高水平乒乓球运动员的行为抑制特点研究

侯 爽，任 杰，陈依梦，陈 彬，施之皓

高水平乒乓球运动员的行为抑制特点研究

侯 爽1，任 杰1，陈依梦1，陈 彬2，施之皓1

目的：探讨高水平乒乓球运动员的行为抑制能力特点，了解乒乓球运动经验与行为抑制能力的关系。方法：按照运动等级将被试分为高水平组(健将级)、中等水平组(国家二级)和低水平组(非运动员)，对Go/No-go范式的反应方式加以改进，通过短距离和长距离按键反应，选取一般任务和经验任务探讨运动经验对乒乓球运动员行为抑制能力的影响以其迁移效应。结果：1)在短距离按键反应中，高水平组在一般任务中的反应时显著小于其他两组(P<0.01，P<0.001)，在经验任务中的反应时也显著小于其他两组(P<0.01，P<0.001)，中等水平组和低水平组无显著差异(P=0.411，P=0.225)，在一般任务的错误率上高水平组显著小于低水平组(P<0.05)；2)在长距离按键反应中，高水平组的抑制优势进一步扩大，并且在与经验相关的任务中，中等水平组被试的动作抑制时间也显著小于低水平组(P<0.001)。 结论：与非运动员相比，高水平乒乓球运动员具有较好的行为抑制能力，这种抑制优势不仅体现在与运动经验相关的任务中，还能够迁移到一般认知任务中，而中等水平的乒乓球运动员只在与经验相关的任务中表现出行为抑制能力的优势，长距离的按键反应方式更能突出运动员的行为抑制能力特点。

乒乓球；运动经验；行为抑制能力；反应距

乒乓球运动是一项速度较快、对抗性较强的开放性技能项目，运动员不仅要具备根据不断变化的环境信息做出快速准确的判断、决策和应答的能力，而且，高水平运动员还能通过观察来球的运动轨迹甚至是球拍触球瞬间的感觉快速修正已经发动的不恰当的击球动作，这就需要运动员能够在发现判断失误时及时停止和修正动作[1,2]，在这一过程中，行为抑制能力扮演了重要的角色[3-5]。

行为抑制能力(Behavioral Inhibition)是指取消优势反应或者停止正在进行的无效的或是与目标无关行为的能力[6-9]。Go/No-go范式是评价行为抑制能力应用最广泛的研究范式之一，个体完成Go/No-go任务的信息加工过程主要包括三个阶段：刺激辨别阶段，反应选择阶段和动作执行阶段，以往的实验所采用的反应方式以键盘按键为主，主要考察的是运动经验对反应选择阶段的影响[7]，这一方法与真实的运动情景具有较大差距。对于运动员来说，长期的专项运动训练促进了运动控制能力的发展[10,11]，但是，对某一行为的抑制并不是一个“全”或“无”的过程，而是要根据环境变化对动作进行不断的调整和修正，即在动作执行过程中实现行为抑制。然而，以往的“全/无”按键反应并不能完全反映运动员的行为抑制特点，因此，在本研究中，我们尝试，增设一种更加符合乒乓球运动员运动特点的动作反应，通过自制反应装置增加动作反应起点与终点的距离并采用高速摄像与动作解析的方法检测被试手臂的运动情况和运动时间，由此探讨乒乓球运动员的行为抑制特点。

目前专门针对乒乓球运动员的行为抑制能力研究较少，并且前人关于运动员行为抑制能力的研究结果还存在矛盾之处，因此，本实验尝试弥补以往研究的不足，选择高、中、低3种水平乒乓球练习者，通过短距离和长距离反应的Go/No-go实验，检测受试者在普通刺激和与经验相关刺激中的行为抑制能力特点，探讨运动经验对行为抑制能力的影响以及行为抑制能力的迁移效应。

1 研究对象和方法

1.1 实验对象

本研究共选取43名被试(男11名，女32名)，按照运动等级分为3组(高水平、中等水平和低水平)。高水平组被试为中国乒乓球队现役乒乓球运动员13名(20.7±2.1岁)，运动等级均为国际或国家健将级乒乓球运动员；中等水平组被试为某体育学院乒乓球训练专业学生15名(20.5±2.8岁)，运动等级均为国家二级乒乓球运动员；低水平组被试为某大学仅有乒乓球初学者水平的非体育生源大学生15名(21.7±1.9岁)。全部被试均为右利手、视力或矫正视力正常、无脑部损伤和神经系统疾病史。

1.2 实验任务

实验任务采用Go/No-go实验范式。首先屏幕中央呈现注视点“+”，呈现时间为500ms、1 000ms、1 500ms、2 000ms随机呈现，接着呈现目标刺激200ms，随后呈现800ms空屏，要求被试在目标呈现到空屏结束之间的1 000ms内对目标刺激做出相应反应。

