《Brain Research Bulletin》:Stressed minds, altered strategies: Acute stress impairs proactive control in table tennis athletes
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本研究针对竞技体育中急性应激损害运动员认知控制的核心问题,通过结合Maastricht Acute Stress Task (MAST)、事件相关电位(ERP)和脑电功能连接性分析等技术,系统探讨了急性应激对乒乓球运动员前瞻性控制与反应性控制平衡的影响。结果表明,急性应激会削弱由CNV波幅表征的前瞻性控制,同时增强由N2波幅表征的反应性控制,并引发视觉网络与突显网络的大规模功能连接增强。这一发现为理解高压环境下运动员的认知神经适应性转变提供了重要依据,对优化运动员心理干预策略具有指导意义。
在竞技体育的巅峰对决中,胜负往往取决于电光火石之间的决策质量。乒乓球作为典型的开放式技能运动,要求运动员在毫秒级别的时间内完成对来球的预判、决策和执行。然而,高压环境引发的急性应激会显著影响运动员的认知功能,特别是对比赛节奏起关键作用的认知控制能力。虽然既往研究证实急性应激会干扰认知控制,但其对前瞻性控制(proactive control)和反应性控制(reactive control)这两种基本模式的具体影响机制,在运动员群体中仍不明确。前瞻性控制如同棋手的前瞻布局,依赖于对目标的主动维持和预期准备;而反应性控制则类似于即时应对,是对突发冲突的快速反应。理解应激如何打破这两种控制的平衡,对提升运动员在关键时刻的竞技表现具有至关重要的意义。
为深入探究这一科学问题,北京体育大学心理学院的研究团队在《Brain Research Bulletin》上发表了最新研究成果。该研究以25名男性乒乓球运动员为对象,采用实验室应激诱导范式(Maastricht Acute Stress Task, MAST),结合行为测量、事件相关电位(ERP)和静息态脑电功能连接性分析,系统揭示了急性应激对运动员认知控制策略的调控作用及其神经基础。
研究者采用的主要技术方法包括:1)使用MAST范式诱导急性应激状态,并通过心率、应激自评量表和负面情绪量表进行多模态效度验证;2)采用AX-CPT(AX-Continuous Performance Task)任务行为范式评估前瞻性控制与反应性控制的动态权衡;3)利用脑电图技术记录任务态ERP成分(包括P3b、CNV、N2、P3a)和静息态脑电信号;4)基于相位锁定值(Phase-Locking Value, PLV)进行α频带脑功能连接性分析,并采用基于网络的统计(Network-Based Statistics, NBS)方法识别差异连接网络。
3.1. 急性应激操纵
心率、自评应激水平和负面情绪得分的结果一致表明,MAST范式成功诱发了运动员显著的生理和心理应激反应。应激操作后(+10分钟)的心率、自评应激分数和负面情绪得分均显著高于基线水平(0分钟)和对照组操作(p < 0.001),证实了急性应激模型的有效性。
3.2. 行为结果
行为数据显示,刺激类型主效应显著,AY试次的反应时显著长于其他试次(p < 0.001)。虽然应激状态主效应不显著,但进一步分析发现,应激条件下AY试次和AX试次的正确率显著高于控制条件(p < 0.05)。这表明急性应激提升了运动员在冲突试次中的行为准确性,暗示其认知策略向反应性控制倾斜。
3.3. ERP结果
ERP成分分析为行为转变提供了神经证据。在前瞻性控制相关成分中,CNV波幅表现出显著的应激主效应,应激条件下的CNV波幅显著小于控制条件(p = 0.011),提示急性应激削弱了运动员的反应准备过程。与预期不符的是,表征工作记忆信息更新的P3b成分波幅未受应激的显著影响,说明运动员在应激下仍能保持对线索信息的注意资源分配。在反应性控制方面,N2成分表现出应激与刺激类型的交互作用,应激条件下AY和BX试次诱发的N2波幅显著大于控制条件(p < 0.05),表明急性应激增强了对冲突信息的早期监测。而反映抑制控制的P3a成分波幅未发生显著变化。
3.4. 功能连接性分析
静息态脑电功能连接性分析揭示了应激引起的脑网络重组。在α频带,应激后共有64个脑区之间的功能连接显著增强(p = 0.001)。这些连接主要集中于视觉网络(如舌回、枕下回)和突显网络(如脑岛、杏仁核)内部及两者之间,表明急性应激促进了大脑对视觉刺激和显著性信息的快速处理。
3.5. 相关性分析
相关性分析发现,13对脑区功能连接强度(ΔPLV)的变化与自评应激得分(Δstress self-report)的变化呈显著正相关。这些脑区对涉及嗅觉皮层、脑岛、杏仁核、舌回、枕下回等,进一步将主观应激体验与视觉-突显网络的功能整合增强联系起来。
综合行为、ERP和脑网络指标,本研究得出结论:急性应激诱导乒乓球运动员的认知控制策略发生神经认知转变,即前瞻性控制受损,而反应性控制增强。具体表现为,应激消耗了用于维持目标表征和准备反应的认知资源(CNV波幅降低),但同时提升了对冲突信号的检测效率(N2波幅增大)。功能连接性的改变则从网络层面解释了这一现象:急性应激激活了视觉网络和突显网络,增强了大脑对潜在威胁性刺激的警觉性和加工速度,这可能以牺牲前额叶主导的、耗能较高的前瞻性控制为代价。
这一发现深刻揭示了急性应激下认知控制的双重机制变化,深化了对“认知控制双机制(Dual Mechanisms of Cognitive Control, DMC)”框架在高压环境中适用性的理解。在实践层面,研究结果提示,针对运动员的心理训练不应单纯强调抗压能力,而应注重培养其在应激状态下灵活转换认知策略的技能——即在保持必要反应性控制的同时,通过特定训练(如正念、生物反馈)来巩固和恢复前瞻性控制能力,从而在关键时刻做出更优化的决策。未来研究可借助虚拟现实等技术模拟真实比赛场景,并在不同运动项目和性别群体中验证当前发现的普适性,为制定个性化的运动员心理支持方案提供科学依据。