田径运动员赛道知觉研究综述

Review of Papers on Track Perception for Athletes

Liu Yuan

（渭南师范学院化学与生命科学学院，渭南 714000）

（College of Chemistry and Life Sciences，Weinan Normal University，Weinan 714000，China）

摘要：运动员对赛道信息的识别与加工是一种微妙的场景加工。本文结合场景知觉中已有的研究范式、眼动技术以及脑功能成像技术，阐明并分析了未来田径赛道知觉研究的范式及发展趋势。

Abstract: The recognition and processing of tracks information for athletes is really a delicate scene processing. Based on the research paradigms, eye movement technology and brain-function imaging technology in previous research on scene perception, this paper expounds and analyses the future of research paradigms and development tendency for athletics track.

关键词：田径赛道 场景知觉 加工方式 趋势

Key words: athletics track；scenes perception；processing methods；tendency

中图分类号：G82文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）27-0279-02

0引言

田径运动员在面临弯道时，如何快速穿越弯道是影响运动员运动成绩的关键因素之一。田径比赛中，运动员面对的是复杂而微妙的赛道环境，眼睛同时且快速地接触大量的环境信息，因此要求运动员能够快速、有效地识别和加工核心信息（如弯道、直道）。研究表明，大脑及视觉信息加工系统仅对信息进行选择性的加工，即从一个复杂的视觉环境中有选择地、精细地加工和知觉核心信息（如，核心物体），而其它的信息往往会被忽略。这种从背景信息中觉察和识别核心信息的能力不仅对人类的生存具有重要的意义（Blanchette，2006），同样也对田径运动员识别并快速加工赛道信息有重要的意义。例如，田径运动员面临弯道时，如何有效地从视野所及的路面信息中及时觉察和识别弯道路段，这对运动员适时调整技术以快速穿越弯道至关重要。

近年来，随着研究的深入，研究者越来越关注田径运动员如何在复杂的赛道环境中捕捉和识别弯道，并正在试图从实验的视角寻找运动训练的理论依据。

1运动员赛道知觉的背景效应

在田径运动中，赛道可以分为直道和弯道。运动员为顺利穿越弯道，通常需要对弯道进行提前识别，以便对运动技术进行调整。如果我们将运动员进入弯道前进行运动速度、运动技术调整的路段（通常为直道）称为调整路段，那么这整个赛道可以相对分为直道路段、调整路段与弯道路段三个部分。因此，运动员在竞赛中需要从整体赛道中提前识别调整路段、弯道等赛道信息。真因为如此，田径运动员在比赛中面临的其实是一个复杂的赛道场景。

运动员如何从复杂的整体赛道环境中快速识别弯道路段和调整路段，这是近年来运动心理学研究的焦点问题之一。近年来，场景知觉的研究表明，场景中识别物体的过程会受到物体出现的背景（context effect）的相关信息的影响，即物体的知觉受到背景环境的影响（Davenport，2007；Loftus & Mackworth，1978）。因此，在比赛中，整体赛道环境即是运动员所面对的“场景”，很显然此时运动员需要以一种前瞻性的意识从赛道场景中识别弯道路段及弯道前调整路段。已有研究表明，特定场景背景对物体加工的影响主要体现在视觉搜索及物体识别中（Hollingworth，2009；Neider & Zelinsky，2008）。研究者发现，在视觉搜索中，在一定背景的空间结构中，人们会以一种前瞻性的机制选择背景区域，并将注意引向物体最有可能出现的区域位置（Hannula，Tranel，& Cohen，2006）。这种前瞻性注意导向机制意味着运动员能够提前识别赛道特定区域位置的信息，进而预先进行技术调整以快速通过弯道。

近年来研究表明，场景中出现的物体如果与背景主题一致，那么出现的物体将获得更好的知觉优势，如获得被试更多的注视点和注视时间（Loftus &Mackworth，1978），表明整体赛道信息知觉将导致运动员局部路段识别加工的差异，并且运动员局部路段的识别加工受到运动员记忆经验的影响，丰富的赛场经验可以为运动员识别局部赛道信息提供帮助，这些帮助体现在信息的前瞻性注意导向和视觉搜索等方面。例如Kawahara等人发现背景信息能够为物体加工提供视觉注意线索，表现为观察者的记忆、经验能够引导物体信息的加工，即与观察者经验一致的物体信息更容易获得更加工（Kawahara，2007）。

