基于眼動(dòng)和EEG對(duì)籃球罰球思維調(diào)控特征的分析

朱泳，高俊，黃濱，何長(zhǎng)波

基于眼動(dòng)和EEG對(duì)籃球罰球思維調(diào)控特征的分析

朱泳1，2，高俊2，3，黃濱2，何長(zhǎng)波3

設(shè)計(jì)籃球罰球運(yùn)動(dòng)情境，觀察被試眼動(dòng)與腦電指標(biāo)，分析籃球運(yùn)動(dòng)員罰球的思維調(diào)控特征。隨機(jī)選取30名運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練專業(yè)籃球?qū)ｍ?xiàng)男大學(xué)生（運(yùn)訓(xùn)組）和30名體育教育非籃球?qū)ｍ?xiàng)男大學(xué)生（體教組），分組測(cè)試罰球過程中的眼動(dòng)注視時(shí)間、眼跳距離和瞳孔變化幅度及腦電θ和β頻段功率百分比指標(biāo)。測(cè)試發(fā)現(xiàn)，運(yùn)訓(xùn)組罰球命中次數(shù)、眼動(dòng)注視時(shí)間和眼跳距離顯著高于體教組（P＜0.05），罰球完成時(shí)間、瞳孔變化幅度、腦電波θ和β頻段功率百分比變化顯著低于體教組（P＜0.05）。結(jié)果表明，罰球時(shí)專家運(yùn)動(dòng)員對(duì)目標(biāo)點(diǎn)注視時(shí)間更長(zhǎng)，觀察范圍更大，以獲得更多的目標(biāo)信息，并進(jìn)行更深的加工。在未經(jīng)歷專門罰球注視訓(xùn)練的情況下，即使是高水平運(yùn)動(dòng)員，也存在著常見的個(gè)人動(dòng)作細(xì)節(jié)差異；采用簡(jiǎn)單化、程序化和標(biāo)準(zhǔn)化的注視訓(xùn)練能夠有效減少這些個(gè)人差異并提高命中率。所有被試罰球都表現(xiàn)出聯(lián)合多重感覺，而不僅依賴視覺，但專家運(yùn)動(dòng)員的注意趨向于集中在視覺和右側(cè)肢體。專家運(yùn)動(dòng)員思維調(diào)控過程心理能耗更為節(jié)約，任務(wù)負(fù)荷較低，對(duì)信息加工更為精細(xì)，能在更短時(shí)間內(nèi)完成更為準(zhǔn)確的投球。

眼動(dòng)；腦電；罰球；思維；調(diào)控

人體運(yùn)動(dòng)調(diào)控機(jī)制一直是體育理論學(xué)科極其重視而又始終未能透徹認(rèn)識(shí)的領(lǐng)域。人體運(yùn)動(dòng)思維調(diào)控的最主要信息來源是視覺[1-2]。WILLIAMS等[3]研究發(fā)現(xiàn)，專家運(yùn)動(dòng)員與新手相比，能夠通過更直接有效的注視從全部視覺內(nèi)容中提取最為有用的信息，再基于這些信息形成正確判斷，從而進(jìn)行快捷準(zhǔn)確的操作控制。VICKERS[4-5]和HARLE等[6]通過發(fā)展籃球、飛鏢和高爾夫等項(xiàng)目高水平運(yùn)動(dòng)員的視覺控制能力，有效提高了這些高水平運(yùn)動(dòng)員的命中率。

腦電（EEG）技術(shù)則為人體思維調(diào)控研究提供了神經(jīng)認(rèn)知方面的實(shí)證，LOZE[7]、WU[8]和CHUANG[9]的研究表明，大腦皮層枕部或顳側(cè)的腦電變化與運(yùn)動(dòng)水平具有較高相關(guān)，優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員在操作過程中對(duì)視覺的依賴程度降低，其大腦皮層相應(yīng)顳側(cè)部位神經(jīng)單元的動(dòng)員程度得到提高，從而能以更高效率來完成同一任務(wù)。OKUHATA等[10-11]發(fā)現(xiàn)，腦電θ波的一致性模式和處理過程顯著相關(guān)，而β波的變化則與任務(wù)內(nèi)容和形式相關(guān)。

