神经效率是指个体通过将能量消耗集中在更小的大脑区域,使得在应对任务过程中的中枢能量资源消耗更少。神经效率对于人们完成现实生活中大量需要快速而准确反应的任务而言非常关键,因此对神经效率的研究具有重要的实际意义。神经效率假说认为,在正确完成给定难度水平的认知任务时,聪明个体的大脑激活更低。鉴于认知与目标动作任务之间具有一些共同的神经基础和运算规则,研究者们将神经效率假说扩展到运动领域,用于解释运动训练与中枢资源利用的关系问题,认为运动员具有更有效的皮质功能。然而,关于运动训练对运动员大脑神经效率的影响,现有研究的结论不尽一致。此外,目前仍不清楚运动员在认知加工过程中的神经效率及其神经机制。乒乓球运动属于隔网对抗性项目,具有速度快、变化多的项目特征。运动员的视觉-空间认知加工能力对他们快速准确地察觉场上变化、判断来球特征、选择恰当应对策略并作出合理的运动反应而言极其关键。因此,如何合理有效地分配利用有限的中枢资源来快速完成上述加工过程至关重要。故而乒乓球运动员为我们了解运动员在视觉-空间认知加工过程中的神经效率及其神经机制提供了一个理想的选择。本研究基于认知心理学和认知神经科学的视角,在神经效率假说理论框架下,采用视觉-空间认知任务,综合运用脑电技术、功能性磁共振技术,以乒乓球运动员对由缺口圆和缺口星所构成的刺激图片的识别过程为媒介,探讨不同中枢资源消耗水平条件下乒乓球运动员视觉-空间认知加工中的神经效率及其神经机制。研究结果显示,(1)在察觉反应任务中,无论是行为反应还是大脑皮层反应方面,乒乓球运动员与非运动员之间不存在差异。(2)在辨别反应任务中,乒乓球运动员与非运动员在行为反应上没有差异。在缺口圆条件下,乒乓球运动员的顶区和枕区低频、高频αERD低于非运动员。乒乓球运动员在右侧顶额区(P4-F4电极对)、顶中央区(P4-C4电极对)的半球内低频αERCoh高于非运动员,在右侧顶额区(P4-F4电极对)、双侧顶中央区(P3-C3和P4-C4电极对)的半球内高频αERCoh高于非运动员,在中央区(C3-C4电极对)和顶区(P3-P4电极对)的半球间高频αERCoh高于非运动员;在缺口星条件下,乒乓球运动员与非运动员的低频与高频αERD、αERCoh不存在差异。(3)在选择反应任务中,乒乓球运动员的反应时快于非运动员,正确率与非运动员无差异。在缺口圆条件下,乒乓球运动员的顶区和枕区低频αerd低于非运动员,额区、顶区和枕区高频αerd低于非运动员。运动员的半球内低频αercoh在左侧顶额(p3-f3电极对)、右侧顶中央区(p4-c4电极对)高于非运动员,半球内高频αercoh在双侧顶中央(p3-c3和p4-c4电极对)和右侧顶颞区(p4-t8电极对)高于非运动员,在左侧顶枕区(p3-o1)低于非运动员。半球间低频αercoh在中央区(c3-c4电极对)高于非运动员,半球间高频αercoh在中央区(c3-c4电极对)和顶区(p3-p4电极对)高于非运动员;在缺口星条件下,乒乓球运动员的额区、顶区和枕区高频αerd低于非运动员。乒乓球运动员的半球内低频αercoh在双侧顶中央区(p3-c3和p4-c4电极对)高于非运动员,半球内高频αercoh在右侧顶额(p4-f4电极对)、双侧顶中央(p3-c3和p4-c4电极对)和右侧顶颞区(p4-t8电极对)高于非运动员;半球间低频和高频αercoh在中央区(c3-c4电极对)高于非运动员。(4)在选择反应任务中,乒乓球运动员的反应时快于非运动员,正确率与非运动员无差异。在缺口圆条件下,乒乓球运动员的左侧额中回、右侧额中回眶部、右侧角回、舌回以及左侧小脑脚激活低于非运动员,乒乓球运动员没有脑区的激活高于非运动员;在缺口星条件下,乒乓球运动员双侧额中回、右侧额中回眶部、左侧辅助运动区、中央旁小叶、楔前叶、左侧缘上回、左侧颞下回、颞中回、舌回、左侧小脑脚等脑区的激活低于非运动员,乒乓球运动员没有脑区的激活高于非运动员。综合上述结果,主要得出以下结论:(1)乒乓球运动员的神经效率在一定条件下显示出迁移性。在中等和高中枢资源消耗水平条件下,乒乓球运动员在对由一般几何图形所构成的视觉-空间刺激图片的认知加工中表现出更高的神经效率。(2)乒乓球运动员在一般视觉-空间认知加工中的神经效率受到任务对中枢资源消耗量的影响。表现为当中枢资源消耗水平低时,运动员与非运动员在视觉-空间认知加工中的神经效率没有差异;当中枢资源消耗水平中等时,运动员与非运动员在对与乒乓球运动项目特征相关性较高的缺口圆条件下的神经效率存在差异;当中枢资源消耗水平高时,运动员与非运动员在对与乒乓球运动项目特征相关相关性较高的缺口圆和与乒乓球运动项目特征相关性较低的缺口星条件下的神经效率均存在差异,并在行为指标上体现差异。(3)乒乓球运动员在视觉-空间认知加工中的神经效率的潜在机制为训练所形成的大脑激活选择性集中特性以及脑区间良好的功能协调性,使得运动员在视觉-空间任务完成过程中消耗的中枢资源节省化。(4)研究中所涉及的任务对中枢资源消耗水平的不同是目前运动领域中有关神经效率研究结果不一致的重要原因。研究结果丰富了关于运动员大脑神经效率的支持证据,为通过速度类运动项目训练提高神经效率提供了依据。研究结合EEG与fMRI技术,从不同中枢资源消耗水平的角度,对乒乓球运动员在视觉-空间认知加工中的神经效率进行了系列研究,为现有研究结果的不一致提供了新的解释,拓展了运动员大脑神经效率研究的视角;本研究探讨了乒乓球运动员在由一般几何图形所构成的视觉-空间刺激图片认知任务中的神经效率,揭示了乒乓球运动员神经效率的迁移性,有助于进一步理解运动训练对大脑认知加工神经效率的影响。