实验任务分为一般任务和经验任务，一般任务的目标刺激材料采用Kida等人实验中的实验材料[12]，以图片形式呈现(如图1所示)，为四个水平排列、同等大小、距离相等的长方形框架，从左到右依次命名为框架1、2、3、4。其中，框架2或3变成绿色时为Go刺激，当框架1或4变成绿色时为No-go刺激；经验任务的目标刺激材料是采用Canon EOS 6D相机拍摄的真实的乒乓球台图片，将靠近受试者一侧的球台分为四个区域，为左近台，左远台，右近台，右远台，乒乓球在这四个位置随机出现。当乒乓球出现在左近台或右近台时为Go刺激，出现在左远台或右远台时为No-go刺激。当目标刺激为go刺激时，要求被试快速做出按键反应；当目标刺激为No-go刺激时，则不做反应。

1.3 实验流程与设备

1.3.1 短距离按键反应的Go/No-go任务

本实验采用两因素混合实验设计，自变量为组别(高水平组、中等水平组、低水平组)和任务类型(一般任务和经验任务)，因变量为Go刺激的反应时和No-go刺激的错误率。实验的反应方式为键盘按键反应(如图1.a)。

实验环境保持光线恒定、恒温和隔音，被试坐在显示器(21寸，分辨率为1 920×1 080，刷新频率为60HZ)前，头部距离显示器约1米。被试在明确实验内容后开始实验，当目标刺激为Go刺激时要求被试用右手食指快速按下键盘上的“J”键，两种任务各200试次，每50试次休息1分钟。其中Go刺激出现的概率为75%，No-go刺激出现的概率为25%，两种刺激随机呈现。为避免学习效应和练习效应，一半被试先进行一般任务，另一半被试先进行经验任务。正式实验开始之前先进行20次练习。

1.3.2 长距离按键反应的Go/No-go任务

本实验采用两因素混合实验设计，自变量同1.3.1，因变量为No-go刺激的动作抑制时间。反应方式为长距离按键(两按键距离30cm)反应(如图1.b)。其中，长距离按键反应通过自制按键实现。将自制按键装置固定在实验台上，要求被试站在实验台前，双脚张开，两膝微屈，身体前倾，头部距离显示器约1米远，在目标刺激出现之前，要求被试将右手手指按压在离自己较近的按键上，当Go刺激出现时，要求被试快速移动右手按下目标按键；当No-go刺激出现时，要求被试不做反应。如果被试在No-go刺激出现时伸出手臂，只要不按到目标按钮上，都记为正确反应。在此过程中，采用高速摄像机以240帧/秒的速度进行拍摄，记录被试在实验过程中的右手和手臂的运动情况，以此计算被试对No-go刺激的抑制时间(即被试手臂动作开始到停止的时间)。

图1 实验流程图

1.4 数据采集和处理

短距离按键任务的数据由E-prime软件记录，采集的指标为Go刺激的反应时和No-go刺激的错误率。在长距离按键任务中，截取被试在No-go刺激呈现后手臂出现移动的高速视频，通过计算帧数(每帧约为4.17ms)，获得被试抑制已激活的行为反应的时间，即被试手臂动作开始到手臂动作停止的时间。剔除平均数加减3个标准差之外的极端值，采用SPSS 19.0统计软件包对数据进行分析。

2 研究结果

2.1 短距离按键反应的反应时和错误率

以组别和任务类型为自变量，以Go试次的反应时为因变量做两因素重复测量方差分析。统计结果如图2所示，组别的主效应显著(F(2，42)=10.608，P<0.001)，任务类型主效应显著(F(1, 42)=156.539，P<0.001)，交互作用不显著。进一步多重比较可知，在一般任务条件下，高水平组被试在Go试次的反应时显著小于中等水平组(P<0.01)和低水平组(P<0.001)，中等水平组和低水平组无显著差异(P=0.411)；在经验任务条件下，高水平组被试的Go试次的反应时显著小于中等水平组(P<0.01)和低水平组(P<0.001)，中等水平组和低水平组无显著差异(P=0.225)。

图2 三组被试在两种Go/No-go任务中的按键反应时

以组别和任务类型为自变量，以No-go试次的错误率为因变量做两因素重复测量方差分析。组别的主效应显著(F(2，42)=3.959，P<0.05)，任务类型的主效应不显著(F(1，42)=0.187，P=0.668)，交互作用不显著(F(1，42)=0.981，P=0.384)。进一步多重比较可知，在一般任务中，高水平组被试在No-go试次的错误率显著小于低水平组(P<0.05)，高水平组与中等水平组无显著差异(P=0.421)，中等水平组与低水平组无显著差异(P=0.084)；在经验任务中，三组被试在No-go试次的错误率上无显著差异(P=0.26)。

