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　　3.2事件相关电位

　　事件相关电位（event-relatedpotentialsERPs，ERPs）是测量具体信息加工过程大脑神经元活动的直接方法。ERPs的波幅和潜伏期在头皮部位的变化反映了个体在实验条件下的神经元功能，而且多数个体的ERPs是相当稳定的。ERP技术最大的优势是具有较高的时间分辨率，可精确至毫秒级，能够准确地在线显示认知活动在不同时间进程中的脑功能活动状态。

　　在ERP的研究中，头皮顶区分布的P300或P3b成分是最重要的，因为它们和上下文更新和终止及事件分类的认知加工过程相关。在“oddball”范式中，P300产生于靶刺激呈现之后的300～600ms（“oddball”范式是指靶刺激按照一定的比例在随机的标准刺激序列中出现），在标准的“oddball”范式中，通常靶刺激和非靶刺激出现的比率分别是20%和80%，P300波幅相当于注意资源对给定任务分配的数量，而潜伏期被认为是对刺激分类速度或刺激评价时间的测量，一般与选择反应加工过程无关。对于脑损伤病人及颅内记录和非侵入式记录的研究已经证明，产生P300的脑区分布甚广，例如PFC、丘脑、颞顶结合处、海马、ACC及颞叶等。

　　其中有一些研究比较了运动员和非运动员之间P300的特点。Iwadate等[34]比较了7名足球运动员和7名非运动员的躯体感觉ERPs，结果表明：在完成下肢“oddball”任务时，运动员和非运动员相比P300波幅较大，潜伏期较短，而在完成上肢“oddball”任务时，没有组间差异，这说明长期的运动训练导致了运动员躯体感觉认知加工过程的可塑性变化。Nakamoto等[35]使用“go/no-go”任务范式，结果发现棒球运动员在“no-go”试验中的P300波幅在前额电极（Fz）（被认为反映了抑制反应的程度）比控制组大。“go/no-go”范式广泛用于研究运动反应执行和抑制过程的神经机制。在这个范式中，被试产生了对靶刺激的反应同时抑制了对非靶刺激的反应。研究者认为，棒球运动员的大脑具有更强大的抑制功能，能够尽快地终止与任务无关运动。

　　杨爱华等[36]采用线索提示任务范式，比较了一般大学生和二级乒乓球运动员的ERP特征。结果表明，乒乓球运动员比一般大学生大脑视觉信息加工速度快，对左右两侧的视觉刺激保持了同样的敏感性，对侧脑区P1、N1波幅更大，潜伏期更短。

　　赵洪朋等[37]以国家散打一、二级运动员（专家组）与选修散打课的大学生（新手组）为被试，记录被试完成不同难度特征搜索任务的反应时和ERP。结果显示，专家组特征搜索速度明显快于新手组，特定脑区诱发的P1潜伏期比新手组短，N1波幅显著大于新手组，不同任务难度间N1波幅具有显著性差异，难度越大N1波幅越大。笔者认为，专家组在特征搜索时具有速度快的特点，主要与其大脑皮层顶区、枕区激活时程较短、付出的心理能量较多有关，并且采用了以追求速度为主的反应策略。

　　张玉慧等[38]记录了国家乒乓球女队（6名国际健将组）和上海体育学院乒乓球队（12名二级运动员）在乒乓球发球旋转决策判断过程中的ERP特征。结果表明：二级运动员激活程度高、范围大、持续时间更长，在发球判断过程中，国际健将组完成认知活动是一种节省模式，表现为动用大脑枕区和顶区资源较少，效率更高。这一结果与前面赵洪朋等人的研究不一致，其原因可能是由于运动项目、任务难度、认知加工过程及被试的运动水平等方面的差异导致的。

　　这些ERP研究表明，通过长期的运动训练加强了要求快速决策和特殊注意项目运动员神经网络联系并产生神经元的可塑性变化。所以，神经元调节机制或许依赖于运动项目类型。

　　3.3功能磁共振

　　大多数的功能磁共振（functionalmagneticresonanceimaging，fMRI）实验是基于血氧水平依赖（bloodoxygenationleveldependent，BLOD）的对比原理，是研究脑功能成像的强有力工具，与ERP技术相比，具有较高的空间分辨率。目前，fMRI已经被广泛用于各种神经加工过程的研究，研究范围涉及初级感觉和运动皮层的活动，以及包括注意、学习、记忆在内的认知功能的研究。使用fMRI的一些研究已经证明了运动员大脑的特点，下面进行简要的评述。

　　当要求完成一个动作时人们经常观察和模仿别人的动作，这个现象表明观察一个动作对操作有利。对猴子使用单一神经元记录的研究和对人类使用fMRI和MEG的研究，已经发现观察和模仿学习的神经机制与镜像神经系统（mirrorneuronsystem，MNS）有关。最近的fMRI研究已经报道了运动员MNS的特征。Calvo-Merino等[39]在其实验中，研究了10名专业芭蕾舞者、10名卡波卫勒舞者和10名非运动员观看芭蕾或卡波卫勒舞视频时的fMRI。结果发现，芭蕾舞者在观看芭蕾视频比在观看卡波卫勒舞视频时的MNS的激活程度更大，而卡波卫勒舞者则出现了相反的结果。这说明个体的运动项目影响了MNS。

