得失情境下不同水平守門員的風險偏好與知覺預測研究
——來自fNIRS的證據

康江輝，鄧 煒，黃志劍

（1.武漢體育學院 健康科學學院，湖北 武漢 430070；2.湖北大學 體育學院，湖北 武漢 430061）

知覺預測（perceptual anticipation）是利用不完整信息或先驗信息預測未來事件的信息加工過程（趙洪朋等，2010）。在許多運動項目中，高水平運動員的知覺預測能力被視為專家優(yōu)勢的主要表現(xiàn)（崔運坤等，2016；孫連潔，2011；王小春 等，2013；徐立彬，2020；Wright et al.，2007，2011）。守門員專家優(yōu)勢表現(xiàn)在對運動學（視覺）信息的收集上，高水平守門員經過長期的專業(yè)訓練在加工動作信息的方法和策略方面具有其優(yōu)勢（洪曉彬等，2020；Hosp et al.，2021；Savelsbergh et al.，2002）。研究認為，守門員依據對手的擺動腳（Williams et al.，1993）、支撐腳的指向（Franks et al.，1997；Savelsbergh et al.，2002）判斷點球方向。Causer等（2015）的研究發(fā)現(xiàn)，難以獲得對手臀部位置信息的守門員知覺預測成績較低。此類研究旨在證明專家守門員在撲救點球時采用了更加合理的視覺搜索策略（Bar‐Eli et al.，2009；Belling et al.，2014；Mann et al.，2007）。然而，守門員僅依據運動學信息進行知覺預測既不符合實際點球情況，也存在較大的冒險性。為作出更合理的知覺預測，守門員會在點球過程中盡可能獲取其他非運動學（情境）信息，主要包括賽場比分、足球場上罰點球運動員的站立位置、對手以往比賽的動作偏好、對手的特定動作或者動作序列以及比賽的場地環(huán)境等（王澤軍等，2021）。在點球環(huán)節(jié)給守門員提供對手的先驗信息是許多隊伍都會進行的賽前準備（Memmert et al.，2016）。Navia等（2013）的研究發(fā)現(xiàn)，守門員能從關于對手點球偏好的先驗信息中獲益，在先驗信息方向與實際點球方向一致時，其知覺預測成績會得到顯著提升。Gredin等（2018）的研究發(fā)現(xiàn)，明確的先驗信息會影響專家的視覺注意分配，改變專家對點球結果的預期，并且在先驗信息與實際射門方向不一致時，專家守門員仍表現(xiàn)出優(yōu)于新手的知覺預測成績。將先驗信息作為控制變量，進行這種基于先驗信息的守門員知覺預測研究有利于提高研究的生態(tài)效度。

揭示專家運動員知覺預測的認知神經特征和腦機制是運動心理學領域的重要問題。Bishop等（2013）研究發(fā)現(xiàn)，足球運動員的高知覺預測能力與枕下回、顳上回和頂上小葉的激活水平相關。Kuriyama等（2015）研究發(fā)現(xiàn)，專家守門員在觀看點球視頻時前額葉的激活程度顯著高于新手守門員，但實驗中未設置知覺預測任務，不能充分反映守門員知覺預測優(yōu)勢的認知神經特征。有研究使用重復經顱磁刺激干預發(fā)現(xiàn)，背外側前額葉的激活與知覺預測表現(xiàn)的提高存在同步性（李巍，2020）。使用經顱直流電刺激（transcranial direct current stimulation，tDCS）激活專家守門員的頂葉和前額葉，其知覺預測表現(xiàn)顯著提升（Gold et al.，2021）。但以往的研究大多未對守門員提供先驗信息，普遍存在研究結果生態(tài)效度較低問題。Wang等（2019）使用腦電技術研究先驗信息條件下守門員的認知神經特征，結果表明，專家守門員在先驗信息與射門方向不一致時，仍表現(xiàn)出優(yōu)于新手的知覺預測成績，這與頂葉和枕葉區(qū)域的激活有關，但存在空間分辨率不高的短板。綜上，基于先驗信息的守門員知覺預測腦機制尚不清楚，其認知神經優(yōu)勢是否仍存在于背外側前額葉、頂葉和枕葉腦區(qū)有必要進行相關研究。

