基于视觉线索遮蔽条件下的网球专家空间知觉预判：来自眼动与ERP的证据

王小春，周成林

Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China.

1 前言

有关视觉注意的研究一直是运动心理学家们所关注的主要领域之一（Abernethy，1990；Nougier和Rossi，1999；Williams等，1999）。在对抗性比赛项目中，如何更准确地判断对手空间位置的变化严重影响比赛的成绩。在网球运动中，运动员对环境信息的空间定位和判断至关重要，而视觉注意是其中的关键性因素。已有很多相关研究证明，运动专家能够根据对手动作位置的视觉线索进行分析，从而做出准确的判断（Williams和Davids，1998）。从已有的研究结论来看，运动专家必须具备卓越的视觉系统，但是Starkes等人研究证实，专家与新手相比，并未有特殊的“硬件”成分，如深度知觉、色觉、外周视觉和眼部肌肉平衡能力等（Starkes和Deakin，1996）。大多数类似的研究表明，运动专家和新手之间存在视觉处理的基本差异，但是还不足以解释专家和新手之间的运动技能差异特征。视注意与视知觉虽然有着密切的联系，但是它们仍然是不同的。视注意提供了感官输入，从而才能得到其他的认知加工，所以，知觉与认知的加工必然要高于感官系统。因此，运动专家在具有优势的视觉注意能力的基础上，必然拥有优于普通运动员的与项目特点匹配的视知觉加工能力。

有研究认为，专家的空间知觉判断优势主要因为其视觉搜索的策略来源于存储在长时记忆中的特殊任务知识结构（Bruce等，1996），其中，大多关于空间知觉的研究主要借助眼动技术来阐述任务加工的策略。眼动技术通过记录眼球的运动轨迹来证明视觉注视点在空间位置中的转移特征。相关研究结果发现，运动专家视觉搜索率较低，主要体现在视觉注视点的数量少、持续的时间短，证明运动专家具有高效的视觉搜索策略（Helsen 和Pauwels，1993）。眼动的注视轨迹可以用来解释预判的方式和策略（Becker和Fuchs，1985），使我们了解和掌握专家级运动员视觉空间运动轨迹对完成任务效率的特点。

针对专家表现优势的研究越来越多，许多研究结果均证明了专家优势与其专业知识记忆相关，其中有使用情景记忆任务（Jacoby，1991；Yonelinas，2001），证实了回忆检索的过程是任务加工处理中专家区别于新手的关键环节。Goldin（1979）通过对国际象棋专家的研究，提出专业知识对识别记忆性能和识别的信心存在影响。早先的研究也曾证明，专业知识影响短时记忆任务的自由回忆结果（Chase和Simon，1973；De Groot，1966）。

总之，前人的研究均说明了专家优势存在的客观性，但是，关于专家优势特征所涉及回忆检索的神经机制仍然未能得到很好的解释，特别是在运动专家领域，情境预判中回忆检索的特征以及运动专家空间知觉记忆的模式，值得我们不断探索。

事件相关电位技术（Event－Related Potentials，ERP）可以用来验证专家记忆识别和编码的行为研究结果，揭示其神经生理机制。一些新的ERP 数据表明，大脑皮层外侧前额叶和后顶叶皮层在需要记忆驱动的任务中发挥着重要的功能。所以，本研究借助ERP 技术来解释网球专家空间知觉记忆线索及其神经机制。研究通过两种空间遮蔽技术，比较网球专家、经验选手与新手的空间知觉预判差别，结合眼动与ERP数据进行相关分析。

本研究预期假设：网球专家在预判过程中信息提取速度快且准确性高，其视觉搜索过程中以整体视觉搜索策略为主，且具备与专业知识相关的空间记忆系统，在空间信息检索过程中，大脑皮层顶叶和枕叶发挥着重要的作用。

2 方法

2.1 被试

42名被试（男22 名，女20 名）自愿参加本实验，按照运动经历将他们分为3组（专家组、经验组和新手组，表1）。专家组被试来自江苏网球队，其中2 人获得全国网球巡回赛冠军，5 人曾在全运会网球团体赛中夺冠；经验组来自江苏网球队和上海体育学院网球专项运动员，训练年限6年以上；新手组来自上海体育学院非网球专业本科生，均无网球训练经验。全部被试视力或矫正视力均正常，身体健康，无脑部损伤和神经系统疾病史。所有被试均签署了知情同意书，做完实验后获取适量报酬。