　　Kim等[40]研究了8名世界级射箭运动员和8名非运动员在射箭前准备阶段神经网络差异。fMRI数据结果表明，运动员瞄准时枕叶和颞叶脑回被激活，而新手主要在额叶被激活。而且运动员和非运动员在ACC和后囟扣带回都被激活。这2个关于运动预期（motorplanning）的研究表明，长期的运动训练可导致神经网络的有效组织，并过滤掉不相关的信息，而没有运动经验的非运动员则很难排除这些不相关的信息。

　　梁东梅等[41]使用空白棋盘、随机棋盘和残局3种任务刺激，研究了6名大师级中国象棋运动员和7名一级棋士在逻辑推理、空间工作记忆和运动控制等方面的差异。fMRI数据显示，大师级运动员在右侧中央前、后回和左侧额叶上、中回有范围更广、程度更高的脑区激活，而一级棋士在右侧枕叶上回激活程度更高。这一结果显示了高水平运动员在激活脑区和激活程度上不同于一般选手的特征。

　　fMRI技术能够帮助我们更好地理解运动员和非运动员大脑的重要差异。从方法学上支持了运动员动作观察和运动程序制定的神经机制。未来需要进一步研究包括运动员认知和运动加工活动的各种神经网络。

　　3.4经颅磁刺激

　　运动皮层的经颅磁刺激（transcranialmagneticstimulation，TMS）是通过直接刺激皮质脊髓的神经元产生短潜伏期的兴奋反应，对上肢和下肢施以阈上强度刺激并使用肌电图记录反应可以得到运动诱发电位（motorevokedpotentials，MEPs），最早是由Barker等[42]1985年使用的。使用TMS引起的运动诱发电位可以得到大量关于大脑皮层功能的信息，并且TMS脉冲磁场可以暂时地引起特定脑区的兴奋或抑制；因此，这种技术可以广泛应用于认知神经科学的多个领域，比如，知觉、注意、学习、可塑性、语言和意识。

　　Fourkas等[43]使用TMS研究了8名网球运动员和非运动员在表象网球正手击球、乒乓球正手击球和高尔夫推球动作时的心理过程。结果表明，专家在对训练过的动作（如网球正手击球）的表象期间，皮质脊髓易化（facilitation）过程增加，而对没有训练过的动作（如乒乓球正手击球和高尔夫挥杆击球）就没有这种现象，并且非运动员没有这种跨运动项目的差异。

　　Aglioti等[44]报告了10名篮球运动员、10名专家观察者（包括5名教练员和5名体育记者）、10名非运动员在观察投篮过程中的MEPs波幅。结果表明，运动员和专业观察者的皮质脊髓兴奋性增加，但是在观察踢球和静态图像过程中却没有出现这种变化。他们认为，运动员和专业观察者在观看与他们的专业运动或视觉经验相关的运动动作时，他们的运动系统才被激活。而专业运动员在观察没有投进的动作时，比投进的动作产生更大的MEPs波幅，这说明运动员的运动易化是基于投篮手肌肉的。

　　目前，rTMS（重复经颅磁刺激）已经表现出对人类行为的各种各样的作用，例如对治疗帕金森疾病、抑郁症、肌张力障碍的治疗和疼痛控制等。认知神经科学领域也开始使用rTMS来研究是否特定的脑区对任务操作起作用，因为它能够逆向地干涉正常大脑活动。

　　例如刘运洲等[45]在二级以上运动员大脑左侧初级运动皮层（M1区）施加不同刺激数量（500次、1000次、1500次）的rTMS（频率为1Hz，强度为80%RMT），分别测试刺激前、刺激结束后即刻、刺激结束后30、60、120min时的MEPs振幅。结果发现，1Hz、80%RMT、1500次的rTMS能较好地降低运动皮层兴奋性，其后效应持续的时间大于60min小于120min，可作为使用rTMS降低运动员赛前焦虑的刺激参数。

　　罗光霞等[46]在运动年限为6～9年体校学生左侧前额叶背外侧施加20Hz、90%RMT、3000次rTMS（持续5s，间隔55s），分别测试刺激前、后的自评兴奋度和脑电（EEG）。结果发现，在被试左侧前额叶背外侧施加20Hz、90%RMT、3000次rTMS（持续5s、间隔55s）能够提高被试的兴奋性，rTMS刺激后额部α波、β波和中央部β波的活动增强，顶部θ波和枕部δ波、θ波的活动减弱。

　　在未来的研究中，运动学家应该在学习和控制运动技能方面拓宽TMS的应用范围，rTMS可能会为研究运动员大脑灵活的神经适应性提供有价值的信息。