必要進(jìn)行相關(guān)研究。
前景理論的框架效應(yīng)認(rèn)為,對一個客觀上相同的問題的不同表述方式會導(dǎo)致不同的風(fēng)險偏好(Martino et al.,2006)。得失情境是指對同一價值問題的收益和損失兩種不同語言描述方式(李欣悅等,2021),會對個體風(fēng)險偏好產(chǎn)生不同影響。Levin等(2003)使用“杯子任務(wù)”發(fā)現(xiàn),個體在收益情境下偏向于風(fēng)險回避,在損失情境下偏向于風(fēng)險追求。比賽中運(yùn)動員經(jīng)常面臨收益和損失情境(洪曉彬 等,2018;楊勇濤 等,2015),風(fēng)險偏好很容易受到框架效應(yīng)的影響。研究發(fā)現(xiàn),在優(yōu)秀運(yùn)動員身上存在框架效應(yīng)(常淑芝等,2021;李勝明等,2009)。有學(xué)者編制體育情境風(fēng)險偏好問卷,從前景理論的機(jī)制、內(nèi)容和應(yīng)用三方面入手,系統(tǒng)地驗(yàn)證框架效應(yīng)存在于多數(shù)體育情境中(黃志劍等,2012)。但目前對于守門員風(fēng)險偏好的研究尚不多見。了解點(diǎn)球過程中守門員的行為規(guī)律對于擺脫框架效應(yīng)形成合理的點(diǎn)球策略具有重要意義。得失情境激活的腦區(qū)與知覺預(yù)測任務(wù)相關(guān)腦區(qū)存在較多重合。在收益情境下,額葉皮質(zhì)、頂葉皮質(zhì)、中央?yún)^(qū)等腦區(qū)存在顯著激活。在損失情境下,額葉皮質(zhì)、頂葉皮質(zhì)、杏仁核等腦區(qū)存在顯著激活(何飛,2009)。Tobler等(2007)的研究發(fā)現(xiàn),背外側(cè)前額葉的主要功能是將概率信號和主觀價值信號整合到一個與個體風(fēng)險態(tài)度共同變化的信號中。收益情境下,背外側(cè)前額葉皮質(zhì)區(qū)域會誘發(fā)更大的血流動力學(xué)信號(Holper et al.,2014)。有研究認(rèn)為,個體對概率信息、表征信息的處理與后頂葉皮層和外側(cè)前額葉皮層的激活有關(guān)(Ino et al.,2010)。而以往研究少有考慮運(yùn)動員知覺預(yù)測前心理活動對任務(wù)表現(xiàn)產(chǎn)生的影響。
綜上所述,守門員在點(diǎn)球過程中由于可利用信息的局限性和反應(yīng)時間的緊迫性,需要在對手完成射門前采取行動。在這種情況下,先驗(yàn)信息是守門員知覺預(yù)測的重要依據(jù)(王澤軍等,2021)。在得失情境下,個體對先驗(yàn)信息的風(fēng)險偏好會產(chǎn)生系統(tǒng)偏差(常淑芝等,2021;李欣悅等,2021;馬文 等,2012)。這會影響先驗(yàn)信息的提示作用,進(jìn)而導(dǎo)致守門員的知覺預(yù)測表現(xiàn)發(fā)生變化(常淑芝等,2021;姬慶春,2019;Wang et al.,2019),從認(rèn)知神經(jīng)角度出發(fā),腦區(qū)活性變化會對其負(fù)責(zé)的認(rèn)知活動產(chǎn)生影響。從前文的認(rèn)知神經(jīng)研究中可知,知覺預(yù)測的腦區(qū)主要包括額葉、頂葉和枕葉。得失情境下個體的風(fēng)險評估和加工會誘發(fā)這些腦區(qū)的激活。故而得失情境下的風(fēng)險偏好對大腦的激活或抑制會影響守門員的知覺預(yù)測能力,但有待提供相關(guān)的認(rèn)知神經(jīng)證據(jù)。
功能性近紅外光譜技術(shù)(functional near‐infrared spec‐troscopy,fNIRS)是利用近紅外光檢測大腦皮質(zhì)功能活動的一種常規(guī)的功能性腦成像工具,它能探測皮層中氧合血紅蛋白濃度(oxygenated‐hemoglobin,HbO)和脫氧血紅蛋白濃度(deoxygenated‐hemoglobin,HbR)的變化,具有較強(qiáng)的腦區(qū)空間分辨率,使用場景較為靈活,實(shí)驗(yàn)成本較低,適合進(jìn)行大樣本的研究。與功能性核磁共振成像(functional magnetic resonance imagine,fMRI)相比,fNIRS可以在自然狀態(tài)下進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)設(shè)備不會產(chǎn)生較大的噪聲影響被試的任務(wù)表現(xiàn)。同時,fNIRS對實(shí)驗(yàn)過程中的動作不是特別敏感,對被試動作的寬容度較高,這種特性要明顯優(yōu)于腦電(electroencephalogram,EEG)設(shè)備。近紅外設(shè)備為腦成像研究開辟了新的途徑,尤其適合在與身體活動緊密相關(guān)的運(yùn)動心理學(xué)研究中使用。
本研究采用視頻阻斷技術(shù)和fNIRS設(shè)備,研究得失情境下不同水平守門員的風(fēng)險偏好和知覺預(yù)測。首先確定實(shí)驗(yàn)材料在區(qū)分守門員水平上的有效性以及專家知覺預(yù)測優(yōu)勢的相關(guān)腦區(qū)。然后,分析得失情境對守門員風(fēng)險偏好和知覺預(yù)測的影響,以及得失情境對專家優(yōu)勢腦區(qū)的影響。