2.2 实验设计

实验采用3×2 两因素混合设计。因素1 为组间变量，即被试组别，分为3个水平：专家组、经验组和新手组。因素2为组内变量，即空间遮蔽技术，分2 个水平：遮盖式遮蔽（MO）和背景式遮蔽（BO）。

2.3 实验设备

ERP 实验设备为德国Brain Products公司的64导ERP记录与分析系统。Ag／AgCI记录电极固定于64 导电极帽，电极点采用国际10～20 标准电极系统定位。参考电极设置在电极点FCz处，接地点设置在电极点AFz处。在被试右眼外侧1cm 处安置电极记录水平眼电（EOG），在右眼下眼眶中下处1cm 处安置电极记录垂直眼电（ECG）。头皮与每个电极之间的阻抗小于5kΩ。脑电信号经过放大器放大后被连续记录，采样频率为500Hz／导。

表1 本研究被试情况统计一览表Table 1.Information of Participants （D）

表1 本研究被试情况统计一览表Table 1.Information of Participants （D）

眼动实验设备为美国应用科学实验室生产的ASL Eye Tracker 6000 系列的R6 型红外遥感眼动跟踪系统。该眼部跟踪系统的采样频率为120Hz，使用瞳孔和角膜反射点来追踪眼球运动。在ERPs记录系统工作同时，通过E－prime软件和Eye－trac 6000 用户使用软件，实现同步记录眼动数据和ERP数据。

实验用计算机为2台DELL 台式机和2台DELL 笔记本；台式机CPU 主频为3.0GHz，笔记本CPU 主频为1.66 GHz；操作系统为Windows XP 。2 台ERP 实验操作和记录用DELL显示器，1台呈现刺激用DELL显示器。3 台DELL 显示器均为19in.纯平显示器，分辨率为1 024×768，刷新频率为100 Hz。

2.4 刺激材料制作

所有视频材料均来源于现场拍摄，参与拍摄的对象为上海体育学院网球专项专业教师，右利手，熟练掌握网球基本技术。拍摄器材为2 台高清摄像机（SONY HVRZ1C，Japan）。为了确保整个发球画面信息的完整，2 台摄像机分别从左侧和右侧进行拍摄（图1）。

每段视频包含从准备动作到击球动作整个过程，使用Adobe Premiere 6.0软件对视频进行数字化，并剪辑和制作，将每段视频剪辑为9个片段，作为一个trial。在遮盖式遮蔽实验材料中，每一个片段的每一帧均利用一个黑色的正方形补丁遮蔽球的位置（图2a）；在背景式遮蔽实验材料中，利用遮盖式遮蔽中剪辑完的片段材料，将每一帧中的网球球身区域擦除，为了使视频材料信息不缺失，将擦除过后的片段作为前景，发球场景片段作为背景，再将前景与背景片段重叠（图2b）。总共制作100个trials，两种遮蔽条件各50段，每段播放时间1 600ms，材料中没有音频信息呈现。

图1 本研究刺激材料拍摄场景布置示意图Figure 1.Demonstration of Stimulus Show

图2 本研究视频材料图释Figure 2.Stimulus Figure

2.5 实验程序

实验程序采用E－prime 2.0 软件编制，实验先呈现所有的遮蔽式实验刺激，再呈现背景式遮蔽实验刺激。被试按任意键开始实验，首先黑色屏幕上出现指导语：“请根据视频中运动员的发球动作判断击球的方位（左或右），左请按‘←’，右请按‘→’，请确保判断准确快速，准备好后按任意键开始实验。”被试按任意键后，黑色屏幕中间先出现一白色“＋”注视点，呈现时间为400 ms；然后呈现一段发球视频，随后出现黑屏800 ms，要求被试根据视频中的发球动作在800ms内判断球的方向，延时按键或无按键均记录为错误。两组实验材料中的视频随机呈现，无重复，1组做完休息2min后接着做第2组。被试在正式实验开始前进行2组练习，共20个trials。

