12周競技武術(shù)干預(yù)對大學(xué)生認(rèn)知加工速度的影響

孫 曄，張文靜

1 研究目的

加工速度(processing speed)，是表征個體執(zhí)行多種認(rèn)知操作快慢程度，也是衡量心理能力的重要指標(biāo)。加工速度一般分為感覺運動速度、知覺速度、認(rèn)知速度。感覺運動速度反映的是基本的神經(jīng)傳導(dǎo)速度，認(rèn)知速度是容易受到經(jīng)驗、策略等影響的高級認(rèn)知活動。而本文測試的知覺速度反映了對刺激迅速做出簡單的知覺判斷等反應(yīng)的能力，也是加工速度指標(biāo)最為常用的方法。

加工速度，與年齡有關(guān)，老年后逐漸老化。在生命前期，又可以通過練習(xí)改變它。程黎認(rèn)為五個月的認(rèn)知練習(xí)對兒童信息加工速度的促進作用顯著[1]。左辭波認(rèn)為加工速度對圖形推理能力和學(xué)習(xí)成績有很好的預(yù)測效應(yīng)[2]。高淑青認(rèn)為，身體鍛煉既可以直接促進中老年人基本心理能力，也可以通過認(rèn)知加工資源的層級中介作用來改善老年人的基本心理能力[3]。開放性運動項目的運動員在速度和正確率兩方面均優(yōu)于關(guān)閉性運動項目的運動員，在高速度要求下，這一差異更加明顯[4]。武術(shù)與認(rèn)知關(guān)系研究，集中在二大方面。一是武術(shù)運動員認(rèn)知能力與特點[5, 6]，二是認(rèn)知訓(xùn)練作為手段，運用于武術(shù)運動員訓(xùn)練[7, 8]。

加工速度，是一種重要的認(rèn)知功能。面對不同的刺激，個體加工速度反饋也將不同。本文以競技武術(shù)為干預(yù)內(nèi)容，探究12周運動干預(yù)對大學(xué)生加工速度影響。假設(shè)是12周競技武術(shù)運動干預(yù)能顯著改善大學(xué)生加工速度。

2 研究方法

2.1 實驗對象

48名大學(xué)生(男22，女26)自愿參與了2018年9-12月的競技武術(shù)干預(yù)對加工速度影響的實驗。通過在東南大學(xué)活動中心、圖書館、宿舍區(qū)等學(xué)校公共場所的公告欄張貼實驗告示，經(jīng)過篩選，48人符合實驗要求。這些篩選標(biāo)準(zhǔn)是：(1)沒有心肺等先天身體疾?。?2)是運動參與者，使用exercise history questionnaire了解參與者的運動情況，.采用leisure physical activity問卷測試參與者的運動風(fēng)險；(3)自愿被分到競技武術(shù)組或?qū)φ战M。

2.2 實驗過程

所有的實驗對象都書面同意參與整個實驗過程。第一過程：基線測試。所有對象都參加基線測試，包括認(rèn)知的三個測試及心率等身體生理指標(biāo)。第二過程：分組及干預(yù)。把48個實驗對象隨機分配到競技武術(shù)組和對照組。競技武術(shù)組是在專業(yè)武術(shù)教師帶領(lǐng)下，安排棍、刀、劍等多組動作，教師負責(zé)帶領(lǐng)練習(xí)和考勤。對照組也是由民族傳統(tǒng)專業(yè)教師負責(zé)，內(nèi)容為拉伸練習(xí)。兩組干預(yù)時間都為12周，每周4次，每次時間1小時以上；干預(yù)地點分別在體育館的武術(shù)館和健身館，互相獨立。

2.3 認(rèn)知測試

加工速度的測試通過3個測驗完成。(1)The Trail Making Test由A、B部分構(gòu)成。A部分是A4紙中有25個圓圈組成，數(shù)字1-25位于圈內(nèi)；實驗對象被要求用筆盡可能快地按數(shù)字順序連接1-25。B部分A4紙中同樣有25個圓圈，里邊分布數(shù)字1-13和字母A-L；實驗對象被要求用筆盡可能快地按數(shù)字和字母交替順序連接。A、B部分結(jié)束后，記錄各自的時間。(2)Digit Symbol Substitution Test是數(shù)字符號替代實驗，在測試紙的頂端告知數(shù)字1-9分別對應(yīng)的符號，把上述符號替換到測試內(nèi)容的數(shù)字底下，記錄45秒規(guī)定時間內(nèi)完成替換的個數(shù)。(3)基于計算機E-Prime軟件的Letter cancellation Test是字母劃銷實驗，測試頁面上共有隨機不規(guī)則的26個字母排列成6行52列，請按順序(上下或左右)把“H”從雜亂無章的字母堆中劃去，最后記錄總時間、正確個數(shù)。