前景理論的框架效應認為，對一個客觀上相同的問題的不同表述方式會導致不同的風險偏好（Martino et al.，2006）。得失情境是指對同一價值問題的收益和損失兩種不同語言描述方式（李欣悅等，2021），會對個體風險偏好產生不同影響。Levin等（2003）使用“杯子任務”發(fā)現(xiàn)，個體在收益情境下偏向于風險回避，在損失情境下偏向于風險追求。比賽中運動員經常面臨收益和損失情境（洪曉彬 等，2018；楊勇濤 等，2015），風險偏好很容易受到框架效應的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在優(yōu)秀運動員身上存在框架效應（常淑芝等，2021；李勝明等，2009）。有學者編制體育情境風險偏好問卷，從前景理論的機制、內容和應用三方面入手，系統(tǒng)地驗證框架效應存在于多數(shù)體育情境中（黃志劍等，2012）。但目前對于守門員風險偏好的研究尚不多見。了解點球過程中守門員的行為規(guī)律對于擺脫框架效應形成合理的點球策略具有重要意義。得失情境激活的腦區(qū)與知覺預測任務相關腦區(qū)存在較多重合。在收益情境下，額葉皮質、頂葉皮質、中央區(qū)等腦區(qū)存在顯著激活。在損失情境下，額葉皮質、頂葉皮質、杏仁核等腦區(qū)存在顯著激活（何飛，2009）。Tobler等（2007）的研究發(fā)現(xiàn)，背外側前額葉的主要功能是將概率信號和主觀價值信號整合到一個與個體風險態(tài)度共同變化的信號中。收益情境下，背外側前額葉皮質區(qū)域會誘發(fā)更大的血流動力學信號（Holper et al.，2014）。有研究認為，個體對概率信息、表征信息的處理與后頂葉皮層和外側前額葉皮層的激活有關（Ino et al.，2010）。而以往研究少有考慮運動員知覺預測前心理活動對任務表現(xiàn)產生的影響。

綜上所述，守門員在點球過程中由于可利用信息的局限性和反應時間的緊迫性，需要在對手完成射門前采取行動。在這種情況下，先驗信息是守門員知覺預測的重要依據（王澤軍等，2021）。在得失情境下，個體對先驗信息的風險偏好會產生系統(tǒng)偏差（常淑芝等，2021；李欣悅等，2021；馬文 等，2012）。這會影響先驗信息的提示作用，進而導致守門員的知覺預測表現(xiàn)發(fā)生變化（常淑芝等，2021；姬慶春，2019；Wang et al.，2019），從認知神經角度出發(fā)，腦區(qū)活性變化會對其負責的認知活動產生影響。從前文的認知神經研究中可知，知覺預測的腦區(qū)主要包括額葉、頂葉和枕葉。得失情境下個體的風險評估和加工會誘發(fā)這些腦區(qū)的激活。故而得失情境下的風險偏好對大腦的激活或抑制會影響守門員的知覺預測能力，但有待提供相關的認知神經證據。

功能性近紅外光譜技術（functional near‐infrared spec‐troscopy，fNIRS）是利用近紅外光檢測大腦皮質功能活動的一種常規(guī)的功能性腦成像工具，它能探測皮層中氧合血紅蛋白濃度（oxygenated‐hemoglobin，HbO）和脫氧血紅蛋白濃度（deoxygenated‐hemoglobin，HbR）的變化，具有較強的腦區(qū)空間分辨率，使用場景較為靈活，實驗成本較低，適合進行大樣本的研究。與功能性核磁共振成像（functional magnetic resonance imagine，fMRI）相比，fNIRS可以在自然狀態(tài)下進行，實驗設備不會產生較大的噪聲影響被試的任務表現(xiàn)。同時，fNIRS對實驗過程中的動作不是特別敏感，對被試動作的寬容度較高，這種特性要明顯優(yōu)于腦電（electroencephalogram，EEG）設備。近紅外設備為腦成像研究開辟了新的途徑，尤其適合在與身體活動緊密相關的運動心理學研究中使用。

本研究采用視頻阻斷技術和fNIRS設備，研究得失情境下不同水平守門員的風險偏好和知覺預測。首先確定實驗材料在區(qū)分守門員水平上的有效性以及專家知覺預測優(yōu)勢的相關腦區(qū)。然后，分析得失情境對守門員風險偏好和知覺預測的影響，以及得失情境對專家優(yōu)勢腦區(qū)的影響。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

16名專家守門員和16名新手守門員參與本研究。專家組均為國家二級以上運動員，有規(guī)律訓練6年以上，且最近一個月均有參與系統(tǒng)訓練。新手組無足球相關運動等級，未經歷過系統(tǒng)的專業(yè)訓練，但在公開的校級以上比賽中有守門員經歷，且最近一個月仍有參加足球賽事。參與實驗的被試性別均為男性。專家組平均年齡為（21.78±1.73）歲，平均訓練年限為（9.87±2.06）年。新手組平均年齡為（22.92±2.98）歲，平均參與年限為（5.35±3.82）年。兩組守門員均為右利手/腳，視力正常，裸眼視力均在1.0以上，無色盲色弱現(xiàn)象，無神經病癥史，無嚴重軀體疾病，無酒精或者藥物依賴。在參與實驗前3 h內未攝入任何促進和抑制大腦神經興奮性的物質。

1.2 實驗材料

使用專業(yè)三腳架將攝像機固定于球門門線中點前，攝像機垂直高度調整為150 cm。以罰球點為圓心，遠離球門的垂線為正方向，要求罰球員站在距離罰球點350 cm的東北（或西北）位置，采用勻速助跑的方式完成射門，射門過程中不會有其他欺騙性動作。罰球運動員需將足球射向球門的左上、左下、右上和右下4個區(qū)域，保留所有成功射進球門的點球視頻，共計80個進球。使用Adobe Pre‐miere Pro CS6軟件對視頻進行剪輯。截取從助跑到射門腳觸球前200 ms之間共計2 000 ms的視頻作為判斷材料，觸球前200 ms到進球后共計2 000 ms的視頻作為結果的反饋材料。經兩名足球經驗豐富的專家老師評議，刪除區(qū)分度不高的進球視頻9個，保留有效視頻71個。

