《Brain Sciences》：Combined Action Observation and Motor Imagery Elicits Superior Frontoparietal Activation in Elite Ski Jumpers: An fNIRS Study
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背景：动作观察（AO）和运动想象（MI）是广泛使用的认知训练策略。近期证据表明，二者结合可能通过协同神经机制增强运动模拟。然而，该方法对精英运动员复杂全身运动的影响尚不清楚。方法：27名精英跳台滑雪运动员执行AO、MI以及并发AO+MI任务，同时使用功能性近红
背景：动作观察（AO）和运动想象（MI）是广泛使用的认知训练策略。近期证据表明，二者结合可能通过协同神经机制增强运动模拟。然而，该方法对精英运动员复杂全身运动的影响尚不清楚。方法：27名精英跳台滑雪运动员执行AO、MI以及并发AO+MI任务，同时使用功能性近红外光谱（fNIRS）记录皮层血流动力学反应。研究人员采用单样本和配对样本t检验分析通道水平氧合血红蛋白变化（ΔHbO），并应用错误发现率（FDR）校正进行多重比较。此外，研究人员进行了混合设计方差分析以检验运动员等级（大师级 vs. 一级）的潜在调节作用。结果：仅在AO+MI条件下，经FDR校正后观察到显著激活，主要位于对应中央前回、中央后回和额中回的通道。AO和MI条件下无通道通过FDR校正。条件间比较显示，在额顶叶区域（包括顶下小叶、缘上回和额中回）的若干通道中存在显著差异，AO+MI总体上表现出更强的反应。未发现与运动员等级相关的显著效应。结论：这些发现表明，并发AO+MI比单独AO或MI更能有效诱发精英跳台滑雪运动员的皮层激活。这可能反映了参与动作表征和视觉运动整合的额顶叶网络的增强参与。这些结果可能与训练有素运动员中的神经效率解释一致，但仍需进一步的行为结果和更广泛技能水平的比较研究。AO+MI可能代表高风险运动中雪上认知训练的一种有前景的策略。
**论文解读文章**
**研究背景、存在问题与研究动机**
跳台滑雪是一项高风险运动，要求运动员在数秒内完成精确的全身协调，其中起跳和早期飞行阶段是决定成绩的关键。然而，受场地、天气和安全因素限制，实际雪上训练频率往往不足，亟需可重复、安全且可控的雪下训练方法来强化运动模式和技术细节。动作观察（Action Observation, AO）和运动想象（Motor Imagery, MI）是两种广泛使用的认知训练策略：AO通过观看动作（如视频）激活镜像神经元系统（包括额下回和颞上沟），MI则要求内心模拟运动而不产生实际输出，两者均能招募与真实运动部分重叠的神经网络。然而，单独使用AO或MI的效果存在较大变异，取决于任务复杂度、技能水平和训练时长。为克服这一限制，近期研究提出将两者结合，其理论基础是双重动作模拟假说（Dual Action Simulation Hypothesis, DASH），认为当视觉观察和动觉想象指向同一动作时，两股信息流汇聚并相互增强，产生协同神经激活。现有证据表明，同时进行AO+MI可通过经颅磁刺激评估增强皮质脊髓兴奋性，并可能改善运动表现。然而，AO+MI的优势是否普遍存在尚不明确，可能受任务特征、参与者经验、想象能力以及观察与想象动作的时空一致性影响。跳台滑雪因其快速的全身协调、姿势控制、时间精度和感觉运动预测需求，非常适合检验AO+MI在高自动化、依赖预测的运动技能中的作用。研究人员因此采用功能性近红外光谱（functional near-infrared spectroscopy, fNIRS）首次比较职业跳台滑雪运动员在AO、MI及并发AO+MI条件下的皮层激活模式，假设AO+MI比单独AO或MI更能显著激活额顶叶区域，并探讨运动员等级（大师级 vs. 一级）的调节作用。该论文发表在《Brain Sciences》。