16名專家守門員和16名新手守門員參與本研究。專家組均為國家二級以上運(yùn)動員,有規(guī)律訓(xùn)練6年以上,且最近一個月均有參與系統(tǒng)訓(xùn)練。新手組無足球相關(guān)運(yùn)動等級,未經(jīng)歷過系統(tǒng)的專業(yè)訓(xùn)練,但在公開的校級以上比賽中有守門員經(jīng)歷,且最近一個月仍有參加足球賽事。參與實(shí)驗(yàn)的被試性別均為男性。專家組平均年齡為(21.78±1.73)歲,平均訓(xùn)練年限為(9.87±2.06)年。新手組平均年齡為(22.92±2.98)歲,平均參與年限為(5.35±3.82)年。兩組守門員均為右利手/腳,視力正常,裸眼視力均在1.0以上,無色盲色弱現(xiàn)象,無神經(jīng)病癥史,無嚴(yán)重軀體疾病,無酒精或者藥物依賴。在參與實(shí)驗(yàn)前3 h內(nèi)未攝入任何促進(jìn)和抑制大腦神經(jīng)興奮性的物質(zhì)。
使用專業(yè)三腳架將攝像機(jī)固定于球門門線中點(diǎn)前,攝像機(jī)垂直高度調(diào)整為150 cm。以罰球點(diǎn)為圓心,遠(yuǎn)離球門的垂線為正方向,要求罰球員站在距離罰球點(diǎn)350 cm的東北(或西北)位置,采用勻速助跑的方式完成射門,射門過程中不會有其他欺騙性動作。罰球運(yùn)動員需將足球射向球門的左上、左下、右上和右下4個區(qū)域,保留所有成功射進(jìn)球門的點(diǎn)球視頻,共計(jì)80個進(jìn)球。使用Adobe Pre‐miere Pro CS6軟件對視頻進(jìn)行剪輯。截取從助跑到射門腳觸球前200 ms之間共計(jì)2 000 ms的視頻作為判斷材料,觸球前200 ms到進(jìn)球后共計(jì)2 000 ms的視頻作為結(jié)果的反饋材料。經(jīng)兩名足球經(jīng)驗(yàn)豐富的專家老師評議,刪除區(qū)分度不高的進(jìn)球視頻9個,保留有效視頻71個。
研究采用單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),分析專家守門員和新手守門員在進(jìn)行點(diǎn)球方向知覺預(yù)測時的行為反應(yīng)和認(rèn)知神經(jīng)特征。因變量為點(diǎn)球方向判斷的正確率、反應(yīng)時和近紅外數(shù)據(jù)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)包括練習(xí)階段和實(shí)驗(yàn)階段。練習(xí)階段包含10粒點(diǎn)球,該階段的數(shù)據(jù)不納入后續(xù)的統(tǒng)計(jì)分析。實(shí)驗(yàn)階段包含40粒點(diǎn)球,被試在完成前20粒點(diǎn)球后休息2 min。實(shí)驗(yàn)開始,被試會被提供點(diǎn)球的先驗(yàn)信息:“該球射向左邊的概率為70%(30%),射向右邊的概率為30%(70%)”。先驗(yàn)信息之后呈現(xiàn)1 000 ms的“+”注視點(diǎn)提醒被試注意。注視點(diǎn)結(jié)束后呈現(xiàn)2 000 ms的視頻判斷材料。被試需要根據(jù)視頻材料的信息進(jìn)行撲球方向的選擇,如果認(rèn)為足球?qū)⑸湎蜃筮?,按“F”鍵進(jìn)行反應(yīng),如果認(rèn)為足球?qū)⑸湎蛴疫?,按“J”鍵進(jìn)行反應(yīng)。為盡量接近真實(shí)的點(diǎn)球情境,被試的方向判斷必須在1 000 ms以內(nèi)完成,不在時間窗內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)的結(jié)果不納入數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。在完成判斷后會呈現(xiàn)2 000 ms的反饋視頻,將點(diǎn)球?qū)嶋H射向的方向反饋給被試。反饋視頻結(jié)束后有8 s的靜息時間(圖1)。
圖1 不同水平守門員知覺預(yù)測實(shí)驗(yàn)流程Figure 1.Experimental Procedure of Goalkeeper Perceptual Anticipation at Different Levels
采用單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),分析專家和新手守門員在得失情境下的風(fēng)險偏好。采用雙因素混合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),分析專家和新手守門員在得失情境下進(jìn)行點(diǎn)球方向知覺預(yù)測時的行為反應(yīng)和認(rèn)知神經(jīng)特征。因變量為點(diǎn)球方向判斷的正確率、反應(yīng)時和近紅外數(shù)據(jù)結(jié)果。本實(shí)驗(yàn)共有兩輪點(diǎn)球,每輪20粒點(diǎn)球,點(diǎn)球游戲分為兩個階段:猜球階段和視頻判斷階段。猜球階段呈現(xiàn)三個由“杯子任務(wù)”改編的風(fēng)險決策方案供被試進(jìn)行選擇,各方案的客觀價值相同,即各方案損失(獲得)的金幣數(shù)與方案概率的積相等(280×30%=120×70%=84×100%)。決策任務(wù)分為損失情境和收益情境,每種情境下前10粒點(diǎn)球與后10粒點(diǎn)球概率比例相反,并按照ABBA方式進(jìn)行平衡。