1.3 實驗設計

研究采用單因素實驗設計，分析專家守門員和新手守門員在進行點球方向知覺預測時的行為反應和認知神經特征。因變量為點球方向判斷的正確率、反應時和近紅外數(shù)據結果。實驗包括練習階段和實驗階段。練習階段包含10粒點球，該階段的數(shù)據不納入后續(xù)的統(tǒng)計分析。實驗階段包含40粒點球，被試在完成前20粒點球后休息2 min。實驗開始，被試會被提供點球的先驗信息：“該球射向左邊的概率為70%（30%），射向右邊的概率為30%（70%）”。先驗信息之后呈現(xiàn)1 000 ms的“＋”注視點提醒被試注意。注視點結束后呈現(xiàn)2 000 ms的視頻判斷材料。被試需要根據視頻材料的信息進行撲球方向的選擇，如果認為足球將射向左邊，按“F”鍵進行反應，如果認為足球將射向右邊，按“J”鍵進行反應。為盡量接近真實的點球情境，被試的方向判斷必須在1 000 ms以內完成，不在時間窗內進行反應的結果不納入數(shù)據統(tǒng)計分析。在完成判斷后會呈現(xiàn)2 000 ms的反饋視頻，將點球實際射向的方向反饋給被試。反饋視頻結束后有8 s的靜息時間（圖1）。

圖1 不同水平守門員知覺預測實驗流程Figure 1.Experimental Procedure of Goalkeeper Perceptual Anticipation at Different Levels

采用單因素實驗設計，分析專家和新手守門員在得失情境下的風險偏好。采用雙因素混合實驗設計，分析專家和新手守門員在得失情境下進行點球方向知覺預測時的行為反應和認知神經特征。因變量為點球方向判斷的正確率、反應時和近紅外數(shù)據結果。本實驗共有兩輪點球，每輪20粒點球，點球游戲分為兩個階段：猜球階段和視頻判斷階段。猜球階段呈現(xiàn)三個由“杯子任務”改編的風險決策方案供被試進行選擇，各方案的客觀價值相同，即各方案損失（獲得）的金幣數(shù)與方案概率的積相等（280×30%=120×70%=84×100%）。決策任務分為損失情境和收益情境，每種情境下前10粒點球與后10粒點球概率比例相反，并按照ABBA方式進行平衡。

損失情境方案如下：根據之前的統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，對手該球70%（30%）的概率射向左邊，30%（70%）的概率射向右邊?？梢愿鶕陨闲畔⑼ㄟ^按鍵提前押寶對手射門方向。方案A：放棄押寶直接損失84枚金幣。方案B：押寶左邊，如果球射向左邊不會損失金幣，否則會損失280（120）枚金幣。方案C：押寶右邊，如果球射向右邊不會損失金幣，否則會損失120（280）金幣。如果在判斷階段能正確判斷罰球運動員的射門方向將獲得84枚金幣。如果預選方案為A，請按“A”鍵；如果預選方案為B；請按“B”鍵，如果預選方案為C，請按“C”鍵。

收益情境方案如下：根據之前的統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，對手該球70%（30%）的概率射向左邊，30%（70%）的概率射向右邊?！笨梢愿鶕陨闲畔⑼ㄟ^按鍵提前押寶對手射門方向。方案A：放棄押寶直接獲得84枚金幣。方案B：押寶左邊，如果球射向左邊會獲得120（280）枚金幣，否則不會得到金幣。方案C：押寶右邊，如果球射向右邊會獲得280（120）枚金幣，否則不會得到金幣。如果在判斷階段能正確判斷罰球運動員的射門方向將獲得84枚金幣。如果預選方案為A，請按“A”鍵；如果預選方案為B；請按“B”鍵，如果預選方案為C，請按“C”鍵。

猜球階段被試進行按鍵反應后將進入視頻判斷階段。視頻判斷階段的刺激呈現(xiàn)方式和被試反應方式與前一實驗相同（圖2）。實驗開始前告訴被試參與實驗會有一個基礎的被試報酬，但這個報酬會根據自己在實驗中賺取或損失的金幣發(fā)生變化，為了更好地調動被試的積極性，并未告訴被試實驗中金幣和報酬之間的匯率。確認被試能夠很好地理解實驗任務后，才允許被試開始實驗。使用E‐prime 3.0軟件記錄被試的行為數(shù)據結果和風險偏好方案選擇。風險偏好方案選擇按以下方式進行統(tǒng)計：放棄押寶記為風險規(guī)避，押寶大概率方向記為低風險偏好，押寶小概率方向記為高風險偏好。

圖2 得失情境下不同水平守門員知覺預測實驗流程Figure 2.Experimental Procedure of Goalkeeper Perceptual Anticipation at Different Levels under Gain-lose