2.6 实验过程

所有实验室均隔音、隔光、安静、舒适，被试单独在房间里完成任务操作，实验结果的可信度可以得到保证。实验前给被试洗好头发并吹干头发，关闭手机等通讯工具，再将被试领进实验室，让被试熟悉实验室环境，并填写被试基本情况调查表。实验前，告知被试将会看到一组剪辑过的网球发球视频片段，要求他们对网球发球的落点进行准确快速的判断。准备开始实验时，先让被试端坐于实验台前的实验座椅上，下颌放于实验台边缘的固定支架上，以使其头部和身体在整个实验过程中尽量保持平稳，且被试自我感觉舒适。被试双眼与显示器屏幕中心处于一条水平线上，并相距60cm，双手自然放置于小的数字键盘的按键上。然后给被试戴电极帽注入导电糊，将头皮与每个电极之间的阻抗控制在5kΩ 以下，再对眼球跟踪系统进行校准以确保注视点稳定和精准。最后要求被试在实验过程中放松身体，尤其是头部和面部肌肉，尽量控制眨眼动作。

2.7 数据采集及处理

2.7.1 行为数据

行为数据由E－prime软件进行采集，主要采集指标为反应时间和正确按键反应次数，其中，反应时间为视频片段播放完至被试按键的持续时间，正确按键反应次数为被试正确判断击球方向并且按键反应正确的次数。采用SPSS 18.0统计软件包对行为数据进行重复测量方差分析。

2.7.2 眼动数据

眼动数据由Eye－Trac 6000 操作软件自动记录。采用ASL Eye Tracker 6000系列的Eyenal软件和FixPlot软件，分析正确反应情况下的眼动数据。由于本研究中实验材料的限制，主要分析的视觉范围为发球者的身体、球拍、遮蔽后的球。分析的主要眼动指标包括：1）视觉搜索速率，其中包括每个trial的注视点数和平均注视时间；2）注视时间比率，主要是指被试在各兴趣区域的注视时间与总注视时间的百分比。本研究中所划分的兴趣区域和使用的代码为：Head（H）：发球者的头部；Trunk（T）：发球者的躯干；Left Arm（LA）：发球者的左手臂；Right Arm（RA）：发球者的右手臂；Low Body（LB）：发球者的下肢及脚；Racket（R）：球拍；Ball（B）：球，这里特指遮蔽掉的区域；Others（O）：其余区域。

2.7.3 ERP数据

ERP数据由BP Recorder软件进行记录，电极记录点为额极区（frontopolar）：Fp1、Fp2、Fpz；额区（frontal）：F7、F3、Fz、F4、F8；中央区（central）：C3、Cz、C4；顶区（parietal）：P3、Pz、P4；颞区（temporal）：T3、T4、T5、T6；枕 区（occipital）：O1、Oz、O2。

BP Analyzer软件对采集的ERP 数据进行离线（offline）分析，数字滤波为1～24 Hz 带通，自动校正眨眼伪迹，自动排除±100μV 范围外的波幅。为了更好地反映被试完整的加工过程，并且根据有关ERP 研究中的视频材料分析总结（Baolin 等，2010；Agustín 等，2011），本研究提取的ERP分析时程为：每个试次刺激呈现结束前1 700 ms至呈现结束后800ms。

3 结果

3.1 行为结果

在遮蔽式遮蔽（MO）与背景式遮蔽（BO）条件下，3组被试对网球发球落点预判的正确率和反应时结果如表2所示。

以正确率为因变量的多因素方差分析结果显示，空间遮蔽方式主效应显著［F（1，41）＝14.74，P＜0.01］，组别主效应显著［F（2，41）＝9.03，P＜0.01］，交互作用不显著。进一步多重比较可知，MO 条件下3组被试的预判准确率显著高于BO 条件，经验组被试的预判正确率在两组条件下的差异最大。在MO 条件下，专家组与经验组的准确率均显著高于新手组，而专家组与经验组的正确率结果边缘显著（P＝0.051）；在BO条件下，3组被试的正确率两两比较均达到显著效应（P＜0.01）。

以反应时为因变量的多因素方差分析结果显示，空间遮蔽方式主效应显著［F（1，41）＝22.07，P＜0.01］，BO 条件下3组被试的预判反应时显著慢于MO 条件。BO 条件下，组别主效应不 显著［F（2，41）＝2.31，P＞0.05］；在MO 条件下，专家组被试的反应时间显著小于经验组和新手组。

