运动信息模式结构特征及中枢加工机制

发布时间：2017-04-24 22:05

  本文关键词：运动信息模式结构特征及中枢加工机制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：最底层的思考是对事物单纯的知觉，，而最高层的思考是将所有事物视为一个完整体系中的组成部分的领悟。----------柏拉图 人脑对外界信息的感知是通过模式识别的方式完成的。所谓模式是由若干元素或成分按一定关系形成的某种刺激结构，也可以说模式是刺激的组合。模式识别过程是感觉信息与长时记忆中的有关信息进行比较，再决定它与哪个长时记忆中的项目进行最佳匹配的过程。心理学一直探寻这种自上而下的认知加工过程是基于怎样的特征进行模式识别。运动员长期运动训练获得的知识经验，为知觉模式识别的研究提供了一个独特的研究平台。 根据认知心理学的相关研究，本研究假设一个运动技术动作，即为一个完整的信息结构模式。时间和空间信息是进行运动模式识别的关键结构模式。人在整合运动物体的信息时，其空间位置随时间而变化。因此空间信息和时间信息就成为运动识别的重要线索。视觉运动信息的识别依赖于对运动目标的空间和时间信息整合。运动信息的识别与视觉搜索行为相伴随，视觉搜索的模式直接影响着识别绩效。 运动中以往的研究多从理论的角度上推测视觉搜索模式的重要性，并没有行为和机制层面上的互相验证。学者们对于动作识别的研究比较少，且研究结果不相一致。尽管研究者进行了大量的实证研究，但距此我们还不能详细的描述和解释运动员在运动情境中运动员基于怎样的信息模式和大脑机制对运动信息进行模式识别。 因此本研究以认知心理学和认知神经心理学为视角，以运动信息加工过程为切入点，以模式识别理论为依据，采用专家—新手研究范式，综合运用眼动记录技术、事件相关电位技术、功能性磁共振技术，以乒乓球运动员对发球动作识别过程为手段，从信息结构模式和神经机制两个层面上对运动员运动信息识别过程的认知特征和心理机制进行考察，探讨运动信息加工过程中的模式结构特征和大脑皮层的中枢加工机制。本研究对于建立运动心理学中关于运动信息认知加工的理论体系，深入探讨运动信息认知加工的中枢机制、为提高运动员训练的有效性提供理论依据。 研究结果显示：（1）在视觉搜索特征的研究中，乒乓球运动员对运动信息的注视持续时间大于运动新手；在发球动作的不同阶段乒乓球运动员的注视持续时间存在差异，击球阶段的注视持续时间最长，球飞行阶段的注视持续时间最短，乒乓球新手在不同的动作阶段注视持续时间不存在差异。在不同的动作阶段乒乓球运动员和乒乓球新手视觉信息获取的来源不同，乒乓球运动员以球拍和持拍手为动作识别的主要信息来源，而乒乓球新手以球为主要信息来源。（2）在模式结构验证的研究中显示，在光点视频条件下乒乓球运动员依据关键的运动学信息模式实现较好的识别绩效。时间结构和空间结构的改变影响乒乓球运动员动作识别正确率，而对识别时间没有影响，模式结构的改变对乒乓球新手识别绩效没有影响。（3）动作识别的认知加工进程和脑区功能耦合的研究显示，运动员与运动新手在早期视觉诱发电位运动员的P1潜伏期长于运动新手，在额区运动员N1的波幅大于运动新手；P300在枕区产生最大激活，且激活的时间长，PSW成分在枕区和顶区的激活最大，左半球激活的强度更大；900-1300ms的LNC表现在额叶-顶叶和中央运动区的激活，乒乓球运动员的激活小于乒乓球新手，左侧脑区的激活更大。半球内不同频段运动员发球动作识别的相干性结果显示在低频alpha频段双侧的顶额叶（P3F3、P4F4）和顶颞叶（P3T7、P4T8）、左侧顶叶与左侧中央运动区（P3C3）、左侧顶叶与左侧枕叶（P3O1）电极对运动专家低于运动新手。高频alpha频段运动专家在左侧脑区的顶叶与左中央运动区（P3C3）、左额叶（P3F3）、左枕叶（P3O1）和左颞叶（P3T7）相干性低于运动新手；而在低频beta段内左侧顶叶与额叶、中央区和颞叶也具有相同的趋势，高频beta频段则只在左侧顶叶和左侧额叶（P3F3）、左侧颞叶（P3T7）脑区间存在差异。半球间脑区的相干性结果显示，低频alpha频段在顶叶、额叶、枕叶和中央区运动专家与运动新手的相干性差异性显著，乒乓球运动员低于乒乓球新手，高频alpha和低频beta频段在中央运动区（C3C4）和顶叶（P3P4）存在差异。（4）动作识别的脑区激活研究中显示，发球动作识别过程中乒乓球运动员和运动新手在额叶左侧的额上回、额中回、中央前回，顶叶的顶下小叶和中央后回，颞叶的颞上回、额颞空间，和扣带回均显示了激活。乒乓球运动员大于乒乓球新手的激活脑区包括左侧中央前回、左侧额上回，双侧额中回，左侧中央后回，左侧舌回和双侧海马旁回。 通过以上结果我们得出如下结论：（1）乒乓球运动员发球动作识别时运动信息搜索具有时间和空间上的优势。（2）模式结构的改变影响运动员的动作识别绩效。一个完整的技术动作的时间信息和空间信息够成了一个有空间和时间结构的模式。（3）乒乓球运动员动作识别的时间进程如下0-250ms为动作识别的感知觉察阶段,250-900ms为感觉信息与长时记忆进行比较阶段，900-1300ms为动作识别的匹配识别阶段。动作识别过程中表现为左半球优势效应。（4）乒乓球运动员额-顶叶网络在动作识别过程中起着重要作用。（5）乒乓球运动员发球动作识别时在额顶叶、颞顶叶、枕顶叶和中央运动区显示了功能耦合，并表现为左侧半球优势。乒乓球运动员在动作识别的编码和匹配识别阶段存在认知优势。 综合以上研究结果，本研究的主要理论贡献是首先本研究提出了一个完整的技术动作，即为一个完整的信息结构模式，并对这种结构模式进行了验证，本研究以动作识别为主线，拓展了模式识别的研究内容。基于动态的信息基础上，系统揭示了运动员运动信息模式识别过程中的认知特征及神经心理机制。其次将基于时间发生先后的大脑活动特征与基于空间位置激活的特征结合起来，初步构筑运动信息动作识别的大脑活动过程脑区激活特征和精细的时间加工进程。采用眼动、ERP技术、fMRI技术为深入探讨运动员动作识别的时空整合机制提供了方法论上的支持。初步运用脑电频域分析探索了运动员动作识别的脑功能耦合特征，也是本研究方法上的创新。
【关键词】：模式识别 乒乓球运动员 发球 ERP fMRI 眼动
【学位授予单位】：上海体育学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：G804.2
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-13
• 1 问题的提出13
• 2 理论依据（文献综述）13-33
• 2.1 知觉与模式识别13-14
• 2.2 模式识别的理论模型14-16
• 2.2.1 特征整合理论14-15
• 2.2.2 模板匹配理论15
• 2.2.3 特征分析理论15
• 2.2.4 成分识别理论15
• 2.2.5 原型匹配理论15-16
• 2.2.6 观察点依赖和观察点不变理论16
• 2.3 知觉运动技能与模式识别16-18
• 2.4 模式识别与视觉搜索18
• 2.5 视觉搜索能力研究18-21
• 2.5.1 视觉信息搜索的时间特征19-20
• 2.5.2 视觉信息搜索的空间特征20-21
• 2.6 运动认知加工神经心理机制21-32
• 2.6.1 脑机制研究的技术手段22-24
• 2.6.2 知觉的神经基础24-25
• 2.6.3 运动中模式识别的 ERP 研究25-26
• 2.6.4 运动认知加工的 ERCoh 研究26-27
• 2.6.5 运动认知加工中的 fMRI 研究27-32
• 2.7 综述小结32-33
• 3 研究框架33-35
• 3.1 论文结构33-34
• 3.2 研究思路和技术路线34-35
• 4 研究一 运动信息模式结构的验证35-61
• 4.1 实验一 乒乓球运动员发球动作识别时的视觉搜索特征35-49
• 4.1.1 前言35-36
• 4.1.2 方法36-40
• 4.1.3 结果40-45
• 4.1.4. 讨论45-47
• 4.1.5 小结47-49
• 4.2 实验二 乒乓球运动员光点发球视频的识别特征49-56
• 4.2.1 前言49
• 4.2.2 方法49-51
• 4.2.3 结果51-53
• 4.2.4 讨论53-55
• 4.2.5 小结55-56
• 4.3 实验三 运动信息结构模式中的时间和空间特征56-61
• 4.3.1 前言56
• 4.3.2 方法56-58
• 4.3.3 结果58-59
• 4.3.4 讨论59-60
• 4.3.5 小结60-61
• 5 研究二 运动信息动作识别的中枢加工机制61-92
• 5.1 实验四 乒乓球运动员发球动作识别的 ERP 与 ERCoh 研究61-81
• 5.1.1 前言61-62
• 5.1.2 方法62-65
• 5.1.3 结果65-75
• 5.1.4 讨论75-80
• 5.1.5 小结80-81
• 5.2 实验五 乒乓球运动员发球动作识别时的 fMRI 研究81-92
• 5.2.1 前言81-82
• 5.2.2 方法82-84
• 5.2.3 结果84-88
• 5.2.4 讨论88-91
• 5.2.5 小结91-92
• 6 综合讨论和结论92-96
• 6.1 总的讨论92-95
• 6.2 理论贡献95-96
• 7 研究的局限性96-97
• 8 致谢97-99
• 9 参考文献99-106
• 10 读博期间主要研究成果106