同時(shí)觀察眼動(dòng)和腦電變化，能夠使研究者根據(jù)神經(jīng)認(rèn)知特征變化來評(píng)價(jià)人體運(yùn)動(dòng)過程中視覺信息處理過程，更為深刻地理解運(yùn)動(dòng)思維調(diào)控機(jī)制。近年來，流行的事件相關(guān)聯(lián)電位（Event Related Potential，ERP）技術(shù)能夠區(qū)分不同認(rèn)知加工任務(wù)所對(duì)應(yīng)的大腦皮層部位電位變化。但限于儀器條件，其研究[12-14]僅限于在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)觀察被試閱讀或識(shí)別圖片的過程，研究結(jié)果多數(shù)集中在對(duì)專家和新手的某些特定能力差異的討論上，尚未能結(jié)合人體運(yùn)動(dòng)實(shí)際情境，更難對(duì)激烈對(duì)抗的同場(chǎng)競(jìng)技運(yùn)動(dòng)的自我調(diào)控過程進(jìn)行觀察和評(píng)價(jià)。

罰球是籃球運(yùn)動(dòng)激烈對(duì)抗中的特殊階段。罰球時(shí)，防守隊(duì)員的干擾降低到最低，限制區(qū)域內(nèi)的罰球隊(duì)員、球、籃板與籃圈構(gòu)成相對(duì)簡(jiǎn)單的情境系統(tǒng)，罰球隊(duì)員的技能操作傾向于閉鎖和陳述。因此，本研究嘗試以實(shí)際罰球情境為例，同時(shí)觀察眼動(dòng)和腦電指標(biāo)，以進(jìn)一步認(rèn)識(shí)相應(yīng)運(yùn)動(dòng)情境中的人體運(yùn)動(dòng)思維調(diào)控過程。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

隨機(jī)選取L大學(xué)體育學(xué)院30名本科運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練專業(yè)籃球?qū)ｍ?xiàng)的男學(xué)生作為運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組（運(yùn)訓(xùn)組），平均年齡（19.13±0.68）歲，專項(xiàng)訓(xùn)練年限（6.27±0.87）年，都具有2級(jí)以上籃球運(yùn)動(dòng)員等級(jí)證書。從同學(xué)院本科體育教育專業(yè)隨機(jī)選取30名男學(xué)生為體育教育組（體教組），平均年齡（19.03±0.61）歲，參加體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練年限（4.53±1.07）年，在平時(shí)都參加過籃球運(yùn)動(dòng)，但都不具有籃球運(yùn)動(dòng)員等級(jí)證書。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗(yàn)場(chǎng)地和步驟（1）試驗(yàn)場(chǎng)地。東西向4片標(biāo)準(zhǔn)籃球場(chǎng)按次序依次編號(hào)，1號(hào)為試驗(yàn)場(chǎng)地，北半場(chǎng)為腦電測(cè)試場(chǎng)地，南半場(chǎng)為眼動(dòng)測(cè)試場(chǎng)地，4號(hào)為等候活動(dòng)區(qū)，在1號(hào)和2號(hào)場(chǎng)地中間拉好幕布。

（2）試驗(yàn)步驟。所有被試在2號(hào)場(chǎng)地集合，試驗(yàn)者說明試驗(yàn)?zāi)康暮突境绦?，介紹腦電和眼動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，使被試對(duì)腦電試驗(yàn)形成正確認(rèn)知，消除干擾情緒。被試按照班級(jí)學(xué)號(hào)先后次序依次進(jìn)入腦電測(cè)試場(chǎng)地，接受安靜狀態(tài)腦電測(cè)試；再到3、4號(hào)場(chǎng)地參加專項(xiàng)操作準(zhǔn)備活動(dòng)及自由專項(xiàng)活動(dòng)各15 min；最后參加罰球的眼動(dòng)和腦電測(cè)試，先眼動(dòng)測(cè)試后腦電測(cè)試。

1.2.2 測(cè)試與數(shù)據(jù)采集（1）眼動(dòng)測(cè)試儀器與方法。用加拿大SR Research Ltd的頭戴式眼動(dòng)儀EyelinkⅡFixed Eye Tracker記錄被試眼動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)，采用BeGaze2.5眼動(dòng)儀數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)idf格式文件進(jìn)行分析（見圖1）。被試佩戴好測(cè)試儀器，試驗(yàn)人員按照眼動(dòng)儀系統(tǒng)設(shè)置要求進(jìn)行瞳孔校正、空間校正和目標(biāo)校正，確定目標(biāo)區(qū)域?yàn)榛@板。

試驗(yàn)人員對(duì)被試指導(dǎo)說明后，即開始進(jìn)行錄像（刺激元素）記錄，試驗(yàn)人員先后2次將籃球遞給被試，被試投籃2次后，該測(cè)試完畢。被試完成第2次罰球，眼動(dòng)錄像記錄結(jié)束，在外接計(jì)算機(jī)上產(chǎn)生相應(yīng)idf格式文件（刺激元素文件）。全部測(cè)試后，整理idf格式文件并采用BeGaze2.5眼動(dòng)儀數(shù)據(jù)分析軟件分析數(shù)據(jù)。選取注視時(shí)間（duration of fixation）、眼跳距離（distance of saccadic）和瞳孔變化幅度（pupil Diameter）等3個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)[15]進(jìn)行分析。

