第一部分 文献综述与问题提出

 

1 文献综述

1.1 运动表象

1.1.1 运动表象的含义

表象是指曾经感知过的事物在头脑中的反映（彭聃龄，2001）。运动表象是在运动感知觉的基础上产生的，在头脑中重现的动作形象或运动情境（马启伟，2002）。运动表象能反映动作在一定时间、空间和力量等方面的特点，如动作的速度、方向、位置和肌肉用力等特点（陈耕春，2007）。视觉表象和动觉表象是运动表象的主要成分（Lew Hardy,1999）。视觉表象是指视觉感受器感知过的运动信息重现在头脑中的视觉形象，动觉表象是指动觉感受器感知过的肌肉运动重现在头脑中的运动形象，能想象自己在做动作，并感受到肌肉的运动（陈耕春，2007）。对于有运动经验的人，运动表象可以同时伴有视觉表象和动觉表象。

1.1.2 运动表象的相关理论

（1）心理神经肌肉理论

该理论认为大脑运动中枢和肌肉之间存在神经联系，人们在想象动作的时候，大脑的运动中枢会兴奋，兴奋经传出神经传达到有关的肌肉，从而会引起身体的动作。表象时候的运动模式与实际动作执行时的神经——肌肉运动模式相似（Carpenter,1894）。根据这一理论，人们可以通过运动表象提高运动技能。表象训练的肌电图可以作为该理论的证据，但肌电图没有表现出用力肌群的电活动，而是几乎所有部位的肌电图都有电活动，这也在某种程度上对该理论提出了质疑。

（2）符号学习理论

该理论认为表象可以充当认知过程的编码功能来帮助人们理解和掌握运动模式，运动表象时大脑中会形成运动图示，运动表象训练可以强化这种运动图示，从而使动作更加熟悉并最终达到自动化（Sackett, 1935）。符号学习理论强调中枢神经系统在运动表象中的作用。

 

1.2 运动时空知觉

1.2.1 运动时空知觉的含义

时间知觉是指对外界刺激持续性、同时性和顺序性的反映，表现为时距和时序两个方面。时距是指两个连续刺激之间的间隔时间或某一刺激的持续时间；时序是指对两个或两个以上刺激的顺序知觉，可以同时发生，也可以先后发生(Buhusi, 2005)。空间知觉是对物体距离、形状、大小、方位等空间特性的知觉（Sedgwick H, 1986）。

时间和空间是运动着物质存在的基本形式。本研究将运动时间知觉定义为在运动情境中对同时直接作用于感觉器官的客观事物的持续性和顺序性的反映。将运动空间知觉定义为在运动情境中对直接作用于感觉器官的客观事物的空间位置的反映。

1.2.2 时间知觉的理论

（1）存贮能量模型

Ornstein（1969）提出时间知觉的“存储容量模型”，该理论认为对事件持续时间的估计受记忆中存储事件的数量以及事件本身复杂程度的影响，存储事件的数量越多、越复杂，人们对时距的估计就越长；反之，时距估计就越短。Mulligan（1979）研究刺激复杂程度对时间知觉的影响，简单刺激组的被试比复杂刺激组的被试报告的时距短。他认为被试对简单刺激的组织和存储更有效，存储越有效，存储的容量越小，时距估计的就越短。

（2）标量计时模型

Church（1984）提出时间知觉的标量计时模型，该理论认为大脑中存在一个类似时钟的内部计时装置，时间信息加工包括计时阶段、记忆阶段、比较阶段和决策阶段。

（3）注意能量模型

注意能量模型是针对时间知觉的双任务提出的，当要求被试在完成时间判断的同时还必须完成复杂的认知任务时，时距知觉较短；如果被试将注意主要集中在时间的流失上，则时距知觉较长。时距知觉与对时间本身的注意之间成负相关（宋其争，2004）。

4）认知分段综合模型

Kagerer 等（2002）选取脑损伤的病人复制1-5.5 秒的时距，分别将 3秒以上和3 秒以下的复制时距绘制成曲线，并计算各自的平均斜率，结果发现时距的主效应显著，3秒以下时距复制的回归曲线比3秒以上时距复制的回归曲线更陡，结果表明 3秒以内和3秒以上的时距加工属于两种不同的加工机制。

Lewis 等（2003）根据是否由动作来体现时距以及任务的连续性和可预测性等基本特征将时距信息加工区分为1s 以内的“自动计时系统”（自动加工）和1s 以上的“认知控制计时系统”（认知控制加工）两种机制。自动加工不受注意、唤醒等因素的影响，激活的脑区主要有小脑、基底神经节、辅助运动皮层等。认知控制加工易受注意、唤醒等因素的影响，激活的脑区主要有前额叶背外侧、顶叶、颞叶等，此外还有运动皮层、扣带回、纺锤体等广泛的皮层及皮层下区域参与时间知觉过程。他还运用 fMRI 探讨了 0.6秒和 3 秒时距辨别所激活的脑区是否存在差异，结果发现与运动系统有关的脑区参与了 0.6秒的时距加工，左侧后扣带回和内侧顶叶在3 秒时距加工条件下激活程度更高。这项研究表明在 0.6秒和 3秒的时距加工中有共同激活的脑区域，但是激活的模式存在差异，这意味着0.6 秒和3秒的时距加工属于两种不同的加工机制。

