情绪词语对摔跤运动员心理表象影响的事件相关电位研究

王积福 黄志剑 于淋

1 长江大学体育学院（湖北荆州434023）

2 武汉体育学院健康科学学院

1 前言

现代摔跤运动属于技能主导类一对一的格斗项目，其比赛特点是时间短、对抗性强，要求运动员具有积极的情绪体验和稳定的情绪状态。 情绪启动对外在行为表现影响很大。 一项ERP研究发现，确实存在阈下词语的情绪或语义启动， 并且为了获得有效的启动效果，启动词需具备较高的唤醒度[1]。 这为本研究的进行提供了一定程度的依据。

情绪与认知之间的关系非常复杂。Fredrickson提出的积极情绪扩建理论认为， 积极情绪不仅能扩展个体的瞬间思维能力和行为指令系统， 而且能够建设个体的资源（心理资源、智力资源、体力资源和人际资源等）[2]。也就是说，积极情绪有利于个体扩大注意范围，增强认知灵活性，进而更新和扩展个体的认知地图，而消极情绪会阻碍个体的认知灵活性。 这一理论得到许多实验研究的支持： 消极情绪状态与注意范围缩小有关联[3]，它会降低认知灵活性[4]，且减少与注意偏向有关的资源[5]；相反地，积极情绪状态能够扩宽注意范围[6]，增加认知灵活性[7]，并且能够改善人们排除注意不愉快信息的能力[8]。 此外，Johnson等通过面部肌电（EMG）来区分真笑面孔与假笑面孔对个体认知影响的差异性， 结果发现被试在整体-局部视觉处理任务中，高频率的真笑面孔能够增大他们的注意广度， 且在掩蔽注意定向任务中，高频率的真笑面孔能够提高注意的灵活性[9]。 可见，个体的情绪与认知紧密相联，这为本研究的可行性提供了实证支持。

心理旋转是一种以心理表象为基础对客体进行旋转的表征能力，它是对表象的旋转操作，有可能是从感知到思维的过渡环节， 是处于较低级的感知觉到高级的思维过程之间的认知加工过程[10]。 关于心理旋转的事件相关电位（ERPs）研究已有不少，得到的较为一致的结论是： 顶叶电极的正电位负走向与心理旋转过程有关[11]。 故本研究主要考察摔跤运动员在心理旋转任务中其顶叶位置产生的P300成分的变化规律。

关于摔跤运动员心理旋转能力的特点，Moreau认为在摔跤训练中， 摔跤运动员在没有外在干扰任务时比非摔跤运动员表现出更好的心理旋转任务绩效[12]。其另一项关于心理旋转与运动训练之间关系的研究发现，摔跤运动员在进行一定程度的运动训练后，其心理旋转任务绩效有所提高， 即当摔跤运动员在面对心理旋转问题时可能会有准备地参与[13]。 由此可见，摔跤运动员平时的动作训练会对其心理旋转能力的提升有一定程度的辅助作用，那么，个体的情绪状态是否会对运动员的心理旋转绩效产生影响？影响的程度如何？是否会对与心理表象能力相对应的P300成分的峰潜伏期及峰波幅产生影响？影响的大小如何？本研究采用电生理学方法， 探讨高水平摔跤运动员心理表象任务绩效的特点， 同时也考察阈下情绪词语启动对摔跤运动员心理表象过程影响的行为学特点及ERP特征， 并分析其可能机制，为后续研究和实践运用提供可靠的证据。

2 研究方法

2.1 实验被试

选取某体育院校24名摔跤运动员，年龄20.50±3.58岁，均为男性，运动等级均在二级以上。 采用运动表象能力问卷将该24名队员按照表象能力大小均等分为积极情绪组12人和消极情绪组12人。 全部被试的优势手均为右手，视力或矫正视力正常，无色盲。 在实验前12小时内未服用任何药物及含咖啡因、酒精类的饮料。实验结束后被试获得一定的报酬。

2.2 实验设计

实验采用三因混合实验设计。 自变量为2情绪状态（积极、消极）×2字符形式（正像、镜像）×4心理旋转任务（0°、60°/ 300°、120°/ 240°、180°），即2×2×4，其中，情绪状态为组间因素（避免不同情绪间的干扰），字符形式、心理旋转任务为组内因素。 因变量为运动员心理旋转任务当中的反应时和正确率， 以及诱发ERP主要成分P300的峰潜伏期、峰波幅。本实验采用阈下启动情绪的方式（三明治掩蔽启动范式[14]）来启动运动员相应的情绪状态。