圖1 elinkⅡFixed Eye Tracker系統(tǒng)框架圖

（2）腦電測(cè)試儀器與方法。采用北京科龍MEEG-903多功能腦電檢測(cè)分析儀，按照國(guó)際腦電圖學(xué)會(huì)10/20系統(tǒng)電極放置法（見圖2），使用單極導(dǎo)聯(lián)記錄腦電信號(hào)。

圖2 國(guó)際10/20系統(tǒng)電極放置法

腦電測(cè)試的步驟、指導(dǎo)說明及記錄時(shí)間的區(qū)間和眼動(dòng)測(cè)試相同。試驗(yàn)人員指導(dǎo)后，開始進(jìn)行腦電記錄，被試完成第2次罰球，腦電記錄結(jié)束，然后通過外接計(jì)算機(jī)計(jì)算出各導(dǎo)聯(lián)的功率值。本研究取腦電波θ和β頻段作為觀察指標(biāo)[9，14，16]。

被試安靜狀態(tài)腦電功率分布特征和常人基本一致，運(yùn)訓(xùn)組和體教組腦電功率分布應(yīng)無(wú)顯著差異[17]。將各被試安靜狀態(tài)各導(dǎo)聯(lián)的各頻段功率百分比作為比較基準(zhǔn)線，然后將罰球時(shí)各導(dǎo)聯(lián)θ和β頻段功率百分比減去比較基準(zhǔn)線數(shù)據(jù)，所得數(shù)據(jù)為該被試變化特征數(shù)據(jù)。

（3）罰球完成時(shí)間、命中結(jié)果記錄方法。在眼動(dòng)和腦電測(cè)試中，被試接過試驗(yàn)人員遞給的籃球后連續(xù)完成2次罰球。自被試首次接球開始計(jì)時(shí)，至第2次罰球球觸及籃圈、籃板或籃網(wǎng)時(shí)，或在明顯不能命中的情況下籃球越過籃板立面時(shí)結(jié)束計(jì)時(shí)。被試眼動(dòng)和腦電測(cè)試的罰球時(shí)間合計(jì)為罰球總完成時(shí)間。每次罰球命中記1次，不命中記0次，被試眼動(dòng)和腦電測(cè)試的罰球命中次數(shù)合計(jì)為總命中次數(shù)。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)與分析采用SPSS21.0對(duì)測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 罰球命中與完成時(shí)間的組間比較

運(yùn)訓(xùn)組罰球命中次數(shù)顯著高于體教組（P<0.05），運(yùn)訓(xùn)組罰球完成時(shí)間顯著少于體教組（P<0.05）（見表1）。

表1 本研究罰球命中次數(shù)和完成時(shí)間組間比較

2.2 眼動(dòng)指標(biāo)組間比較分析

運(yùn)訓(xùn)組注視時(shí)間顯著高于體教組（P<0.05），眼跳距離和瞳孔變化幅度顯著低于體教組（P<0.05）（見表2）。

表2 本研究眼動(dòng)指標(biāo)組間比較

2.3 腦電θ和β頻段變化組間比較分析

運(yùn)訓(xùn)組在罰球時(shí)腦電波θ和β頻段較靜站時(shí)，θ頻段在FP2、C4、P3、P4、T4和T5部位導(dǎo)聯(lián)的功率均顯著下降（P<0.05），β頻段在F3、F4、C3、C4、P3、P4、O1、O2、F8、T5和T6部位導(dǎo)聯(lián)的功率均顯著上升（P<0.05）。體教組在罰球時(shí)腦電波θ和β頻段較靜站時(shí)：θ頻段在FP1、FP2、F3、F4、C4、P3、P4、O1、O2、F8、T5和T6部位導(dǎo)聯(lián)的功率均下降，且差異顯著（P<0.05）；β頻段在FP1、FP2、F3、F4、C3、C4、P3、P4、O1、O2、F7、F8、T4、T5和T6部位導(dǎo)聯(lián)的功率均上升，且差異顯著（P<0.05）（見表3）。

表3 本研究腦電θ和β頻段功率變化組間比較

2.4 眼動(dòng)特征和腦電特征相關(guān)分析

罰球時(shí)，被試總體注視時(shí)間、眼跳距離和瞳孔變化幅度與腦電波β頻段呈正相關(guān)趨勢(shì)，而與θ頻段功率百分比呈負(fù)相關(guān)趨勢(shì)，但均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（見表4）。