損失情境方案如下:根據(jù)之前的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),對手該球70%(30%)的概率射向左邊,30%(70%)的概率射向右邊??梢愿鶕?jù)以上信息通過按鍵提前押寶對手射門方向。方案A:放棄押寶直接損失84枚金幣。方案B:押寶左邊,如果球射向左邊不會損失金幣,否則會損失280(120)枚金幣。方案C:押寶右邊,如果球射向右邊不會損失金幣,否則會損失120(280)金幣。如果在判斷階段能正確判斷罰球運(yùn)動員的射門方向?qū)@得84枚金幣。如果預(yù)選方案為A,請按“A”鍵;如果預(yù)選方案為B;請按“B”鍵,如果預(yù)選方案為C,請按“C”鍵。
收益情境方案如下:根據(jù)之前的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),對手該球70%(30%)的概率射向左邊,30%(70%)的概率射向右邊。”可以根據(jù)以上信息通過按鍵提前押寶對手射門方向。方案A:放棄押寶直接獲得84枚金幣。方案B:押寶左邊,如果球射向左邊會獲得120(280)枚金幣,否則不會得到金幣。方案C:押寶右邊,如果球射向右邊會獲得280(120)枚金幣,否則不會得到金幣。如果在判斷階段能正確判斷罰球運(yùn)動員的射門方向?qū)@得84枚金幣。如果預(yù)選方案為A,請按“A”鍵;如果預(yù)選方案為B;請按“B”鍵,如果預(yù)選方案為C,請按“C”鍵。
猜球階段被試進(jìn)行按鍵反應(yīng)后將進(jìn)入視頻判斷階段。視頻判斷階段的刺激呈現(xiàn)方式和被試反應(yīng)方式與前一實(shí)驗(yàn)相同(圖2)。實(shí)驗(yàn)開始前告訴被試參與實(shí)驗(yàn)會有一個基礎(chǔ)的被試報酬,但這個報酬會根據(jù)自己在實(shí)驗(yàn)中賺取或損失的金幣發(fā)生變化,為了更好地調(diào)動被試的積極性,并未告訴被試實(shí)驗(yàn)中金幣和報酬之間的匯率。確認(rèn)被試能夠很好地理解實(shí)驗(yàn)任務(wù)后,才允許被試開始實(shí)驗(yàn)。使用E‐prime 3.0軟件記錄被試的行為數(shù)據(jù)結(jié)果和風(fēng)險偏好方案選擇。風(fēng)險偏好方案選擇按以下方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì):放棄押寶記為風(fēng)險規(guī)避,押寶大概率方向記為低風(fēng)險偏好,押寶小概率方向記為高風(fēng)險偏好。
圖2 得失情境下不同水平守門員知覺預(yù)測實(shí)驗(yàn)流程Figure 2.Experimental Procedure of Goalkeeper Perceptual Anticipation at Different Levels under Gain-lose
被試在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后需要填寫個人信息登記表,在主試的指導(dǎo)下認(rèn)真閱讀并簽署知情同意書。被試坐在電腦前,由實(shí)驗(yàn)助手佩戴NIRS‐EEG兼容近紅外數(shù)據(jù)采集帽,并對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到所有由近紅外光源和探測器形成的通道都能較好地收集到數(shù)據(jù)。使用NIRStar軟件記錄被試的任務(wù)過程中腦內(nèi)的氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白濃度的變化。
使用 NIRSite軟件在額葉(FZ、F1、F2、F3、F4、AFz、AF3、AF4等)和頂枕葉(PZ、POz、PO3、PO4、PO7、PO8等)區(qū)域布置16個雙波長光源(785 nm和830 nm)和16個探測器,光源和探測器之間的平均距離為3.09 cm,形成44個探測通道,用字母和數(shù)字組合表示探頭類型和序號,如“S1”表示1號光源,“D2”表示2號探測器,紫色線段表示光源和探測器形成的近紅外通道(圖3)。通過概率配準(zhǔn)方法將近紅外通道坐標(biāo)與MNI空間坐標(biāo)進(jìn)行配準(zhǔn),并獲得通道與布魯?shù)侣謪^(qū)和ALL分區(qū)之間的對應(yīng)關(guān)系(表1)。
表1 實(shí)驗(yàn)測量腦區(qū)的布魯?shù)侣謪^(qū)和ALL分區(qū)Table 1 Experimental Measurements of Brudermann and ALL
圖3 光源和探測器空間分布圖Figure 3.Spatial Distribution of Light and Detector
在SPSS中使用獨(dú)立樣本檢驗(yàn)計(jì)算專家組和新手組守門員進(jìn)行點(diǎn)球方向判斷的正確率和反應(yīng)時差異。使用兩組雙因素重復(fù)測量方差分析檢驗(yàn)得失情境(無情境&損失情境、無情境&收益情境)下不同水平(專家組、新手組)守門員點(diǎn)球方向判斷的正確率和反應(yīng)時差異。使用檢驗(yàn)分析得失情境下不同水平守門員風(fēng)險偏好的差異。
