與棒球相關的運動視覺研究

朱晶晶，王 犁

(1.杭州醫學院，浙江 杭州 310058；2.溫州醫科大學 附屬眼視光醫院杭州院區，浙江 杭州 310020)

0 前 言

初次接觸球類運動時，我們常會聽到教練說“保持視線，盯著球”。傳奇足球教練布蘭頓科利爾(Blanton Collier)曾提出眼睛指揮身體的理論(The eyes lead the body.)[1]。視覺(Vision)在體育運動中所起的作用不言而喻，它就如同指揮肌肉運動的信號器。視力強調視網膜上的圖像清晰度，視覺包含了一個更廣泛的含義，它還包括對所看到的信息進行處理的心理過程，及視覺影像的輸出[2]。當面對大量的信息時,我們的視覺注意系統只能對其中少部分進行選擇性加工[3]，并且熟練者與新手在視覺信息選擇方面可能存在差異。那么，運動員與非運動員(以及優秀運動員和普通運動員)在視覺方面的差異，是否是其成績不一致的重要原因，通過視覺訓練等運動方式能否提高體育成績，也是許多研究想要解決的關鍵點。本文就棒球運動相關視覺特點展開探討。

1 運動視覺的特性及生物機制

1.1 運動視覺的特性

早在1921年，就有研究顯示傳奇棒球運動員Babe Ruth的感官和運動天賦異于常人，他的視覺技能要更優秀，反應時間也比普通人更快[4]。之后也有進一步的文獻研究視覺在體育運動中的作用。但直到上世紀70、80年代，才正式進展到對運動相關的視覺技能，即運動視覺(Sports Vision)等進行實證研究階段。而在過去的幾十年里，運動相關視覺問題領域的研究發展迅速[5]。

視覺活動的類型是多種多樣的，如：動態視力、靜態視力、眼球運動、立體視、手一眼/腳一眼協動、調節、視野等[6]。有關體育運動中的視覺研究，可分為視覺硬件(Vision hardware)和視覺軟件(Vison software)兩部分。硬件更傾向于機械和物理方面的一般特性，比如視力、視野大小、深度知覺、對比敏感度等；軟件則傾向于認知方面的特性，比如視覺注意力和記憶力、視覺反應時間等。根據不同的體育運動項目，與之相關的視覺技能也不一致。Starks[7]的跨領域研究提供了支持視覺知覺和視覺認知能力在專業運動員中有所增強的理論。比如排球運動員有較好的處理速度和探測速度運動方向能力，水球運動員則有更好的視覺反應時間，棒球運動員則更傾向于有更好的立體視覺，同時能進行大量同步判斷。根據相關研究總結，列出表1展示部分運動與視覺的關系[8]。

表1 不同運動項目所需具備的主要視覺技能

1.2 運動視覺的生物機制

生物視覺的腦機制極其復雜,運動感知是生物視覺腦機制的重要組成部分之一。在這類大腦活動中，通過眼睛進行知覺輸入，再以手或其他部位動作輸出。運動中的手/腳眼技能從根本上依賴于一系列視覺運動的整合功能，從而形成視覺輸入和生物力學輸出之間的聯系。視覺并不是停留在眼睛上，而是需要一套協調的大腦機制，將視覺輸入轉化為行動的快速決策。近年來對大腦的解剖結構，即基底神經節的研究，發現基底神經節在環境分析和對智能行為的規劃和執行的適應性使用中，扮演了一個意想不到的角色，Davis[9]等的研究將視覺信息處理過程總結如圖1。有研究認為，人視覺對物體的知覺與對行為的控制分屬于兩個不同的系統，即知覺的視覺和控制行為的視覺依賴于獨立的中樞機制[10]。Ungerleider 和Mishkin 最先提出了該理論的解釋，認為 “腹側知覺系統”負責目標的視覺辨認， “背側視覺運動系統”則與物體的空間定位有關[11]。

表2 背側與腹側系統特性

人類對知視覺學習的研究已經進展了很久，近幾十年來的大量研究結果提示即使是在感覺信息處理的早期階段，處理基本感知表征的神經細胞在成人后依然具有相當的可塑性。知視覺學習包含多個大腦皮層，是一種自下而上和自上而下的信號的匯聚，包含了多層的神經操作鏈，這些神經操作需要有效地引導基于多通道感官體驗的行為。這個周期以視覺運動整合的形式表現出來，是視覺系統的多個層面的計算，它提供了在頂葉和額葉的動作實時感覺更新[12]。具體的運動視覺對于信息處理的著名模型如圖2-3所示。

