运动视觉功能训练在竞技体育中的应用

刘 妍, 闫 琪

(1.河北师范大学,河北 石家庄 050024; 2.国家体育总局体育科学研究所,北京 100061)

运动视觉即运动中的观察能力,比赛中运动员往往依靠视觉获取信息判断赛场情况,进而作出相关决策,因此,对视觉能力的要求非常高。实践证明,掌握运动技术不仅要对肌肉系统进行训练,也要训练大脑的相关机能,而视觉功能是大脑机能的重要部分[1]。运动视觉功能训练是对视觉系统施加超负荷和逐渐增加使用需求,使运动员的视觉系统作出反应,提高运动员的视觉能力,将这些能力转移到比赛中可以帮助运动员表现出最好状态[2]。对运动员进行运动视觉功能训练,有望提高其利用视觉功能的综合能力。

1 运动视觉的构成及作用

动态视敏度中包括视觉运动能力、视觉感知能力、眼-手/脚协调能力和周边感知能力,视觉运动能力包括聚焦和追踪,视觉感知能力包括视觉记忆、视觉化和图形背景感知。

良好的静态视力在运动中不可或缺,但并不是每个运动员的双眼静态视力都要达到1.0,必要时还需采取相应措施进行矫正。动态视觉同样重要,动态视觉指能看清楚运动中的物体,运动员经过适当的视觉功能训练可以提升动态视觉能力。视觉运动能力和运动专项联系较大,如果运动员能快速有效地进行眼动,就会更快接收视觉信息从而作出相应反应。

视觉感知能力包括视觉记忆能力、视觉化能力、图形背景感知能力。视觉记忆能力即当看到图表时可以记住看的内容;视觉化能力指能在大脑中“看到一些东西”;图形背景感知能力指能认知到所看事物中重要的部分。视觉运动和视觉感知技能相互作用,运动员需要高度发展的运动技能,以及良好的视觉运动和视觉感知技能,才能有上佳的运动表现。

眼-手/脚协调能力经常被训练但很少被归为运动视觉的组成部分。通过运动视觉训练提高眼-手/脚协调能力对运动员发展运动技能、提高运动表现有深远影响。眼-手协调是指手的动作与视觉接收的刺激同步,眼-手协调训练综合了各项视觉功能训练和大脑处理速度训练。眼-脚协调能力与运动员在运动中的平衡能力关系密切。

周边感知不等于周边视觉,周边视觉不能通过外界干预得到提高,但周边感知能力可以被训练。运动视觉功能训练可使运动员快速且准确地识别周边视觉中的目标,比赛中不需花费精力用中心视觉去定位对手。

研究发现,运动视觉对不同项目有不同的影响:对棒球、网球、曲棍球等球速快的项目影响最大,其次是足球、篮球等“开放型”大球项目,赛车、滑雪等高速运动项目也极其依赖运动视觉。这提示我们:不同项目运动员的运动视觉具有项目特异性。因此,训练时需根据各项目特点设计相应的运动视觉功能训练,提高运动员的视觉能力。

2 运动视觉功能训练的理论基础

运动视觉功能训练是对视觉系统施加训练负荷,视觉系统的知觉成分也可通过运动视觉训练得到增强。运动视觉功能训练在视觉运动和视知觉技能等方面的改进将延续到比赛领域,帮助运动员发挥最佳水平。需注意的是,运动视觉能力具有个体差异性。

2.1 运动解剖学和生理学

视觉感受器可以感知光并通过眼球折射成像将这一刺激转化为神经冲动,经视神经传导神经冲动到大脑皮质视区产生视觉。眼球虹膜内含有括约肌和瞳孔开大肌,负责缩小和开大瞳孔。睫状体内睫状肌可以改变晶状体的折光。运动员常因睫状肌轻微痉挛导致视觉模糊,会对焦点远近快速切换能力产生巨大影响。运动视觉功能训练可帮助运动员放松睫状肌,加快焦点远近切换的速度。

眼球周围的6条眼球外肌属于骨骼肌,是眼球的运动装置,可适应外界的刺激和负荷。可通过训练提升眼外肌的速度、协调配合和耐力。眼球的正常运动由这6条肌肉协同完成,眼外肌通过主动肌和拮抗肌的协调配合使眼球转向不同的位置。

视网膜感受器细胞最早捕捉到外界的视觉刺激,处理后形成生物电信号[2],视神经经视交叉形成视束,由2条通路到达视皮质,这2条通路投射到的是初级视皮层,经过高级皮层的处理形成视觉认知与理解。当感受到视觉信号的刺激时,感觉神经系统会将信息通过以上形式传递到中枢神经系统,中枢神经系统将这些信息整合协调后传出运动指令引起肌肉收缩。通过眼睛向大脑输送信息到发送执行指令,完成时间不到1 s,为维持运动的持续性,这个过程将反复进行[3],给大脑形成一套熟悉的机制。运动视觉功能训练可使大脑皮层接受外界信息刺激时产生兴奋,传出动作信号,让身体及时作出合理的动作模式。

2.2 运动训练学

运动视觉功能训练遵循运动训练学原则。运动视觉功能训练的基本前提是:在专项训练中对视觉知觉、视觉运动和视觉本体感觉系统施加负荷,使其可以更好地为比赛做好准备。通过专项训练使视觉系统过载,运动员学会应对视觉和身体上的压力,从而能更好地克服比赛中遇到的各种困难。

