高水平的运动表现取决于高品质的注意力。在高压力的比赛中，高水平运动员需要应对观众的鼓噪、对手的干扰和自身的高要求，这些因素都会影响动作表现。使用脑电（EEG）等认知神经科学工具，研究人员能够勾勒运动员在表现当下的心理状态，并刻画运动员面临高压情境下的心境变化，如专注状态或干扰控制的认知处理。近20年来，运动心理学家使用脑电作为研究工具，取得了一系列的研究成果，揭示了注意力、记忆、干扰控制等方面的加工机制。然而，这些研究大都聚焦在特定的脑电指标，迄今为止，我们尚不清楚在高度精确的运动中，这些脑电指标与运动表现的关联性。例如，究竟是哪个脑电指标与运动表现最相关？高水平的运动表现背后包含什么样的心理机制？在高水平运动员当中，哪些脑电指标是决定最终胜负的关键因子？

这些问题对运动心理学研究提出了理论和实验上的挑战。在理论上，需要找到一个既具有实证研究支持又可持续发展的理论基础，并通过既有研究的脑电指标进行验证。在实验上，需要克服过往对于运动表现监测中脑电技术面临的限制，建立更可行且有效的实验环境，同时最大限度地保证实验的生态效度。

2023年3月，我院副研究员郑名扬在《Psychology of Sport and Exercise》在线发表了题为“QEEG markers of superior shooting performance in skilled marksmen: An investigation of cortical activity on psychomotor efficiency hypothesis”的研究论文，结合脑电、相干性分析等研究方法，首次对过去相关研究提出的脑电指标进行了系统性检验，并揭示了现今与高水平运动表现最为相关的脑电指标。

图1 客座副研究员郑名扬与研究团队于Psychology of Sport and Exercise发表的期刊论文

研究团队搭建了拟真射击训练系统，采用高科技设备，不仅可以最小化射击表现的记录误差，更可以描绘出瞄准期间枪杆的晃动轨迹，从而更加直观地展现射击表现的细微差异。有别于先前大部分的实验以专家-新手作为比较标准，为了区分不同射击表现水平的脑加工差异，本研究从高水平射击选手中依照射击水平进一步分为高水平组以及低水平组。利用实时的脑电记录，研究团队能够捕捉选手在射击准备期的神经活动，并借助后期信号处理，解析大脑在射击瞄准期间的关键大脑加工。

图2 拟真射击训练系统不仅提供对于弹着点的记录，更提供枪杆位移信息，对于射击表现具有更深一层的解读。

行为结果发现，高水平组的射击表现（包括精准度和枪杆晃动程度）显著优于低水平组 。在此基础上，通过脑电分析，可以推测造成表现差异的关键神经活动。其中，与其他脑电指标相比，感觉动作节率（sensorimotor rhythm, SMR）能更好地体现射击表现上的差异。相较于低水平组，高水平组的实验参与者在射击准备期呈现显著较高的SMR功率。在先前研究中，较高的SMR功率代表着较不受干扰的心理状态，对于任务执行具有较好的注意力分配，这与较佳的运动表现有关。不仅如此，高水平的实验参与者前额叶（Fz）与左颞叶（T3）的相干性也显著低于低水平组，代表认知加工更高效，降低了非任务相关的脑加工，体现了动作执行的自动化。此结果进一步支持了心理动作假说中，即高效的大脑加工过程对于执行动作至关重要，并突显了SMR和大脑相干性在验证这一假说中的重要性。

图3 射击瞄准期间，相较于低水平组，高水平组具有显著较高的SMR功率，体现对于动作执行具有较高的自动化处理。

该研究首次系统性探讨了高水平运动表现中的关键脑电指标，并采用前沿的射击训练系统，提供对于射击表现更精准的诠释，将先前的相关研究做出了较完整的验证，也为之后以脑电为基础的神经反馈训练（neurofeedback training, NFT）开辟了一个可拓展的训练框架，对于将运动心理学在赛场上的应用提供了实验基础。

我院郑名扬副研究员为该论文第一作者，美国马里兰大学教授Bradley Hatfield为通讯作者，台湾师范大学研究讲座教授洪聪敏为共同作者，上述两人皆为美国国家人体运动科学院院士（Fellow, National Academy of Kinesiology, US）并对于本研究工作提供了指导。

Reference

1. Nakata, H., Yoshie, M., Miura, A. & Kudo, K. Characteristics of the athletes’ brain: Evidence from neurophysiology and neuroimaging. Brain Research Reviews 62, 197–211 (2010).

2. Kober, S. E. et al. Shutting down sensorimotor interference unblocks the networks for stimulus processing: An SMR neurofeedback training study. Clinical Neurophysiology 126, 82–95 (2015).

3. Hatfield, B. D. Brain dynamics and motor behavior: A case for efficiency and refinement for superior performance. Kinesiology Review 7, 42–50 (2018).

编辑/龙宇