1.4 數(shù)據采集

被試在進入實驗室后需要填寫個人信息登記表，在主試的指導下認真閱讀并簽署知情同意書。被試坐在電腦前，由實驗助手佩戴NIRS‐EEG兼容近紅外數(shù)據采集帽，并對設備進行調整以達到所有由近紅外光源和探測器形成的通道都能較好地收集到數(shù)據。使用NIRStar軟件記錄被試的任務過程中腦內的氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白濃度的變化。

使用 NIRSite軟件在額葉（FZ、F1、F2、F3、F4、AFz、AF3、AF4等）和頂枕葉（PZ、POz、PO3、PO4、PO7、PO8等）區(qū)域布置16個雙波長光源（785 nm和830 nm）和16個探測器，光源和探測器之間的平均距離為3.09 cm，形成44個探測通道，用字母和數(shù)字組合表示探頭類型和序號，如“S1”表示1號光源，“D2”表示2號探測器，紫色線段表示光源和探測器形成的近紅外通道（圖3）。通過概率配準方法將近紅外通道坐標與MNI空間坐標進行配準，并獲得通道與布魯?shù)侣謪^(qū)和ALL分區(qū)之間的對應關系（表1）。

表1 實驗測量腦區(qū)的布魯?shù)侣謪^(qū)和ALL分區(qū)Table 1 Experimental Measurements of Brudermann and ALL

圖3 光源和探測器空間分布圖Figure 3.Spatial Distribution of Light and Detector

1.5 數(shù)據分析

在SPSS中使用獨立樣本檢驗計算專家組和新手組守門員進行點球方向判斷的正確率和反應時差異。使用兩組雙因素重復測量方差分析檢驗得失情境（無情境&損失情境、無情境&收益情境）下不同水平（專家組、新手組）守門員點球方向判斷的正確率和反應時差異。使用檢驗分析得失情境下不同水平守門員風險偏好的差異。

使用Matlab功能包nirsLAB（v2019）對近紅外數(shù)據進行處理，通過帶通濾波濾除小于0.01 Hz和大于0.2 Hz的頻率成分，從而消除儀器產生的噪音和呼吸心跳等引起的生理噪音，同時去除運動偽跡。根據modified Beer‐Lambert law將光學數(shù)據轉換為血氧數(shù)據Δ［HbO］和Δ［HbR］，再通過一般線性模型（general linear model，GLM）分析獲得守門員知覺預測條件下的值。由于HbO指標對任務刺激的變化更加敏感，與fMRI的血氧水平依賴（blood‐oxygenation level‐dependent，BOLD）信號相關性更好（Abe et al.，2019），因此本研究主要分析任務相關的HbO變化。使用相關分析計算各通道值與點球方向判斷正確率之間的相關系數(shù)。使用獨立樣本檢驗分析專家組和新手組在各通道上值的差異。將情境條件（無情境、損失情境）和組別（專家組、新手組）作為自變量，各通道的值作為因變量進行雙因素重復測量的方差分析。將情境條件（收益情境、無情境）和組別（專家組、新手組）作為自變量，各通道的值作為因變量進行雙因素重復測量的方差分析。

2 研究結果

2.1 行為結果

2.1.1 不同水平守門員的知覺預測結果

專家組守門員的知覺預測正確率為68.13%±8.83%，新手組守門員的知覺預測正確率為56.69%±9.45%（圖4）。專家組守門員的知覺預測反應時為（407.02±134.89）ms，新手組守門員反應時為（317.74±136.78）ms（圖5）。方差齊性檢驗表明，專家組和新手組守門員在知覺預測正確率（=0.041，=0.842）和反應時（=0.03，=0.863）上均不存在顯著差異，適合進行參數(shù)檢驗。對專家組和新手組守門員的知覺預測正確率和反應時進行獨立樣本檢驗。結果表明，專家組的知覺預測正確率顯著高于新手組守門員（=3.425，=0.002）；專家組和新手組守門員的反應時之間不存在顯著差異（=1.800，=0.083）。

圖4 專家組和新手組守門員的知覺預測正確率Figure 4.Expert and Novice Goalkeepers’Perceptual Anticipation Accuracy

圖5 專家組和新手組守門員知覺預測反應時Figure 5.Expert and Novice Goalkeepers’Responses Time of Perceptual Anticipation

2.1.2 得失情境下不同水平守門員的知覺預測結果

在損失情境下，專家組守門員的知覺預測正確率為65.96%±13.89%，反應時為（450.37±172.28）ms，新手組守門員的知覺預測正確率為66.34±13.28%，反應時為（351.42±149.87）ms。在收益情境下，專家組守門員的知覺預測正確率為65.65%±10.89%，反應時為（417.78±121.56）ms，新手組守門員的知覺預測正確率為60.30%±10.57%（圖6），反應時為（332.88±154.46）ms（圖7）。

圖6 不同情境條件下專家組和新手組守門員的知覺預測正確率Figure 6.Perceptual Anticipation Accuracy of Expert and Novice Goalkeepers under Different Situations

