在观看现场体育赛事时增强情感体验的神经机制：来自fNIRS和EEG的多模态证据

《Behavioural Brain Research》：Neural Mechanisms of Enhanced Emotional Experience During Live Sports Viewing: Multimodal Evidence from fNIRS and EEG

本研究通过同步fNIRS-EEG记录，对比实时与回放观看乒乓球比赛时，发现实时观看显著增强悬念感知和情绪唤醒，左前额叶激活及β波振荡增强，神经血管耦合效率提升，左前额叶激活部分中介悬念与情绪唤醒的关系，揭示了实时观看通过左前额叶神经-代谢协调机制增强情绪体验的神经机制。

　　

贾佳佳|刘乐|刘洋|侯颖

陕西师范大学体育学院，中国西安710119

摘要

现场体育赛事的实时性质和结果的不确定性可以通过悬念来塑造观众的情感体验，但其神经机制仍不清楚。本研究采用同时fNIRS–EEG记录结合行为测量方法，系统地研究了现场与回放乒乓球比赛期间由悬念驱动的情感唤醒及其神经基础。从行为上看，与回放条件相比，参与者在现场条件下报告了更强的悬念感、更高的情绪唤醒程度和更大的愉悦感。神经影像学结果显示，现场观看选择性激活了左侧前额叶皮层，并增加了左侧前额叶和左侧顶叶区域的β波振荡活动。同时fNIRS–EEG分析进一步揭示，在现场观看期间左侧前额叶皮层内的神经血管耦合效率显著提高，这表明与悬念相关的认知负荷促进了神经-代谢的协调。中介分析表明，左侧前额叶的激活部分中介了悬念感知与情绪唤醒之间的关系，而左侧前额叶的β波振荡活动在从悬念感知到情绪唤醒的路径中并未显示出显著的中介效应。综上所述，这些多模态发现揭示了一种左侧前额叶的认知-情感整合机制，通过这种机制，由悬念驱动的现场体育观看增强了情感体验。这些结果为非虚构媒体中的悬念如何调节情感处理提供了新的实证证据。

引言

现场观看体育赛事已成为一种全球性的文化现象，吸引了数亿观众。与观看结果已知的回放相比，现场观看会引发更强烈的情感反应，包括紧张、兴奋和惊喜。它还引发了更深层次的认知参与[1]。这种显著且几乎本能的体验差异在认知科学中提出了一个基本问题：现场体育赛事的实时性质和结果的不确定性是如何塑造独特的神经认知过程的？现有研究主要集中在观众的主观体验上，对他们的认知过程和大脑活动的关注有限。探索这一机制对运动心理学和媒体传播研究具有理论意义，同时也为在不确定性条件下的注意力和情绪等基本认知过程提供了重要见解。

悬念为理解这种体验差异提供了一个核心的理论框架。其本质被定义为在结果揭晓之前，由信息不确定性引发的个体信念的强烈波动[2]。根据唤醒理论，现场观看体育赛事会引发观众强烈的情绪反应，而实时性质和结果的不确定性构成了这种悬念体验的关键要素[3]。先前的研究表明，竞争激烈的现场比赛会引发更高水平的主观兴奋、紧张以及随后的记忆表现[4]。悬念被概念化为一种由信息不确定性驱动的复合情感体验，它集中在个体对未知结果的认知评估及其伴随的情绪唤醒上[5]。然而，现有的关于悬念的研究主要集中在虚构媒体上，如电影和小说，其中悬念是由预先设计的叙事冲突产生的[6]。相比之下，对非虚构情境（如现场体育赛事）中悬念的神经机制的研究仍然有限。

体育比赛的特点是实时比分波动、战术变化以及客观上不可预测的结果[7]，为研究悬念的神经机制提供了理想的自然环境。在这种事件中，观众对结果和战术变化的内在好奇心通过不确定性-奖励神经回路转化为认知体验[1]。现场比赛中的关键时刻和意外结果由于其不可预测性和即时性，不断挑战观众的预期，产生新的悬念动态，并迅速激活唤醒机制以最大化情感反应[8]。这一过程涉及与注意力、情绪和决策相关的多个大脑区域的协调活动[9]。研究人员发现，当足球比赛以回放形式观看时，悬念感消失，导致观众参与度降低[10]，[11]。然而，在自然的高悬念情境下的体育比赛中，现场和回放模式如何差异性地调节神经活动以及这种差异背后的神经机制仍不清楚。特别是，由悬念驱动的前额-顶叶注意力网络的激活、神经振荡特性以及神经血管耦合反应仍有待阐明。因此，本研究旨在从机制角度描绘现场和回放体育观看的差异性神经表征。现场和回放的体育比赛被用作实验刺激，以代表两种不同的媒体格式。主要目的是比较现场（高悬念）和回放（低悬念）条件下的大脑活动，从而测试和扩展悬念理论在非虚构领域的适用性，并确定潜在的多模态神经标志物。