表4 本研究眼動(dòng)指標(biāo)和腦電θ和β頻段相關(guān)分析

3 討論

3.1 罰球思維調(diào)控時(shí)間特征

在運(yùn)動(dòng)過程中，被試眼球的運(yùn)動(dòng)是跳躍式的，2次跳躍之間相對(duì)靜止的狀態(tài)就是注視。就同一被試個(gè)體而言，時(shí)間越長(zhǎng)，加工越深；對(duì)不同個(gè)體而言，時(shí)間越長(zhǎng)，加工速度越慢[12，18]。VICKERS[4]、HARLE[6]和VINE[19]等觀察到，投籃準(zhǔn)確率高的運(yùn)動(dòng)員，其注視時(shí)間較長(zhǎng)；反之，注視時(shí)間則較短。但也有個(gè)別學(xué)者觀點(diǎn)不同，廖彥罡等[20]認(rèn)為，專項(xiàng)訓(xùn)練能夠提高運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)中的視覺信息處理和判斷能力，與新手相比，專家具有更短的注視時(shí)間。本研究測(cè)試表明，運(yùn)訓(xùn)組罰球完成時(shí)間短于體教組，但是運(yùn)訓(xùn)組的注視時(shí)間卻長(zhǎng)于體教組。這表明，運(yùn)訓(xùn)組被試在注視后用于投出球的操作時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于體教組。

結(jié)合對(duì)神經(jīng)認(rèn)知過程和相應(yīng)運(yùn)動(dòng)情境分析，可以更好地理解罰球思維調(diào)控的時(shí)間特征。大腦皮層各功能區(qū)域電信號(hào)變化的結(jié)果與運(yùn)動(dòng)操作的感覺器官變化和思維活動(dòng)密切相關(guān)，運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)時(shí)腦電波α、β和θ等3個(gè)頻段與運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)具有較高一致性。LOZE[7]發(fā)現(xiàn)，專家氣手槍射手在完成最佳射擊前，對(duì)應(yīng)視覺的大腦皮層枕部的活動(dòng)顯著增強(qiáng)，但在擊發(fā)前轉(zhuǎn)為降低。但HUNG[21]對(duì)飛鏢運(yùn)動(dòng)員研究發(fā)現(xiàn)，專家腦電變化幅度要低于新手。本研究觀察到，在罰球過程中，全體被試對(duì)應(yīng)視覺功能區(qū)的枕部O1和O2的β波頻段功率百分比顯著提高，而θ波頻段功率百分比顯著降低，且體教組較運(yùn)訓(xùn)組的變化更為顯著，此結(jié)果與上述LOZE的研究是一致的。

枕部β和θ波功率變化說明，面對(duì)罰球任務(wù)，被試都能夠充分動(dòng)員視覺功能，通過注視來獲取目標(biāo)信息。本研究中，運(yùn)訓(xùn)組注視時(shí)間較長(zhǎng)，說明在投籃之前，專家運(yùn)動(dòng)員能夠傾向于更多地注視，從而使策略加工更加趨于精細(xì)。根據(jù)LOZE的觀點(diǎn)，在完成投籃操作時(shí)，對(duì)視覺的依賴程度降低，動(dòng)作操作更多地依賴于形成的自動(dòng)化程序，所以他們用于投球的操作時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于體教組，此時(shí)，他們相應(yīng)腦電波功率可能趨于降低，這就可能造成上述HUNG所觀察到的專家組腦電變化幅度較低的現(xiàn)象。而低水平的運(yùn)動(dòng)員或新手，由于其注視時(shí)間相對(duì)較短，他們可能會(huì)在缺乏足夠信息和充分判斷的情況下，匆忙、草率地形成投球的決策。因?yàn)榱P球是籃球運(yùn)動(dòng)中的特殊過程，與激烈對(duì)抗的正常比賽不同，其運(yùn)動(dòng)任務(wù)的完成情境相對(duì)安靜和簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)控制特征也傾向于閉鎖性和陳述性，所以完成罰球任務(wù)的策略要求較低，這就使得新手可以在策略加工不足的情況下完成操作行為。

因此，從時(shí)間的視角來看，專家運(yùn)動(dòng)員表現(xiàn)出的注視時(shí)間較長(zhǎng)和投球操作時(shí)間較短是經(jīng)多年專項(xiàng)訓(xùn)練形成的經(jīng)濟(jì)性和精確性發(fā)展趨勢(shì)，這使他們能夠?qū)δ繕?biāo)點(diǎn)注視更長(zhǎng)時(shí)間，以獲得更多的目標(biāo)信息并進(jìn)行更深的加工，也使得他們的投球操作更為簡(jiǎn)練、流暢和精確。

