应用注意网络测验研究乒乓球运动对注意的改善作用

余千春，董文文，陈建军，陈贵梅，王华锋，汪 凯

应用注意网络测验研究乒乓球运动对注意的改善作用

余千春1，董文文2，陈建军2，陈贵梅3，王华锋4，汪 凯2

目的：应用注意网络测验探讨乒乓球运动对注意功能的影响。方法：随机选取27名在校大学生作为乒乓球组和28名在校大学生作为对照组。两组被试的性别、年龄及受教育年限匹配，在试验前均无乒乓球运动经历。两组被试完成首次注意网络测验后，乒乓球组进行乒乓球训练2年，每天训练约2 h，两组再次进行注意网络测验，比较注意系统中警觉、定向及执行控制网络效率有无差别。结果：乒乓球组警觉网络的前、后测量差值明显高于对照组（P<0.05），执行控制网络和总反应时间的前、后测量差值明显低于对照组（P<0.05），两组被试的定向网络效率及总体正确率无统计学差异（P>0.05）。结论：乒乓球运动对注意具有改善作用，尤其是注意系统中的警觉和执行控制网络。

注意网络测验；乒乓球；注意

研究证实，运动可以促进身体健康、延缓衰老并减少疾病发生[1]。近年来，运动与认知的关系逐渐引起多领域科学工作者的兴趣与重视。以往运动与认知的相关研究多集中在记忆等方面，很少涉及运动与注意的关系。注意是参与认知过程的重要环节，值得对其深入探讨。

科学家将注意分为若干模块或网络。其中比较著名的是POSNER等人提出的注意网络学说，该学说将人类注意系统分成3个在解剖和生化机制上相对独立的网络—警觉网络、定向网络和执行控制网络[2-3]。警觉网络维持警醒状态以准备接受传入信息，与右脑半球额叶和顶叶相关[4]，并依赖去甲肾上腺素系统[5]；定向网络选择性处理传入信息，与颞顶交界区和顶上小叶相关[4]，并依赖胆碱能系统[6]；执行控制网络制定计划，监测并解决冲突[7]，与前扣带回有关[4]，并依赖多巴胺系统的支持[8]。注意网络测验是由美国科学院院士FAN J等人设计的用于检测注意网络效率的一种简单易行的行为学试验[9]，可以量化评定注意系统3个网路的各自效率，并已广泛应用于正常被试及多种疾病人群[10-11]。

乒乓球是中国国球，具有广泛群众基础并在世界其他国家日益流行。灵活判断球体速度、高度、旋转角度、轨迹、落点，及时准确选择反攻方式，在最佳时间应用最佳击球手法与力度等是乒乓球运动的基本要求，所以，乒乓球运动员必须具备高度的注意能力。据此推断，乒乓球运动可能对注意具有改善作用。本试验利用注意网络测验首次探讨了乒乓球运动对注意网络的影响。

作者单位：1.安徽医科大学体育部，安徽合肥230032；2.安徽医科大学第一附属医院神经内科神经心理学实验室，安徽合肥230022；3.安徽医科大学公共卫生学院流行病与卫生统计学系，安徽合肥230032；4.北京体育大学，北京100084。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

乒乓球组：随机选取60名欲报名参加安徽医科大学乒乓球俱乐部的大学生，再从中随机选取30名大学生作为乒乓球组参加乒乓球俱乐部。乒乓球组共进行2年乒乓球训练，每年训练160天，每天约2 h，2年共训练约640 h。剔除3名未能坚持2年训练的学生，剩下共27名学生，其中男14名，女13名，在首次试验时年龄（19．741±1．318）岁，受教育年限（13．370±0．688）年，每日进行乒乓球训练时间（2．037±0．308）h，共训练 2 年。乒乓球组所有被试在首次试验前从未进行过乒乓球运动。对照组：在上述选取的60名大学生中，经随机选取30名参加乒乓球俱乐部后，将剩余的不能参加乒乓球俱乐部的30名大学生作为对照组。对照组剔除中途参加过乒乓球运动的学生2名，剩下共28名学生。其中男15名，女13名，在首次试验时年龄（19．679±2．091）岁，受教育年限（13．179±0．612）年。对照组所有被试在两次试验前均未进行过乒乓球运动。

