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随着认知科学技术的发展，在体育运动领域，无论是运动员的认知加工特征，还是 运动锻炼对大脑认知能力的促进，都受到了研究者的关注。本研究团队在早期运动认知 加工理论模型的基础上，通过事件相关电位技术(ERP)、功能磁共振成像技术(fMRI)、 经颅磁刺激(TMS)技术等无侵入性和无创伤性的电生理技术，以及以动物模型建立为 基础的机制探索，从高水平运动员知觉预判的认知加工、运动锻炼促进认知能力、以及 感知-运动系统的脑认知加工网络三个方面，探讨运动认知与大脑功能之间的关系。

1.运动员知觉预判的认知加工优势及其大脑机制

在竞技运动领域中，相比未经专业训练的人群，运动员表现出了在知觉预判上的极 大优势，表现出更早、更快、更准地判断出球的飞行方向、对手的移动位置。而探讨高 水平运动员是如何利用时间和空间信息，并通过与大脑的交互作用完成如此精准的判断， 是这一领域里研究者非常广泛关注的核心科学问题。该问题主要通过“时间阻断技术” 和“空间遮蔽技术”，研究运动员知觉预判的时间特征和提取的空间线索。同时，采用 行为实验为基础，借助眼动设备，通过研究发现，相比非运动员或者一般运动选手，高 水平运动员在视觉搜索策略上更倾向于集中化的搜索模式，对于提供关键信息的部位更 加敏锐。

随着认知神经科学的发展，研究者们对知觉预判的关注从行为进一步深入到了大脑。 借助 ERP、fMRI、TMS 等无侵入性和无创伤性的电生理技术，开始对运动员知觉预判的 大脑加工特征，从不同的角度与层面开展探讨，得到运动员对信息加工的速度更快，效 率更高的研究成果。

研究结果发现，运动员知觉预判优势主要发生在肢体与球碰撞或分离的时刻(如， 乒乓球或羽毛球项目中球与球拍接触的时刻、足球或篮球项目中手或脚与球接触的时 刻)。因此，具有相关运动经验的运动员，他们可以更好地利用肢体信息(Kinesilogical information)对球的飞行方向进行预判;相反，缺少运动经验的人群，更多依赖于球本身带来的视觉信息(Visual information)。而这一现象产生的原因主要依赖于运动 员丰富的运动经验，fMRI 的扫描结果提示，在运动过程中，运动信息的表征存储于运动 区域(M1)，当观察到对手动作时，由于镜像神经元的活动，运动员相应的运动区域得 到激活，非运动员由于缺少运动经验，无法同样地激活运动区，最终使得运动员利用运 动区域中相关动作表征，在球飞出前，仅通过肢体信息便可以更快地对球的飞行方向进 行准确预判。

2.运动锻炼促进认知加工及其大脑机制

在体育锻炼领域，有氧运动对于认知能力的促进得到了国际上大量研究的证实，并 且运动强度对于锻炼的效果起到了关键作用，因此，无论是长期有氧运动还是急性有氧 运动，运动强度的探讨和促进认知加工的机制研究是这一领域拟解决的主要科学问题。 因此，本问题研究从动物模型的建立及特殊人群的验证方面出发，从机制与应用两个层 面，通过急性有氧运动来反映运动促进相关认知能力的趋势，以及长期有氧运动达到改 变大脑结构的作用;最终，获得有氧运动促进认知加工在大脑活动和神经机制上的证据。

首先，采用当前国内外研究进行元分析，分析结果进一步证实了有氧运动不仅能够 提高药物依赖人群的戒断率，同时也可以减缓依赖者的戒断症状。随后，通过构建大鼠尼古丁CPP成瘾模型，从“运动与成瘾行为认知改变的关系”和“运动改变成瘾行为认 知的神经机制”两个层面分析了运动改善成瘾所致的认知损伤及神经机制。在此机制的 基础上，在上海市和大理州隔离戒毒人员为对象，探索了运动锻炼促进药物依赖者康复 的最佳运动方案;并借助此方案，以认知控制能力为指标，得到了运动锻炼改善药物依 赖者的认知控制能力在行为和电生理据两个方面的依据。同时，综合以上研究结果，将 有氧运动的干预手段进一步推广至大学生预防不良行为中，并以自我控制作为中介作用， 得到了运动锻炼提升大学生自我控制能力的验证性支持。

在长期有氧运动中，一方面，通过长期(12 周)中等强度有氧运动对药物成瘾依赖 者的康复效果发现，有氧运动能够有效降低依赖者对药物的渴求度，这种效益从运动第 6 周开始，并从第 9 周起维持稳定。另一方面，长期保持较高身体活动水平的绝经后女 性老年人在执行功能的三个方面(抑制控制、记忆刷新、注意转换)上都表现出较低身 体活动水平人群更优的行为反应和更高效的大脑加工。

3.感知-运动系统的认知加工特征及其脑功能网络

在上述研究中，从“感知”和“运动”两个角度，借助眼动和 ERP 技术，从行为和 大脑加工两个层面，对人们的感知能力和运动能力分别进行了探讨。然而大脑的加工并 不是孤立进行的，要进一步了解感知能力与运动能力的认知加工特征，目前尚缺少了对 于两者的综合探讨，即对感知-运动系统的深入研究。因此，探讨并寻找感知-运动系统 加工的结合点，以及该系统的大脑加工网络，是这一领域中在未来研究中需要解决的科 学核心问题。

要解决这一问题，变幻莫测运动情境和经过长期专业训练的高水平运动员为研究的 提供了极好的条件。在运动场上，运动员不仅要对来球或对手的运动方向和形式做出判 断，同时还要调整自己的行为，控制动作技术，做出完美的应对。完成这一系列的认知 加工和动作输出，知觉预测能力(perception anticipation)是前提，运动技能表现 (motor skill)是保障。更重要的是，在对手或来球的高速变化和迅速的攻防转换过 程中，要求运动员具备较高的，将知觉预测与运动技能进行有效结合的能力。目前的研 究证明，决定运动水平的关键是知觉预测能力和运动技能表现的有效结合，其生物学的 基础在于中枢神经系统中的感知-运动系统(Perception-action System)。这其中，两 个视觉通路(枕-顶通路和枕颞通路)的协调作用是影响高水平运动员在运动技能表现 上的原因之一;而额顶功能网络则对高水平运动员在运动技能表现起到了关键作用。

在未来的研究，将继续依托国家自然基金，借助事件相关电位技术、功能磁共振技 术和经颅磁刺激技术，研究高水平感知-运动系统行为特征与脑功能网络的关系，以进 一步证实感知-运动系统对决定运动水平起到的关键作用。

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