圖7 不同情境條件下專家組和新手組守門員的知覺預測反應時Figure 7.Perceptual Anticipation Response Time of Expert and Novice Goalkeepers under Different Situations

將損失情境（無情境、損失情境）和組別（專家組、新手組）作為自變量，分別將知覺預測正確率和反應時作為因變量進行雙因素重復測量方差分析。結果顯示，在知覺預測正確率上，情境條件的主效應不顯著（=0.454），組別的主效應不顯著（=0.116），交互作用顯著（=0.038）。簡單效應分析發(fā)現(xiàn)，新手組守門員在無損失情境和損失情境下的知覺預測正確率存在顯著差異（=0.032）。在判斷反應時上，損失情境條件的主效應不顯著（=0.184），組別主效應不顯著（=0.058），交互作用不顯著（=0.955）。

將收益情境（無情境、收益情境）和組別（專家組、新手組）作為自變量，分別將知覺預測正確率和反應時作為因變量進行雙因素重復測量方差分析。結果顯示，在知覺預測正確率上，收益情境條件主效應不顯著（=0.824），組別的主效應不顯著（=0.334），交互效應不顯著（=0.759）。在判斷反應時上，收益情境條件主效應不顯著（=0.945），組別的主效應顯著（=0.059），交互效應不顯著（=0.980）。

2.1.3 得失情境下不同水平守門員的風險偏好結果

檢驗結果顯示，在損失情境下，專家組守門員的方案選擇存在顯著差異（＜0.001），新手組的方案選擇也存在顯著差異（＜0.001），總計方案選擇存在顯著差異（＜0.001，表2）。在收益情境下，專家組守門員的方案選擇存在顯著差異（＜0.001），新手組的方案選擇也存在顯著差異（＜0.001），總計方案選擇存在顯著差異（＜0.001，表3）。得失情境下，守門員風險偏好存在顯著差異（＜0.001，表4）。

表2 損失情境下不同水平守門員的風險偏好Table 2 Risk Preference of Different Level Goalkeepers under Loss Situation

表3 收益情境下不同水平守門員的風險偏好Table 3 Risk Preference of Different Level Goalkeepers under Gain Situation

表4 不同情境下守門員的風險偏好Table 4 Risk Preference of Goalkeepers under Different Situa‐tions

2.2 近紅外結果

2.2.1 不同水平守門員知覺預測的近紅外結果

為探究與知覺預測正確率相關的腦區(qū)，將近紅外數(shù)據與守門員點球方向知覺預測的正確率進行相關分析。各通道的值與正確率之間的皮爾遜相關分析結果顯示，通道9的值與正確率之間存在顯著正相關（=0.556，0.003；圖 8），通 道 3（-0.382，0.049）、通道8（=-0.424，0.028）、通道 35（=-0.439，0.022）、通道 36（-0.441，0.021）、通道37（=-0.426，0.027；圖9）的值與正確率之間存在顯著負相關。

圖8 通道9激活值與知覺預測正確率關系圖Figure 8.Relationship between Channel 9 Activation Value and Perceptual Anticipation Accuracy

圖9 通道37激活值與知覺預測正確率關系圖Figure 9.Relationship between Channel 37 Activation Value and Perceptual Anticipation Accuracy

為探究新手組守門員和專家組守門員在進行知覺預測時的認知神經特征，將各通道的值作為結果變量，進行不同水平守門員知覺預測時腦區(qū)激活的差異檢驗。結果顯示，新手組和專家組守門員在進行知覺預測時，腦區(qū)激活在通道 9（2.078，0.048）和通道 37（2.259，0.033）中存在顯著差異，根據通道9和通道37的值生成熱圖，通過Matlab軟件下的xjview和BrainNet Viewer工具箱將該熱圖置于3D的腦模型上（圖10）。

圖10 不同水平守門員腦區(qū)激活差異Figure 10.Activation Differences of Brain Regions in Different Level Goalkeepers

2.2.2 得失情境下不同水平守門員的知覺預測近紅外結果

結果顯示（表5），在損失情境下，通道1、10、11、13、18、22、29的情境主效應顯著；通道9的交互作用顯著。簡單效應分析結果顯示，新手組守門員在損失情境上的腦區(qū)激活存在顯著提升（=2.198，=0.039）；通道37的組別主效應顯著。根據值生成熱值圖（圖11）。使用配對樣本檢驗，分析不同情境下新手組守門員腦區(qū)激活的差異。結果顯示，新手組守門員通道9（=2.403，=0.041）和通道22（2.191，=0.047）的激活存在顯著差異（圖12）。相關分析結果顯示，新手守門員在損失情境下的通道6（=-0.444，=0.018）、通道8（=-0.501，=0.007）和通道14（-0.433，=0.021）與正確率之間存在顯著負相關，通道9（=0.492，=0.018）和通道22（0.438，=0.02）與正確率之間存在顯著正相關。

圖11 守門員損失情境腦區(qū)激活圖Figure 11.Goalkeepers’Activated Brain Areas under Loss Situation

圖12 新手守門員損失情境下腦區(qū)激活圖Figure 12.Activated Brain Areas of Novice Goalkeepers under Loss Situation