根据以上结果分析，遮蔽式遮蔽（MO）条件对判断准确率的干扰程度要明显小于背景式遮蔽（BO），而在遮蔽式遮蔽条件下，专家组的成绩又明显优于其余组别被试。

表2 本研究MO、BO条件下3组被试的反应时和准确率一览表Table 2 The Reaction Time and Accuracyin MO and BO

3.2 视觉搜索结果

对2种遮蔽方式下的所有被试眼动数据按帧进行分析。

3.2.1 平均注视点数

以平均注视点数为指标的多因素方差分析结果显示，组别主效应显著［F（2，41）＝4.71，P＝0.08］，3组被试平均每秒钟的注视点数为：专家组2.77±0.21；经验组3.32±0.17；新手组4.49±0.78。未发现有遮蔽方式主效应差异，交互作用不显著。

3.2.2 平均注视时间

以平均注视时间为指标的多因素方差分析结果显示，组别主效应显著［F（2，41）＝3.43，P＝0.02］，遮蔽方式主效应显著［F（1，41）＝7.17，P＜0.01］，交互作用不显著。

3.2.3 兴趣区

3组被试在不同空间遮蔽方式下，不同视觉兴趣区域注视时间比率统计结果如图3 所示。BO 遮蔽方式下，专家组与经验组被试注视时间最长的兴趣区域均为RA，即发球手臂区域；新手组被试注视时间最长的兴趣区域为B，即球的区域，这里相当于黑色遮蔽区域。MO 遮蔽方式下，专家组被试注视时间最长的兴趣区域仍然为RA；经验组被试注视时间最长的兴趣区域为R，即球拍；新手组被试在未命名区域的注视时间最长。

采用3（组别）×2（遮蔽方式）×8（8 个注视区域注视时间比）的重复测量方差分析结果显示，兴趣区域主效应显著［F（7，33）＝8.08，P＜0.01］，遮蔽方式主效应显著［F（1，39）＝8.47，P＜0.01］，组别主效应显著［F（2，39）＝6.10，P＝0.018］，且发现存在交互作用［F（14，68）＝8.47，P＝0.039］。进一步简单效应分析可知，专家组被试的注视兴趣区域中，空间遮蔽方式效应不显著［F（1，39）＝0.71，P＝0.557］；经验组被试的注视兴趣区域中，空间遮蔽方式效应显著［F（1，39）＝3.31，P＝0.038］；新手组被试的注视兴趣区域中，空间遮蔽方式效应也显著［F（1，39）＝4.26，P＝0.01］。

图3 本研究MO 和BO 条件下不同组别在各兴趣区域的平均注视时间示意图（%±SE）Figure 3.Average Fixation Duration in Each Area of interest

3.2.4 注视顺序（视觉搜索顺序）

根据注视点之间的轨迹，本研究归纳了6种最主要的眼注视顺序类型：从手臂到球拍（RA→R），从手臂到手臂（RA→RA），从手臂到球（RA→B），从球拍到球（R→B），从球到球（B→B），从手臂到未命名的其他区域（RA→O）。采用多因素方差分析，结果发现了显著的组别主效应［F（2，39）＝5.45，P＝0.07］和遮蔽方式主效应［F（1，39）＝8.31，P＝0.01］。进一步多重检验可知，在MO 条件下，3组被试注视点转移出现最频繁的顺序为：专家组——手臂到手臂（RA→RA，mean＝3.75），经验组——手臂到手臂（RA→RA，mean＝2.19），新手组——手臂到球（RA→B，mean＝2.25）；在BO条件下，3组被试注视点转移出现最频繁的顺序为：专家组——手臂到手臂（RA→RA，mean＝2.05），经验组——手臂到球拍（RA→R，mean＝1.95），新手组——手臂到未定义的区域（RA→O，mean＝1.66）。

根据以上眼动数据分析结果可知，网球专家的主要视觉兴趣区与搜索顺序均比较稳定，不随遮蔽方式的改变而变化。

3.3 ERP结果

从3组被试诱发的ERPs曲线图发现（图4），在顶区和枕区观察到明显的P2（平均潜伏期180 ms）、N2（潜伏期250～325ms）和晚期正波LPC（潜伏期450～600ms）。

图4 本研究BO 与MO 条件下3组被试在顶区Pz电极点诱发的ERP 总平均曲线图Figure 4.Average Oscillogram of ERP in Pz Electrode