使用Matlab功能包nirsLAB(v2019)對近紅外數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,通過帶通濾波濾除小于0.01 Hz和大于0.2 Hz的頻率成分,從而消除儀器產(chǎn)生的噪音和呼吸心跳等引起的生理噪音,同時去除運(yùn)動偽跡。根據(jù)modified Beer‐Lambert law將光學(xué)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為血氧數(shù)據(jù)Δ[HbO]和Δ[HbR],再通過一般線性模型(general linear model,GLM)分析獲得守門員知覺預(yù)測條件下的值。由于HbO指標(biāo)對任務(wù)刺激的變化更加敏感,與fMRI的血氧水平依賴(blood‐oxygenation level‐dependent,BOLD)信號相關(guān)性更好(Abe et al.,2019),因此本研究主要分析任務(wù)相關(guān)的HbO變化。使用相關(guān)分析計(jì)算各通道值與點(diǎn)球方向判斷正確率之間的相關(guān)系數(shù)。使用獨(dú)立樣本檢驗(yàn)分析專家組和新手組在各通道上值的差異。將情境條件(無情境、損失情境)和組別(專家組、新手組)作為自變量,各通道的值作為因變量進(jìn)行雙因素重復(fù)測量的方差分析。將情境條件(收益情境、無情境)和組別(專家組、新手組)作為自變量,各通道的值作為因變量進(jìn)行雙因素重復(fù)測量的方差分析。
2.1.1 不同水平守門員的知覺預(yù)測結(jié)果
專家組守門員的知覺預(yù)測正確率為68.13%±8.83%,新手組守門員的知覺預(yù)測正確率為56.69%±9.45%(圖4)。專家組守門員的知覺預(yù)測反應(yīng)時為(407.02±134.89)ms,新手組守門員反應(yīng)時為(317.74±136.78)ms(圖5)。方差齊性檢驗(yàn)表明,專家組和新手組守門員在知覺預(yù)測正確率(=0.041,=0.842)和反應(yīng)時(=0.03,=0.863)上均不存在顯著差異,適合進(jìn)行參數(shù)檢驗(yàn)。對專家組和新手組守門員的知覺預(yù)測正確率和反應(yīng)時進(jìn)行獨(dú)立樣本檢驗(yàn)。結(jié)果表明,專家組的知覺預(yù)測正確率顯著高于新手組守門員(=3.425,=0.002);專家組和新手組守門員的反應(yīng)時之間不存在顯著差異(=1.800,=0.083)。
圖4 專家組和新手組守門員的知覺預(yù)測正確率Figure 4.Expert and Novice Goalkeepers’Perceptual Anticipation Accuracy
圖5 專家組和新手組守門員知覺預(yù)測反應(yīng)時Figure 5.Expert and Novice Goalkeepers’Responses Time of Perceptual Anticipation
2.1.2 得失情境下不同水平守門員的知覺預(yù)測結(jié)果
在損失情境下,專家組守門員的知覺預(yù)測正確率為65.96%±13.89%,反應(yīng)時為(450.37±172.28)ms,新手組守門員的知覺預(yù)測正確率為66.34±13.28%,反應(yīng)時為(351.42±149.87)ms。在收益情境下,專家組守門員的知覺預(yù)測正確率為65.65%±10.89%,反應(yīng)時為(417.78±121.56)ms,新手組守門員的知覺預(yù)測正確率為60.30%±10.57%(圖6),反應(yīng)時為(332.88±154.46)ms(圖7)。
圖6 不同情境條件下專家組和新手組守門員的知覺預(yù)測正確率Figure 6.Perceptual Anticipation Accuracy of Expert and Novice Goalkeepers under Different Situations
圖7 不同情境條件下專家組和新手組守門員的知覺預(yù)測反應(yīng)時Figure 7.Perceptual Anticipation Response Time of Expert and Novice Goalkeepers under Different Situations
將損失情境(無情境、損失情境)和組別(專家組、新手組)作為自變量,分別將知覺預(yù)測正確率和反應(yīng)時作為因變量進(jìn)行雙因素重復(fù)測量方差分析。結(jié)果顯示,在知覺預(yù)測正確率上,情境條件的主效應(yīng)不顯著(=0.454),組別的主效應(yīng)不顯著(=0.116),交互作用顯著(=0.038)。簡單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn),新手組守門員在無損失情境和損失情境下的知覺預(yù)測正確率存在顯著差異(=0.032)。在判斷反應(yīng)時上,損失情境條件的主效應(yīng)不顯著(=0.184),組別主效應(yīng)不顯著(=0.058),交互作用不顯著(=0.955)。
將收益情境(無情境、收益情境)和組別(專家組、新手組)作為自變量,分別將知覺預(yù)測正確率和反應(yīng)時作為因變量進(jìn)行雙因素重復(fù)測量方差分析。結(jié)果顯示,在知覺預(yù)測正確率上,收益情境條件主效應(yīng)不顯著(=0.824),組別的主效應(yīng)不顯著(=0.334),交互效應(yīng)不顯著(=0.759)。在判斷反應(yīng)時上,收益情境條件主效應(yīng)不顯著(=0.945),組別的主效應(yīng)顯著(=0.059),交互效應(yīng)不顯著(=0.980)。
2.1.3 得失情境下不同水平守門員的風(fēng)險偏好結(jié)果
檢驗(yàn)結(jié)果顯示,在損失情境下,專家組守門員的方案選擇存在顯著差異(<0.001),新手組的方案選擇也存在顯著差異(<0.001),總計(jì)方案選擇存在顯著差異(<0.001,表2)。在收益情境下,專家組守門員的方案選擇存在顯著差異(<0.001),新手組的方案選擇也存在顯著差異(<0.001),總計(jì)方案選擇存在顯著差異(<0.001,表3)。得失情境下,守門員風(fēng)險偏好存在顯著差異(<0.001,表4)。