2.3 实验材料

情绪九点量表：该量表为一个九分表，从1～9共9个等级，越靠近1的表示越开心愉快，越靠近9的表示越悲伤难过。 该量表的情绪自我报告和生理指标的相关极为显著[15]。 运动员填写该量表是为了保证积极情绪组与消极情绪组的情绪基线水平保持一致。

运动表象能力问卷（MIQ）：该问卷由18个项目组成，以评估个体的视觉表象和本体感受表象能力[16]。 问卷中每一个项目都符合一项单一的动作且这些动作都被详细地描述， 以便每个做问卷的人都能够在意识中模拟相同的运动。 运动员在实验前填写该量表是为了使两组运动员的心理表象能力保持一致， 排除额外变量的影响。

情绪词语材料：从汉语情感词系统（CAWS，罗跃嘉）中选取正性形容词40个、负性形容词40个。 其中正性形容词的愉悦度为6.78～7.78（M=7.34），唤醒度为6.51～7.39 （M=6.84）； 负性形容词的愉悦度为1.83～2.98（M=2.57），唤醒度为6.41～7.23（M=6.77）。 独立样本t检验表明正负性词语之间的愉悦度差异非常显著 （t=79.24，P <0.01），而唤醒度差异不显著(t=1.36，P >0.05)。 在实验中正负性形容词各重复4次，共320次。

心理旋转材料：利用Photoshop CS3.0制作旋转的大写字母R（R为黑底白字），正像与镜像分别包括0°、60°、120°、180°、240°、300°，其中0°等同于360°，图片大小为3.5 cm×3.5 cm。研究发现旋转60°与300°、120°与240°在正确率与反应时方面均无差异[17]。 因此，在数据处理时，分别将它们按一类处理。 60°、120°、240°、300°的刺激图片呈现20次，0°和180°的图片呈现40次，这样按照字母角度分类，每种角度类型叠加次数为40次，故正像与镜像加在一起共320个trail。 “R”图片呈现直至被试按键反应， 为消除反应定势， 刺激间隔800 ms至1200 ms之间随机。

2.4 脑电记录

实验程序采用E-prime2.0软件编写，SRB反应盒作为按键反应的输入设备。 脑电记录设备是由德国Brain Products公司生产的32导事件相关电位记录与分析系统。 Ag/AgCI记录电极全部固定在32导的电极帽上，电极点的方式为国际10-20标准定位电极系统， 其中，接地电极为AFz， 参考电极为FCz。 在左眼眶中下处（0.8 cm）放置VEOG电极（垂直眼电），在左眼外侧（0.8 cm）放置HEOG电极（水平眼电），每个电极与头皮之间的阻抗小于5 kΩ。 事件相关电位信号经过放大处理后被连续记录，采样频率为500 Hz/导。

2.5 实验流程

实验开始前， 要求运动员如实填写情绪自评九点量表和运动能力表象问卷（MIQ），待运动员情绪接近平静状态（量表分≈5）时再开始后续实验。

按键练习阶段： 目的是让运动员熟悉SRB反应盒上的“1”键和“5”键，其中“1”键和“正”字对应，“5”键和“反”字对应。 当正确率达到100%才能进入到练习实验阶段，否则要从这一阶段重新开始。

正式实验阶段： 首先会在屏幕中央呈现红色的注视点“+”（500 ms），接着出现一张30 ms的掩蔽图片，之后呈现一个30 ms的情绪词语， 然后再出现一张30 ms的掩蔽图片，接着呈现一个200 ms的黑屏（实验缓冲），而后再呈现一个旋转的大写字母R（3 s，按键消失），最后再呈现一个黑屏（0.8 s/1.0 s/1.2 s的实验缓冲，目的是消除被试的反应定势）。

被试的任务是当R是正像时，用左手食指按键盘上的“1”键；当R是左右镜像时，用右手食指按键盘上的“5”键。先进行练习实验（共18个trail），所使用的都是一些中性的图片，只有当运动员的正确率达到80%之后，才能进行后边的正式实验。 正式实验一共包括320个trial，其中每40个trial休息一次，以防止被试产生疲劳效应。

2.6 数据统计处理

行为学数据部分：利用spss17.0对两个量表得分结果进行独立样本t检验。 24名运动员在心理旋转任务中的正确率均大于70%，剔除反应错误的数据，对剩余数据进行合并。最后，对情绪状态、字符形式、角度类型做三因素重复测量方差分析。