3.2 罰球思維調(diào)控空間特征

眼跳距離指前后2個(gè)注視點(diǎn)之間的跨距，跨距越大，說明被試觀察的范圍越大，它是對(duì)信息加工內(nèi)容多少的評(píng)價(jià)指標(biāo)。接受多年訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員，對(duì)于相同的運(yùn)動(dòng)情境，他們能夠在視野中獲得更為豐富的信息[12，18]。本研究罰球過程中，運(yùn)訓(xùn)組眼跳距離顯著大于體教組。

在實(shí)際測(cè)試中觀察被試的行為還發(fā)現(xiàn)，被試維持注視點(diǎn)的能力存在著個(gè)體間差異。在罰球的引球上舉過程中籃球會(huì)遮擋視線，此時(shí)多數(shù)被試能夠保持注視，但體教組少數(shù)被試注視點(diǎn)消失，需要重新建立注視[22]，這也可能導(dǎo)致個(gè)別體教組被試在舉球至肩上后有停頓動(dòng)作的現(xiàn)象。在開始抬肘伸臂將球投出的過程中，多數(shù)被試能夠繼續(xù)保持瞄籃點(diǎn)，但少數(shù)體教組被試瞄準(zhǔn)點(diǎn)消失，轉(zhuǎn)向籃板上方空中，注意轉(zhuǎn)向想象中的空中籃球運(yùn)行拋物線的最高點(diǎn)，這一行為應(yīng)和少兒時(shí)期基層教練要求注視空中虛擬點(diǎn)有關(guān)。瞄籃點(diǎn)差異也是本研究中凸顯的問題，即使在記錄視頻中表現(xiàn)出瞄籃點(diǎn)位于籃板（興趣區(qū)域）內(nèi)，但由于記錄視頻不具有景深的維度，測(cè)試并不能確定被試瞄準(zhǔn)受測(cè)試瞳孔和瞄準(zhǔn)點(diǎn)之間直線上的某一點(diǎn)，究竟是籃板或籃圈某一實(shí)點(diǎn)還是空中的某一虛擬點(diǎn)，而且在與被試的實(shí)際交談中，被試的自我表述也不能與實(shí)際一致。

本研究中，所有被試在F3、F4部位導(dǎo)聯(lián)的β波頻段的功率百分比都顯著提高，但運(yùn)訓(xùn)組提高的程度低于體教組，且體教組在FP1和FP2部位顯著提高。這說明，所有被試的運(yùn)動(dòng)前區(qū)和額葉都得到了充分動(dòng)員，但在同樣的視覺信息獲取過程中，體教組需要更多的策略動(dòng)員，即對(duì)于相同的罰球情境，運(yùn)訓(xùn)組更傾向于較少地動(dòng)員相關(guān)皮層的神經(jīng)單元，從而減少神經(jīng)系統(tǒng)的消耗。此外，2組之間F3、F4部位導(dǎo)聯(lián)θ波頻段的功率百分比的變化有著一些不同，雖然都具有下降趨勢(shì)，但體教組下降顯著，而運(yùn)訓(xùn)組并不顯著，這一結(jié)果與個(gè)別已有研究不同。CHUANG等[8]觀察到，運(yùn)動(dòng)員在失敗罰球的準(zhǔn)備期中Fz和F4導(dǎo)聯(lián)處θ波頻段的功率波動(dòng)顯著增加，而在成功罰球的準(zhǔn)備瞄準(zhǔn)時(shí)，其前中部導(dǎo)聯(lián)的θ波頻段的功率更高，他認(rèn)為，自動(dòng)化執(zhí)行任務(wù)之前的穩(wěn)定喚醒和相對(duì)穩(wěn)定的注意，能夠促進(jìn)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)結(jié)果。而本研究則認(rèn)為，θ波頻段下降趨勢(shì)和β波頻段增強(qiáng)的意義是一致的，θ波主要代表了被試的疲倦和抑制程度，這種變化也切合OKUHATA[10-11]所提出的腦電θ波的一致性模式和處理過程顯著相關(guān)的觀點(diǎn)。對(duì)于體教組被試來說，罰球過程中相應(yīng)皮層的興奮性提高幅度較高，則會(huì)相應(yīng)地表現(xiàn)為θ波頻段的功率百分比降低，這兩者表現(xiàn)的內(nèi)容是一致的。而對(duì)于運(yùn)訓(xùn)組來說，同樣的罰球情境并沒有使他們出現(xiàn)更高的興奮性，其θ波頻段的反應(yīng)自然也不會(huì)出現(xiàn)顯著的降低。

