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大腦與運動表現

107/12/07 瀏覽次數 2083

大腦與運動表現大腦與運動表現

 

我們知道運動和大腦能互相影響,但到底是透過什麼樣的機制?台灣師範大學體育學系研究講座教授洪聰敏經由壓力下運動表現的研究,不僅找出精準性運動選手表現優異時的腦中狀態,更進一步還能教導選手,透過改變自己腦中狀態,來提升運動表現。

 

不讓壓力影響表現

 

運動認知神經科學是認知神經科學的一部份,關心的是廣義的運動(身體活動,包含各種產生代謝改變的活動)、大腦,以及運動表現之間的關係,而且要找出明確的因果關係。我們想問:身體活動的物理刺激是否能達成大腦的改變?而透過大腦的運作,是否可以產生運動表現?

 

洪聰敏較早的研究,是在美國陸軍的社會及行為科學研究所,研究狙擊手在高壓力環境下出任務時,如何不因壓力影響其表現。而運動場上也充滿壓力,雖然選手在賽前都已經做了準備與練習,早已具備技能,但在壓力之下表現如常,其實並不容易。我們從經驗中便知道,「想太多」會破壞技能的自動化,要有好的表現,需要不胡思亂想、自信、專注、興奮度適中(肌肉不會太緊繃)。但這在運動認知神經科學上,要如何理解?我們可以從大腦下手。

 

心理動作效率假說

 

心理動作效率假說認為:在大腦中的聯合皮質區,如果連結的複雜性增加,動作的變異性也會越多。這變異性指的是,動作的速度快慢,肢體的高低等等。例如我們執行一項看到燈亮就要按按鍵的任務,連續執行20次,每次從燈亮到按鍵確實按下的時間不會完全一樣。如果很專注,快慢之間的差異會比較小。但如果專注力不夠,或任務更複雜,變異性也會提高。

 

而如果把聯合皮質區的神經連結精緻化或簡化,可以降低動作表現的變異性、提高一致性。其中的關鍵,是降低「非關鍵腦區」的活化。

 

神經回饋控制

 

洪聰敏實驗室以許多「精準性運動」為對象,如高爾夫球、射擊、射箭等,來研究選手的腦中發生了什麼事。

 

對慣用右手的人來說,研究者首先關心的是與邏輯分析相關的左顳葉區。如果讓受試者在壓力下表現,會發現左顳葉區對動作計畫區(額葉)產生比較多干擾,而這個干擾有可能造成壓力下失常。

 

知道這樣的關聯後,便可以進行「神經回饋訓練」,教導選手學習控制大腦皮質活動,讓左顳葉區不要活化。洪聰敏找來年輕射擊選手分為兩群,一群進行神經回饋訓練,一群沒有,進行訓練的選手成績大幅提升。

 

另外,額中葉的θ波和專注力有關,這是由上而下的行為監控與認知控制。在高爾夫選手的研究中發現,高技能選手推桿前的θ波有所不同:較佳推桿前有較低的θ波,表示工作記憶負荷、由上而下的控制較低,這也表示高技能選手該區的活動較低。因此也可以用神經回饋控制,教導選手降低這個地方的活化,訓練之後也發現選手的推桿成績都進步了。

 

也就是說,我們可以先了解優秀運動員有好表現時大腦活動的特徵;然後透過神經回饋的手段,教導選手如何控制這個特徵,他們的運動表現便可以得到提升。

 

洪聰敏指出,運動表現牽涉到的不只是運動場上的表現,從我們工作面試、演講,到太空人在太空中需要做的一些動作,所謂「表現」(performance)涵蓋的範圍其實很廣。對於已經擁有某種技能,但必須在壓力下表現的情況,這樣的研究在未來都會有應用價值。

 
(本文由科技部補助「科學短講(Tech Talk)計畫」執行團隊整理)
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