ERP数据处理部分：连续记录原始脑电，离线式分析叠加处理。 分析时程（Epoch）为-200 ms～1000 ms，即字母R出现前200 ms（实验缓冲界面前），到字母R出现后1000 ms。 以-200 ms至0 ms的平均电压均值为基线，对所有的电极采集的脑波进行基线校正。

在ERP数据分析中，由于字符形式判断（正像与镜像）发生于心理旋转过程结束之后，且有研究表明字符的形式对心理旋转的脑电没有影响[18]，因此在对脑电进行平均时将两种形式的结果合并在一起进行分析。从脑区分布的全部电极来看， 个体在心理旋转任务中顶叶区域的P300成分峰波幅最大[19]。 在分析P300的峰潜伏期和峰波幅时， 选择Pz、P3、P4和Cz四个电极进行分析处理。 利用analyze2.0软件对各个电极进行叠加平均， 选择运动员正确反应的脑电波， 得到各运动员的ERP波形后，进行总平均，并生成相应ERP地形图；再利用spss17.0对情绪状态 （积极与消极组）、 角度类型（4种）、电极位置（Pz、P3、P4和Cz）做三因素重复测量方差分析，并做相应的事后检验（LSD）与简单效应分析，其中α=0.05为显著性水平。

3 实验结果

3.1 行为学研究结果

情绪自评九点量表：两组（积极组与消极组）运动员进行正式实验前在情绪基线状态方面不存在显著性差异（t=1.34，P >0.05）；MIQ量表：两组运动员在参加正式实验前其表象能力不存在显著性差异 （t=1.74，P >0.05），故可以排除这两种额外变量对研究结果的影响。

以反应时为因变量， 对自变量情绪状态、 字符形式、角度类型做三因素重复测量方差分析，主效应分析结果显示：情绪状态主效应不显著，F（1,22）=1.49，P >0.05； 字符形式主效应显著，F （1,22）=26.74，P <0.01，其中，事后检验（LSD法）得出M正像=697.70120°>60°>0°，这与之前的描述性统计所得结果一致。交互作用分析结果显示：情绪状态与字符形式的交互作用不显著，F（1,22）=0.02，P > 0.05；情绪状态与角度类型的交互作用不显著，F （3,66）=0.66，P > 0.05；字符形式与角度类型的交互作用显著，F（3,66）=7.72，P <0.05，进一步做简单效应分析表明：在旋转角度为180°条件下， 运动员对正镜像判断的反应时不具有显著性差异（P = 0.228），而在其余三种旋转角度条件下，正像与镜像之间比较均有显著性差异， 且P值均为0.00；情绪状态、 字符形式与角度类型之间的交互作用也不显著，F（3,66）=0.60，P > 0.05。

以正确率为因变量， 对自变量情绪状态、 字符形式、角度类型做三因素重复测量方差分析，主效应分析结果显示：情绪状态主效应不显著，F（1,22）=0.84，P >0.05；字符形式主效应不显著，F（1,22）=2.10，P > 0.05；角度类型主效应显著，F（3,66）=9.57，P < 0.01，其中M0°=97.15，M60°=96.98，M120°=92.54，M180°=82.92，采用事后检验（LSD法）得出0°与120°、0°与180°、60°与120°、60°与180°、120°与180°之间比较具有显著性差异，其中P值分别为0.00、0.004、0.00、0.004、0.019， 即180°<120°<60°<0°。 交互作用分析结果显示：情绪状态与字符形式[F（1,22）=0.67，P=0.42]、情绪状态与角度类型[F（3,66）=0.02，P=0.99]及情绪状态、字符形式与角度类型[F（3,66）=1.02，P=0.39]之间的交互作用不显著；字符形式与角度类型的交互作用显著，F（3,66）=5.28，P=0.003，进一步做简单效应分析表明：在180°条件下，正像与镜像之间具有显著性差异，P=0.021，而在其余旋转角度条件下，正像与镜像之间不具有显著性差异。