本研究中所有被試均自發(fā)采用原地單手肩上投籃技術(shù)[23]完成投籃。本研究觀察到，運(yùn)訓(xùn)組左側(cè)大腦半球感覺聯(lián)絡(luò)區(qū)P3和 T5部位θ波頻顯著降低。根據(jù)大腦半球皮層控制運(yùn)動(dòng)部位支配對(duì)側(cè)身體的對(duì)應(yīng)關(guān)系可知，運(yùn)訓(xùn)組在罰球過程中能夠?qū)⒆⒁庥羞x擇地集中在視覺運(yùn)用上的同時(shí)，側(cè)重保持對(duì)右側(cè)肢體的感覺聯(lián)系和控制。這一調(diào)控方式和右手肩上投籃技術(shù)環(huán)節(jié)的要求是一致的。

因而，從空間特征來看，籃球?qū)ｍ?xiàng)訓(xùn)練可以使運(yùn)動(dòng)員在罰球情境中觀察更大的目標(biāo)范圍，獲得更多的視覺信息，同時(shí)也使得他們相應(yīng)神經(jīng)過程能耗趨于節(jié)約。在投籃動(dòng)作操作中，其對(duì)軀體的調(diào)控偏于右側(cè)肢體，低水平運(yùn)動(dòng)員對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的注視維持能力較低且個(gè)體差異較大。

3.3 罰球思維調(diào)控內(nèi)容特征

視覺內(nèi)容是思維調(diào)控最主要的信息。眼動(dòng)指標(biāo)中瞳孔變化幅度是指瞳孔直徑的變化值，它與進(jìn)行信息加工的心理努力程度密切相關(guān)[12，18，24]，當(dāng)心理負(fù)荷比較大時(shí)或任務(wù)難度增加時(shí)瞳孔直徑增加，因此瞳孔變化幅度是信息加工時(shí)心理負(fù)荷的量化指標(biāo)。本研究觀察到，運(yùn)訓(xùn)組罰球時(shí)注視時(shí)間顯著長(zhǎng)于體教組，瞳孔變化幅度卻顯著小于體教組。

基于大腦特定功能區(qū)域與相應(yīng)機(jī)能的關(guān)系，LURIA[25-27]和POSNER等[28]先后提出了腦神經(jīng)信息加工模型。（1）以頂葉部位為中心，與顳葉和中央凹后枕葉共同組成后部指向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它具有使注意穩(wěn)定地指向任務(wù)目標(biāo)的功能，并能使用同時(shí)性和繼時(shí)性信息編碼接受、加工和存儲(chǔ)信息。罰球過程中，它指導(dǎo)注視穩(wěn)定地指向瞄籃點(diǎn)，防止注視點(diǎn)徘徊或游離至其他目標(biāo)。（2）額葉部位則為前部執(zhí)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)意識(shí)決定層面，對(duì)自我心理活動(dòng)起到制定計(jì)劃、調(diào)節(jié)和控制作用。對(duì)于罰球技能，它具有發(fā)展更為流暢的投射動(dòng)作的功能，從而能夠降低對(duì)視覺的依賴。（3）腦干、間腦和兩半球中央?yún)^(qū)組成了警覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)皮層的狀態(tài)，喚醒和維持注意。在罰球中，它起到協(xié)調(diào)后部指向和前部執(zhí)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以及防止注視期間的無(wú)關(guān)信息對(duì)這兩個(gè)系統(tǒng)形成干擾[6]。

本研究罰球過程中，全部被試的β波頻段表現(xiàn)出不同程度的上升，而θ波頻段表現(xiàn)為不同程度的下降，說明被試大腦皮層的興奮性變化的一致性明顯，處于較好的運(yùn)動(dòng)喚醒狀態(tài)中[10，21]。體教組被試的O1和O2、T3和T4、T5和T6、C4和P4部位導(dǎo)聯(lián)的β波頻段的功率百分比顯著提高，尤其是C4和P4部位上升幅度最高，而相應(yīng)部位的θ波頻段的功率百分比顯著降低，這些導(dǎo)聯(lián)部位正是后部指向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)部位，其中O1和O2又對(duì)應(yīng)視覺功能區(qū)，結(jié)合本研究瞳孔變化值來看，體教組對(duì)于信息加工的心理負(fù)荷較大，即為了維持視覺的穩(wěn)定性，體教組被試需要?jiǎng)佑酶嗟男睦砟芎?。T5、T6、C4和P4部位對(duì)應(yīng)大腦主要感覺區(qū)和感覺聯(lián)絡(luò)區(qū)，在信息加工過程中起到對(duì)多維信息進(jìn)行加工和儲(chǔ)存的作用。這表明，在罰球過程中，所有被試的思維調(diào)控仍須聯(lián)合多重感覺，但體教組對(duì)多重感覺的依賴程度更高，在調(diào)控內(nèi)容上有可能是維持較高的平衡感受功能和增強(qiáng)觸覺、肢體本體的空間和速度感，從而需要募集更多的相應(yīng)部位的大腦皮層單位[2]。進(jìn)一步表明，對(duì)于罰球操作，2組之間存在著心理能耗差異，這也必然造成實(shí)際罰球操作時(shí)間的長(zhǎng)短差異。

