想象训练对大学生运动员认知功能的影响：一项随机对照试验

《Frontiers in Cognition》：Effects of imagery training on cognitive function among collegiate athletes: a randomized controlled trial

　　

摘要：认知功能对于运动表现至关重要，但常常因疲劳、压力以及运动与学业双重需求而受损。虽然体育锻炼和运动想象都被证明会影响认知，但它们在大学生运动员中的急性效应比较仍未被充分探索。本研究比较了深蹲想象、深蹲执行和静坐休息对认知表现的影响。研究人员将98名大学生运动员随机分配到深蹲想象组（30分钟坐姿深蹲想象；n=36）、深蹲执行组（5组1分钟深蹲，每组间休息10秒；n=32）或对照组（30分钟静坐休息；n=30）。使用Stroop任务、Flanker任务、Sternberg任务和视觉搜索任务在干预前后评估认知表现。研究人员进行了双向重复测量方差分析（组别×时间），并对18个主要交互效应检验应用了Benjamini–Hochberg错误发现率（FDR）程序。深蹲想象和深蹲执行均改善了认知表现，特别是抑制控制和工作记忆。在Stroop反应时间（简单和复杂）和Sternberg反应时间（一项和三项条件）上发现了显著的组别×时间交互作用（所有p < 0.01，偏η² = 0.10–0.14）。后续分析表明，这些改善主要由深蹲想象组驱动。与深蹲执行相比，深蹲想象在Stroop简单和Sternberg三项条件的反应时间上产生了更大的减少，而在Stroop复杂和Sternberg一项条件的改善上则相当。深蹲想象在视觉搜索一致反应时间上的改善也优于深蹲执行和对照组。在视觉搜索不一致准确率上观察到了显著的组别×时间交互作用（p < 0.05，偏η² = 0.08–0.14），反映了深蹲执行后准确率下降，而深蹲想象组和对照组的准确率保持稳定。尽管Flanker不一致准确率最初显示出显著的交互作用（p = 0.032，偏η² = 0.07），但该效应未通过FDR校正（p_FDR = 0.082）。这些发现表明，急性深蹲想象能够增强抑制控制和工作记忆，而不伴有体力活动的弊端。深蹲可视化作为一种低强度、实用的认知改善方法，适用于大学生运动员。

**论文解读文章**

**研究背景与问题**

在竞技体育中，最佳表现不仅依赖于体能，还取决于在压力下适应快速变化情境并做出有效决策的能力，这一能力由认知功能（cognitive function）支撑。认知功能包括感知、处理、存储和应用信息的基本能力，涵盖执行功能（executive function）、记忆、注意、知觉、语言和精神运动技能等多个领域。大学生运动员面临高强度训练、竞技表现与学业责任、心理社会压力的双重挑战，需要持续的认知努力。因此，在不增加额外身体负荷的前提下支持认知功能的策略尤为重要，而运动想象（motor imagery）可能是一种潜在的有效方法。运动想象是个体在不实际执行动作的情况下在心理上模拟动作的心理技术，涉及视觉和动觉特征。已有研究表明，结构化想象干预可能影响工作记忆（working memory）、注意和执行功能，但系统性研究运动想象对大学生运动员认知功能的急性效应仍不足。深蹲运动是一种基础下肢动作，运动员熟悉且易于标准化。基于功能等价（functional equivalence）理论，想象相同动作可能涉及与物理执行部分重叠的认知和神经过程。然而，一次深蹲想象是否产生与深蹲执行相当的认知效应尚不清楚。因此，本研究旨在通过三组随机对照设计，调查深蹲想象和深蹲执行对大学生运动员认知功能的急性效应。

**研究内容与结论**

研究人员招募了98名马来西亚国立大学的大学生运动员，随机分为深蹲想象组（n=36）、深蹲执行组（n=32）和对照组（n=30）。深蹲想象组进行30分钟的标准化引导想象（第一人称视角，包含视觉和动觉成分）；深蹲执行组完成5组1分钟静态深蹲（组间休息10秒），总时长约30分钟；对照组静坐30分钟。在干预前后使用Stroop任务（评估抑制控制）、Sternberg任务（评估工作记忆）、Flanker任务（评估注意控制）和视觉搜索任务（评估选择注意和视觉知觉）进行认知评估。主要结果指标为正确反应的反应时间（毫秒）和准确率（百分比）。采用双向重复测量方差分析（组别×时间），并对18个主要交互效应应用Benjamini–Hochberg错误发现率（FDR）校正。结果表明，深蹲想象和深蹲执行均改善了认知表现，特别是抑制控制和工作记忆。深蹲想象在Stroop简单和复杂条件、Sternberg一项和三项条件的反应时间上均显著减少，且优于深蹲执行的某些方面。深蹲想象在视觉搜索一致反应时间上也有显著改善。深蹲执行后视觉搜索不一致准确率下降，而深蹲想象组稳定。研究发表在《Frontiers in Cognition》。