表5 守門員損失情境下顯著激活腦區(qū)Table 5 Goalkeepers’Significantly Activated Brain Areas under Loss Situation

結果顯示（表6），在收益情境下，通道1的情境主效應顯著；通道9的情境主效應顯著，交互作用顯著。進一步的簡單效應分析結果表明，專家組守門員在無情境條件下和收益情境下的腦區(qū)激活存在顯著差異（=9.420，=0.005）；通道11、13、14、22的情境主效應顯著；通道 37的組別主效應顯著。根據值生成腦區(qū)激活熱力圖（圖13）。相關分析結果顯示，守門員在收益情境下的通道 9（=0.501，=0.042）、通道 10（=0.487，=0.009）和通道13與正確率之間存在顯著正相關（=0.486，=0.009）。

圖13 守門員收益情境腦區(qū)激活圖Figure 13.Goalkeepers’Activated Brain Areas under Gain Situation

表6 守門員收益情境下顯著激活腦區(qū)Table 6 Goalkeepers’Significantly Activated Brain Areas under Gain Situation

3 分析與討論

3.1 不同水平守門員的知覺預測分析

本實驗將錄制的點球視頻作為判斷材料，結合fNIRS技術，探究先驗信息條件下不同水平守門員知覺預測時的認知神經特征差異。不同于以往的提示性線索，本研究使用對手射門方向的概率作為先驗信息，使實驗結果具有更高的生態(tài)效度。本研究結果發(fā)現(xiàn)，基于先驗信息進行知覺預測時，專家組守門員比新手組守門員的準確性更高。姬慶春（2019）的研究發(fā)現(xiàn)，先驗信息有助于提高守門員知覺預測表現(xiàn)，這種效應受守門員經驗的調節(jié)。Wang等（2019）的研究也發(fā)現(xiàn)，當提示線索無方向性時，與新手相比專家守門員的知覺預測表現(xiàn)更加優(yōu)秀。這與本研究結果一致，即基于先驗信息進行知覺預測的專家優(yōu)勢存在。

腦區(qū)激活差異檢驗結果顯示，不同水平守門員β值在通道9（BA‐39）和通道37（BA‐9）上存在顯著差異，即專家優(yōu)勢可能表現(xiàn)在右側角回（rAG）和背外側前額葉的激活水平上。Bishop等（2013）使用fMRI研究足球運動員知覺預測能力的認知神經特征，發(fā)現(xiàn)高知覺預測能力運動員的次級視覺皮層、視覺聯(lián)絡皮層和角回存在顯著激活。一項經顱直流電刺激研究發(fā)現(xiàn)，激活個體右側角回后，個體對于空間距離的視覺判斷速度和準確率都得到顯著提升（Spitoni et al.，2021）。在罰球運動員射門過程中，守門員需要時刻關注對手與足球之間的距離，并做好對點球方向預測的準備。支撐腳與足球之間的距離和腳尖朝向被認為是影響射門方向的重要因素（Franks et al.，1997）。守門員需要觀察罰球運動員擺動腿與足球之間的距離來決定是否開始行動以及采取何種行動（洪曉彬等，2020）。專家守門員在收集對手動作信息時會對關鍵部位投入較多的注意資源，并持續(xù)更長的時間（張曉剛，2010），對此類復雜視覺信息判斷的速度和準確性優(yōu)于新手守門員，其認知神經的差異可能體現(xiàn)在右側角回的激活水平。

新手和專家守門員在進行知覺預測時，背外側前額葉的激活存在顯著差異。Wright等（2010）的研究發(fā)現(xiàn)，高水平羽毛球運動員在預測羽毛球發(fā)球時，背外側前額葉在早期信息的加工階段存在顯著的激活，并在視覺信息較少的任務中發(fā)揮著重要作用。個體在完成快速動作的預測時，需要內部反饋的參與，在知覺到當前動作信息后會調用存儲的動作表象，在實際動作完成之前根據存儲在長時記憶中的動作模式對結果進行預測（Wolpert et al.，1995）。背外側前額葉的激活在專家提取專長相關記憶時起著非常重要的作用（劉寧，2019）。其激活程度與任務難度存在相關性，與簡單任務相比復雜任務會誘發(fā)腦區(qū)更大的激活（Vassena et al.，2019；McClure et al.，2004）。由于運動經驗的差異，不同水平守門員判斷相同任務時感受到的主觀任務難度不同。在完成知覺預測任務時，新手守門員需要調動更多的認知資源投入到動作表象信息的提取中，表現(xiàn)為背外側前額葉激活程度較高。而專家守門員在感知到罰球運動員動作后，更容易通過背外側前額葉調取存儲在記憶中的動作表征并完成信息匹配，做出更加準確的動作預測。但Wright等（2010）研究高水平羽毛球運動員的知覺預測優(yōu)勢發(fā)現(xiàn)，頂葉、前額葉和背外側前運動區(qū)參與知覺預測任務，背外側前額葉和腹內側前額葉激活的顯著增強與專家優(yōu)勢相關。這與本研究的結果并不一致，其原因有待更多的實驗進行分析。