认知神经科学的最新进展引入了先进的大脑监测技术，有助于更深入地探索人类认知和情绪。fNIRS是一种非侵入性技术，它通过氧合血红蛋白的血液动力学波动来推断皮层活动，并提供相对较高的空间分辨率。EEG记录头皮上的电信号，直接捕捉神经群体的电生理活动，具有高时间分辨率，广泛用于评估认知过程，尤其是情绪反应[12]。fNIRS和EEG的结合利用了这两种模式的互补优势。同时fNIRS–EEG记录能够捕捉不同体育观看条件下认知处理过程中血液动力学（fNIRS）和电生理（EEG）反应之间的动态耦合。许多研究表明，结合fNIRS和EEG可以从时间和空间角度更好地表征不同情绪状态下的大脑功能活动[13]。不确定性感知作为一种情感体验，取决于对不确定信息的持续关注和认知资源的动态分配[14]。大脑的前额叶和顶叶区域都参与认知过程，作为执行控制和情绪调节的核心区域，在视觉信息处理过程中起着关键作用[15]。β波活动与自上而下的预期注意力有关，特别是在前额-顶叶网络中，它支持对不确定信息的持续监控和准备[16]，[17]。进一步的实证证据表明，当个体专注于观看激烈的比赛时，β波活动显著增加[18]。因此，β波（13.0–29.9 Hz）振荡活动与注意力维持、认知控制和运动想象等心理功能密切相关。

基于这些考虑，本研究采用同时fNIRS–EEG测量方法来研究：现场观看体育赛事是否引发更强的悬念感知和情绪反应；现场引发的悬念是否伴随着左侧前额叶皮层的特异性激活、前额-顶叶区域β波振荡的增强以及神经血管耦合效率的提高；以及这些神经活动是否构成了连接悬念感知和情绪唤醒的关键中介路径。从多模态神经影像学的角度来看，该研究揭示了现场观看体育赛事如何调节情绪调节的神经机制，并为悬念理论在非虚构情境中的适用性提供了实证支持。此外，此处识别的特定神经激活模式可能为评估观众的沉浸感和情绪参与度提供客观的生物标志物，同时也为研究实时社会互动和情绪传播的神经基础开辟了新的途径。

实验参与者

一项关于情绪调节的元分析表明，认知重评在增强情绪和认知方面的效应大小为0.65[19]。使用G*Power 3.1[20]进行的样本量估计表明，21名参与者足以进行配对样本t检验（α = 0.05，功效 = 0.80）。因此，通过海报广告招募了21名健康的大学学生（11名男性，10名女性；平均年龄 = 19.5 ± 2.40岁）。所有参与者都是乒乓球爱好者，并且熟悉

现场观看与回放观看的悬念感知结果

使用配对样本t检验分析了参与者在观看现场和回放乒乓球比赛后的悬念感知得分（表2）。

结果显示两种条件之间存在显著差异（P < 0.001），现场观看引发的悬念感高于回放观看（图6）。

观看体育赛事期间的情绪变化

使用2（观看模式：现场，回放）× 2（时间：观看前，观看后）的重复测量方法分析了不同观看条件下的情绪体验问卷评分

观看现场与回放体育赛事的行为差异

从行为上看，结果显示现场观看后的悬念感知显著高于回放观看。此外，现场条件下的情绪唤醒和积极情绪值显著高于回放条件，并且从观看前到观看后都有显著增加，而在回放观看前后情绪体验没有显著变化。这些发现与先前的研究高度一致

限制与未来方向

本研究采用同时fNIRS–EEG多模态记录来捕捉现场与回放体育赛事中悬念处理期间的神经活动，为不确定性下的认知-情绪整合机制提供了重要见解。然而，应注意到几个限制因素，这些因素可能会影响未来的研究方向：（1）关于刺激材料，为了确保条件间的可比强度，需要考虑赛事安排和现场

结论

在具有高生态有效性的体育观看环境中使用同时fNIRS–EEG多模态记录，本研究系统地揭示了现场与回放格式在调节观众情绪体验和神经反应方面的差异机制。行为发现证实，现场体育赛事的实时性质和结果的不确定性是引发更高情绪唤醒和更积极情绪值的关键因素。

伦理批准

本研究已获得作者所在机构的伦理委员会批准，批准号为202416006。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

参与同意

在研究开始之前，所有参与者都获得了知情同意，并签署了知情同意书。

资助

本研究得到了国家社会科学基金的支持，批准号为24BTY093。该项目专注于中国青少年情绪障碍的智能识别系统的构建和应用研究及其VR运动干预模型。

CRediT作者贡献声明

贾佳佳：撰写 – 原稿撰写，可视化，方法论，调查，正式分析，数据管理，概念化。刘乐：调查，正式分析，概念化。刘洋：撰写 – 审稿与编辑，监督，资源提供，方法论，调查，资金获取。侯颖：撰写 – 审稿与编辑，验证，资源提供，正式分析。