3.3.1 P2成分

从顶区（P3、Pz、P4）和枕区（O1、Oz、O2）电极点记录到的ERP总平均图上可以看到，在180ms左右，专家组与经验组被试诱发了明显的正波。视觉P2一般被用来解释认知匹配现象，将感觉输入与记忆中的存储进行比较匹配（Freunberger等，2007）。

对P2波幅进行组别×遮蔽方式的重复测量方差分析，结果发现显著的组别主效应［P3：F（2，39）＝7.73，P＜0.01；Pz：F（2，39）＝8.44，P＜0.01；P4：F（2，39）＝7.17，P＜0.01；O1：F（2，39）＝6.61，P＜0.01；Oz：F（2，39）＝6.09，P＜0.01；O2：F（2，39）＝5.49，P＜0.01］和遮蔽方式主效应［P3：F（1，39）＝11.12，P＜0.01；Pz：F（1，39）＝10.31，P＜0.01；P4：F（1，39）＝10.92，P＜0.01；O1：F（1，39）＝9.92，P＜0.01；Oz：F（1，39）＝7.21，P＜0.01；O2：F（1，39）＝7.19，P＜0.01］，无显著的交互作用。对组别主效应做进一步多重分析发现，在2种不同的遮蔽方式下，3组被试所诱发的P2 波幅差异均显著（P＜0.05），且专家组的波幅最大，新手组的波幅最小。

对P2潜伏期进行组别×遮蔽方式的重复测量方差分析，结果发现只在顶区Pz点组别主效应呈现边缘显著［F（2，39）＝2.37，P＝0.056］，且遮蔽方式主效应不显著，无交互作用。

3.3.2 N2成分

从图4可见，大约250～325 ms时间段内，明显诱发一个负性ERP成分，本研究将其归为N2 成分。本研究发现，在Pz电极点N2波幅达到最大值，根据以往的研究显示，N2一般分布在脑前皮层区域，而在视觉注意研究中N2则出现在脑后皮层区域较多，特别是在视觉搜索范式中（Folstein，2008）。结合本研究目的，选取顶区（P3、Pz、P4）和枕区（O1、Oz、O2）6个电极点记录到的ERP 数据进行组别×遮蔽方式的重复测量方差分析。

以N2波幅为因变量的分析结果显示，存在显著的组别主效应［P3：F（2，39）＝6.35，P＜0.01；Pz：F（2，39）＝5.14，P＜0.01；P4：F（2，39）＝6.09，P＜0.01；O1：F（2，39）＝5.11，P＜0.01；Oz：F（2，39）＝6.72，P＜0.01；O2：F（2，39）＝6.31，P＜0.01］和遮蔽方式主效应［P3：F（1，39）＝9.04，P＜0.01；Pz：F（1，39）＝11.33，P＜0.01；P4：F（1，39）＝9.87，P＜0.01；O1：F（1，39）＝7.25，P＜0.01；Oz：F（1，39）＝5.54，P＜0.01；O2：F（1，39）＝5.36，P＜0.01］，交互作用不显著。对组别主效应进行进一步的多重分析发现，在2种不同的遮蔽方式下，3组被试所诱发的N2波幅差异均显著（P＜0.01），专家组的波幅最大，新手组的波幅最小；对2种遮蔽方式进行进一步检验发现，在MO 条件下诱发的N2波幅均显著大于BO 条件。

以N2潜伏期为因变量的分析结果未发现显著的组别主效应和遮蔽方式主效应差异，且不存在交互作用。

3.3.3 LPC 成 分

从图4可以看出，在600 ms左右诱发一个明显的正性ERPs－LPC 成分。Mecklinger的研究提示，LPC的分布与检索的材料类型相关，当只需要检索一个目标时，LPC往往分布在右侧和额区；当信息检索的内容与空间位置相关时，LPC 则较多分布在大脑枕区双侧（Mecklinger，1998）。根据这一研究结果，本研究对LPC 的分析采用组别×遮蔽方式×皮层分布的重复测量方差分析，其中，皮层分布分为3个区域：anterior（Fp1、Fp2、Fpz、F3、Fz、F4），central（C3、Cz、C4、CP3、CPz、CP4），posterior（P3、Pz、P4、O1、Oz、O2），图5显示的是在两种遮蔽条件下，网球专家与经验被试诱发的LPC 头皮电位分布。