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王明辉;李建民;闫苍松;;篮球运动员运动决策准确性和速度差异性的眼动研究[J];北京体育大学学报;2007年06期

2 席洁,王巧玲,阎国利;眼动分析与运动心理学研究[J];心理与行为研究;2004年03期

3 高文斌,魏景汉,彭小虎,罗跃嘉;位置提示与汉字提示视觉注意范围的脑机制差异[J];航天医学与医学工程;2003年01期

4 邸新;饶恒毅;;人脑功能连通性研究进展[J];生物化学与生物物理进展;2007年01期

5 李安民;李晓娜;;乒乓球运动员发球落点判断过程中视觉搜索的眼动特征[J];上海体育学院学报;2011年02期

6 洪波,杨福生,岳小敏,陈天祥;基于多变量AR模型的脑电相干性分析及其在脑区协作机制研究中的应用[J];生物物理学报;2001年01期

7 陈麒;动作识别对运动员心理敏捷性的影响[J];体育学刊;2000年06期

8 王美豪,祝一虹,李建策,何金彩,黎金林,温新东,童婷婷,翁旭初;运动准备和执行的事件相关功能磁共振研究[J];温州医学院学报;2005年01期

9 康廷虎;白学军;;真实情景知觉中注视控制的研究进展[J];西北师大学报(社会科学版);2008年04期

10 丁锦红,王东晖,王净;视觉运动信息加工及其影响因素[J];心理科学;1999年01期

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1 赵洪朋;优秀散打运动员知觉预测过程认知特征与神经机制研究[D];上海体育学院;2010年

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本文编号：325040