表2 損失情境下不同水平守門員的風(fēng)險偏好Table 2 Risk Preference of Different Level Goalkeepers under Loss Situation
表3 收益情境下不同水平守門員的風(fēng)險偏好Table 3 Risk Preference of Different Level Goalkeepers under Gain Situation
表4 不同情境下守門員的風(fēng)險偏好Table 4 Risk Preference of Goalkeepers under Different Situa‐tions
2.2.1 不同水平守門員知覺預(yù)測的近紅外結(jié)果
為探究與知覺預(yù)測正確率相關(guān)的腦區(qū),將近紅外數(shù)據(jù)與守門員點(diǎn)球方向知覺預(yù)測的正確率進(jìn)行相關(guān)分析。各通道的值與正確率之間的皮爾遜相關(guān)分析結(jié)果顯示,通道9的值與正確率之間存在顯著正相關(guān)(=0.556,0.003;圖 8),通 道 3(-0.382,0.049)、通道8(=-0.424,0.028)、通道 35(=-0.439,0.022)、通道 36(-0.441,0.021)、通道37(=-0.426,0.027;圖9)的值與正確率之間存在顯著負(fù)相關(guān)。
圖8 通道9激活值與知覺預(yù)測正確率關(guān)系圖Figure 8.Relationship between Channel 9 Activation Value and Perceptual Anticipation Accuracy
圖9 通道37激活值與知覺預(yù)測正確率關(guān)系圖Figure 9.Relationship between Channel 37 Activation Value and Perceptual Anticipation Accuracy
為探究新手組守門員和專家組守門員在進(jìn)行知覺預(yù)測時的認(rèn)知神經(jīng)特征,將各通道的值作為結(jié)果變量,進(jìn)行不同水平守門員知覺預(yù)測時腦區(qū)激活的差異檢驗(yàn)。結(jié)果顯示,新手組和專家組守門員在進(jìn)行知覺預(yù)測時,腦區(qū)激活在通道 9(2.078,0.048)和通道 37(2.259,0.033)中存在顯著差異,根據(jù)通道9和通道37的值生成熱圖,通過Matlab軟件下的xjview和BrainNet Viewer工具箱將該熱圖置于3D的腦模型上(圖10)。
圖10 不同水平守門員腦區(qū)激活差異Figure 10.Activation Differences of Brain Regions in Different Level Goalkeepers
2.2.2 得失情境下不同水平守門員的知覺預(yù)測近紅外結(jié)果
結(jié)果顯示(表5),在損失情境下,通道1、10、11、13、18、22、29的情境主效應(yīng)顯著;通道9的交互作用顯著。簡單效應(yīng)分析結(jié)果顯示,新手組守門員在損失情境上的腦區(qū)激活存在顯著提升(=2.198,=0.039);通道37的組別主效應(yīng)顯著。根據(jù)值生成熱值圖(圖11)。使用配對樣本檢驗(yàn),分析不同情境下新手組守門員腦區(qū)激活的差異。結(jié)果顯示,新手組守門員通道9(=2.403,=0.041)和通道22(2.191,=0.047)的激活存在顯著差異(圖12)。相關(guān)分析結(jié)果顯示,新手守門員在損失情境下的通道6(=-0.444,=0.018)、通道8(=-0.501,=0.007)和通道14(-0.433,=0.021)與正確率之間存在顯著負(fù)相關(guān),通道9(=0.492,=0.018)和通道22(0.438,=0.02)與正確率之間存在顯著正相關(guān)。
圖11 守門員損失情境腦區(qū)激活圖Figure 11.Goalkeepers’Activated Brain Areas under Loss Situation
圖12 新手守門員損失情境下腦區(qū)激活圖Figure 12.Activated Brain Areas of Novice Goalkeepers under Loss Situation
表5 守門員損失情境下顯著激活腦區(qū)Table 5 Goalkeepers’Significantly Activated Brain Areas under Loss Situation
結(jié)果顯示(表6),在收益情境下,通道1的情境主效應(yīng)顯著;通道9的情境主效應(yīng)顯著,交互作用顯著。進(jìn)一步的簡單效應(yīng)分析結(jié)果表明,專家組守門員在無情境條件下和收益情境下的腦區(qū)激活存在顯著差異(=9.420,=0.005);通道11、13、14、22的情境主效應(yīng)顯著;通道 37的組別主效應(yīng)顯著。根據(jù)值生成腦區(qū)激活熱力圖(圖13)。相關(guān)分析結(jié)果顯示,守門員在收益情境下的通道 9(=0.501,=0.042)、通道 10(=0.487,=0.009)和通道13與正確率之間存在顯著正相關(guān)(=0.486,=0.009)。
