動作模仿與協(xié)調(diào)性相關(guān)關(guān)系①

(華東師范大學體育與健康學院 上海 200241)

崔堯等人（2012）總結(jié)前人研究指出模仿有助于新運動模式的建立，在運動學習和再學習過程中意義重大[1]。那么什么是動作模仿?Brass M（2005）指出動作模仿（Motor imitation）是人們觀察到的身體動作的復制[2]，Vogt S等人（2007）指出模仿學習是一組過程，通過這些過程，一個新的被觀察到的動作被整合到觀察者自己的運動系統(tǒng)中[3]。陳建敏等人（2007）指出模仿最初的含義是指對他人軀體運動的復制。人在模仿時，人們首先觀看一個被執(zhí)行的動作，然后作出類似的動作，其本質(zhì)是將接收到感覺變量匹配到相應的運動變量上[4]。協(xié)調(diào)性（coordinate）是指機體不同器官、不同部位和不同系統(tǒng)協(xié)同配合完成動作技術(shù)的能力，它在體育技能形成過程中起著非常重要的作用[5]。那么動作模仿與協(xié)調(diào)能力的關(guān)系如何？

在行為學層面，研究表明發(fā)育協(xié)調(diào)性障礙的患兒在動作模仿方面存在著缺陷，發(fā)育協(xié)調(diào)障礙是一種協(xié)調(diào)性發(fā)育遲緩的兒童疾病[6]。所以，兒童在發(fā)育協(xié)調(diào)存在缺陷的時候，就不能夠或者很難完成一個模仿動作。目前，在健康的人群中還沒有直接的證據(jù)證明協(xié)調(diào)能力與動作模仿之間的關(guān)系，本研究只是找到了相關(guān)研究。Kamandulis（2013）的研究中提到一種假設，較好的協(xié)調(diào)能力與快速掌握新動作有關(guān)[7]。因為模仿有助于新運動模式的建立，在運動學習和再學習過程中意義重大[1]，那么可以間接推斷出協(xié)調(diào)能力的好壞和動作模仿的快慢存在著關(guān)系。在行為學層面，健康人中的動作模仿是否和協(xié)調(diào)能力存在著直接的關(guān)系，是本文進行探究的一方面。

表1 人口基本信息指標

表2 男生手模仿的反應時與協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)相關(guān)分析

表3 女生手模仿的反應是與協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)相關(guān)分析

表4 男生手模仿的正確率與協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)相關(guān)分析

表5 女生手的正確率和協(xié)調(diào)性測試數(shù)據(jù)相關(guān)分析

圖1 手勢呈現(xiàn)流程圖

圖2 伊利諾伊測試

圖3 手模仿的正確率和協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)散點圖

鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)（MNS）是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中由多模態(tài)神經(jīng)元組成的額、頂葉網(wǎng)絡，在這些過程中起著綜合作用，當一個人觀察、想象、執(zhí)行和模仿動作時，它就會觸發(fā)[8]。鏡像神經(jīng)元首次被發(fā)現(xiàn)是在非人類靈長類動物的吻側(cè)下頂葉（IPL）的F5區(qū)、PF區(qū)和PFG區(qū)[9]，而人類負責模仿的區(qū)域背側(cè)運動前皮層（PMd）和腹側(cè)運動前皮層（PMv）與頂內(nèi)溝（aIPS）和上邊緣回（SMG）共同構(gòu)成視覺運動轉(zhuǎn)換的核心回路。包括額下回（IFG）、補充運動區(qū)（SMA）和角回（ANG）在內(nèi)的其他感覺運動區(qū)域也可能起作用。由淺到深的模仿控制包括內(nèi)側(cè)前額葉皮層（mPFC）、顳頂葉交界處（TPJ）等前額葉區(qū)域[10]。Higuchi S等人（2012）指出在模仿時，左半球中，在額中回（MFG）中發(fā)現(xiàn)了一個嘴側(cè)和一個尾側(cè)焦點，而在右半球中，只有尾側(cè)被激活[7]。前人的研究已有少量的神經(jīng)影像學證據(jù)表明發(fā)育協(xié)調(diào)障礙的兒童和鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)的缺陷存在著關(guān)系，但是證據(jù)還不足以證明[11]。發(fā)育協(xié)調(diào)障礙患兒額部MNS區(qū)域的差異激活，尤其是IFG，已在多項fMRI研究中得到證實，協(xié)調(diào)性與動作模仿的關(guān)系只是在發(fā)育協(xié)調(diào)性障礙患兒的被試中得到少量證據(jù)支持，在正常人中還未出現(xiàn)相關(guān)研究。

在目前模仿及鏡像神經(jīng)元研究中，Halsband等人（2001）測試了左頂葉和右頂葉患者，發(fā)現(xiàn)左腦損傷組模仿手勢的錯誤增加[12]。Makuuchi M（2005）的實驗是給被試呈現(xiàn)由手指和手腕組合組成的右手手勢圖，并對其正確率進行了統(tǒng)計[13]。Chong T J等人（2008）利用將60種手勢動作圖片呈現(xiàn)給被試讓其模仿的方法，在行為學層面得出結(jié)果后對被試模仿的錯誤率進行了統(tǒng)計[14]。Bischoff M等人（2014）要求參與者在觀察的同時模仿觀察到的雙手動作，并以視頻方式呈現(xiàn)給被試，并用動作捕捉儀對動作進行評估，來研究鏡像神經(jīng)元[15]。總結(jié)前人研究，本文選取手勢作為被試的模仿對象，以錯誤率和模仿速度作為被試模仿的評價方式。研究運動協(xié)調(diào)與模仿之間的關(guān)系具有兩方面意義，一方面為運動協(xié)調(diào)與模仿的關(guān)系理論在行為學方面提供微薄的支持，為研究運動協(xié)調(diào)與模仿的神經(jīng)學研究打下基礎(chǔ)。另一方面，探究運動協(xié)調(diào)與模仿的關(guān)系為體育教學實踐提供參考價值。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