2.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS22.0軟件對獲得數(shù)據(jù)進行處理。對于基線，通過獨立樣本t檢驗，判別兩組對象的身體生理指標(biāo)是否差異。通過重復(fù)測量方差方法，分析Trail Making Test中組別(競技武術(shù)組，對照組)×?xí)r間(基線，后測)×條件(A，B，A-B)對反應(yīng)時產(chǎn)生的主效應(yīng)或者交互效應(yīng)。同樣通過重復(fù)測量方差方法，分析組別(競技武術(shù)組，對照組)×?xí)r間(基線，后測)×條件(時間，單位時間正確率)對字母劃銷實驗中加工速度指標(biāo)的差異情況。

3 結(jié)果與分析

通過獨立樣本t檢驗，兩組對象的BMI、體測成績、休閑體育活動問卷得分均值、心率無顯著性差異。兩組的認(rèn)知測試基線成績，見表1。獨立樣本T檢驗表明，競技武術(shù)組和對照組認(rèn)知基線均值不存在顯著差異。

表1 認(rèn)知測試結(jié)果均值和標(biāo)準(zhǔn)差

3.1 Trail Making Test

在連線測試中，競技武術(shù)組在A和B測試中的反應(yīng)時都快于對照組。A部分反應(yīng)時中，競技武術(shù)組(16.73±2.4s)優(yōu)于對照組(17.17±2.91s)；B部分反應(yīng)時，競技武術(shù)組為41.77±8.89s，明顯快于對照組的49.58±7.46s；B-A的結(jié)果表明，競技武術(shù)組(25.03±8.61s)快于對照組(32.42±6.16s)。重復(fù)測量方差分析顯示，組別有顯著作用(F=10.533,p=0.002)；組別×條件有交互作用(F=5.212,p=0.009)。經(jīng)過成對比較，競技武術(shù)組和對照組在A條件中反應(yīng)時上沒有顯著差異(p=0.093)；但在B條件下反應(yīng)時有顯著差異(p=0.002)。就A-B條件下反應(yīng)時來看，同樣具有顯著性差異(p=0.002)；這表明競技武術(shù)組受到更少的干擾，相比對照組。

3.2 Digit Symbol Substitution Test

在數(shù)字符號替代測試中，45s規(guī)定時間內(nèi)競技武術(shù)組完成的替代個數(shù)多于對照組，分別是37.75±5.36和34.08±5.05。重復(fù)測量方差分析顯示，組別有顯著作用(F=6.585,p=0.014)；組別×?xí)r間沒有交互作用(F=0.063,p=0.802)。經(jīng)過作圖及均值分析，競技武術(shù)組在規(guī)定時間完成的個數(shù)多于對照組。分析還表明，兩組的后測成績與基線成績有顯著差異，即運動后成績好于基線。

3.3 Letter Cancellation Test

在字母劃銷測試中，競技武術(shù)組在反應(yīng)時和正確率上都優(yōu)于對照組。在反應(yīng)時方面，競技武術(shù)組為49.04±6.77s，對照組為55.42±9.16s；在單位時間正確率上，競技武術(shù)組是2.13±0.28，對照組是1.88±0.26。

就反應(yīng)時方差分析來說，組別有顯著作用(F=9.193,p=0.004)；組別×條件沒有交互作用(F=0.364, p=0.549)。經(jīng)過成對比較，兩組在完成時間上有顯著差異(p=0.004)，競技武術(shù)組快于對照組。在單位時間正確率方面，兩組存在顯著差異(p=0.002)，競技武術(shù)組正確率高于對照組。

4 討論

4.1 競技武術(shù)動作的刺激特點

依據(jù)環(huán)境背景穩(wěn)定性來區(qū)分，動作技能的一種分類是開放式與封閉式動作。封閉式動作技能是指運動者根據(jù)穩(wěn)定的環(huán)境背景特征完成動作操作，即在技能操作過程中不會發(fā)生位置上的變化。開放式動作技能是指運動者始終處于運動狀態(tài)條件下操作的技能，即操作時機和采取動作都是由不同環(huán)境背景決定的。兩者區(qū)別是環(huán)境背景中是否存在障礙物、他人以及支撐面以及他們的存在狀態(tài)。

因為環(huán)境背景是影響動作重要因素，在完成動作中應(yīng)對的刺激也不同。開放式動作要根據(jù)場上對手、障礙物位置、達到的目標(biāo)來判斷并做出決策，刺激是多變的，反應(yīng)及應(yīng)對也是有差別的。競技武術(shù)動作，除了難度和規(guī)定動作要求外，練習(xí)者需要不斷應(yīng)對環(huán)境刺激變化，個人掌握了動作進度；每個動作和每次練習(xí)都是與環(huán)境的相互適應(yīng)。刺激的差異及應(yīng)對的變化，可能會是控制組和對照組產(chǎn)生反應(yīng)時差異的原因之一。