以LPC 波幅为因变量进行重复测量方差分析，结果发现各变量的主效应显著，组别［F（2，38）＝12.07，P＜0.001］，遮蔽方式［F（1，39）＝10.15，P＜0.001］，分 布区域［F（2，38）＝12.42，P＜0.001］，且交互作用显著［F（4，78）＝4.66，P＝0.004］。进一步分析了它们之间的简单效应。在组别对分布区域的影响上，发现了显著的分布区域效应［anterior：F（2，38）＝4.37，P＝0.005；central：F（2，38）＝5.15，P＝0.002；posterior：F（2，38）＝5.83，P＝0.001］，在posterior区域，专家组和经验组诱发LPC 波幅达到最大值。对遮蔽方式做进一步分析，发现在MO 条件下产生的LPC 波幅显著大于BO 条件的诱发（P＜0.001）。

以LPC 潜伏期为因变量进行重复测量方差分析，结果发现组别主效应显著［F（2，38）＝6.54，P＝0.002］，遮蔽方式主效应显著［F（1，39）＝5.33，P＝0.003］，未有其余显著效应及交互作用。

图5 本研究2种遮蔽方式下网球专家与经验组诱发LPC 的头皮电位分布示意图Figure 5.Current Density Diagram of Experts and Experiences in LPC Electrode

4 讨论

本研究通过2种不同的空间遮蔽技术，借助眼动和ERP技术，证明了网球专家在空间知觉预判过程中的视觉搜索及信息加工特征。

4.1 网球专家空间知觉预判的记忆提取特征

本研究中行为数据的结果验证了研究的预期假设，网球专家组在2种遮蔽方式下的预判准确率显著优于经验组和新手组，表明优秀运动员较好地掌握了已有经验信息检索与运用的能力。Williams等（1999）曾指出，视觉系统能够依赖现有的场景，从过去的记忆中检索相关知识，所以，任务结果的差异取决于信息检索和知觉信息的运用能力，而这一能力又基于过去类似经验的记忆结构。

本研究结果符合Logan提出的样例理论观点。该理论认为，每一个刺激的呈现都会引发一个相关的内在信息系统的检索（Logan，1988）。随着个体直接经验的增加，内在存储的实例越来越多，可检索的相关实例逐渐增多，从而完成任务的准确性也相应提高。本研究中的3组被试，专家组不仅有多年的训练经验，还有很多高级别的实际比赛经验，所以，他们的记忆系统中必然拥有很多相关知识和场景的实例存储，当本研究中的视频刺激呈现时，专家组被试快速地从实例存储器中检索和提取特定任务信息，做出反应；经验组被试也经历过多年网球训练，但远远少于网球专家组，且高等级比赛经验相对较少，所以，经验组被试的实例存储必然要少于专家组被试，在任务加工时，可检索和提取到的相关信息少，相比较于网球专家组，其反应准确性要低、速度要慢；而新手组被试的记忆存储中完全没有相关的实例存储，所以，他们的任务加工完全依赖于视频刺激呈现的场景进行判断，反应时间更长且准确性更低。

在背景式遮蔽方式（BO）下，所有被试的反应正确率显著低于遮盖式遮蔽（MO），并且反应时间更长，说明被试对刺激准备和加工的时间更久。在MO 任务中，由于采用的是黑色正方形补丁对球进行遮蔽，在一定程度上，这个黑色的补丁代替了球本身，被试在信息检索与提取时，将遮盖式遮蔽的视频当作一个完整的刺激呈现进行加工，从而从记忆系统的实例存储中检索合适的信息进行匹配。在BO 任务中，由于球被擦除掉了，与被试记忆系统中存储的实例不相符合，找不到可以匹配的记忆存储痕迹，所以，面对BO 任务，被试只能完全根据视频情境中的刺激线索来进行判断，所需要的加工时间也更长。

根据该结果可以知道，在网球专家和经验选手的知识系统中存在相关的实例记忆，如果移除网球发球情境中的部分空间信息，可能严重干扰记忆系统的提取，影响预判的准确性。因此，笔者猜测在网球发球过程中，如果移除不同的空间信息所导致的结果可能有显著差异，或许存在影响预判的关键空间视知觉因素，这一假设有待后续的研究来证明。