圖13 守門員收益情境腦區(qū)激活圖Figure 13.Goalkeepers’Activated Brain Areas under Gain Situation
表6 守門員收益情境下顯著激活腦區(qū)Table 6 Goalkeepers’Significantly Activated Brain Areas under Gain Situation
本實(shí)驗(yàn)將錄制的點(diǎn)球視頻作為判斷材料,結(jié)合fNIRS技術(shù),探究先驗(yàn)信息條件下不同水平守門員知覺預(yù)測時的認(rèn)知神經(jīng)特征差異。不同于以往的提示性線索,本研究使用對手射門方向的概率作為先驗(yàn)信息,使實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有更高的生態(tài)效度。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),基于先驗(yàn)信息進(jìn)行知覺預(yù)測時,專家組守門員比新手組守門員的準(zhǔn)確性更高。姬慶春(2019)的研究發(fā)現(xiàn),先驗(yàn)信息有助于提高守門員知覺預(yù)測表現(xiàn),這種效應(yīng)受守門員經(jīng)驗(yàn)的調(diào)節(jié)。Wang等(2019)的研究也發(fā)現(xiàn),當(dāng)提示線索無方向性時,與新手相比專家守門員的知覺預(yù)測表現(xiàn)更加優(yōu)秀。這與本研究結(jié)果一致,即基于先驗(yàn)信息進(jìn)行知覺預(yù)測的專家優(yōu)勢存在。
腦區(qū)激活差異檢驗(yàn)結(jié)果顯示,不同水平守門員β值在通道9(BA‐39)和通道37(BA‐9)上存在顯著差異,即專家優(yōu)勢可能表現(xiàn)在右側(cè)角回(rAG)和背外側(cè)前額葉的激活水平上。Bishop等(2013)使用fMRI研究足球運(yùn)動員知覺預(yù)測能力的認(rèn)知神經(jīng)特征,發(fā)現(xiàn)高知覺預(yù)測能力運(yùn)動員的次級視覺皮層、視覺聯(lián)絡(luò)皮層和角回存在顯著激活。一項(xiàng)經(jīng)顱直流電刺激研究發(fā)現(xiàn),激活個體右側(cè)角回后,個體對于空間距離的視覺判斷速度和準(zhǔn)確率都得到顯著提升(Spitoni et al.,2021)。在罰球運(yùn)動員射門過程中,守門員需要時刻關(guān)注對手與足球之間的距離,并做好對點(diǎn)球方向預(yù)測的準(zhǔn)備。支撐腳與足球之間的距離和腳尖朝向被認(rèn)為是影響射門方向的重要因素(Franks et al.,1997)。守門員需要觀察罰球運(yùn)動員擺動腿與足球之間的距離來決定是否開始行動以及采取何種行動(洪曉彬等,2020)。專家守門員在收集對手動作信息時會對關(guān)鍵部位投入較多的注意資源,并持續(xù)更長的時間(張曉剛,2010),對此類復(fù)雜視覺信息判斷的速度和準(zhǔn)確性優(yōu)于新手守門員,其認(rèn)知神經(jīng)的差異可能體現(xiàn)在右側(cè)角回的激活水平。
新手和專家守門員在進(jìn)行知覺預(yù)測時,背外側(cè)前額葉的激活存在顯著差異。Wright等(2010)的研究發(fā)現(xiàn),高水平羽毛球運(yùn)動員在預(yù)測羽毛球發(fā)球時,背外側(cè)前額葉在早期信息的加工階段存在顯著的激活,并在視覺信息較少的任務(wù)中發(fā)揮著重要作用。個體在完成快速動作的預(yù)測時,需要內(nèi)部反饋的參與,在知覺到當(dāng)前動作信息后會調(diào)用存儲的動作表象,在實(shí)際動作完成之前根據(jù)存儲在長時記憶中的動作模式對結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(Wolpert et al.,1995)。背外側(cè)前額葉的激活在專家提取專長相關(guān)記憶時起著非常重要的作用(劉寧,2019)。其激活程度與任務(wù)難度存在相關(guān)性,與簡單任務(wù)相比復(fù)雜任務(wù)會誘發(fā)腦區(qū)更大的激活(Vassena et al.,2019;McClure et al.,2004)。由于運(yùn)動經(jīng)驗(yàn)的差異,不同水平守門員判斷相同任務(wù)時感受到的主觀任務(wù)難度不同。在完成知覺預(yù)測任務(wù)時,新手守門員需要調(diào)動更多的認(rèn)知資源投入到動作表象信息的提取中,表現(xiàn)為背外側(cè)前額葉激活程度較高。而專家守門員在感知到罰球運(yùn)動員動作后,更容易通過背外側(cè)前額葉調(diào)取存儲在記憶中的動作表征并完成信息匹配,做出更加準(zhǔn)確的動作預(yù)測。但Wright等(2010)研究高水平羽毛球運(yùn)動員的知覺預(yù)測優(yōu)勢發(fā)現(xiàn),頂葉、前額葉和背外側(cè)前運(yùn)動區(qū)參與知覺預(yù)測任務(wù),背外側(cè)前額葉和腹內(nèi)側(cè)前額葉激活的顯著增強(qiáng)與專家優(yōu)勢相關(guān)。這與本研究的結(jié)果并不一致,其原因有待更多的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析。
