【摘 要】
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认知控制(cognitive control)指个体在特定的情境中,为了达到具体的目的和意图,灵活地、自适应地调动注意资源来动态地调整想法和行动的心理过程。行为学研究和神经影像学研究从行为和机制上说明了运动技能训练可以有效促进认知控制能力。运动员作为长期接受单一运动技能训练的人群,是良好的掌握单一运动技能的模型。目前还没有研究在反应抑制的框架下探讨开放性和闭锁性运动技能对主动和反应性控制的影响。在
【基金项目】
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国家自然科学基金项目; 国家留学基金委; 加拿大多伦多大学
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认知控制(cognitive control)指个体在特定的情境中,为了达到具体的目的和意图,灵活地、自适应地调动注意资源来动态地调整想法和行动的心理过程。行为学研究和神经影像学研究从行为和机制上说明了运动技能训练可以有效促进认知控制能力。运动员作为长期接受单一运动技能训练的人群,是良好的掌握单一运动技能的模型。目前还没有研究在反应抑制的框架下探讨开放性和闭锁性运动技能对主动和反应性控制的影响。在生理机制层面,不同运动技能对认知控制的影响可能与背外侧前额叶(dorsal lateral prefrontal cortex,DLPFC)的特异性激活有关,DLPFC和其他皮层和皮下组织通过精细地调控初级运动皮层(primary motor cortex,M1)形成最终的行为反应,DLPFC与M1的联通性可能能够解释不同运动技能影响认知控制的生理机制。因此,本研究将从双重认知控制理论出发,以长期接受单一技能训练的乒乓球和游泳运动员作为掌握开放性运动和闭锁性运动技能的代表,探索不同运动技能如何影响反应抑制的主动性控制和反应性控制。此外,本研究还将利用双发经颅磁刺激技术,进一步探究不同运动技能如何影响大脑DLPFC和M1联通性。为了解决以上问题我们采用了改编的stop signal范式来诱发主动性控制和反应性控制。研究一考察了开放性和闭锁性运动技能对主动性和反应性控制能力的行为表现的影响。研究二的4个实验重点开放性和闭锁性运动技能对静息态DLPFC-M1功能联通性的影响。研究三探索了开放性与闭锁性运动技能对认知控制中DLPFC-M1联通性的影响。研究一以21名乒乓球(开放)运动员,24名游泳(闭锁)运动员和22名没有训练经验的非运动员对照组为研究对象,采用改编的stop signal任务考察被试的反应抑制中的主动性和反应性控制能力。结果发现开放性技能能提升主动性控制能力,而闭锁性技能不能改变主动性控制能力。开放性和闭锁性技能不能显著改变反应性控制能力。研究二以15名乒乓球运动员、15名游泳运动员和14名没有训练经验的非运动员对照组为研究对象,通过双发双线圈经颅磁刺激技术考察不同运动技能对静息态DLPFC-M1联通性的影响,发现掌握开放性运动技能使被试DLPFC受到90%RMT条件刺激激活后对M1的抑制强于掌握闭锁性运动技能的被试,但是和对照组之间不存在差异。掌握闭锁性技能的运动员和对照组之间也不存在差异。在所有被试中条件刺激为110%RMT,刺激间隔为10 ms,可能是左侧DLPFC抑制同侧M1的峰值条件。研究二的结果还发现,右侧DLPFC和同侧M1在静息状态下不存在有效联通性;左侧DLPFC被激活后对M1的调控是一过性的即时调控;右侧第一骨间背侧肌在M1对应热点的前5 cm可以作为DLPFC与同侧M1联通性的有效刺激点,为研究三采用此实验方法的效度提供了证据。研究三以15名乒乓球运动员、15名游泳运动员和14名没有训练经验的非运动员对照组为研究对象,考察在了不同运动技能对主动性认知控制早期和晚期以及反应性认知控制早期DLPFC-M1联通性的影响,结果发现掌握开放性运动技能运动员认知控制晚期DLPFC与M1的联通性比基线阶段更强,并且联通性高于闭锁性运动技能和无运动技能带来的影响,闭锁性运动技能不能带来认知控制阶段DLPFC-M1联通性的变化。开放性运动技能带来的脑联通性变化可能是支持抑制行为优势的机制。综上所述,本研究首次本研究在双重认知控制理论的框架内,讨论了不同运动技能对反应抑制中的主动性控制和反应性控制的影响。研究主要发现开放性运动技能可能提升了DLPFC精细维持静息态M1平衡的能力,使运动员由静息态转变为认知控制状态的过程更容易;DLPFC对M1在主动性控制晚期的促通作用可能是支持掌握开放性技能的运动员提升行为抑制成绩并维持动作执行不受影响的机制。闭锁性运动技能训练对DLPFC-M1联通性的影响没有在本研究中被观察到,有待进一步研究的证实。在理论层面,本研究的结果支持了认知控制是非单一维度的,在掌握不同运动技能的人群间可以通过恰当的实验方式探测到更加精细的差异。其次,本研究从脑联通性角度说明了DLPFC在双重认知控制中扮演的角色。在临床层面,本研究结果为认知控制下降的人群(如老年人、精神分裂症患者、注意力缺陷障碍儿童等)提供了潜在的提升认知控制能力的方式。
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