两组被试在性别、年龄和受教育年限方面均无统计学差异（P＞0．05），在每日乒乓球训练时间上差异有统计学意义（t=35．034，P＜0．001）。所有被试均身体健康，未患任何神经系统疾病。所有被试在试验前均被告知试验目的并取得知情同意，符合伦理学标准。

1.2 研究方法

1.2.1 注意网络测试 共336次试验，其中24次为练习，312次为正式试验。每次试验时首先呈现中心注视点“+”400～1 600 ms，随后呈现提示“*”100 ms，其后再次单独呈现中心注视点400 ms，最后在屏幕中心呈现靶刺激不超过2 700 ms。只要被试做出按键反应，靶刺激立即消失。（见图1）。提示分3种类型：（1）无提示：仅有中心注视点而没有提示；（2）中心提示：单个提示呈现在中心注视点处；（3）双重提示：两提示分别呈现在中心注视点的上方和下方；（4）空间提示：单个提示呈现在中心注视点的上方或下方（见图2）。无提示、中心提示及双重提示无法预测靶刺激即将出现的位置，空间提示可以预测靶刺激位置（靶刺激出现在空间提示呈现处）。靶刺激为方向朝左或朝右的箭头，两边各有两条长短与靶刺激相同的线段，线段伴或不伴有箭头。靶刺激共分3种情况：（1）中性：两边线段没有箭头；（2）一致：两边线段有箭头，所指方向与靶刺激所指方向相同；（3）不一致：两边线段有箭头，所指方向与靶刺激所指方向相反（见图3）。

ANT实验用E-Prime软件编制，运行于14．1寸笔记本电脑。被试坐在距电脑屏幕中心40 cm处，屏幕中央正对于被试正中矢状面。嘱被试尽可能快速准确地报告靶刺激所指方向。若靶刺激指向右则按右方向键，若指向左则按左方向键。整个注意网络测验持续约30 min。

采用乒乓球组、对照组前后测试验设计，乒乓球组接受为期2年每天约2 h的乒乓球训练，对照组不接受干预。在乒乓球训练开始前一周对乒乓球组和对照组进行前测，干预结束后一周内进行后测。

图1 一次ANT 实验的时间进程Fig. 1 Time course of one ANT test

图2 4 种提示类型Fig. 2 Four types of cues

图3 3 种靶刺激类型Fig. 3 Three types of target stimulation

1.2.2 测试指标 基于反应时的差值分别计算出警觉、定向及注意网络的效率值[9]。（1）警觉网络效率值（ms）=无提示条件下的反应时-双重提示条件下的反应时；（2）定向网络效率值（ms）=中心提示条件下的反应时-空间提示条件下的反应时；（3）执行控制网络效率值（ms）=不一致条件下的反应时-一致条件下的反应时。对于警觉和定向网络，所得效率值越大（即反应时差值越大），则该网络效率越高；对于执行控制网络，所得效率值越小（即反应时差值越小），则该网络效率越高。

为排除ANT总反应时差别的可能影响，分别计算各网络的效率比率。各网络的效率比率=该网络的效率值（即反应时差值）/总反应时。

1.2.3 数据处理 应用PASW Statistics 18．0（即 Spss18．0）软件进行统计分析，数据用均数±标准差表示。采用独立样本T检验分别比较乒乓球组和对照组前测的ANT成绩，以及乒乓球组和对照组前后测的ANT成绩的差值。P＜0．05认为差异具有统计学意义。

2 结 果

2.1 ANT试验前测结果

对乒乓球组和对照组的前测结果进行独立样本T检验，乒乓球组和对照组的警觉网络效率值分别是（33．259±10．188）和（34．393±11．846），无统计学差异（P＞0．05），执行控制网络效率值分别为（112．333±29．072）和（108．821±22．964），无统计学差异（P＞0．05），定向网络效率值分别为（40．222±14．614）和（38．714±16．979），无统计学差异（P＞0．05），总反应时分别是（592．185±37．796）和（590．750±62．126），无统计学差异（P＞0．05），正确率分别是（98．222±1．450）和（98．036±1．232），无统计学差异（P＞0．05）。