4.2 网球专家知觉预判的空间视觉搜索特点

通过眼动记录数据分析，专家组被试的平均注视点数最少，经验组次之，新手组最多。根据结果，本研究认为，网球专家注视点精准且稳定，他们在视觉定位的时候更倾向于整体的信息，所以，平均注视点数明显少于其他被试；新手组被试由于缺乏网球比赛中空间定位的整体概念，注视点多且分散。关于平均注意注视点并未发现有显著的空间遮蔽方式主效应，这一点与预期设想不一致，说明在背景遮蔽（BO）方式下被试并不需要更多视觉注视，笔者推断可能BO 任务中仅仅是对球的擦除，并没有损害到更多有价值的信息。虽然在现实比赛场景中并不可能出现没有球的情况，但是从这一研究结果可以看到，网球运动员的视觉注视功能并不会受到某些固定的模式影响，其长时记忆中相关知识加工的激活也未受到干扰。

兴趣区的注视时间结果显示，不同水平的被试有大量相同的注视兴趣区（右手手臂、头部、球拍等）。Williams等（2002）研究认为，这些视觉线索是网球运动员预判所依赖的关键因素。在MO 与BO 条件下，专家组在右手手臂区域的注视时间均显著大于经验组和新手组，专家组被试在右手手臂区域的注视时间也显著大于其他区域。在MO条件下，新手被试的最大兴趣区集中在球的位置，可能由于专业知识的缺乏和任务的限制，新手被试的注视集中点在于球的落点，导致他们对于球的空间飞行方位更为注意。在BO 条件下，球被完全擦除，这一重要的线索被删除，对于被试来说他们必然要改变视觉搜索的策略，依赖其余的空间变量来进行决策加工，所以，他们将注视点更多地投向球拍与未定义的一部分空间区域。尤其是新手组被试，在BO 条件下最主要的注视兴趣区都在未定义的空间区域。

从视觉搜索的顺序分析，网球专家组在2种空间遮蔽方式下的视觉搜索以跟随发球者手臂的移动为主，说明发球手臂位置是网球专家进行预判的主要影响因素。经验组被试的主要注视顺序在MO 方式下与专家组被试策略一样，但是在BO 方式下由手臂→球拍的注视转移次数更多。新手组被试采取的搜索策略完全不同，在球未被擦除的情况下，新手组被试采取从手臂→球的注视顺序显著多余其余策略，当球被完全擦除后，他们开始采取从手臂注视到未定义的区域为主要视觉搜索顺序。从视觉搜索顺序的差异可以推断，球的空间位置不是网球专家组进行预判的首要因素，但是却是新手组判断的主要依据，在BO 方式下，球的消失对新手组的判断造成极大的影响，他们从手臂→球的注视顺序被打乱，从而寻找新的空间替代位置，说明新手组在注视的过程中仍然想象球在未知的空间区域中移动。在2种遮蔽方式下，专家组和经验组被试的视觉线索都依赖发球者的整体位置变化（发球手臂和球拍），根据发球者的整体空间位置，专家组和经验组被试从记忆存储中搜索匹配的实例，采取自上而下的加工方式；而新手组被试只能依靠球的轨迹采取单纯的自下而上的加工策略。

4.3 网球专家空间知觉预判的加工特征

通过比较3组被试在不同的空间遮蔽方式下知觉预判过程中的ERP 数据，本研究提取了网球专家组知觉预判优势的部分神经机制特征。

研究分析结果显示，在不同遮蔽方式下的空间知觉预判中，刺激呈现早期均诱发了明显的P2 和N2 成分。关于视觉P2 成分的解释，目前尚未有统一的结论，对视觉P2成分的功能知之甚少。在仅有的一些相关研究中，笔者总结出视觉P2被认为是认知匹配系统中的一个成分，用来解释感觉输入与记忆存储之间的匹配（Luck 等，1994；Freunberger等，2007）。本研究中，网球专家组的P2波幅最大，可以认为专家组对信息输入与记忆系统的认知匹配程度最高，经验组被试次之，新手组认知匹配程度最低。经验说理论认为，专家的认知优势主要基于专项知识经验的积累，是后天培养与训练的结果。对于平均训练年限高于7年的网球专家运动员而言，他们所掌握的专项技能知识（陈述性知识与程序性知识）和积累的运动经验要显著优于一般经验的运动员，尤其是新手。低水平网球运动员和网球新手的实战经验及水平均有限，他们记忆中所存储的有关网球专项技术动作的动作概念、动作图式不够清晰，这就决定了他们对刺激信息与记忆的匹配效果不如网球专家。通过比较网球专家在2种不同的遮蔽方式下诱发的P2波幅大小可见，遮盖式遮蔽条件下诱发的P2波幅显著大于背景遮蔽条件的诱发，证明了遮盖式遮蔽的空间视觉线索符合记忆系统的知识存储，更容易达成认知匹配，背景遮蔽条件下的P2波幅显著较小，说明背景遮蔽后空间视觉线索与正常的知识系统匹配不充分。