**关键技术与方法**

本研究采用三臂随机对照设计，参与者从马来西亚国立大学招募。关键技术包括：1）标准化认知任务评估：使用Stroop任务（抑制控制和选择注意）、Sternberg范式（工作记忆）、Flanker任务（注意控制和执行功能）和视觉搜索任务（选择注意和视觉知觉），任务顺序固定，刺激随机呈现；2）干预方案：深蹲想象组接受30分钟标准化引导想象（第一人称视角，视觉和动觉成分），深蹲执行组完成5组1分钟静态深蹲（组间休息10秒），对照组静坐30分钟；3）统计分析：双向重复测量方差分析（组别×时间），应用Benjamini–Hochberg FDR校正（水平0.05），事后简单效应分析和Bonferroni校正。样本量基于G*Power计算（效应量f=0.20，α=0.05，统计功效0.90），招募98名参与者超过所需84名。

**研究结果**

**1. Stroop任务**

- **反应时间**：简单条件中，深蹲想象组反应时间显著减少（103.14 ms），而深蹲执行组和对照组无显著变化。深蹲想象组的减少显著大于深蹲执行组和对照组。复杂条件中，深蹲想象组（164.72 ms）和深蹲执行组（113.07 ms）均显著减少，对照组无变化；深蹲想象组减少显著大于对照组，但与深蹲执行组无显著差异。组别×时间交互作用显著（简单：p=0.007，偏η2=0.100；复杂：p=0.002，偏η2=0.129），均通过FDR校正（p_FDR=0.025和0.012）。

- **准确率**：简单和复杂条件中准确率均随时间轻微下降，但无显著组别×时间交互作用。

**2. Sternberg任务**

- **反应时间**：一项条件中，深蹲想象组反应时间显著减少（84.58 ms），深蹲执行组和对照组无显著变化；深蹲想象组减少显著大于对照组，但与深蹲执行组无显著差异。三项条件中，深蹲想象组显著减少（86.42 ms），且显著大于深蹲执行组和对照组。组别×时间交互作用显著（一项：p=0.006，偏η2=0.104；三项：p=0.001，偏η2=0.14），均通过FDR校正（p_FDR=0.025和0.009）。五项条件中无显著交互作用。

- **准确率**：各项条件中无显著组别×时间交互作用。

**3. Flanker任务**

- **反应时间**：一致和不一致条件中反应时间均随时间显著改善，但无显著组别×时间交互作用。

- **准确率**：不一致条件中初始显著交互作用（p=0.032，偏η2=0.07）未通过FDR校正（p_FDR=0.082），因此不解释为稳健效应。

**4. 视觉搜索任务**

- **反应时间**：一致条件中，深蹲想象组反应时间显著减少（57.25 ms），且显著大于深蹲执行组和对照组。组别×时间交互作用显著（p=0.001，偏η2=0.135），通过FDR校正（p_FDR=0.009）。不一致条件中无显著交互作用。

- **准确率**：一致条件中无显著变化。不一致条件中，深蹲执行组准确率显著下降（6.44个百分点），而深蹲想象组和对照组稳定；组别×时间交互作用显著（p=0.015，偏η2=0.084），通过FDR校正（p_FDR=0.045）。深蹲执行组准确率下降显著大于深蹲想象组和对照组。

**讨论与结论**

讨论部分指出，本研究在大学生运动员中检验了深蹲想象和深蹲执行对认知功能的急性效应。深蹲想象与抑制控制、工作记忆和视觉注意的部分反应时间指标改善相关，深蹲执行也在某些指标上产生改善，但模式较不一致。直接比较显示，深蹲想象仅在部分反应时间指标上优于深蹲执行。这些选择性行为改善可能通过额顶叶控制系统（frontoparietal control systems）解释，运动想象与物理执行共享部分认知控制过程。但本研究未收集神经影像数据，脑区参与仅为理论可能性。从应用角度看，深蹲想象是一种低身体负荷策略，适用于高强度训练或损伤康复期。局限性包括：仅单次干预、固定任务顺序可能引入练习效应、未评估想象能力和即时操作检查、未直接测量期望和唤醒、行为结果无法推断神经机制。

结论部分翻译：本研究证明，急性深蹲想象和深蹲执行可能影响大学生运动员认知表现的特定方面，深蹲想象在部分反应时间指标上产生比深蹲执行更大的改善。研究结果表明，当不希望额外体力消耗时，深蹲想象可能提供一种实用的低身体负荷策略，以支持抑制控制、工作记忆和视觉注意。然而，这些效应并非在所有认知指标上一致，深蹲想象并非普遍优于深蹲执行。总体而言，本研究为运动想象作为运动训练辅助手段的价值提供了日益增长的证据，但需要进一步研究确定这些急性效应的持久性和实际迁移。