《Scientific Reports》：Mental and physical fatigue altered working memory consolidation and impaired gaze behavior and perceptual-cognitive skills using video-based and real-situation
编辑推荐：
本文针对运动表现中，心身疲劳如何影响关键认知过程这一核心问题，研究人员开展了“心身与双重疲劳对羽毛球新手表现及感知认知技能影响”的系列研究。通过对比视频模拟与真实场景任务发现，心理疲劳显著损害预判准确性、决策反应时与工作记忆整合。研究揭示，成功击球动作与特定的长时注视模式（如盯边界线与上半身）相关联，而疲劳会改变这种注视策略。该成果为优化运动训练与疲劳管理提供了科学依据。
在瞬息万变的高水平竞技场上，胜负往往取决于电光火石间的判断与反应。羽毛球运动便是典型代表，运动员需要在极短的时间内，根据对手微小的身体姿态、击球动作线索，预判来球路线并做出决策。这一系列卓越表现的背后，是精密的感知认知过程（Perceptual-cognitive skills）在高效运作，它涉及从环境中提取关键信息、整合记忆，并快速转化为行动的能力。然而，无论是高强度训练还是漫长的比赛，运动员都不可避免地面临心理与生理疲劳的双重挑战。这些疲劳究竟是如何“侵蚀”运动员的“认知盔甲”的？它会如何改变运动员观察世界的方式（注视行为），又如何影响其大脑处理信息（工作记忆整合）的效能？更重要的是，这些影响在视频模拟的实验室环境与真实的运动场景中是否一致？为了解答这些对运动科学和认知心理学都至关重要的问题，一项研究在《Scientific Reports》上展开。
研究者们聚焦于初涉羽毛球的“新手”，旨在剥离专业技能的影响，更纯粹地探究疲劳本身对基本认知功能的效应。他们设计了一项严谨的实验：招募36名参与者，让他们分别在三种不同的疲劳干预（单纯心理疲劳、单纯身体疲劳以及心身双重疲劳）前后，完成视频模拟和真实情境下的羽毛球预判与决策任务。同时，研究者利用眼动追踪技术精确记录参与者的注视点，并运用n-back任务（一种衡量工作记忆刷新能力的经典范式）评估其工作记忆的整合与维持能力。通过比较疲劳前后的表现，研究试图描绘出不同疲劳类型如何精准“打击”感知认知链条上的不同环节。
主要技术方法简述
本研究采用混合实验设计，结合了心理任务诱导的心理疲劳与功率自行车诱导的身体疲劳。关键评估手段包括：1) 基于视频的（video-based）和真实情境的（real-situation）运动预判与决策任务；2) 眼动追踪（Eye tracking）技术，用于量化对九个感兴趣区域（Areas of interest， AOIs）的注视点持续时间和数量；3) n-back任务（包括1-back和2-back难度）用于评估工作记忆（Working memory）表现。参与者在不同疲劳协议前后完成上述任务，以测量疲劳对多种认知与行为指标的影响。
研究结果
1. 疲劳类型对表现的不同影响
研究发现，不同类型的疲劳对认知和运动表现产生了差异化影响。心理疲劳（Mental fatigue）对整体表现和感知认知技能的损害最为显著。在心理疲劳后，参与者在预判任务中的反应准确性（Anticipation accuracy）、在决策任务中的反应时间（Decision-making response time），以及在工作记忆n-back任务中的表现均出现明显下降。相比之下，心身双重疲劳（Dual mental-physical fatigue）和单纯身体疲劳（Physical fatigue）对上述直接行为指标的影响相对较小，但它们与另一种关键变化——注视行为模式（Gaze behavior patterns）的改变——表现出更强的关联。
2. 注视行为的改变与情境差异
眼动数据分析揭示了疲劳如何重塑视觉搜索策略。研究发现了两种截然不同的注视行为模式，分别与任务的成功与失败表现相关联。成功的击球（或预判决策）往往伴随着在特定区域更长的注视持续时间，这些关键区域包括：球场的边界线（Boundary lines）、用于预判击球方向的区域（Anticipation areas），以及对手的上半身（Upper body）。然而，无论是何种疲劳，都会不同程度地打乱这种高效的注视模式。更重要的是，这种疲劳引起的注视行为变化，在视频模拟任务和真实情境任务中并不完全相同。这表明，实验室的简化环境虽然可控，但可能无法完全复现真实场景中视觉注意和认知负荷的复杂性。
3. 成功与失败的视觉密码
该研究的一个核心发现是，成功与失败的表现背后，隐藏着可被量化的视觉密码。成功的表现不仅仅与“看哪里”有关，还与“看多久”紧密相连。相较于不成功的尝试，成功击球前的注视模式更加聚焦和稳定，特别是在上述提到的关键信息区域。这为通过眼动训练来提升运动表现提供了直接证据。研究证实，高效的感知认知并非被动接收信息，而是主动、策略性地引导视觉注意（Visual attention）至最富含信息量的位置。
结论与讨论
综上所述，这项研究清晰地阐明了心理、身体及双重疲劳对运动新手感知认知过程的影响机制。其主要结论可归纳为：第一，心理疲劳是损害预判、决策速度与准确性以及工作记忆整合（Working memory consolidation）的关键因素，其影响比身体疲劳更为直接和严重。第二，身体及心身疲劳虽然对直接行为表现的冲击稍弱，但它们会显著改变个体的视觉注意分配策略，即注视行为模式。第三，高效的注视行为（如在边界线和对手上半身的长时间注视）是成功表现的特征标志，而疲劳会破坏这种特征模式。第四，视频模拟与真实情境下的注视行为对疲劳的反应存在差异，提示未来研究需重视生态效度。
这些发现具有多重重要意义。在理论层面，它深化了我们对疲劳、注意与运动表现之间复杂交互的理解，将工作记忆整合和动态眼动控制纳入了运动疲劳模型的考量范围。在实践层面，研究结果为运动员和教练员提供了精准的参考：针对性地缓解心理负荷（如在关键比赛前进行认知减压）可能比单纯的体能恢复对维持决策水平更为急迫。同时，眼动模式可作为评估运动员专注状态和预测其表现下滑的潜在生物标志物，为制定个性化的训练与恢复方案（例如基于眼动反馈的注意力训练）提供了科学依据。从更广阔的视角看，理解疲劳如何侵蚀我们赖以决策和行动的认知基础，不仅对优化竞技体育表现至关重要，也对改善从日常驾驶到高空作业等各种需要高度警觉和快速反应的任务安全与效率，具有普遍的应用价值。该研究由（作者信息未在提供摘要中显示）等人完成，并发表在《Scientific Reports》期刊上。
