運動員與認知神經功能表現

 
2018/12/07 王駿濠 | 成功大學體育健康與休閒研究所助理教授     14
 
活動(演講)時間: 2018/08/05
 

看到足球、羽球等各種頂尖運動選手在場上的叱吒風雲與靈活表現,實在很難讓人相信他們「四肢發達、頭腦簡單」,其中一定有許多認知能力的參與,有待我們探索。成功大學體育健康與休閒研究所助理教授王駿濠為我們探討運動員的認知功能表現,看各類型的運動員是否各有不同的突出表現。

 

基礎認知功能表現

 

過去研究已經證實「執行功能」表現與運動員的競技運動表現有關。執行功能包括創造力、工作記憶、抑制功能,過去研究將運動員的綜合表現和常模分數做比較,發現運動員的執行功能分數都在常模的平均之上。亦有研究指出,這些分數甚至可用於預測運動員後來的運動表現。

 

事實上,運動訓練也被認為是「認知訓練」的一種。在過去有關認知訓練的研究發現,某些訓練可以讓人產生「觸類旁通」的效果,也就是提升的能力可以轉移到沒訓練過的作業上。過去研究也發現轉移效果的劑量反應關係,亦即訓練天數越多除了效果越好之外,其轉移的效果也越明顯。

 

那麼,運動員是否處於長期的運動訓練的環境中會有較好的認知功能?有研究以統合分析(meta-analysis)檢視運動與基礎認知功能表現的關係,發現關聯不是那麼顯著,其原因可能受到運動類型的差異所影響。運動可分為策略型運動(如足球,需要球員之間的策略合作)、攔截型運動(如桌球、羽球,特別注重速度)以及靜態型運動(指環境封閉、相對靜態,如游泳、田徑,環境固定不變)。結果顯示攔截型運動員在與非運動員的基礎認知功能表現差異之效果量達到統計上的顯著水準,其他兩類型的運動員則沒有。而王駿濠透過實徵研究把不同的運動類型分開來再做比較與分析,也驗證了運動型態與認知功能之間的關聯性。

 

至於為什麼某些運動對認知功能有較好提升的效果?王駿濠嘗試從適應能力模型的觀點來解釋:早期人類為了求生而獵食,這類型的身體活動可視為具認知挑戰的身體活動。因此在長期處於這類型的運動過程中,大腦功能會不斷地受到新的經驗刺激而獲得適應與成長。相對的,當在運動過程中環境給予大腦的刺激較少時(例如:在安逸且熟悉的環境下進行身體活動),則可能產生的認知功能效益相對有限。

 

運動員在抑制性認知功能表現與神經機制

 

為了更進一步解釋運動員的認知功能表現,王駿濠員邀請不同類型的運動員到實驗室中,讓他們進行抑制性認知功能的相關任務。其中一項實驗聚焦於抑制性的注意力表現(測量衝動控制,即必須在螢幕上相應訊號出現時停止已衝動的反應),結果發現網球選手能較快抑制衝動反應,而游泳選手則較無表現出其優勢。另外,王駿濠比較羽球選手和田徑選手時,則發現羽球選手在受到干擾時其反應的穩定性較高,反觀田徑選手則較容易受到干擾而有動作反應忽快忽慢的現象。從腦電波的結果顯示,比起田徑選手,羽球選手在面對需要處理干擾訊號時其腦電波所誘發的相位角活動也相對穩定,而這可能是解釋不類型運動員認知表現差異的可能機制。

 

處理容量

 

另外,雖然在過去的研究中,足球運動員(策略型運動員)相較於控制組似乎在反應時間的表現上沒有展現其優勢。但考量到這類型的運動員是極具認知挑戰的運動,因此王駿濠嘗試從訊息處理量入手,考量有各種不同管道訊息同時湧入時,這類型的運動員對於多管道訊息的處理效率是否會隨著訊息處理量增加而有所改變?而是否會與一般人的表現有所不同?

 

於是王駿濠與成大心理系教授楊政達合作,邀請一級足球選手和非運動員,到實驗室中進行雙重目標作業,參與者被要求對某特定顏色或形狀進行偵測反應。結果發現足球選手和非運動員在整體平均反應時間的表現並無顯著差異,但從訊息處理容量的分析結果可見兩組差異,即大約在400毫秒以內、也就是相對快速的反應時,足球選手在處理雙重目標的效率確實優於單一目標的處理效率,並且整體處理容量與非運動員相較之下接近顯著差異。目前的解釋是,足球運動(策略型運動)並不是以競速為優先,在很多時候或許需要透過觀察與整合賽局的訊息變化,以做出最好的反應決策。

 

總結上述的研究發現,王駿濠肯定運動員的頭腦確實不簡單,建議未來在運動員的評量指標上不應只有著重在體適能如肌力、心肺耐力等,也可加入認知功能評量指標。此外,若競技運動可視為認知訓練,則建議未來在運動訓練中可加入與專項運動相關的認知技能(例如:棒球與衝動控制、足球與多依任務處理),以強化運動員的競技運動表現。【整理|科學人】

 

延伸閱讀

  • 運動場上的心理學:如何成為頂尖選手? 《科學人》雜誌2017年11月:http://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?Unit=featurearticles&id=3747