探究精英魔方运动员在解魔方过程中的大脑皮层电活动特征及其认知关联

推荐 为探究精英魔方运动员在解魔方过程中的大脑皮层电活动特征及其与认知能力的关联，研究人员招募了13名经验丰富的男性速解魔方运动员，通过EEG记录他们在执行RC相关任务时的脑电活动。研究发现，速度解谜者在规划和执行RC时表现出相似的EEG功率谱，且Delta波段在枕叶的活动与RC执行显著相关，揭示了视觉运动整合的重要性。此外，研究还发现TOL和JLAP任务的表现与特定脑区的EEG活动显著相关，为理解高阶认知和运动技能的神经机制提供了新见解。

　　

论文解读
魔方作为一款经典的益智玩具，不仅考验玩家的空间想象力和逻辑思维能力，还涉及到复杂的运动协调和记忆策略。对于精英魔方运动员而言，他们能够在极短的时间内完成魔方的还原，这背后涉及到的认知和神经机制一直是科学家们关注的焦点。然而，目前对于高水平魔方运动员在大脑皮层电活动方面的研究仍然较少。为了填补这一空白，来自丹麦奥尔堡大学的研究人员开展了一项研究，旨在探讨精英魔方运动员在规划和执行魔方还原任务时的大脑皮层电活动特征，并分析这些活动与认知能力之间的关联。

这项研究招募了13名经验丰富的男性速解魔方运动员，平均年龄为23岁，平均魔方解谜经验为5.8年。研究人员通过EEG记录了这些运动员在执行RC相关任务时的脑电活动，包括规划和执行魔方还原任务，以及完成塔楼任务（TOL）、线角位置判断任务（JLAP）、记忆匹配任务（MEM）和精细运动技能任务（FMS）。研究结果表明，速度解谜者在规划和执行RC时表现出相似的EEG功率谱，且在Delta波段的活动与RC执行显著相关，特别是在枕叶区域。此外，TOL和JLAP任务的表现与特定脑区的EEG活动显著相关，揭示了规划能力和视觉空间能力在这些任务中的重要性。

研究方法
研究人员使用了无线32通道EEG系统记录脑电活动，采样率为500 Hz。为了减少头部运动对EEG记录的影响，研究人员使用了带有主动电极的EEG系统，并通过弹性带固定EEG电缆。EEG数据经过带通滤波、独立成分分析（ICA）校正眼动和眨眼伪迹，并进行手动检查和剔除伪迹后，再进行频谱分析和源定位。

研究结果
规划与执行RC的电活动特征
研究发现，速度解谜者在规划和执行RC时表现出相似的EEG功率谱，且在所有频率带上均无显著差异（p>0.05）。这表明，规划阶段建立的认知策略在执行阶段被“复制”，强调了规划阶段的重要性。

Delta波段与RC执行
Pearson相关性分析显示，枕叶区域的Delta波段EEG功率谱与RC执行显著相关（r=0.71，p=0.009），突出了视觉运动整合在这一任务中的重要性。

JLAP与额叶和枕叶的EEG活动
JLAP表现与额叶（r=-0.65，p=0.022）和枕叶（r=-0.57，p=0.048）的Delta波段EEG功率谱显著相关，强调了视觉空间能力在这些任务中的作用。

TOL与颞叶的EEG活动
TOL表现与颞叶的Delta（r=-0.64，p=0.025）和Theta（r=0.67，p=0.011）波段EEG功率谱显著相关，表明规划能力在这些任务中的重要性。

研究结论与讨论
这项研究表明，精英魔方运动员在规划和执行RC时表现出相似的EEG功率谱，且特定脑区的EEG活动与任务表现显著相关。这些发现为理解高阶认知和运动技能的神经机制提供了新见解，并可能为开发针对高要求认知和运动技能的训练协议提供理论依据。未来的研究应扩大样本量，并在不同人群中验证这些发现，以进一步揭示神经可塑性在复杂认知和运动技能习得中的作用。