在早期的N2成分研究中发现，N2通常反应对侧视野的刺激判断，且波幅明显受注意范围因素的调节（Michael等，1996）。在近年来的研究中，N2 常被用来反应刺激辨别、注意转移（Patel和Azzam，2005），动作反应抑制、冲突监控（Azizian等，2006）、新颖或者失匹配检测等（Folstein和Van，2008）。本研究中，由于N2 跟随P2 成分而出现，所以认为它更多地代表了对信息认知匹配程度的评价。网球专家具有丰富的网球训练和比赛经验，当刺激与经验记忆匹配后，对技术动作特征的分辨及匹配的认知评价程度要高于经验组和新手组被试。经验组被试的训练比赛经验要少于专家组，虽然大脑中也形成了一定的专项知识系统，但是巩固程度不如网球专家，在认知匹配后的评价效果也不及网球专家。

本研究还发现，在空间知觉预判过程中一个明显的晚期正波被诱发，根据潜伏期和地形图特征，认为其属于LPC 成分。LPC 成分被认为是与情节记忆相关的ERP 成分（Paller等，1995）。在对记忆的心理学研究中，一般将长时记忆分为语义记忆和情节记忆，语义记忆在长时记忆系统中不是按照特殊的编码形式存储，是基于一定事实基础上并与背景信息没有关联的一般知识的记忆；而情节记忆则与一定的时间、地点及具体情境相联系，是建立在信息或经历出现的位置和环境间的联想关系基础上的记忆。情节记忆以特殊的“情节”存储在长时记忆系统中，它的编码和排序必然与特定的信息相关。根据Rugg等人（1998）的报道，LPC更多的与外显记忆关联，其波幅大小受刺激的重复性和相似性影响。另外，加工操作水平的程度也会影响LPC的波幅，加工程度深波幅更大（Wilding等，1995）。因此，LPC的波幅与回忆和检索的成功率密切相关。

根据Mecklinger的一项研究结果，LPC 的头皮分布可以随着材料的检索类型而变化，当检索对象是单一刺激时，LPC 易分布在头皮右侧和中央区域，当检索信息与空间位置相关时，常分布在大脑枕叶部位（Mecklinger，1998）。我国学者郑金龙等（2008）通过fMRI技术研究空间记忆处理任务中发现，人脑顶叶在空间记忆认知中发挥着重要的功能。本研究中，网球专家和经验被试在大脑顶枕区域（posterior）诱发较大的LPC，且专家被试诱发的波幅更大。因此，本研究推断网球专家和经验被试在信息检索过程中有空间记忆的参与，并且大脑皮层顶叶和枕叶在空间信息检索中发挥着重要的功能。网球专家的波幅更大说明他们对网球专项情境的空间记忆更深刻、加工程度更深。研究结果显示，新手被试的LPC 诱发不明显，更确切地证明了网球专家经过多年的训练形成了特殊的专项视觉空间记忆系统。2种不同的空间遮蔽方式均诱发了网球专家和经验被试顶枕区的LPC 成分，但是对被试空间记忆感知和激活的影响深度各异，主要表现在LPC 波幅的显著差异上。在背景式遮蔽条件下，网球专家与经验被试所诱发的LPC 波幅较小，背景式遮蔽中，由于将一部分信息擦除，被试对空间高级视觉信息处理的需求比遮盖式遮蔽条件下更高，需要调动更多的认知资源。

5 结论

1.网球专家具备专项视觉空间记忆特征，其空间知觉预判能力具有显著优势，表现为网球专家基于过去的经验记忆系统，较好地检索和运用已有信息来进行预判；其空间细节回忆是一个自上而下的过程，空间视野如何定位由自上而下的注意加工控制，且受专业水平高低的影响。

2.在网球专项情境预判中，空间信息的整体性在认知匹配和检索回忆过程中起着关键性的作用；在网球运动员的空间知觉判断中，大脑皮层的顶叶和枕叶参与信息检索与加工的过程。

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