2 棒球對運動視覺的需求

棒球是一種需要高水平技能和準確性的運動，它需要擁有速度、敏捷性和力量等體能，攻守分明、競賽規律復雜、場面多變，同時是一項產生大量的擊球率、打擊率、擊球次數等定量擊球數據的運動，對視覺技能要求非常高。人們常說棒球運動員比“正常人”有更好的視力，棒球被稱為運動中最具視覺要求的運動。Hoffman等[15-19]多人的研究提示職業和大學棒球運動員比普通人有更好的視力、對比敏感度、視覺追蹤能力。由于棒球運動中運動員所處位置的不同，其視覺能力及相關要求可能也不一樣。比如擊球是一種眼手協調要求非常高的運動，需要高度集中的注意力和良好的視力，從而準確地判斷投手的投球意圖并掌握揮棒的恰當時機，這取決于運動員對視覺信息的快速提取與處理能力。根據棒球運動的特點，棒球運動中著重考慮以下幾個方面的視覺技能。

2.1 視力(VISUAL ACUITY)

靜態和動態視力對棒球運動員來說很重要。良好的動態視力有助于提高反應時間和追蹤能力。

2.2 周邊視力(PERIPHERAL VISION)

投手從良好的外周視野中獲益，進行快速決策。周邊視力也給與運動員更好的空間定位感。

圖1 視覺信息處理模型[9]

圖2 運動視覺金字塔模型[13]

圖3 Welford處理模型[14]

2.3 深度知覺(DEPTH PERCEPTION)

對于經常判斷飛球的外野手來說，這是一項必不可少的技能。尤其當球在空中而不是地面上被擊中時，對這項技能的要求更高。

2.4 眼球運動(EYE MOTILITY)

追蹤能力對擊球手而言至關重要。良好的眼睛運動能力則是成為優秀擊球手的第一步。

2.5 聚焦速度(SPEED OF FOCUSING)

不管運動員處于進攻或防守位置，良好的聚焦速度使其注意力可以快速變化，以便更準確地追蹤棒球的位置。

2.6 手/腳眼協調(EYE/HAND/BODY/FOOT COORDINATION)

為了獲得場上的最佳位置，并做出最準確的判斷，獲得視覺信息的同時，可以保證身體做出最準確的判斷。

2.7 眩光恢復速度(GLARE RECOVERY SPEED)

與運動員在不同環境的光照條件下減少眩光，提高視覺舒適性，增強視功能的能力相關。

2.8 顏色知覺(COLOR PERCEPTION)

主要是識別對手和考慮地面因素等能力。當對比增加時，棒球運動員將棒球與背景區分開來的能力就會增強。

2.9 視覺記憶(VISUAL MEMORY)

對投手和外野手的記憶有一定的幫助。同樣的，對于那些曾經面對過投手并且看到過其投擲的擊球手來說也是如此。

3 棒球相關的視覺訓練

3.1 運動視覺訓練

對于棒球運動而言，運動技能的發展是很重要的。重復是運動的關鍵。但是，如果只是重復，那么最終就會限制運動者的潛力。是否可以通過視覺訓練等其他方式提高運動員的成績，也是不少研究希望解決的關鍵點。視覺訓練是一種眼睛和大腦的訓練方式，是一種大腦視覺神經認知系統的刺激與訓練。某些種類的視覺訓練已經被使用了相當長的一段時間。從上世紀上半葉的改善雙眼功能到后期著重于治療由不良視力引起的較差的閱讀能力或學習成績等，還有的被運用到改善視力從而提高運動成績等的研究中。

“運動視覺訓練”(Sports Vision Training)即針對視覺感知和視覺運動的訓練，可以改善視力，提高感官處理速度，最終提高運動成績，并盡可能減少運動傷害。運動視覺訓練的理論中蘊含三個方面的主要思想：①視覺的某些方面對特定的運動來說是很重要的；②這些方面的視覺功能可以通過訓練改善；③視覺功能的改善可以轉化為體育成績的提高等。

鑒于體育運動的重要性，運動視覺訓練其實已經運用了相當長的一段時間，致力于提高運動員的視覺技能，包括對比敏感度、深度知覺、眼手協調、視覺反應時間、動態視力、追蹤、聚焦和周邊視覺等。有些訓練方法只側重于視覺的一個方面，有些則側重于視覺多個方面的集合。在過去的幾十年間，越來越多的電子檢測手段也運用到了該領域中來[19，20]，并衍生出許多視覺運動的訓練方法，針對不同的運動類別，所對應的訓練方法也各具特色。視覺訓練的方法分類如圖4所示。