3.2 得失情境下不同水平守門員的知覺預測分析

在原有實驗中增加得失情境，旨在探究有利于提高守門員知覺預測表現(xiàn)的情境條件。本研究結果表明，相對于無情境條件而言，專家組守門員在損失和收益情境下知覺預測的正確率變化未達到顯著水平。新手組守門員在損失情境下知覺預測的判斷正確率顯著提高。在對羽毛球運動員的決策研究中發(fā)現(xiàn)，情緒變化會影響羽毛球運動員的知覺預測；在消極情緒下，羽毛球運動員的知覺預測正確率要高于積極情緒條件下的正確率（遲立忠等，2012）。損失情境下選擇一個存在風險的選項會激活與負性情緒表征相關的腦區(qū)，誘發(fā)個體的消極情緒（Bossaerts，2010；Paulus et al.，2003；Preuschoff et al.，2008）。損失情境任務在某種程度上能引發(fā)個體的消極情緒，這種情緒的變化可能間接促使知覺預測正確率得到提升。

本研究發(fā)現(xiàn)相對于無情境條件而言，守門員在損失情境下進行知覺預測時，軀體感覺聯(lián)合皮層、視覺聯(lián)絡皮層、次級視覺皮層和背外側前額葉的激活程度更高；在收益情境下進行知覺預測時，軀體感覺聯(lián)合皮層、次級視覺皮層和視覺聯(lián)絡皮層存在更強的激活。一項腦電和fMRI研究使用金錢獎勵延遲任務探究損失和收益情境下個體的認知神經特征，結果表明，與預期獎懲相關任務會激發(fā)頂枕葉更強的活動（Pfabigan et al.，2014）。上述研究的皮層結構激活區(qū)域與本實驗結果存在較多重疊，可以支持本實驗中損失和收益情境下腦區(qū)激活特征的結果。本研究中的兩個實驗除是否存在得失情境外，其他部分均相同。由此，本研究認為，損失和收益情境下，組內腦區(qū)激活的差異是情境條件作用的結果。大腦處理信息的過程依賴多個腦區(qū)和皮下結構協(xié)同參與，過程中任何一個部分活性的變化都會影響信息加工和處理的結果。情境條件下的腦區(qū)激活可能作為第三變量作用于守門員的知覺預測表現(xiàn)。

對新手組守門員在無情境條件和損失情境下腦區(qū)激活的差異進行分析發(fā)現(xiàn)，右側角回和視覺聯(lián)絡皮層（通道22）的激活存在顯著差異，提示新手組守門員正確率的變化與守門員處理視覺信息的能力存在關聯(lián)。Bishop等（2013）使用fMRI研究足球運動員知覺預測的神經機制，根據對視頻中運動員行為預測的正確率將被試分為低預測能力組、中等預測能力組和高預測能力組，發(fā)現(xiàn)高預測水平的運動員在進行知覺預測時大腦皮層和皮層下結構有較高水平的激活，如枕下回、顳上回、頂上小葉和前扣帶回等。該研究結果可以驗證角回的激活水平是影響知覺預測正確率的重要腦區(qū)之一。Wright等（2011）研究不同水平羽毛球運動員的預測能力發(fā)現(xiàn)，專家和新手腦區(qū)激活的差異表現(xiàn)包括背外側前額葉和雙側枕葉在內的多個皮層和皮層下結構。Zhao等（2022）使用fNIRS和EEG研究正常成年人的視覺注意發(fā)現(xiàn)，在把注意力放在當前任務相關的視覺刺激并抑制無關視覺信息時，會引起視覺聯(lián)絡皮層的激活。這提示在損失情境的作用下，守門員視覺信息收集和加工的能力可能發(fā)生變化，即對動作的關鍵信息投入更多注意力，并抑制與任務無關的干擾信息對知覺預測的影響。在無情境條件下、損失情境下和收益情境下右側角回與知覺預測的正確率均存在顯著相關。因此，有充分理由認為右側角回是守門員進行知覺預測時的重要腦區(qū)，其激活程度的提高有助于提升知覺預測能力。支持專家優(yōu)勢出現(xiàn)在信息加工早期階段的觀點（姬慶春，2019；張曉剛，2010；趙福訓，2017；Wang et al.，2019）。