在原有實(shí)驗(yàn)中增加得失情境,旨在探究有利于提高守門員知覺預(yù)測表現(xiàn)的情境條件。本研究結(jié)果表明,相對于無情境條件而言,專家組守門員在損失和收益情境下知覺預(yù)測的正確率變化未達(dá)到顯著水平。新手組守門員在損失情境下知覺預(yù)測的判斷正確率顯著提高。在對羽毛球運(yùn)動員的決策研究中發(fā)現(xiàn),情緒變化會影響羽毛球運(yùn)動員的知覺預(yù)測;在消極情緒下,羽毛球運(yùn)動員的知覺預(yù)測正確率要高于積極情緒條件下的正確率(遲立忠等,2012)。損失情境下選擇一個存在風(fēng)險的選項(xiàng)會激活與負(fù)性情緒表征相關(guān)的腦區(qū),誘發(fā)個體的消極情緒(Bossaerts,2010;Paulus et al.,2003;Preuschoff et al.,2008)。損失情境任務(wù)在某種程度上能引發(fā)個體的消極情緒,這種情緒的變化可能間接促使知覺預(yù)測正確率得到提升。
本研究發(fā)現(xiàn)相對于無情境條件而言,守門員在損失情境下進(jìn)行知覺預(yù)測時,軀體感覺聯(lián)合皮層、視覺聯(lián)絡(luò)皮層、次級視覺皮層和背外側(cè)前額葉的激活程度更高;在收益情境下進(jìn)行知覺預(yù)測時,軀體感覺聯(lián)合皮層、次級視覺皮層和視覺聯(lián)絡(luò)皮層存在更強(qiáng)的激活。一項(xiàng)腦電和fMRI研究使用金錢獎勵延遲任務(wù)探究損失和收益情境下個體的認(rèn)知神經(jīng)特征,結(jié)果表明,與預(yù)期獎懲相關(guān)任務(wù)會激發(fā)頂枕葉更強(qiáng)的活動(Pfabigan et al.,2014)。上述研究的皮層結(jié)構(gòu)激活區(qū)域與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在較多重疊,可以支持本實(shí)驗(yàn)中損失和收益情境下腦區(qū)激活特征的結(jié)果。本研究中的兩個實(shí)驗(yàn)除是否存在得失情境外,其他部分均相同。由此,本研究認(rèn)為,損失和收益情境下,組內(nèi)腦區(qū)激活的差異是情境條件作用的結(jié)果。大腦處理信息的過程依賴多個腦區(qū)和皮下結(jié)構(gòu)協(xié)同參與,過程中任何一個部分活性的變化都會影響信息加工和處理的結(jié)果。情境條件下的腦區(qū)激活可能作為第三變量作用于守門員的知覺預(yù)測表現(xiàn)。
對新手組守門員在無情境條件和損失情境下腦區(qū)激活的差異進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),右側(cè)角回和視覺聯(lián)絡(luò)皮層(通道22)的激活存在顯著差異,提示新手組守門員正確率的變化與守門員處理視覺信息的能力存在關(guān)聯(lián)。Bishop等(2013)使用fMRI研究足球運(yùn)動員知覺預(yù)測的神經(jīng)機(jī)制,根據(jù)對視頻中運(yùn)動員行為預(yù)測的正確率將被試分為低預(yù)測能力組、中等預(yù)測能力組和高預(yù)測能力組,發(fā)現(xiàn)高預(yù)測水平的運(yùn)動員在進(jìn)行知覺預(yù)測時大腦皮層和皮層下結(jié)構(gòu)有較高水平的激活,如枕下回、顳上回、頂上小葉和前扣帶回等。該研究結(jié)果可以驗(yàn)證角回的激活水平是影響知覺預(yù)測正確率的重要腦區(qū)之一。Wright等(2011)研究不同水平羽毛球運(yùn)動員的預(yù)測能力發(fā)現(xiàn),專家和新手腦區(qū)激活的差異表現(xiàn)包括背外側(cè)前額葉和雙側(cè)枕葉在內(nèi)的多個皮層和皮層下結(jié)構(gòu)。Zhao等(2022)使用fNIRS和EEG研究正常成年人的視覺注意發(fā)現(xiàn),在把注意力放在當(dāng)前任務(wù)相關(guān)的視覺刺激并抑制無關(guān)視覺信息時,會引起視覺聯(lián)絡(luò)皮層的激活。這提示在損失情境的作用下,守門員視覺信息收集和加工的能力可能發(fā)生變化,即對動作的關(guān)鍵信息投入更多注意力,并抑制與任務(wù)無關(guān)的干擾信息對知覺預(yù)測的影響。在無情境條件下、損失情境下和收益情境下右側(cè)角回與知覺預(yù)測的正確率均存在顯著相關(guān)。因此,有充分理由認(rèn)為右側(cè)角回是守門員進(jìn)行知覺預(yù)測時的重要腦區(qū),其激活程度的提高有助于提升知覺預(yù)測能力。支持專家優(yōu)勢出現(xiàn)在信息加工早期階段的觀點(diǎn)(姬慶春,2019;張曉剛,2010;趙福訓(xùn),2017;Wang et al.,2019)。
守門員風(fēng)險偏好的研究結(jié)果表明,收益框架效應(yīng)在足球守門員的風(fēng)險決策中不具有適用性。本研究在“杯子任務(wù)”的基礎(chǔ)上增加了一項(xiàng)可選擇的風(fēng)險方案,使得決策的情景模式更加契合點(diǎn)球過程中可能出現(xiàn)的情況。在損失情境下,不同水平守門員均表現(xiàn)出損失厭惡傾向,即較少選擇風(fēng)險規(guī)避的方案。有研究使用電腦呈現(xiàn)“杯子任務(wù)”進(jìn)行得失情境下的風(fēng)險偏好研究發(fā)現(xiàn),在損失情境下,被試選擇總次數(shù)中僅有12.38%為確定損失選項(xiàng),表現(xiàn)出典型的風(fēng)險尋求和損失厭惡。在收益情境下,被試的選擇總次數(shù)中卻有74.93%為確定收益,表現(xiàn)出風(fēng)險規(guī)避的行為模式(何飛,2009)。損失情境下的研究結(jié)果與本研究一致。