2运动员赛道知觉的加工方式

田径赛道可以人为性地分为直道和弯道等局部路段，可以看作是由直道和弯道组成的复杂而微妙的赛道场景。因此，田径赛道知觉加工是一种独特的、微妙的场景知觉加工。

赛道场景知觉加工可以采用认知加工中自上而下（top-down）和自下而上的加工方式来加以解释。Henderson曾经把自上而下加工形象比喻为被“推”（push）的加工，而把自下而上的加工称为被“拉”（pull）的加工。这两种认知加工方式的差异在于：

自下而上加工是基于刺激的加工（stimulus-based），如场景中局部物体的视觉特性比较突出，而使得被试被动地加工突出区域的信息。“突显地图”（saliency map）理论（Castelhano，Wieth，&Henderson，2007）认为，场景中物体的颜色、密集度、对比度以及边际朝向（edge orientation）等会造成一些区域突出于其它的周围区域，这些“突显”出来的区域会吸引人的注意，自视觉加工中会比较早地被注意和加工（详见王福兴等人《场景知觉及其研究范式》）[1]。

自上而下加工基于知识驱动的加工（knowledge-driven），它受到先前认知加工和经验的影响，表现为人们会主动加工场景中一些特定的信息。Davenport和Potter（2004）等人发现，新物体与场景有一致性时（如，语义的一致性）会获得更快的识别，表现为被试已有的记忆经验对场景物体识别起到促进作用。自上而下加工强调已有知识经验的作用，这些知识经验包括长时记忆中类似经验，如场景语义记忆经验等，也包括当前在线（online）形成短时视觉记忆和情景记忆。研究表明，已有记忆经验对场景信息的编码和记忆加工具有重要的作用（Pexdek & Maki，1988）。

事实上，近年来研究者发现，场景知觉加工并不是单一认知加工方式单独完成，人们对场景的知觉可能受到两种加工的交互影响，因而很难用一种单一的加工方式来解释人们对真实复杂场景的知觉加工。有研究表明，场景中物体知觉加工是注意与记忆交互作用的结果，即物体识别加工是物体刺激驱动和记忆经验共同作用的结果。不少研究者发现，与场景一致的物体能够更好地回忆起来，但对该物体的知觉可能却独立于记忆，即记忆导向的识别依赖于物体特性，低级的属性加工时，注意比记忆显得更为重要。而M.M.Silva等人则发现，在一些非注意内的物体识别中，人们的记忆经验有助于场景中非注视物体的加工。

综上所述，运动员赛道场景知觉加工是一个复杂的认知加工过程，受到自下而上和自上而下两种认知加工方式共同作用的结果，进一步研究竞赛中运动员对赛道知觉的加工特点和机制，将有助于提高田径运动员技术发挥和提高运动成绩。

3赛道场景知觉的研究范式

田径赛道作为一个特殊的场景，它包含着丰富的视觉信息。近年来，有关场景知觉的研究大体上有3种常用的实验范式：背景提示（Contextual Cueing）、物体觉察（Object Detection）、变化觉察（Change Detection）。到目前为止，直接研究田径赛道场景的研究并不多见，但是借助场景知觉的实验范式研究运动员的赛道信息加工机制，并从实验研究的角度寻找田径运动员的训练依据，这将成为将来田径运动实践的研究趋势。尽管田径赛道知觉作为特殊的场景知觉，它与一般的场景知觉有其特殊性，但是它们彼此之间存在密切的联系，下面分别对这些研究范式进行简单的介绍。

3.1 背景提示范式背景提示范式主要是基于视觉搜索研究发展而来，它的目的在于研究场景背景对目标搜索的影响。研究者通常控制场景背景的布局差异，比较在新旧两种背景条件被试对目标搜索的视觉差异。Brockmole等通过变化场景中整体和局部背景布局来操纵不同的背景提示，考查了整体和局部背景提示对目标字母视觉搜索的影响。结果发现，在真实场景背景条件下，背景提示的促进作用主要来自整体的背景提示（Brockmole，Castelhano，& Henderson，2006）。另一方面，来自专家棋手与新手复棋的研究中，研究者发现有意义的棋局背景，专家的目标搜索要比新手高四倍(Brockmole，2006)。这些结果均表明背景信息对目标搜索存在不同程度的影响。