3.2 ERP研究结果

以P300的峰潜伏期为因变量，对自变量情绪状态、角度类型与电极位置（Pz、P3、P4和Cz）做三因素重复测量方差分析，主效应分析结果显示：情绪状态主效应显著，F（1,22）=6.43，P<0.05，其中，M积极组=265.57，M消极组=308.81，M积极组< M消极组，即在积极言语诱导条件下，运动员在心理旋转任务中P300峰潜伏期十分显著地短于消极词语诱导条件下，也就是说P300提前出现；角度类型主效应显著，F （3,66）=2.96，P < 0.05， 事后检验（LSD法）得出，M0°=296.64，M60°=299.39，M120°=275.28，M180°=277.47，即60°>0°>180°>120°，其中60°与120°之间具有显著性差异，P < 0.05；电极位置主效应显著，F（3,66）=13.59，P < 0.01，事后检验（LSD法）得出，MP3=301.66，MP4=296.88，MCz=261.91，MPz=288.33，即P3>P4 >Pz>Cz，其中P3与Cz、P4与Cz、Cz与Pz之间具有显著性差异，P值分别为0.00、0.00、0.001。 交互作用分析结果显示：情绪状态与角度类型交互作用显著，F （3,66）=3.47，P < 0.05，进一步做简单效应分析表明：在0°与60°角度条件下， 积极词语组与消极词语组P300峰潜伏期具有显著性差异，且P均小于0.01，而在120°与180°角度条件下，两组之间不具有显著性差异； 情绪状态与电极位置[F（3,66）=1.24，P = 0.30]、角度类型与电极位置[F（9,198）=0.88，P = 0.54]及情绪状态、角度类型与电极位置[F（9,198）=0.43，P = 0.92] 三者之间的交互作用均未达到显著性水平。

图1 两组运动员在Pz电极下总平均ERP脑波形图

图1是两组运动员在Pz电极下总平均ERP脑波形图，可以看出，积极情绪组在200～400 ms的最大正向波出现在200～250 ms之间， 而消极组在此区间上出现的最大正向波却在300至350 ms之间，这说明积极情绪组的P300成分提前出现。图2是两组运动员在Cz电极位置下的P300成分的总平均脑地形图，可以看出，积极情绪组运动员的顶叶区域在250～300 ms之间的激活程度达到最大，之后开始逐渐呈现减小趋势；而消极情绪组运动员的顶叶区域在350 ms左右的激活范围比较大，这说明也可以从脑地形图来观察二者之间的差异性。

交互作用结果表明，在0°与60°角度条件下，积极情绪组与消极情绪组P300成分的峰潜伏期具有显著性差异。由图3也可看出，积极情绪组的P300成分均出现，200～250 ms之间，比消极组有所提前。

以P300的峰波幅为自变量，对自变量情绪状态、角度类型与电极位置（Pz、P3、P4和Cz）做三因素重复测量方差分析，主效应分析结果显示：情绪状态主效应不显著，F（1,22）=0.69，P > 0.05，其中，M积极组=5.41，M消极组=6.84，M积极组 0.05；电极位置主效应显著，F（3,66）=14.17，P <0.01，事后检验（LSD法）得出，MP3=4.83，MP4=4.99，MCz=6.80，MPz=7.88，即P3

4 讨论

4.1 摔跤运动员心理表象任务绩效特点分析

图2 两组运动员在Cz位置下200～400 ms区间的P300成分的总平均脑地形图

图3 两组运动员在0°与60°下Pz电极位置下的总平均ERP波形图

在行为学指标方面， 摔跤运动员在心理旋转任务中的表现如下： 一方面， 在反应时上， 除旋转角度为180°外， 其余三种角度条件下的正像物体反应时要显著短于对镜像物体的用时，且随着旋转角度的增加，其反应时也逐渐增加。 另一方面，在正确率上，在180°条件下， 运动员在正像物体条件下的正确率要显著小于在镜像物体条件下的正确率，且随着旋转角度的增加，其正确率也逐渐降低。也就是说，随着心理旋转任务难度的增加，摔跤运动员的心理表象任务绩效逐渐降低。这与祁乐瑛等的相关研究结果一致， 他们通过研究不同的场认知方式对心理旋转的影响， 发现随着旋转角度从0°到180°，被试的反应时逐渐增大，而正确率逐渐降低[20]。 吴彦文等的研究也证明了这一点[21]。