比较两组被试前测的效率比率得到与效率值一致的结果。乒乓球组和对照组的警觉网络效率比率分别是（0．057±0．018）和（0．060±0．023），无统计学差异（P＞0．05），执行控制网络效率比率分别为（0．190±0．485）和（0．187±0．046），无统计学差异（P＞0．05），定向网络效率比率分别为（0．068±0．025） 和（0．066±0．029），无统计学差异（P＞0．05）。

结果显示，乒乓球组和对照组的警觉、定向和执行控制网络的前测效率值和效率比率均无显著性差异，提示两组被试在干预前各项指标均处于同一水平，可以进行试验后测的差异比较（见表1）。

表1 乒乓球组和对照组前测ANT 成绩比较（均数±标准差）Tab. 1 ANT scores of the two groups before training（M±S）

2.2 ANT试验后测结果

乒乓球组和对照组后测ANT成绩中的警觉网络效率值、执行控制网络效率值和总反应时的差异均具有统计学意义（P＜0．05），定向网络效率值和正确率无统计学差异（P＞0．05）（见表 2）。

表2 乒乓球组和对照组后测ANT 成绩比较（均数±标准差）Tab. 2 ANT scores of the two groups after training（M±S）

比较两组被试后测的效率比率得到与效率值一致的结果。乒乓球组和对照组后测ANT成绩中的警觉网络效率比率和执行控制网络效率比率的差异具有统计学意义（P＜0．05），定向网络效率比率无统计学差异（P＞0．05）。

2.3 前、后测结果差值比较

乒乓球组和对照组前后测警觉网络效率值的差值分别是（23．852±14．301）和（-0．750±16．270），差异具有统计学意义（P＜0．05），提示乒乓球组训练后的警觉网络效率值高于对照组的警觉网络效率值，即乒乓球组经过训练后警觉网络效率提高。乒乓球组和对照组前后测的执行控制网络效率值的差值分别为（-67．704±33．566）和（-2．214±22．820），差异具有统计学意义（P＜0．05），提示乒乓球组训练后的执行控制网络效率值低于对照组的执行控制网络效率值，即乒乓球组经过训练后执行控制网络效率提高。乒乓球组和对照组前后测的定向网络效率值的差值分别为（-0．407±15．899）和（3．107±15．113），差异无统计学意义（P＞0．05）。此外，乒乓球组前后测的总反应时的差值明显小于对照组（乒乓球组：（-32．222±43．742），对照组：（-1．500±60．314）），具有统计学差异（P＜0．05）。乒乓球组和对照组前后测的正确率的差值分别是（0．259±1．375）和（-0．107±1．423），无统计学差异（P＞0．05）（见表 3）。

表3 乒乓球组和对照组前后测ANT 成绩的差值比较（均数±标准差）Tab. 3 The comparison of difference values（post training-pre training）between the two groups（M±S）

比较两组前后测的效率比率的差值得到与效率值一致的结果。乒乓球组和对照组前后测的警觉网络效率比率的差值分别是（0．046±0．025）和（-0．001±0．032），差异具有统计学意义（P＜0．05），提示乒乓球组训练后的警觉网络效率比率高于对照组，即乒乓球组训练后的警觉网络效率提高。乒乓球组和对照组前后测的执行控制网络效率比率的差值分别为（-0．110±0．059）和（0．003±0．048），差异具有统计学意义（P＜0．05），提示乒乓球组训练后的执行控制网络效率比率较低，即乒乓球组训练后具有更高的执行控制网络效率。乒乓球组和对照组前后测的定向网络效率比率的差值分别为（0．003±0．028）和（0．004±0．023），二者差异无统计学意义（P＞0．05）。

3 讨 论

研究证实，运动可以改善身体机能[1]。随着研究的不断深入，运动与认知的关系已逐步成为体育科学、神经科学、认知科学等多领域学科学者的共同研究热点。注意作为认知过程的重要环节，可能受到运动影响，但目前的相关研究很少。乒乓球作为我国国球，需要运动员具备高度的敏捷性和灵活性，这与保持良好的注意功能密不可分。据此推测，乒乓球运动可能对注意具有改善作用。本研究应用注意网络测验（ANT）首次对乒乓球运动者的注意功能进行测查。实验结果提示，乒乓球运动对注意网络具有改善作用，尤其是警觉和执行控制网络。

