運動科學學術大師講座-卓越運動表現的腦與心理學

文字整理/台師大運動心生理學實驗室博士生候選人 陳怜君

在體育界中獲獎無數的學術大師-洪聰敏教授，擔任系列大師講座的壓軸，故事精彩引人發想，讓我們一起來讀他的故事吧!

第一章: 桌球是改變我人生跑道的運動

洪教授在小五以20元的老人牌桌球拍參加全國性國語日報盃比賽，得到前8名且上報，開始了桌球的運動，雖然家境困苦身體條件不佳仍努力打球讀書，直到升國三那年，面臨左營的長期青少年國手培訓與升學班的抉擇，14歲的他選擇讓乒乒球改變他的人生，有連續當選八屆桌球國手的佳績。在服兵役的最後一年參加西日本桌球公開賽奪冠後，在碩士班遇到生命中的貴人林正常教授提點他好好讀書，方能畢業後貢獻社會，於是洪教授1988年便從球場退休，結束桌球運動員的角色。那麼洪教授與運動心理學的連結來自於什麼呢?好奇心!他在左營期間，常在夜市買血型、個性的二手書，探討桌球同好的血型和桌球成績的關係，並思考到心理素質對成績的影響，同時觀察到比賽不是比基本動作，而是善用自己的優勢，才能贏球。從此開啟了師大運動心理學的研究，因緣際會在代表奧會參加IOA (International Olympic academy)的活動中，對到美國求學產生了興趣，得到馬里蘭大學與南加大的入學許可，卻在1992年的洛杉磯大暴動後牽動了入學決定而投入運動認知神經科學的研究領域，選擇馬里蘭大學就讀。洪教授博士畢業後回國創立運動心生理學實驗室，在2018年就任美國國家人體運動學院終身國際院土的榮耀，同時也是科技部傑出研究獎的得主，投入研究的成果豐碩。

第二章: 在競技運動認知神經科學的研究

洪教授的研究路線包含探討大腦的活動與運動表現的關係、身體活動如何影響大腦認知功能，此次分享的是探討大腦的活動與運動表現的關係。運動員的巔峰表現是如何的呢?過去研究訪談後了解他們的當下主觀感受是非自主的不受控感覺為多，但科學家希望能找到受控的方式，因此認知科學家尋求巔峰表現不受控的感覺在大腦的特徵為何之答案，便在精準性運動項目開始研究，研究分為二種類型:(1)觀察性研究，為了解優異表現的大腦特徵。(2)介入型研究。
觀察性研究分享，第一步是先了解專家與生手的差異:
研究者發現精準運動員的高爾夫球推桿、射擊前瞄準、飛鏢投擲前，在與生手或水平較低的選手相比時，分別有幾個特點: (1) 左顳葉區alpha波功率會增加，表示優異射擊選手的特徵是降低該區口語分析歷程的干擾。(2)發現專家維度複雜度比生手低，表示動用比較少的神經資源來處理瞄準的技術，且專家組內比較也發現維度越低成績越好，表示技能越好，活化神經集數量越少。相反地，生手組的維度與成績成正相關，活化神經集越多成績越好。表示大腦可能受到不同技能水平的調節。(3) 發現專家比生手展現較高的感覺動作節律(SMR)。(4) 菁英選手推桿前2秒頂葉區與右顳葉區的alpha 2功率較低、推桿前1秒的額葉中線、右顳葉區alpha 2功率較低、運動皮質中央區mu2功率較低、額葉-左顳葉區及額葉-右顳葉區的相干性較低，表示他們投入較高的神經資源到動作程式與視空間注意力，以及較低的認知動作干擾。
第二步再做高技能選手的自我比較，以了解腦波特徵對表現的敏感度。研究發現: (1)射擊選手好表現的準備狀態有比較高的感覺動作節律功率。(2)高爾夫選手，發現較佳推桿前有較低的Fm theta。(3)成功推桿前二秒在Cz, Pz, Oz有較低的alpha，前一秒有較高的SMR，表示投入動作程式化及降低對體感區的干擾是成功表現前的特徵。(4)高爾夫球選手，當前一桿失敗，是否影響下一桿(第2桿)?研究使用額葉左右不對性指標，右慣用手若正比值(左>右活化，表示正向動機強)，研究發現第二桿成功之前2秒，前額不對稱性特徵由負向轉向正向時，就會推桿成功。因此失敗後若能成功調節歸零，便可幫助運動員。
介入型研究分享，先了解壓力下失常(choke/choking)的可能機制:(1)飛鏢高手在盡力情境(非壓力)與壓力情境，使用左顳葉區與動作準備區的相干性指標來看二情境的差異，結果壓力情境相干性高於非壓力情境，表示左顳葉區傳送太多訊號給動作區，而干擾了動作表現，造成失常。
再利用腦波神經回饋訓練來教運動員控制腦波: (1)教導3位高技能高爾夫選手降低Fm theta，做腦波神經回饋訓練45 分鐘，介入後成績都進步或穩定。顯示神經回饋訓練即使只有一次就有效可行能幫助優秀運動員。(2)SMR神經回饋訓練:16位近菁英高爾夫選手，八週神經回饋訓練後成績進步且能提高感覺動作節律。
這部分研究目前有二個理論: (一)心理動作效率假說:在連結區與動作區具有功能性連結，增加連結的複雜性會增加動作歷程的複雜度，因而提高動作行為的變異性。單純化或精緻化皮質聯合區會降低動作歷程的複雜度，因此減少變異性及提高一致性。簡單的說從射擊角度來看，教練希望選手的彈著點集中，而我們希望強化關鍵腦區的網絡活化，降低非關鍵腦區的干擾。(二)多重動作計畫模式(MAP model):理想表現與大腦活動有四個象限，過去的好表現主要研究是在type1動作有效率、流暢動作、大腦自動化，而type2是大腦很努力也能好表現，過去的自動化表現可能是其中一部分，未來可了解type2的大腦機制。
總結到此，高技能表現與大腦資源活化之再分配有關，包括降低口語與分析歷程(T3 alpha)，降低由上而下之注意力控制(Fm theta)，降低感覺動作訊息傳入(SMR)。提升專注與減少干擾是這個指標的內涵。神經回饋訓練提供一個客觀、具體量化精準度之控制心理狀態的方法，可以幫助精準項目運動員改善其運動成績。

第三章:從研究中的領悟與應用

在洪教授教育的場域裡，作育英才無數，從大學部、碩士生、博士生、EMBA的學生，到畢業的小、中學、大學教授，可謂是桃李滿天下，影響力不斷擴散出去，希望將畢生所學傳播出去，讓科學研究不止於文稿，而能應用到生活中的各個角落，竭誠歡迎大家到運動與大腦學術科普應用平台、聰敏腦教室，查詢與利用科普知識，洪教授希望以證據為基礎的學術內容能以實務應用的方式推廣出去，從運動員到更多的應用對象，盼見大家的潛力發揮，活得有理想有價值!也期望更多有興趣的後進投入研究領域。