3.2 物体察觉范式实验首先给被试呈现目标物体的名称，然后呈现一个注视点，接着呈现场景刺激，然后是一个由无意义线条构成的掩蔽，在掩蔽上有一个圆圈提示目标物体出现的位置，最后让被试做是否的判断并记录其反应时。目标物位置提示可以出现在场景出现前也可以在其后，如果位置提示出现在场景呈现前，则反应时的记录从场景呈现结束后开始。

3.3 变化觉察范式变化觉察范式与物体觉察类似，都是对场景中的物体进行觉察，但是二者在变化方式上存在差异，所以把它作为一种单独的方式介绍。变化觉察的基本范式是给被试看一张场景图片，在观看过程中的某一时间，将场景图片中的一个具体物体改变，考察被试在之后的观看过程中能不能探测到前后的变化。由于这种变化只是图片中的一个物体或细节发生了变化，场景的其他成分与原来一致，所以通过觉察反应判断被试是否觉察到了该变化，即可判断是否对场景有正确的视觉记忆。

4田径赛道知觉的研究趋势

前以述及，田径赛道作为一个特殊的场景，它的研究范式与一般场景知觉研究范式密切联系。因此借助场景知觉的实验范式研究运动员的赛道信息加工机制，将成为运动心理学研究发展的一个新趋势。结合实验范式和当前的研究技术，田径赛道场景知觉研究将出现以下两种新特点：

4.1 研究范式与眼动技术结合眼动跟踪技术允许被试在自由的状态下观看场景，所以田径赛道场景知觉研究采用眼动跟踪技术，势必成未来研究的新趋势。眼动技术的眼动指标分析主要涉及三个方面：即场景知觉过程中眼睛的注视位置、注视时间和眼跳及信息整合（Henderson & Hollings worth，1999）。研究者主要关注在场景知觉过程中眼睛注视哪里，注视多久，同时结合不同研究范式（如背景提示范式、变化探测等任务）便可以分析场景知觉的信息整合和眼跳特征提示知觉加工的规律和原理，探讨场景知觉过程中局部信息提取、场景中的物体识别以及把物体和场景信息进行编码存入短时或长时记忆等问题（Henderson，2007）。因此，采用眼动技术研究田径赛道知觉将有助于充分理解运动员如何在比赛场景下有效加工和识别局部或整体赛道信息，以及揭示运动员比赛经验对赛道加工与识别的影响机制，进而提高运动员的运动技能和运动成绩。

4.2 赛道知觉的脑功能研究将成为新的研究主题近年来，随着事件相关电位（ERP）和功能磁共振成像（fMRI）等无损探测技术广泛应用于脑功能研究，研究者在心理学、生理学以及认知神经科学等方面都取得了突出的成果，视知觉加工中，视觉信息的传输通道以及大脑加工机制都取得了重大的研究成果。研究者发现，颞中/颞上皮层区（Medial Superior Temporal area）大脑运动表象形成的知觉加工，这些脑区联合并共同识别由运动形成的图形。因此，在今后的研究中，通过场景知觉研究范式及脑功能成像技术，直接探讨运动员赛道信息加工的脑机制。例如研究者能够利用脑事件相关电位的变化与被试接受的刺激和脑功能变化间高精度的时间分辨率，研究运动员在不同的赛道路况下大脑对视觉信息实时加工特点，以及使用功能磁共振成像进行脑功能定位，进而深入揭示运动员赛道场景知觉的大脑机制。

5小结

运动员田径赛道场景知觉不仅是基础视觉心理学研究的重要内容，也是田径运动实践领域关注的焦点问题。近年来，随着场景知觉研究范式和研究技术的发展，为田径赛道场景知觉注入新的研究血液。

对田径赛道场景知觉加工的进一步研究，可以借鉴和利用场景知觉的实验范式并结合现化脑功能成像技术（眼动技术、ERP、fMRI）等方面入手，在场景信息的注意与选择、以及大脑功能等层面，进一步研究田径运动员赛道信息加工与识别的机制，进而为指导运动员训练提供实验支持和理论指导。

参考文献：

[1]王福兴，田宏杰，申继亮．场景知觉及其研究范式[J]．心理科学进展，2009，17：268－277．