制订运动视觉功能训练计划时要根据运动员的视觉能力和专项需要,由易到难逐渐增加训练难度,待视觉能力达到稳定状态后再提高难度。需要注意的是,有些视觉能力短期训练不易提高,需长期系统的训练才能有效。

3 国内外运动视觉研究进展

3.1 国外研究进展

美国于1970年开始在一些球类运动中进行运动视觉功能训练,发现运动员的运动表现有显著提高。1988年,美国建立视觉研究所,用于运动视觉训练仪器的开发和研究,并为各项目运动员提供视觉检测和训练之用。开展运动视觉功能干预训练源自3个关键假设[4]:运动视觉对特定运动很重要;视觉功能可以通过训练得到改善;运动员视觉能力的提高可以转化为场上的运动表现。

在亚洲,最早开始运动视觉研究的是日本。1988年后,日本关于运动视觉如何影响不同项目运动的研究结果获得国际专家的高度赞扬[5]。

国外对运动视觉的研究发现,运动视觉能力与运动员的竞技能力密切相关。与非运动员相比,运动员的各项运动视觉能力更加优秀,高水平运动员优于一般水平运动员。运动视觉存有项目特异性,不同专项运动员对运动视觉能力的需求不同。此外,运动视觉训练可以使运动员的运动表现得到提升[6]。

3.2 国内研究进展

在我国,1987年发表的文章提到通过运动视觉建立比较清楚的动作概念。孙鲁芳[7]1997年提出视觉与人体其他系统一样可以通过科学的有意识的训练得到改善。袁春平[8]2004年提到,运动视觉能力是指大脑对视觉信息的处理能力。此外,不同等级运动员运动视觉能力研究发现,运动视觉能力可以预测运动员与视觉有关的运动技能,运动水平越高的运动员,预测准确度越高。

可见,我国运动视觉功能训练相关研究较为薄弱,需建立系统的训练方法体系,重点研究与运动专项相关的运动视觉能力,增强运动员的运动表现。

4 运动视觉功能训练仪器

4.1 FITLIGHT trainerTM 灵敏灯

FITLIGHT trainerTM采用无线LED灯,由配套平板电脑控制,可以灵活地放置在距控制器一定距离的地方,用作训练或评估视觉-运动反应时间,在评估其他干预措施的研究中可被用作基准而不是干预措施本身。利用灵敏灯设计运动视觉功能训练,可辅助提升运动员的视觉-运动反应时间和动态视觉能力。

4.2 智能频闪眼镜

智能频闪眼镜使用频闪技术在训练时中断视力,使运动员看到的视觉信息变为一个个不连续的片段,眼睛和大脑被迫调整到视觉系统能够获得的有限的信息频率,改善大脑的视觉信息处理能力。该训练可使运动员运动视觉的多方面能力得到提高。

4.3 Senaptec视觉感知测评与训练系统

Senaptec视觉感知测评与训练系统基于视觉感知神经系统在感知到信息刺激后,通过大脑处理传达至外周神经,测评和训练基本视觉能力。测评系统中包含的10项任务已证实对运动表现有重要作用[9]。训练系统包含多项训练任务,各项练习任务可根据情况调整难度设置,便于不同水平的受训练者使用。总的来说,使用视觉感知测评与训练系统能预测运动员的场上表现。

5 案例分析:提高大学生足球运动员的运动视觉能力

使用Senaptec视觉感知测评与训练系统对2名大学生足球运动员的运动视觉能力进行测试,发现2人的视觉运动能力、眼手协调能力和决策能力较低,反应时间、视觉感知能力较好。足球运动员需要快速观察不同距离的目标,同时记忆多个目标状态,时刻注意球员位置变化和球的运动轨迹。通过相应的视觉能力训练,提高运动员眼部肌肉的协调能力。视觉信息出现在周边视觉不如在中央视觉快,足球运动员的周边视野具有较高的知觉反应能力,所以,周边视觉感知能力、反应能力也是足球运动员重要的运动视觉能力。

根据测试结果及各项运动视觉对足球项目的重要性,在训练系统中选择5项训练内容对2名运动员进行6周的视觉运动能力、视觉感知能力和周边感知能力训练。结果显示,虽有个体差异,但2名大学生足球运动员的各项运动视觉能力均有所改善,尤其是代表视觉运动能力的远近快速切换、多目标追踪、目标捕捉3项指标进步明显,表明运动视觉功能训练可以改善运动员眼部肌肉的协调配合能力及大脑对多个视觉信息的处理能力等。运动员眼手协调和决策能力的改善表明,进行相应的运动视觉功能训练可使足球运动员周边视角的视觉信息感知和反应能力加强,进而更加快速、准确地执行技战术。

6 小 结

运动视觉与竞技体育关系密切,运动视觉功能训练不仅有助于运动员掌握运动技术,还能提高运动员对场上视觉信息的获取、选择性注意、有效视觉信息处理等能力,能显著改善运动员的专注力。教练员和运动员应认识到运动视觉对竞技体育的重要性,自觉发展运动员的运动视觉能力,进一步提高其运动表现。