運(yùn)訓(xùn)組的前額極區(qū)FP1和FP2的β波頻段功率百分比雖然有上升趨勢(shì)，但是并未產(chǎn)生顯著性差異。這同樣表明，長(zhǎng)期專業(yè)化訓(xùn)練形成了運(yùn)動(dòng)水平差異的效應(yīng)，使運(yùn)訓(xùn)組被試在罰球操作過程中傾向于獲得更多目標(biāo)信息，對(duì)目標(biāo)信息進(jìn)行更深和更精細(xì)的加工，形成的技能更加流暢簡(jiǎn)練，又更少地募集相關(guān)大腦皮層部位的神經(jīng)單元，加工任務(wù)的負(fù)荷程度相對(duì)較低，最終能夠以相對(duì)快而流暢的動(dòng)作完成引球和投籃動(dòng)作。而面臨同樣罰球任務(wù)，體教組被試需要?jiǎng)佑酶畛潭鹊乃季S加工，從而需要募集更多的相應(yīng)部位的腦神經(jīng)元，即相對(duì)運(yùn)訓(xùn)組心理負(fù)荷較大。

運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)情境中必然受到多維信息的干擾。其中，內(nèi)部信息：心理方面有情緒、注意、認(rèn)知及元認(rèn)知等內(nèi)容，以及生理生化水平變化帶來的多種刺激；外部信息，如競(jìng)賽局面的變化，以及環(huán)境變化有喧鬧、燈光、比分、裁判等。HARLE等[6]認(rèn)為，這是運(yùn)動(dòng)調(diào)控中的不同層面的自由度，運(yùn)動(dòng)員在投籃時(shí)必須控制至少3個(gè)假設(shè)層面的自由度，即頭部、注視和球/手。這種天生的多層結(jié)構(gòu)使得投籃調(diào)控的難度處于較高的水平。而針對(duì)性訓(xùn)練可將調(diào)控目標(biāo)優(yōu)先維持在籃圈，這樣的話，運(yùn)動(dòng)員的投籃操作只須控制球/手的自由度。前文所發(fā)現(xiàn)的偏重右側(cè)肢體調(diào)控的腦電特征也佐證了這一控制方式。從信息加工的角度來看，通過專門性訓(xùn)練，高水平運(yùn)動(dòng)員能夠在前部執(zhí)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)形成優(yōu)化計(jì)劃并對(duì)后部指向網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)注意指向目標(biāo)更為精簡(jiǎn)、明確和穩(wěn)定。

在實(shí)際完成罰球的過程中，所有被試又因前例行動(dòng)作（Pre-shot routin）和投籃操作程序的差異而表現(xiàn)出個(gè)體思維調(diào)控內(nèi)容的不同[29]。前例行動(dòng)作表現(xiàn)為，有運(yùn)動(dòng)員傾向于雙手胸前持球，有運(yùn)動(dòng)員傾向于持球后原地運(yùn)球，有運(yùn)動(dòng)員原地雙手向上后旋拋接球數(shù)次等。而操作程序差異則表現(xiàn)為動(dòng)作細(xì)節(jié)的差異，從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來看，存在下蹲高度、手腕后座、舉球高度、出手角度和撥指方式等個(gè)體差異；從動(dòng)作細(xì)節(jié)來看，則有運(yùn)動(dòng)員傾向于無(wú)中斷地完成從引球到出手，但有運(yùn)動(dòng)員傾向于在肩上短暫舉球，再次瞄準(zhǔn)然后投籃。這些不同的個(gè)體特征決定了完成罰球思維調(diào)控內(nèi)容的不同。