研究表明，运动可以强身健体。但近年研究发现，运动还可以改善认知功能。动物实验研究表明，运动可以改善学习和记忆能力[12]。通过改良的工作记忆测试研究发现，运动有助于提高工作记忆[13]。另有研究发现，运动增加老年人脑组织容量，进一步支持运动对脑功能的改善作用。由REUTER等人发起的对帕金森病人的研究结果显示，锻炼可以改善帕金森病患者的运动障碍并增加其主观幸福感[14]。HILLMAN等人通过对24名儿童及27名成年人进行认知测验后证实，运动与认知具有正性相关作用[15]。此外，已有研究表明，运动相关疾病对认知起负性作用。例如，HUTCHISON等人指出，运动损伤可以导致认知能力下降[16]；运动神经元病如肌萎缩侧索硬化可以导致认知障碍如额颞叶痴呆[17]。

对运动与认知关系的研究具有重要意义。一方面可以帮助我们更好地认识和理解运动；另一方面，也是更为重要的一点在于，未来可以针对性地利用运动来改善脑功能，甚至帮助认知障碍患者进行康复训练。作为认知过程的重要环节，注意贯穿于生活各方面。然而，对运动与注意关系的研究相对较少。乒乓球是一种对注意要求极高的体育运动，可能对注意功能具有改善作用。本试验应用ANT第一次对乒乓球运动者的注意网络功能进行探讨，结果提示乒乓球运动对注意具有改善作用，尤其是警觉和执行控制网络。该结果与KRAMER等人的研究结论一致。他们运用任务转换等实验范式研究后指出，运动可以提高执行控制能力[18]。ROSANO等人通过数字符号转换实验亦证实了运动对执行控制功能的促进作用[19]。COLCOMBE和KRAMER等人进行荟萃分析后指出运动能够改善老年人认知功能，尤其是执行控制功能[20]。Stroop测验可有效反映执行控制能力，BUCK等人实验发现，运动可以显著提高Stroop测试成绩[21]。BIXBY等人对120名健康被试进行Stroop测试得到一致结果，支持运动对执行控制功能的改善作用[22]。

注意是一十分复杂的认知过程。直到20世纪90年代，科学家POSENER在解剖、生化和认知行为等研究的基础上提出了注意网络学说，并将注意划分为三个相对独立的功能网络：警觉、定向和执行控制网络[2-3]。该理论简介系统地概括了注意过程并已得到学术界的普遍认可。FAN J正是根据上述理论设计了注意网络测验（ANT），以针对性地对注意功能进行测查。目前，ANT的有效性已经通过神经影像学[18]和认知行为科学[23]的验证，并广泛应用于正常人[24-25]、精神分裂症[26]、抑郁症[27]、成人广泛焦虑障碍[28-29]和遗传疾病[30]等众多正常人和疾病人群注意功能的研究。

（1）警觉网络：用以维持警醒状态以时刻准备接受传入信息。乒乓球球体轻、速度快，转速高，其千变万化的高度、速度和旋转角度对运动员的反应力提出很高挑战。运动员首先要辨别对方的发球攻势，甚至需要捕捉到对手的任何一丝细微动作变化，以尽可能为后续比赛争取主动。此后，面对高速运动的来球，运动员须尽可能准确估计球体的运行轨迹、可能落球点，时刻注意来球变化，从而为最佳击球提供选择依据。在整场乒乓球运动比赛中，保持对球体的这种高度注意成为快速准确应对球体变化并最终赢得比赛的重要前提。因此，乒乓球运动要求运动员具备良好的警觉能力。此外，警觉网络依赖去甲肾上腺素系统[5]。以往研究表明，乒乓球等体育竞赛中及竞赛后人体内儿茶酚胺（包括去甲肾上腺素）释放量会增加[31]。当乒乓球运动者完成ANT测试时，测试任务使其置身于类似比赛的情境中，增加的儿茶酚胺释放量对高效完成测试起到一定程度的促进作用，导致警觉网络效率增加。

