女性足球运动员闭眼与睁眼转换期间静息态脑电的频率特异性调节

《Frontiers in Psychology》：Frequency-specific resting-state EEG modulation during eyes-closed and eyes-open transitions in female soccer players

　　

本研究旨在探讨女性足球运动员与女性大学生在睁眼（eyes-open, EO）和闭眼（eyes-closed, EC）条件下的静息态脑电图（electroencephalography, EEG）活动差异。研究共纳入25名女性足球运动员和20名女性大学生。使用32通道EEG系统分别记录3分钟EO和3分钟EC条件下的静息态EEG信号。采用快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform, FFT）计算delta（0.5–4 Hz）、theta（4–8 Hz）、alpha（8–13 Hz）和beta（13–30 Hz）频带的绝对功率（μV²）。电极被分组为四个感兴趣区（regions of interest, ROIs）：额区、中央区、顶区和枕区。通过三因素重复测量方差分析（Group × Condition × ROI）和差值分数分析（Δ = EC – EO）检验组间差异。结果显示，所有频带中Condition和ROI的主效应均显著（均p < 0.01），表明EC–EO转换可靠地调节了静息态EEG活动。alpha或theta频带未观察到显著的组相关效应（均p > 0.05）。相比之下，beta频带发现显著的Condition × ROI × Group交互作用（p < 0.05），而delta频带表现出显著的Condition × Group和Condition × ROI × Group交互作用（均p < 0.05）。此外，差值分数分析在校正多重比较前揭示了beta和delta频带在EC–EO调节方面的探索性组间差异；然而，这些效应在错误发现率（FDR）校正后不再显著。总之，女性足球运动员与女性大学生的静息态EEG调节模式在频率和区域上存在差异，尤其涉及beta和delta频带。相比之下，alpha和theta活动主要反映EO和EC条件引起的基本生理反应，未表现出明显的运动专项差异。这些发现提示，长期参与足球运动可能与静息态神经调节模式的差异有关，涉及先前被认为参与视觉信息处理和感觉运动调节的振荡过程，但这些模式的功能意义仍需进一步验证。本研究为理解开放式技能运动中的运动相关神经适应提供了新的实证证据。

长期运动训练可通过经验依赖性可塑性重塑大脑功能组织。静息态脑电图（electroencephalography, EEG）可反映内在神经活动及大脑适应环境变化的能力。在静息态范式中，睁眼（eyes-open, EO）与闭眼（eyes-closed, EC）条件的转换被认为是研究从内部导向信息处理转向外部导向知觉加工的重要模型。以往研究已证明，EC–EO转换不仅改变脑电功率，还会导致空间活动模式的重组，尤其在后部视觉相关皮层区域。不同频带具有相对特异的功能意义：theta（4–8 Hz）与认知控制和工作记忆有关；alpha（8–13 Hz）被视作视觉抑制与内部注意的指标，在EC时增强、EO时受抑制；beta（13–30 Hz）与主动信息处理、感觉运动整合相关；delta（0.5–4 Hz）在觉醒状态下也参与注意力分配与环境监控。在运动员群体中，长期专项训练可能改变大脑功能组织，但运动员在EC–EO转换中的静息态EEG调节模式尚缺乏一致证据，且大部分研究集中于男性或混合性别样本。足球是典型的开放式技能运动，要求运动员持续监测动态环境并快速做出决策，因此可以假设足球运动员在从内部定向静息状态（EC）转向外部定向环境监测状态（EO）时可能表现出不同的神经调节特征。然而，目前系统比较女性足球运动员与非运动员在静息态EC–EO转换中的多频段、多区域特征的研究仍有限。Gu Z、Ma H-W和Gong B开展的本研究旨在填补这一空白，比较女性足球运动员与女性大学生在EC和EO条件下不同脑区（额、中央、顶、枕）和频带（delta、theta、alpha、beta）的EEG功率差异，并探讨组间差异的频率和区域特异性。

在研究方法方面，研究共招募25名女性足球运动员（来自中国太平中国女足联赛（China Taiping CFA Women's Football League），均有至少10年系统足球训练经验；位置包括守门员2人、后卫9人、中场8人、前锋6人）和20名无团体球类训练背景的女性大学生。研究人员采用32通道EEG系统（Ag/AgCl电极，按国际10–20系统放置）在3分钟EO和3分钟EC条件下记录静息态EEG，采样率500 Hz。离线预处理使用EEGLAB，包括带通滤波（0.1–30 Hz）、50 Hz陷波滤波、独立成分分析（independent component analysis, ICA）去除眼电伪迹、分段（2秒）、幅值±100 μV剔除、平均参考。以快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform, FFT）计算各频带绝对功率（μV²），并将电极分为额区、中央区、顶区和枕区四个感兴趣区（regions of interest, ROIs）。统计分析采用三因素重复测量方差分析（Group × Condition × ROI）及差值分数（Δ = EC – EO）的独立样本t检验，并使用错误发现率（false discovery rate, FDR）校正。

3.1 描述性统计：总体来看，EEG功率随条件和区域变化，闭眼条件下的功率通常高于睁眼条件。不同组别和频带的具体数值以均值和标准差形式在原文中报告。

3.2 EC–EO调节（Δ = EC – EO）的组间差异：通过计算Δ值并比较组间差异，FDR校正后未发现任何频带或ROI存在显著组间差异（q > 0.05）。未校正时，beta频带在额区（p = 0.024，Cohen's d = ?0.701）、delta频带在顶区（p = 0.006，Cohen's d = ?0.859）和枕区（p = 0.035，Cohen's d = ?0.655）存在潜在差异，但校正后均不显著。

3.3 重复测量方差分析：对所有频带分别进行三因素重复测量ANOVA。结果在所有频带中，条件主效应和ROI主效应均显著（条件p < 0.01；ROI p < 0.001）。alpha和theta频带未发现任何组相关主效应或交互效应（p > 0.05），但存在显著的Condition × ROI交互（p < 0.001）。beta频带发现显著的Condition × ROI × Group交互（F(3,129) = 3.109，p = 0.029，η_p² = 0.067）。delta频带存在显著的Condition × Group交互（F(1,43) = 5.158，p = 0.028，η_p² = 0.107）和Condition × ROI × Group交互（F(3,129) = 2.688，p = 0.049，η_p² = 0.059）。

3.4 事后分析（估计边际均值）：在beta频带，足球组闭眼与睁眼条件之间的总体差异显著（p < 0.001），而对照组总体差异不显著（p = 0.133）；但对照组在四个ROI上分别显示局部EC–EO差异。在delta频带，足球组在所有ROI均表现出显著EC–EO差异（均p < 0.01），而对照组仅中央区显著（p = 0.001）。这些结果提示，足球组的EC–EO调节模式在beta和delta频带上比对照组具有更广泛的区域分布。

在讨论方面，研究指出，alpha和theta频带未出现组相关效应，表明EC–EO转换引起的这两类振荡变化主要反映基本的神经生理机制，而非运动专项差异。这与alpha频带参与视觉抑制和内部定向注意的经典功能一致。beta频带显示的组相关空间调节模式可能与视觉注意、感觉运动整合和环境监测相关，因为中央、顶、枕区域分别涉及感觉运动整合、空间注意和视觉处理。delta频带的组相关效应提示长期足球训练可能伴随后部脑区delta调节的差异，但差值分析未通过FDR校正，故应谨慎解读。研究还讨论到，足球