4.2 競技武術(shù)動作的神經(jīng)肌肉系統(tǒng)差別

從神經(jīng)肌肉系統(tǒng)來說，開放式與封閉式動作分別屬于閉環(huán)神經(jīng)控制系統(tǒng)和開環(huán)神經(jīng)控制系統(tǒng)。競技武術(shù)的開放式動作的神經(jīng)肌肉控制系統(tǒng)是通過閉環(huán)控制系統(tǒng)進行的，運動者必須依靠兩套反饋，為下一個動作做出正確的決定提供依據(jù)。第一套反饋是外部反饋。外部反饋的例子包括評估器械的位置和空間關(guān)系。第二類反饋被稱為本體感覺或內(nèi)部反饋，報告肌肉力、關(guān)節(jié)位置、體位等信息屬于內(nèi)部反饋[9]。

運動者連續(xù)地對外在和內(nèi)在的反饋進行比較，以便做出快速準(zhǔn)確的決定。基于外在的和內(nèi)在反饋，大腦快速且連續(xù)地將正確信息發(fā)送給執(zhí)行協(xié)調(diào)運動的肌肉。肌肉是被動的身體組織，只有完成大腦命令才能完成正確的動作。這種系統(tǒng)被稱為閉環(huán)神經(jīng)肌肉控制系統(tǒng)，它以連續(xù)的方式提供反饋[10]。為了實現(xiàn)開放式運動技能比賽的最高成績，運動員應(yīng)快速和準(zhǔn)確地增強其閉環(huán)控制系統(tǒng)，利于完成近期目標(biāo)[11]。

運動者如何提高閉環(huán)神經(jīng)控制系統(tǒng)，進而發(fā)揮開放式動作的競爭力，除了需要做好運動技術(shù)及戰(zhàn)術(shù)運用能力，最重要一點是快速準(zhǔn)確地做決定。這種決策能力，是可以通過適當(dāng)訓(xùn)練而獲得提高。中等的運動可以加速反應(yīng)時間，削弱對直接反應(yīng)激活的抑制作用[12]。這種能力也可以通過a GO/NoGoreaction task等測試反映出來。

4.3 與前期研究成果的比較

Neha P.Gothe通過對老年人八周的瑜伽干預(yù)，得出瑜伽可以提高信息加工速度[13]。Chun-Hao Wang以網(wǎng)球和游泳為例，認(rèn)為開放式動作訓(xùn)練隊運動員的抑制控制有益[14]。Chia-Liang Tsai等以對照組(自行車、慢跑、散步)、競技武術(shù)組(乒乓球)、控制組(平衡及拉伸練習(xí))64人為研究對象，干預(yù)6月之后得出，在執(zhí)行任務(wù)轉(zhuǎn)換范式時，兩個運動組相對于對照組在運動干預(yù)后的試驗中表現(xiàn)出更快的反應(yīng)時。在非切換和切換試驗后，相對于運動前的反應(yīng)時，提高僅出現(xiàn)在開放技能組中。在N-back任務(wù)方面，兩個運動組在運動后1-back條件下準(zhǔn)確率顯著增加，而在2-back條件下的準(zhǔn)確率效應(yīng)只出現(xiàn)在封閉技能組中。此外，兩個運動組在執(zhí)行兩個認(rèn)知任務(wù)時，相對于基線時，在額葉到頂葉皮質(zhì)區(qū)域表現(xiàn)出更大的P3振幅[15]。任未多等得出開放性運動項目運動員在速度和準(zhǔn)確性兩方面均優(yōu)于閉鎖性項目運動員，特別是在高速度要求下更為明顯[4]。

競技武術(shù)等開放式動作對反應(yīng)時提高明顯，本文的研究結(jié)果與前期研究結(jié)論一致。正確率上誰優(yōu)誰劣，還沒有完全相同的結(jié)論，有待今后研究進一步驗證。

5 研究結(jié)論

本文以12周競技武術(shù)為干預(yù)，選取棍、刀、劍運動為競技武術(shù)組，拉伸運動為對照組。結(jié)果表明競技武術(shù)組在Trail Making Test測試中的B條件和A-B條件下反應(yīng)時都快于對照組。Digit Symbol Substitution Test測試中，競技武術(shù)組在規(guī)定時間完成的個數(shù)多于對照組。Letter Cancellation Test測試中，競技武術(shù)組比對照組在反應(yīng)時和準(zhǔn)確率上更提高。從上看出，盡管競技武術(shù)對大學(xué)生的加工速度有提高，但隨著fMRI、EEG等技術(shù)介入研究，不同特點項目的干預(yù)效果也許不同，運動動作與加工速度等認(rèn)知功能關(guān)系的多維度研究也將進一步展開。