VICKERS等[4，6]在對(duì)高水平籃球運(yùn)動(dòng)員罰球注視控制的訓(xùn)練中，明確且強(qiáng)調(diào)注視點(diǎn)為籃圈，并規(guī)定前例行動(dòng)作為運(yùn)球3次，也要求被訓(xùn)運(yùn)動(dòng)員，當(dāng)引球穿過視野遮擋目標(biāo)點(diǎn)時(shí)不需要維持注視，但前提是“快速地運(yùn)用快而流暢的動(dòng)作”完成投籃，以避免較緩的引球動(dòng)作對(duì)注視點(diǎn)形成干擾。將罰球注視操作明確為，注視籃圈、舉球后專注和迅速完成投籃，每個(gè)步驟都有相應(yīng)的默念短語(yǔ)口令，這就使得運(yùn)動(dòng)員能夠通過念動(dòng)強(qiáng)化來摒除無(wú)關(guān)信息的信息內(nèi)容，從而能夠使思維調(diào)控內(nèi)容趨于簡(jiǎn)單化、程序化和標(biāo)準(zhǔn)化。訓(xùn)練實(shí)踐證明，這一方法能夠有效提高運(yùn)動(dòng)員罰球表現(xiàn)。但VICKERS等人的研究主要集中在射擊、飛鏢、高爾夫和籃球的罰球等趨于閉鎖性和陳述性操作的瞄準(zhǔn)項(xiàng)目上，對(duì)于更為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)情境中思維調(diào)控的研究其借鑒意義尚顯不足；且此方面以訓(xùn)練實(shí)踐層面為主，尚需從神經(jīng)系統(tǒng)的角度來系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)瞄準(zhǔn)操作思維過程[30-31]。

總之，從思維的內(nèi)容特征來看，高水平籃球運(yùn)動(dòng)員在罰球過程中傾向于獲取更多的信息，但對(duì)此付出的心理負(fù)荷卻趨于節(jié)約。在罰球情境中，高水平運(yùn)動(dòng)員能夠在多維信息中專注于對(duì)視覺和右側(cè)肢體的球/手調(diào)控，雖然注視是優(yōu)先維持環(huán)節(jié)，但完成罰球仍須聯(lián)合多重感覺，低水平運(yùn)動(dòng)員更為依賴多重感覺。在未經(jīng)歷專門罰球注視訓(xùn)練情況下，即使是高水平運(yùn)動(dòng)員，也存在著常見的個(gè)人動(dòng)作細(xì)節(jié)差異，采用簡(jiǎn)單化、程序化和標(biāo)準(zhǔn)化的注視訓(xùn)練能夠有效減少這些個(gè)人差異并提高命中率。

4 結(jié)論

罰球過程中，所有被試都表現(xiàn)出多重感覺聯(lián)合，而不僅依賴于視覺。但專家運(yùn)動(dòng)員注意指向趨于集中在視覺和右側(cè)肢體，注視持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，任務(wù)負(fù)荷較低，思維調(diào)控能量消耗更為節(jié)約。雖然他們完成罰球總時(shí)間較短，但其中注視時(shí)間卻較長(zhǎng)，這使他們對(duì)信息加工更為精細(xì)，而后又能在更短時(shí)間內(nèi)完成更準(zhǔn)確的投球。

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Analysis of the Thinking Self-control Characteristic of Basketball Free-Throw Based on the Eye Track&EEG

ZHU Yong1，2，GAO Jun2，3，HUANG Bin2，HE Changbo3
（1.Dept.of PE，Yancheng Institute of Technology，Yancheng 224051，China；2.School of PE，Liaoning Normal University，Dalian 116029，China；3.College of Sports Science，Harbin Normal University，Harbin 150025，China）

Designing basketball free-throw situation for observing the indexes of participants’eye Duration of fixation，Distance of saccadic，Pupil Diameter，EEG theta and beta band power percentage，and understanding the self-control Characteristic of basketball free-throw.30 male college students of basketball coach major and 30 male college students of P.E.major were selected randomly and grouping tested the indexes of eye tracking and EEG.Results：Hit Rate，Duration of fixation and Distance of saccadic of the basketball coach group all were significantly higher than the P.E.group（P<0.05）；Throw time，Pupil Diameter，EEG theta and beta band power percentage of the coach group all were significantly less than PE group（P<0.05）.Experts gazed for a longer time and larger range to get more information and further process in free-throwing.Even experts had individual differences of action detail without special free-throw gaze training，and the simplified，routinized and standardized gaze training should reduce the individual differences and improve hit ratio.Overall participants made throw rely on multiple senses，not merely the visual in the processing of free-throwing，but experts notice tended toward visual and right side of the body，and task load is less.They consumed less energy in mind control，processed information more meticulously，and made the action more concisely and fluently in less time.

eye track；EEG；free-throw；thinking；self-control

G 804.8

A

1005-0000（2014）04-313-06

2014-03-26；

2014-07-05；錄用日期：2014-07-06

黑龍江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：C201436）；江蘇省體育局體育科技局管課題（項(xiàng)目編號(hào)：TY10242）

朱泳（1971-），男，江蘇東臺(tái)人，博士，副教授，研究方向?yàn)轶w育教育訓(xùn)練學(xué)。

1.鹽城工學(xué)院體育教學(xué)部，江蘇鹽城 224052；2.遼寧師范大學(xué)體育學(xué)院，遼寧大連 116029；3.哈爾濱師范大學(xué)體育科學(xué)學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150025。