2.2 长距离按键反应的动作抑制时间

以组别和任务类型为自变量，以No-go试次的动作抑制时间为因变量进行两因素重复测量方差分析。统计结果如图3所示，组别的主效应显著(F(1，42)=48.219，P<0.001)，被试类型的主效应显著(F(2，42)=20.160，P<0.001)，交互作用显著(F(1，42)=3.552，P<0.05)。进一步简单效应分析结果显示，在一般任务中，高水平组被试的动作抑制时间显著短于中等水平组(P<0.01)和低水平组(P<0.01)，中等水平组和低水平组无显著差异(P=0.999)；在经验任务中，高水平组被试的抑制时间显著短于中等水平组(P<0.01)和低水平组(P<0.001)，中等水平组被试的抑制时间也显著短于低水平组(P<0.01)。低水平组被试在一般性任务中的抑制时间与在经验任务中的抑制时间无显著差异(P=0.074)，中等水平组被试在经验任务中的抑制时间显著短于一般任务中的抑制时间(P<0.001)，高水平组被试在经验任务中的抑制时间显著短于一般任务中的抑制时间(P<0.001)。

图3 三组被试在两种Go/No-go任务中的动作抑制时间

3 分析讨论

3.1 高水平乒乓球运动员的行为抑制能力更好

在短距离按键反应中，高水平组被试在一般任务中的反应时显著短于其它两组，而在No-go试次的错误率上，三组被试没有显著差异，排除了速度——准确性权衡的问题。在Go/No-go任务中，被试在做出正确反应的过程中需要时间进行思考和决策，这就会使反应速度相应下降，所以反应时是评价抑制能力的重要指标[11]，在本实验中，高水平组被试在保证正确率与其他组被试相同的前提下反应速度显著快表明高水平乒乓球运动员的确具有较好的抑制能力；在经验任务中，高水平组被试不仅在反应时上显著快于其他两组被试，在No-go的错误率上也显著低于其他两组被试，但中等水平组被试在一般任务和经验任务中的反应时和错误率均与低水平组被试没有显著差别。结合Kamijo的观点：No-go条件需要自上而下的抑制控制来克服优势反应[13]，在本研究中，高水平组被试的No-go错误率显著高于其他两组，说明高水平乒乓球运动员能够在经验相关的任务中灵活地运用自上而下的抑制控制提高正确率，在完成任务的过程中能够更合理的分配认知资源，而其他两组被试没能灵活地调节抑制控制满足更高的任务需求，更加集中体现了高水平运动员在抑制能力上表现出的优势。我们认为，这是由于本实验选取的高水平组被试都是国家甚至国际健将级的顶级乒乓球运动员，他们自幼就开始接受高强度的专业运动训练并经常参加各种国际大赛，运动经验更丰富，行为抑制能力也得到了更好的锻炼，这在实验中也得到了充分的体现。

3.2 反应方式在运动员的行为抑制能力研究中的重要性

目前关于运动经验对认知能力影响的研究主要是通过采用与专项运动情景相关的实验材料来实现[14]，一方面，运动员熟悉的专项运动情景能够提高运动员的唤醒水平，使其在唤醒度较高时进行知觉判断任务；另一方面，经过长时间的运动训练，运动员能够迅速进行有效的视觉搜索将注意力集中在关键信息点，从而在最短的时间内获得最多的信息并在大脑中进行加工整合[15]，并采用更好的行为策略。这对于探讨运动经验对知觉、注意、工作记忆等认知能力探讨非常有效，但是这并不完全适用于所有的复杂认知能力研究。在乒乓球运动过程中，不仅需要较大肌肉系统的参与，还需要小肌肉群的高度控制，特别是对手臂、手腕和手指的高精度控制，是需要大肌肉群和小肌肉群协同参与的运动技能，体现在行为抑制上并不是一个键盘按键反应就能诠释的单纯的小肌肉群动作技能。运动员出色的运动技能主要体现在行为抑制的动作执行阶段。所以，在本研究中，我们考虑将反应方式加以改进，通过自制按键装置实现长距离按键反应，一方面，这种反应方式可以直接记录被试抑制已经形成的优势动作的时间，评价指标更加直观具有说服力，另一方面，被试在反应过程中的手臂动作更符合乒乓球运动员的运动特点，具有较好的生态学效力。所得结果也支持了我们的假设。相比于非专业乒乓球运动员，中等水平的乒乓球运动员在与经验相关的短距离按键反应任务中并没有表现出行为抑制能力存在优势，而当反应方式变为长距离按键反应时，中等水平运动员对优势动作的抑制时间显著短于非运动员，这就说明了只有当实验任务充分体现刺激辨别、反应选择和动作执行三个过程时，与运动经验相关的行为抑制特点才能得到充分的体现，这可能也是前人在一些关于从事开放性技能项目运动员的行为抑制能力研究中没有发现运动员存在行为抑制优势的重要原因之一。