圖4 視覺訓練的方法分類

3.2 運動視覺訓練在棒球中的具體運用

具體到視覺訓練在棒球運動中的運用，比如有訓練兩只眼睛一起運動的速度和效率，以期幫助球員們增強眼睛的關注力，因為視覺信息會影響場上的決定，球員們會首先用他們的眼睛來做出反應，為了擊球，球員必須清楚地看到球的位置、運動和旋轉；有的訓練方式，則通過電腦或者視力專家等對運動員獨特的視覺系統進行徹底的評估,并訓練其深度知覺、視覺定位、對比敏感度、周邊視覺、識別、跟蹤和反應時間等，然后通過數據監測和評估運動員的表現和改進情況；還有的訓練比如多目標跟蹤和感官認知訓練可以提高視覺信息處理速度，提高注意力等；有的視覺訓練甚至還可以細化到為棒球運動員提供更合適的運動產品顏色，當顏色對比增加時，棒球運動員將棒球與背景區分開來的能力就會增強；有的則會推薦合適的眼鏡或隱形眼鏡，或者設計一個視覺治療方案，以最大限度地提高視覺技能。不過，在棒球運動視覺訓練中，其他因素，比如運動者及研究者的年齡、性別、以及參與者數量等也可能影響研究結果及訓練效果。

3.3 棒球運動的視覺傷害及預防

每年，參與棒球等運動都會導致許多參加者的眼睛受傷，其中許多傷害通過提前預防可以避免。根據損傷風險的大小，可以分為低、高、極高風險。低風險的運動不使用球、球棒或網拍，一般不涉及身體接觸。高風險運動經常使用其他設備，可能涉及身體接觸，極高風險運動則包括直接面對面接觸的運動。棒球屬于極高風險運動，了解其風險和常見的傷害，以及如何幫助預防，就至關重要。棒球中最常見的眼部損傷包括：角膜擦傷、眶周水腫、骨折、結膜下出血、前房積血、外傷性白內障、玻璃體出血、視網膜出血等。對于在棒球訓練中的常見損傷，應及時冰敷、綁帶縫合，并進行專業眼科檢查，將運動視覺訓練結合到損傷恢復的訓練中，也可以事半功倍。

4 結論及建議

對于棒球運動而言，良好的視覺技能是必須的，通過運動視覺訓練提高眼球運動的速度和準確性，使其更好的聚焦，以期改善手眼協調能力，以及當身體疲勞時仍然具有較好的保持雙眼協同工作的能力；在訓練中，還可以結合傳統的技術方法訓練棒球運動員的眼睛，提高擊球率，并把視覺訓練作為訓練或傷害預防的一部分等。視覺不僅僅是看得清楚，許多相互關聯的視覺技能會影響運動能力。對于棒球運動而言，正如運動練習可以提高速度和力量一樣，它們也能提高運動員的視覺健康和準確性。開展視力篩查、視力保護咨詢、眼部外傷管理、視覺訓練項目等，在棒球運動的過程中，也應提倡進行的。

但對于視覺相關運動而言，有更好的視力是否必然能提高運動成績有待進一步的討論，因為認證這個概念的客觀和量化評估還相對缺乏，運動的腦神經機制尚未徹底清楚，而運動視覺大多又不易直接測量，運動的不同類型以及運動員在運動場上的站位等都可能影響視覺技能的發揮，甚至可能對運動視覺的研究結論產生不同的影響，結論不一而足。

專業的運動視覺領域還有很大的成長空間。不少高水平的運動員也并沒有接受過復雜的視覺檢查項目，并且沒有意識到視覺能力在運動技能中可能發揮的重要作用。同時，運動視覺研究也需要更多相關研究項目的實驗室及臨床數據實證，從而增加其接受度。當然，有關運動的研究不可能獨立進行，視覺訓練研究等也需要結合其他影響因素，比如力量訓練、速度訓練、靈活訓練等進行分析。總之，我們的棒球訓練還應該結合神經外科學、心理學以及體育運動等相關學科的成果，借鑒先進經驗，在相關眼科專家的指導下，根據自身客觀及訓練條件等，為運動員進行視力檢測和檢測結果分析，幫助運動員提升視力保健意識，通過必要的視力矯正和視覺訓練等，幫助運動員發揮最佳的視覺潛能，盡可能為運動成績的提高提供相應的幫助。

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