在ERP分析方面，本研究发现：在P300的峰潜伏期方面，随着旋转角度的增大，峰潜伏期有减小的趋势，其中60°与120°之间具有显著性差异， 且60°大于120°；而在峰波幅方面，各个角度之间没有显著差异。刘练红等[22]以汉字为刺激图片让被试进行心理旋转时，发现P300潜伏期随旋转角度的增加而延长， 峰波幅随旋转角度的增加而出现负走向。这与本研究结果不一致，一方面可能由于不同的情绪状态对摔跤运动员心理表象的影响所致；另一方面可能由于研究对象的特点所致，摔跤属于技能主导类项目， 一名优秀摔跤运动员应该具备的心理素质包括运动表象的清晰性、 生动性和连续性，良好的时间知觉和速度知觉，准确的用力感及动觉方位感，良好的平衡感和协调性，勇敢、沉着、坚定、顽强等意志品质及适宜的神经类型。此外，周成林等利用ERP技术探讨高水平专业击剑运动员与大学生空间知觉特性时， 发现高水平专业运动员的P3成分峰潜伏期短于体育大学生， 说明高水平运动员的空间认知加工速度较快[23]。 本研究所选的对象都是专业运动员，训练年限比较长，其空间认知能力得到了很好的训练，因此在较难的心理旋转任务中可能表现出优先加工的优势。

4.2 不同情绪对摔跤运动员心理表象影响分析

在行为学指标方面， 运动员在积极词语与消极词语诱导条件下， 其在心理旋转任务中的反应时与正确率没有显著区别，这一结果可能的解释为：运动员在进行心理旋转实验时的反应时和正确率会受到当时的注意状态、决策敏感性等诸多外在因素的影响，同时样本容量的大小等额外变量也会影响反应时的差异性，从而造成情绪词语对运动员在心理旋转任务中的行为学表现的影响没有显著差异。

在电生理学指标方面，P300潜伏期与个体的感知觉、注意、记忆、运动速度及控制力相关，它代表了人们分类、编码与识别外在刺激的速度，它反映了人们对外在刺激进行评价所需要的时间[24]。 通过对本研究获得的ERP数据进行分析发现， 运动员在积极词语诱导条件下的心理旋转任务中P300峰潜伏期要显著短于消极词语诱导条件，这与行为学结果不一致，这提示从电生理学角度可以更细微地观察到运动员在心理旋转过程中内在机制的差异性， 即ERP成分更能够敏感地反映出他们内在的心理活动。 而进一步的简单效应分析表明，运动员在0°与60°角度条件下，积极词语诱导条件下的P300峰潜伏期要显著短于消极词语诱导条件。 这说明运动员在积极情绪词语诱导下， 其在心理旋转任务中的认知加工过程所需时间缩短了， 即加快了认知转换速度，提高了相应的认知灵活性，这说明情绪状态是影响摔跤运动员心理表象过程的一个重要因素。 在四个电极位置当中，Cz电极处的P300峰潜伏期显著小于其他三个电极位置， 而这三个电极位置之间没有显著差异， 这说明顶叶靠近枕区位置上激活速度与加工速度上慢于中央区。

此外， 也有研究发现P300与人们对外在信息的提取数量有关， 且其波幅与人们对相关任务所投入的认知资源和任务难度成正比例关系[25]。 本研究在P300峰波幅方面， 运动员在积极词语诱导条件下的峰波幅略小于消极词语诱导条件，但是没有显著差异；在四个电极位置当中， 从Pz、Cz、P4到P3，P300的峰波幅逐渐减小， 且Pz与Cz处的P300峰波幅分别显著大于P4与P3电极处， 这说明运动员做心理旋转任务时在脑部中央区位置付出了较多的认知负荷，占用了较多的认知资源。

4.3 阈下情绪词语启动效果分析

关于情绪词语对个体认知活动影响的研究较多，如郭晶晶等[26]做了一项关于情绪词对新异刺激喜好度变化的调节机制的研究， 发现情绪词的情绪信息对新异刺激的喜好程度具有调节作用： 调节不依赖于对刺激间偶联关系的意识，是一种自动化的联想学习过程；不受任务状态的影响，它是一种自下而上的加工，这说明情绪词语材料对个体的认知活动有影响。 在本研究中，利用CAWS中的情绪词语，经过经典的三明治掩蔽范式启动运动员相应的情绪， 并让其完成相应的心理旋转任务， 结果发现积极情绪有利于提高摔跤运动员的空间认知加工速度与认知灵活性， 这说明阈下情绪词语启动对运动员的认知活动具有一定程度的影响。

5 总结

（1）摔跤运动员在两种情绪条件下，随着旋转角度的增加，反应时逐渐增大而正确率逐渐降低；在心理表象过程中， 脑部顶叶靠近枕区位置上激活速度与加工速度慢于中央区， 且脑部中央区位置付出了较多的认知负荷。（2）积极情绪词语有助于提高摔跤运动员在心理表象过程中的空间认知加工与转换速度， 提示在平时训练过程中教练员应多使用积极性的词语进行暗示，以提高他们的运动竞技表现。

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