3.3 得失情境下守門員的風險偏好分析

守門員風險偏好的研究結果表明，收益框架效應在足球守門員的風險決策中不具有適用性。本研究在“杯子任務”的基礎上增加了一項可選擇的風險方案，使得決策的情景模式更加契合點球過程中可能出現(xiàn)的情況。在損失情境下，不同水平守門員均表現(xiàn)出損失厭惡傾向，即較少選擇風險規(guī)避的方案。有研究使用電腦呈現(xiàn)“杯子任務”進行得失情境下的風險偏好研究發(fā)現(xiàn)，在損失情境下，被試選擇總次數(shù)中僅有12.38%為確定損失選項，表現(xiàn)出典型的風險尋求和損失厭惡。在收益情境下，被試的選擇總次數(shù)中卻有74.93%為確定收益，表現(xiàn)出風險規(guī)避的行為模式（何飛，2009）。損失情境下的研究結果與本研究一致。本研究將單一的不確定性選項設置為一個高風險偏好高收益和一個低風險偏好低收益的選項，擬探討得失情境下守門員對不同概率條件選項的風險偏好。本研究發(fā)現(xiàn)，守門員在表現(xiàn)出損失厭惡的同時，也表現(xiàn)出低風險偏好的行為模式。專家組和新手組守門員均更多地選擇了低風險偏好選項。模糊痕跡理論認為，在生活中個體通常使用“模糊”的印象系統(tǒng)，在決策時只對目標任務的要點信息進行模糊表征。在損失情境下加工“球有70%的概率射向左邊，30%的概率射向右邊”信息時，就會被表征為“大概率不會損失”和“小概率不會損失”?；趯p失的厭惡，個體更多地選擇“大概率不會損失”。但損失價值信息似乎沒有被作為要點信息進行加工。這種信息提取方式和選擇偏好特征在專家組和新手組中存在較高的一致性。在損失情境下，守門員并非是高風險尋求而是低風險偏好，表現(xiàn)出對概率信息加工敏感，對價值信息加工不敏感的特征。

在收益情境下，守門員沒有明顯的風險偏好，這一結果區(qū)別于以往的研究（黃志劍 等，2012；李愛梅 等，2005）。在確定性方案和不確定性方案中進行迫選的任務形式改變之后，個體的風險偏好也隨之產生變化。有研究使用不包含確定性選項的正收益任務研究體育情境下大學生運動員的風險偏好行為，結果表明，在正收益問題上并未存在明顯的風險規(guī)避（洪曉彬等，2018）。這一結果證明，在收益情境下，面對兩個不確定的風險方案個體的風險偏好會發(fā)生轉變。但相較于損失情境而言，在收益情境下對高風險方案表現(xiàn)出更多的偏好。以往的研究發(fā)現(xiàn)，得失情境下的風險偏好會隨著損失和收益數(shù)量的增加而發(fā)生變化。在收益情境下，個體選擇的冒險性會隨著收益數(shù)量的增加而增強，在多次出現(xiàn)風險規(guī)避行為后會有更大的可能做出風險尋求決策（何飛，2009）。另有研究發(fā)現(xiàn)，在收益情境下，被試會表現(xiàn)出較強的冒險行為，如果賭資并非來自于個人勞動所得，冒險行為的意愿更強（高銘等，2020）。本研究中，當守門員選擇較多確定性收益方案和大概率收益方案后，隨著收益次數(shù)和自身“資產”增多，其冒險性也會增加。同時，如果這種收益取得相對輕松會導致收益的主觀價值降低，故而在收益情境下會更多地表現(xiàn)出風險尋求。專家組比新手組表現(xiàn)出更多風險尋求行為，可能是由于專家守門員的知覺預測正確率更高，在判斷階段能獲得更多的金幣獎勵，對金幣的主觀價值下降更加嚴重，故而冒險性增強選擇更多的高風險方案。這可能是守門員在收益情景下風險偏好發(fā)生變化的主要原因。

4 研究不足與展望

本研究使用fNIRS通過視頻阻斷技術發(fā)現(xiàn)守門員知覺預測專家優(yōu)勢的相關腦區(qū)，以及得失情境下守門員的風險偏好特征及其對運動員知覺預測表現(xiàn)的影響。研究結果對于更加全面地認識運動員專家優(yōu)勢的認知神經活動具有促進作用，可以為足球運動隊制定更加合理的點球策略提供借鑒。但本研究仍然存在一些局限。

采用點球視頻作為守門員知覺預測的材料在一定程度上可以提高實驗的生態(tài)效度，但守門員接收到的內外部信息仍與真實點球環(huán)境存在差異。未來的實驗可以采用更加便捷的設備，如便捷式近紅外和便捷式腦電設備，研究真實環(huán)境下守門員知覺預測的大腦活動特征。此外，使用近紅外設備僅能探測守門員知覺預測的大腦皮層活動，不能探測任務相關的皮下結構。同時由于設備的限制，觀測的腦區(qū)不夠全面，未涉及頂葉和顳葉。今后的研究可以使用多模態(tài)的方法彌補不同設備之間的短板。最后，由于專業(yè)足球守門員人數(shù)有限，在實驗開始之前，未使用人格相關量表對被試進行風險偏好差異的控制，這可能是影響風險偏好結果的另一個原因。以后的研究中要盡量避免被試個體因素對實驗結果的影響。

5 結論

專家守門員基于先驗信息進行知覺預測時存在專家優(yōu)勢，其優(yōu)勢與角回和背外側前額葉的激活水平有關。

得失情境下的風險偏好規(guī)律在守門員中部分具有適用性。得失情境下知覺預測的專家優(yōu)勢消失，損失情境能增強新手守門員早期視覺信息的收集和處理能力，有利于提高知覺預測表現(xiàn)。這與右側角回和視覺聯(lián)絡皮層的激活水平變化有關。