本研究將單一的不確定性選項(xiàng)設(shè)置為一個高風(fēng)險偏好高收益和一個低風(fēng)險偏好低收益的選項(xiàng),擬探討得失情境下守門員對不同概率條件選項(xiàng)的風(fēng)險偏好。本研究發(fā)現(xiàn),守門員在表現(xiàn)出損失厭惡的同時,也表現(xiàn)出低風(fēng)險偏好的行為模式。專家組和新手組守門員均更多地選擇了低風(fēng)險偏好選項(xiàng)。模糊痕跡理論認(rèn)為,在生活中個體通常使用“模糊”的印象系統(tǒng),在決策時只對目標(biāo)任務(wù)的要點(diǎn)信息進(jìn)行模糊表征。在損失情境下加工“球有70%的概率射向左邊,30%的概率射向右邊”信息時,就會被表征為“大概率不會損失”和“小概率不會損失”?;趯p失的厭惡,個體更多地選擇“大概率不會損失”。但損失價值信息似乎沒有被作為要點(diǎn)信息進(jìn)行加工。這種信息提取方式和選擇偏好特征在專家組和新手組中存在較高的一致性。在損失情境下,守門員并非是高風(fēng)險尋求而是低風(fēng)險偏好,表現(xiàn)出對概率信息加工敏感,對價值信息加工不敏感的特征。
在收益情境下,守門員沒有明顯的風(fēng)險偏好,這一結(jié)果區(qū)別于以往的研究(黃志劍 等,2012;李愛梅 等,2005)。在確定性方案和不確定性方案中進(jìn)行迫選的任務(wù)形式改變之后,個體的風(fēng)險偏好也隨之產(chǎn)生變化。有研究使用不包含確定性選項(xiàng)的正收益任務(wù)研究體育情境下大學(xué)生運(yùn)動員的風(fēng)險偏好行為,結(jié)果表明,在正收益問題上并未存在明顯的風(fēng)險規(guī)避(洪曉彬等,2018)。這一結(jié)果證明,在收益情境下,面對兩個不確定的風(fēng)險方案個體的風(fēng)險偏好會發(fā)生轉(zhuǎn)變。但相較于損失情境而言,在收益情境下對高風(fēng)險方案表現(xiàn)出更多的偏好。以往的研究發(fā)現(xiàn),得失情境下的風(fēng)險偏好會隨著損失和收益數(shù)量的增加而發(fā)生變化。在收益情境下,個體選擇的冒險性會隨著收益數(shù)量的增加而增強(qiáng),在多次出現(xiàn)風(fēng)險規(guī)避行為后會有更大的可能做出風(fēng)險尋求決策(何飛,2009)。另有研究發(fā)現(xiàn),在收益情境下,被試會表現(xiàn)出較強(qiáng)的冒險行為,如果賭資并非來自于個人勞動所得,冒險行為的意愿更強(qiáng)(高銘等,2020)。本研究中,當(dāng)守門員選擇較多確定性收益方案和大概率收益方案后,隨著收益次數(shù)和自身“資產(chǎn)”增多,其冒險性也會增加。同時,如果這種收益取得相對輕松會導(dǎo)致收益的主觀價值降低,故而在收益情境下會更多地表現(xiàn)出風(fēng)險尋求。專家組比新手組表現(xiàn)出更多風(fēng)險尋求行為,可能是由于專家守門員的知覺預(yù)測正確率更高,在判斷階段能獲得更多的金幣獎勵,對金幣的主觀價值下降更加嚴(yán)重,故而冒險性增強(qiáng)選擇更多的高風(fēng)險方案。這可能是守門員在收益情景下風(fēng)險偏好發(fā)生變化的主要原因。
本研究使用fNIRS通過視頻阻斷技術(shù)發(fā)現(xiàn)守門員知覺預(yù)測專家優(yōu)勢的相關(guān)腦區(qū),以及得失情境下守門員的風(fēng)險偏好特征及其對運(yùn)動員知覺預(yù)測表現(xiàn)的影響。研究結(jié)果對于更加全面地認(rèn)識運(yùn)動員專家優(yōu)勢的認(rèn)知神經(jīng)活動具有促進(jìn)作用,可以為足球運(yùn)動隊(duì)制定更加合理的點(diǎn)球策略提供借鑒。但本研究仍然存在一些局限。
采用點(diǎn)球視頻作為守門員知覺預(yù)測的材料在一定程度上可以提高實(shí)驗(yàn)的生態(tài)效度,但守門員接收到的內(nèi)外部信息仍與真實(shí)點(diǎn)球環(huán)境存在差異。未來的實(shí)驗(yàn)可以采用更加便捷的設(shè)備,如便捷式近紅外和便捷式腦電設(shè)備,研究真實(shí)環(huán)境下守門員知覺預(yù)測的大腦活動特征。此外,使用近紅外設(shè)備僅能探測守門員知覺預(yù)測的大腦皮層活動,不能探測任務(wù)相關(guān)的皮下結(jié)構(gòu)。同時由于設(shè)備的限制,觀測的腦區(qū)不夠全面,未涉及頂葉和顳葉。今后的研究可以使用多模態(tài)的方法彌補(bǔ)不同設(shè)備之間的短板。最后,由于專業(yè)足球守門員人數(shù)有限,在實(shí)驗(yàn)開始之前,未使用人格相關(guān)量表對被試進(jìn)行風(fēng)險偏好差異的控制,這可能是影響風(fēng)險偏好結(jié)果的另一個原因。以后的研究中要盡量避免被試個體因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。
專家守門員基于先驗(yàn)信息進(jìn)行知覺預(yù)測時存在專家優(yōu)勢,其優(yōu)勢與角回和背外側(cè)前額葉的激活水平有關(guān)。
得失情境下的風(fēng)險偏好規(guī)律在守門員中部分具有適用性。得失情境下知覺預(yù)測的專家優(yōu)勢消失,損失情境能增強(qiáng)新手守門員早期視覺信息的收集和處理能力,有利于提高知覺預(yù)測表現(xiàn)。這與右側(cè)角回和視覺聯(lián)絡(luò)皮層的激活水平變化有關(guān)。