（2）执行控制网络：用以制定计划，监测并解决冲突[7]，其功能受损则导致在日常生活及工作任务中应对和处理能力下降。乒乓球运动以体能为基础，以技巧战术为核心，体能、技巧和智能三位一体，相辅相成。当今乒乓球技术发展的特点是速度与旋转相结合，找到击球速度与旋转相结合的最佳控制点要求人拍球的最佳合一。以发球抢攻为例，这是直板快攻打法中力争主动、先发制人的主要战术。仅发球抢攻这一种战术就因打法不同而分为正手发转与不转、侧身正手（高抛或低抛）发左侧上（下）旋球、反手发右侧上（下）旋球、反手发急球或急下旋球和下蹲式发球等多种类型。乒乓球运动员还需要正确及时地处理各种球体信息如球体速度、可能轨迹和落点时间，并在最佳击球时间、最佳击球点、应用最佳击球速度[32]，同时高度协调好全身各关节肌肉及眼手足运动，从而向对手发起有效反攻[33]。打法有快攻、弧圈球和削球等，旋转种类繁多，仅典型旋转就有20余种，包含复杂的速度、时间及空间特点，技术风格囊括狠、稳、变。综上所述，乒乓球作为一种对速度和技巧策略要求较高的体育运动，涵盖了速度、力量、旋转、落点、节奏及调节等多方面能力，具有高度灵活性。运动者需要根据来球信息迅速做出最佳选择，抑制可能因习惯或受对手发球误导而做出的错误应对方案，同时决定该做何种应对行为及怎样执行这种应对行为[34]。因此，乒乓球运动要求运动员具备良好的执行控制能力。此外，执行控制网络依赖多巴胺系统的支持[8]。动物实验表明，运动可以增加多巴胺受体的表达并减少多巴胺神经元的缺失[35-36]。乒乓球运动改善注意系统的执行控制网络可能与运动员体内多巴胺系统功能增强有关。

（3）定向网络：主要作用在于从传入的感觉信息中进行选择性处理，使被选择的信息获得优势加工[37]，依赖胆碱能系统[6]。本研究未发现乒乓球运动对定向网络的改善作用，可能原因有以下两点：乒乓球运动确实对定向网络无影响（这种可能性较大）；定向网络效率的改善可能需要在更高强度更长时间的乒乓球运动训练后才得以体现。

本试验结果还显示，乒乓球组的总体反应时间明显短于对照组，提示乒乓球运动者具有较快的认知处理速度。这与前述研究结果一致。

4 结 论

本试验应用注意网络测试（ANT）首次对乒乓球运动与注意网络的关系进行研究。乒乓球运动组的警觉网络、执行控制网络效率较对照组高、总体反应时明显少于对照组，结果提示，乒乓球运动对注意具有改善作用，尤其是警觉和执行控制网络。

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Effects of Playing Table Tennis on Attentional Improvement by Attention Net Test

YU Qianchun1，DONG Wenwen2，CHEN Jianjun2，CHEN Guimei3，WANG Huafeng4，WANG Kai2
（1．Dept．of PE，Anhui Medical University，Hefei 230032，China；2．Dept．of Neurology，Laboratory of Neuropsychology，the First Hospital of Anhui Medical University，Hefei 230022，China；3．Dept．of Epidemiology and Biostatistics，School of Public Health，Anhui Medical U－niversity，Hefei 230032，China；4．Beijing Sport University，Beijing 100084，China）

Objective：Using the attention network test to explore the probable effects of playing table tennis on attention．Method：Randomly selected 27 ordinary college students for table tennis players group and 28 ordinary college students for control group．All of them were matched for gender，age and years of education and had never played table tennis before．Both table tennis players and control subjects were asked to complete the attention network test as pre-test．Table tennis group then went on table tennis training for at least two years and kept on training at least two hours each day．Two groups were asked to complete the attention network test again and the efficiency of alerting，orienting and executive control networks was compared．Results：After training，table tennis group showed significantly higher difference of the efficiencies in alerting （P＜0．05），significantly lower difference of the efficiencies in executive control networks and overall reaction time than the control group （P＜0．05）．There were no significant differences in orienting networks and overall accuracy （P＞0．05）．Conclusion：The results indicated that table tennis training can improve attention，especially the alerting and executive control networks．

attention network test；table tennis；attention

G 804．86

A

1005-0000（2012）03-219-05

2012-02-22；

2012-04-11；录用日期：2012-04-14

国家自然科学基金项目（项目编号：30870766）

余千春（1974-），男，安徽宿松人，副教授，研究方向为体育社会学与运动医学。