**关键技术方法**
研究人员招募27名中国精英跳台滑雪运动员（15男12女，年龄18.56±1.58岁，训练经验4.1±2.5年），均根据中国国家运动员等级分类为大师级或一级。实验使用便携式fNIRS系统（NIRSport2，两个波长760 nm和850 nm，采样率5.08 Hz）记录皮层血氧动力学反应。光极帽包含14个光源和15个探测器，构成45个测量通道（源-探测器距离3 cm），按国际10-20脑电图系统定位，通过自动化解剖标记（AAL）图谱标注解剖区域。实验条件包括AO（观看第一人称视角跳台滑雪起跳和飞行阶段视频）、MI（闭眼进行第一人称动觉运动想象）以及AO+MI（同时观看视频并进行动觉想象），采用块设计（每条件10个试次，每试次8 s任务+10 s间隔），条件顺序随机。数据分析时，对氧合血红蛋白浓度变化（ΔHbO）进行预处理（线性去趋势、运动伪迹校正、带通滤波0.01–0.2 Hz），基于修正比尔-朗伯定律（MBLL）计算。使用单样本t检验比较任务相关ΔHbO与基线，配对样本t检验比较条件间差异，均采用FDR校正（q<0.05），并用混合设计方差分析探索运动员等级的调节作用。同时使用想象能力问卷（MIQ-R）和想象评估量表监控参与者的想象能力与参与度。
**研究结果**
**3.1 问卷数据**：参与者的视觉想象评分平均5.06±0.74，动觉想象评分平均5.02±0.56（7点量表），表明实验期间保持中等至较高的想象能力。
**3.2 fNIRS结果**
**3.2.1 与基线相比的任务相关激活**：单样本t检验显示，经FDR校正后，仅AO+MI条件表现出显著激活，而AO和MI条件无通道通过校正。AO+MI中显著激活的通道为ch5（t=4.68, q<0.001, Cohen’s d=0.90）、ch11（t=4.41, q<0.001, d=0.85）和ch27（t=4.12, q<0.001, d=0.79），分别对应中央前回（PreCG）、中央后回（PosCG）和额中回（MFG）。Wilcoxon符号秩检验支持这些结果的稳健性。
**3.2.2 任务间比较**：配对样本t检验显示，通道ch20、ch27、ch36、ch37和ch39存在显著条件间差异（FDR校正q<0.05），主要位于缘上回（SMG）、顶下小叶（IPL）和额中回（MFG）。事后比较表明，AO+MI在多数通道上显著强于AO，但与MI相比仅ch27通过FDR校正。AO与MI之间无显著通道。
**3.2.3 运动员等级调节作用**：对关键通道（ch20、ch27、ch36、ch37、ch39）进行2（等级）×3（条件）混合设计方差分析，未发现等级的显著主效应或条件×等级的交互作用（所有q>0.05），表明两个精英亚组间的激活模式相似。
**讨论与结论**
**讨论总结**：这是首次使用fNIRS研究精英跳台滑雪运动员在AO、MI及AO+MI任务中的皮层激活模式。结果表明，AO+MI在FDR校正后显著激活额中回、中央前回和中央后回，而单独AO或MI均未产生显著激活。条件间比较显示AO+MI在额顶叶区域（额中回、顶下小叶、缘上回）比AO诱发更强的ΔHbO反应，但与MI的差异较有限。运动员等级未显著调节这些效应。这些发现与双重动作模拟假说（DASH）一致，表明并发观察与想象在精英运动员中更有效地招募参与动作表征和视觉运动整合的皮层过程。中央前回和中央后回的协同激活支持DASH模型，尤其对于依赖姿势控制、力量施加时机和全身协调的跳台滑雪起跳阶段。额中回参与表明AO+MI不仅依赖感觉运动系统的重复激活，还涉及维持内部动作表征所需的高阶认知控制。条件间差异主要位于顶下小叶和缘上回，这些区域与身体图式、多感觉整合和视觉运动转换相关，提示AO+MI相对AO的优势源于整合外部视觉运动信息与内部动觉表征的额外需求。然而，AO+MI对MI的优势不显著，可能因为MI本身在精英运动员中已是有效的运动模拟方式，能直接激活内化的运动表征。AO和MI单独条件下未观察到显著激活，可能与神经效率假说一致：高技能运动员在专项任务中表现为更低的皮层激活，反映更高效的神经处理。但本研究未包含新手或中级对照组，也未测量行为表现变化，故无法直接验证神经效率。运动员等级未显著影响任务效应，说明AO+MI的优势在顶级运动员中普遍存在。研究局限性包括样本量有限、fNIRS覆盖范围限于额顶叶区域、未包含短分离通道、未评估行为表现、想象生动度评分仅收集于任务后而非条件特异性等。未来研究需扩大样本、纳入更广技能水平、结合行为结果和条件特异性想象评估。
**研究结论翻译**：本研究利用fNIRS技术探讨了精英跳台滑雪运动员在AO、MI及其并发组合（AO+MI）中的脑激活模式。结果表明，仅AO+MI表现出相较于基线的显著激活，而单独AO和单独MI在多比较校正后均无显著差异。条件间差异主要出现在对应额中回、顶下小叶和缘上回的通道，提示AO+MI更有效地参与了顶叶内涉及运动表征和视觉运动整合的过程。这些发现表明，并发AO+MI相较于单一模态模拟，能更有效地激活精英跳台滑雪运动员与动作表征和视觉运动整合相关的皮层过程。