3.3 不同水平乒乓球运动员的行为抑制能力的迁移特点

在本实验中，中等水平乒乓球运动员只在与经验相关的长距离按键任务中表现的比非运动员好，说明中等水平乒乓球运动员的行为抑制能力优势只体现在与乒乓球运动相关的任务中，并没有产生有效的迁移；而高水平乒乓球运动员不仅在与经验相关的任务中的行为抑制时间更短，在与经验无关的一般任务中依然表现出较好的行为抑制能力，表明健将级乒乓球运动员的行为抑制能力优势不仅体现在乒乓球运动中，长期的乒乓球运动训练带来的行为抑制能力的提高已经迁移到一般的认知任务和日常生活中。

运动员的行为抑制能力的迁移可能与训练强度和训练时间相关，但也不能否认高水平运动员可能存在先天的优势，关于这种行为抑制能力差异是先天优势还是后天努力的结果还需要进行更深入更长期的跟踪研究。

对于存在抑制能力障碍的脑损伤病人和认知能力不断衰退的老年人，乒乓球运动或许是一种非常有效的提高抑制能力的训练方法，虽然本实验中只发现顶级水平的乒乓球运动员的行为抑制能力优势可以迁移到一般任务中，但至少证明了乒乓球运动训练能够促进行为抑制能力的发展，相比于认知能力发展已经很完善的健康人群，这些存在认知缺陷的弱势群体在行为抑制能力上或许更容易改变，而乒乓球运动可以作为一种有效的锻炼方式促进抑制能力的发展，非常具有实际意义和价值。

4 研究结论

高水平乒乓球运动员的行为抑制能力优势突出，不仅表现在与经验相关的任务中，还能够迁移到一般的认知任务中；而中等水平的乒乓球运动员只在经验相关的长距离按键任务中表现出较好的行为抑制能力；增加了距离的反应方式更能突出运动员的行为抑制能力特点。

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(编辑 马杰华)

Research on the Characteristics of Top Table Tennis Players’Behavior Inhibition

HOU Shuang1, REN Jie1, CHEN Yimeng1, CHEN Bin2, SHI Zhihao1

Objective: To explore the characteristics of behavior inhibition (BI) of top table tennis players, and to learn the relationship between table tennis experience and BI. Methods: We assessed the effect of table tennis experience by Go/No-go task in high-level group, medium-level group and low-level group; experimental materials relevant and irrelevant to experience were selected; in addition, in order to improve the ecological validity, we attempted to change the Go/No-go task's reactive mode from press short-distance keys to press long-distance keys. Results: 1) In the short-distance key press task, the reactions of high-level group in general cognitive tasks were obviously shorter than the others (P<0.01,P<0.001) and the same in experience tasks (P<0.01,P<0.001). There was no difference between medium-level group and low-level group (P=0.411,P=0.225). The error rate of high-level group in experience task was obviously less than low-level group (P<0.05); 2) In the long-distance key press task, the BI advantage of high-level group further expanded, and the react time of medium-level group was obviously less than the low-level group in the task relevant to experience (P<0.001). Conclusions: Compared with beginners, elite table tennis players have better BI, whose advantage was not only embodied in task relevant to experience, but also could be transferred to the general cognitive tasks. The secondary table tennis players only had the advantage of BI in tasks relevant to experience.

tabletennis;experience;behavioralinhibition;responsedistance

G804.8 Document code：A Article ID：1001-9154(2017)02-0078-05

1. 上海市科委项目“双色塑料乒乓球动静态力学特征及运动员竞技能力提升的关键技术研究”(14490503500)；2. 国家体育总局科研项目“乒乓球运动在延缓老年人认知老化中的作用及其机制”(2015B064)。

侯爽，硕士，助理研究员，研究方向：竞技运动心理学，E-mail: hs.1234.com@163.com。

1. 上海体育学院乒乓球运动智能化研发中心，上海，200438；2. 国家体育总局，北京 100061 1. Table Tennis intelligent R&D Center, Shanghai University of Sport, Shanghai 200438; 2.General Administration of Sport of China, Beijing 100061

2016-09-06

2017-01-25

G804.8

A

1001-9154(2017)02-0078-05