黄希庭等（2006）提出时间知觉的“认知分段综合模型”，该理论认为人类对时间的认知具有分段性，不同时距具有不同的信息加工机制。Pamela等（2007）采用时间复制任务探讨了 1-5 秒以内的时距加工是否存在两种不同的加工机制，结果发现 2秒以内和2秒以上的时距加工属于两种不同的加工机制。

 

第二部分 研究内容研究一 跳水运动知觉与表象的眼动特征及其神经机制研究

 

1 研究目的

本研究以运动专家的认知优势理论、表象建构的眼动机制及运动表象、运动知觉和运动执行的功能等价理论等为基础，采用专家——新手范式，使用跳水动作视频和跳水动作图片为刺激材料，要求高水平运动员和普通人分别采用自由眼动、限制眼动和闭眼三种表象方式对两种不同难度的跳水动作进行观察和表象，并对跳水动作图片进行再认，综合使用眼动分析技术和事件相关电位分析技术记录被试运动知觉和表象过程中的眼动特征和脑电特征，从行为层面、认知层面和神经层面揭示跳水运动表象的信息加工特征及其神经机制，探究高水平运动员运动表象的优势特征及其原因，同时探究运动表象的影响因素。

本研究旨在为跳水运动员的选材及训练和比赛监控提供理论依据和方法指导，为运动表象能力的训练和评估提供新的可操作的方法和可测量的指标，同时丰富表象的理论。

 

2 方法

 

2.1 被试

（1）眼动实验的被试

新手组：15人，男9人，女 6 人，年龄在 18-25 岁之间（平均年龄21.33±2.26），均未接受过跳水运动的训练，但对跳水运动很熟悉。专家组：15 人，男 8 人，女 7 人，年龄在 18-25 岁之间（平均年龄 21.13±2.03），国家跳水队运动员（健将级）。

（2）脑电实验的被试

新手组：10人，男女各5人，年龄在18-25 岁之间（平均年龄21.20±2.20），均未接受过跳水运动的训练，但对跳水运动很熟悉。专家组：10 人，男女各 5人，年龄在18-25 岁之间（平均年龄21.40±1.96），天津市跳水队运动员（一级）。

所有被试的视力和听力正常，没有脑部损伤或神经系统疾病。所有被试均签署了知情同意书。

2.2 实验材料

（1）跳水动作视频

定点拍摄国家队跳水运动员跳水动作视频（跳台），使用 Windows MovieMaker 2.6 剪切和编辑运动员的若干个完整的成功动作（从起跳开始到入水结束），并去除声音，选择同一名运动员的 407C 和 5255B 两个视频作为正式实验的材料，其余做练习使用。注：407C：向内翻腾三周半抱膝，3.4难度（只绕身体的一个轴转动）5255B：向后翻腾两周半转体两周半屈体，3.8难度（绕身体的两个轴转动）

（2）跳水动作图片

从视频中剪切若干跳水动作的图片，用于动作识别的材料。正式实验的图片由向前跳水、向后跳水、反身跳水、向内跳水、屈体、转体、团身和入水8张图片组成，其中4张来自407C，另外4张来自5255B。

 

第三部分 研究内容..................19

研究一 跳水运动知觉与表象的眼动特征及其神经机制研究............19

1 研究目的.......................19

2 方法.....................................19

3 结果....................23

4 讨论.........................44

5 结论.............................46

第四部分 研究总结....................86

1 主要结论..................................86

2 研究总结..................86

 

第四部分 研究总结

1 主要结论

（1）跳水运动表象的影响因素：运动水平（认知特征）、眼动方式和动作难度。跳水运动时间知觉的影响因素：运动水平（认知特征）、时距、动作难度和估计策略。跳水运动空间知觉的影响因素：运动水平（认知特征）和空间位置。

（2）高水平运动员时空知觉能力的优势与其从事的运动项目有关，支持经验说。

（3）跳水运动表象中，高水平运动员比普通人信息加工效率高；信息加工程度深，加工更精细；对跳水动作的理解程度高，信息加工更容易；注意的水平高，记忆信息的加工程度高；更多使用动觉表象，较少使用视觉表象。高水平运动员总认知资源投入少，且认知资源更多地投入于注意和记忆信息的加工，而普通人的认知资源更多地投入于视觉信息的加工。跳水运动时间知觉中，高水平运动员比普通人的信息加工效率高，信息加工深度浅，投入的总认知资源少，心理努力程度小，信息加工的自动化程度高。跳水运动空间知觉中，高水平运动员注意的水平高，记忆信息的加工程度高；总的认知资源投入少，且认知资源更多地投入于注意和记忆信息的加工，而普通人的认知资源更多地投入于视觉信息的加工。

（4）对一般运动物体的时间感知，1s 以内和 1s 以上时距的信息加工机制可能存在差异，1s 以内使用的是自动加工，1s 以上使用的是受控加工，支持了时间知觉双加工机制理论。对跳水运动的时间感知（1s 以上），高水平运动员与普通人的信息加工机制可能存在差异，高水平运动员使用的是自动加工，普通人使用的是受控加工。

 

2 研究总结

2.1研究创新

本研究以运动专家的认知优势理论、表象的眼动机制和时间知觉的双加工机制等为理论基础，综合使用眼动分析技术和事件相关电位分析技术，从行为层面、认知层面和神经层面揭示跳水运动表象和时空知觉的信息加工特征及其神经机制，丰富了运动专家的认知优势理论及表象和时空知觉的理论。

参考文献（略）