如表1所示，被試選取某大學普通學生55人，男性為22人，年齡在18～22歲之間（19.47±1.63）；女性為33人，年齡在19～21歲之間（19.83±0.72）。選取標準：（1）無嚴重疾病， 無腦損傷及神經(jīng)系統(tǒng)疾病病史，無藥物和酒精依賴史或其他有可能影響腦結(jié)構(gòu)與功能的疾病；（2）精神狀態(tài)良好，測試前24h以內(nèi)沒有飲用咖啡等；（3）右利手；（4）被試視力或矯正視力大于0.8，無色盲或色弱等。

1.2 實驗設計

1.2.1 模仿范式

本實驗在已有的模仿任務實驗基礎(chǔ)上進行設計，以圖片方式呈現(xiàn)給被試70種不同的手勢。在實驗前選取除被試中的4人進行評價，去除10個難度比較大的手勢，剩余60個手勢。60個手勢包括右手23個、左手18個、雙手9個。手勢是由手指和手腕組成的60種不同的手型，總時間在6min左右。

本實驗利用E-Prime 2.0.10版本軟件呈現(xiàn)圖片，手勢圖片底色為白色，真人的手型用數(shù)碼相機進行拍攝。手勢圖片是以偽隨機的形式呈現(xiàn)給被試，每個圖片呈現(xiàn)給被試2000ms，消失3000ms（圖1）。當圖片出現(xiàn)時要求被試以最快的速度進行模仿，模仿時要求被試在固定的位置進行模仿，完成模仿后需要按確認鍵進行確認，呈現(xiàn)完成60種不同的手勢完成實驗。

圖4 右手模仿的正確率和協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)散點圖

圖5 左手模仿的正確率和協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)散點圖

當圖片出現(xiàn)時被試模仿完成按下確認鍵的時間為手模仿的時間；當被試沒有完成呈現(xiàn)給被試的圖片的個數(shù)為出錯的個數(shù)，被試模仿正確的個數(shù)除以60是被試的正確率。在實驗進行時，進行視頻拍攝監(jiān)督其動作模仿的正確與錯誤，便于監(jiān)督與后期評估。

1.2.2 協(xié)調(diào)能力的評價

如圖2所示，利用伊利諾伊測試來測試協(xié)調(diào)性，具體是使用標志物和皮尺在橡膠跑道上擺出該樣式，寬度為5m，長度為10m。被試在10min熱身活動結(jié)束后，從起點0.7m的距離開始跑，到達起點A開始計時，按照箭頭指示，從A出發(fā)經(jīng)過如圖2所示箭頭方向并以最快速度繞過標志物到達終點D（如圖2所示）。每名被試測試2遍，2遍間隔10min，最后成績?nèi)?遍時間的平均值。

1.3 數(shù)據(jù)收集和分析

本研究的實驗數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計分析，協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)象限跳以個數(shù)，伊利諾伊以時間秒為評定指標，動作模仿以反應時和相似度作為評定指標。以正確率和反應時作為評定指標。在分析之前先對數(shù)據(jù)進行探索性分析進行處理，除去極值。然后對協(xié)調(diào)性測試數(shù)據(jù)和動作模仿的反應時和模仿的正確率進行相關(guān)統(tǒng)計分析。

圖6 手模仿的正確率與協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)散點圖

圖7 右手模仿的正確率與協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)散點圖

圖8 左手模仿的正確率與協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)散點圖

圖9 雙手模仿的正確率與協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)散點圖

2 研究結(jié)果

2.1 手部動作反應時與協(xié)調(diào)性測試數(shù)據(jù)的研究結(jié)果

對所有被試的原始數(shù)據(jù)進行反應時的計算，并與協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)做相關(guān)，得出結(jié)果，無論男生還是女生手模仿的反應時與協(xié)調(diào)性不存在相關(guān)（如表2、3所示）。

2.2 手模仿的正確率和協(xié)調(diào)性測試數(shù)據(jù)的研究結(jié)果

如圖3～9所示，對所有被試的原始數(shù)據(jù)進行反應時的計算，正確率和象限跳與伊利諾伊做相關(guān)，得出結(jié)果（如表4、表5所示）。男生右手、左手和總手模仿的正確率與協(xié)調(diào)性是呈中度負相關(guān)。女生無論是右手、左手、雙打手還是總的手的模仿都與協(xié)調(diào)性相關(guān)。

3 分析與討論

首先，曹春梅等人（2017）認為協(xié)調(diào)訓練與運動技能之間的相互作用對于運動員取得優(yōu)異成績非常重要，并且運動協(xié)調(diào)能力對運動技能學習有重要作用[16]。Mohamadipanah（2016）也指出協(xié)調(diào)能力和運動技能都是運動員成功的重要因素，對于在運動技能學習過程中運動協(xié)調(diào)能力也扮演著不可取代的作用[17]。因為動作模仿對于新運動模式的建立有較大的幫助，在體育技能學習和再學習過程起著非常重要的作用[18]。所以以上論證給本實驗研究結(jié)果提供了支持。

其次，從動作模仿的反應時與協(xié)調(diào)性測試數(shù)據(jù)來看，模仿反應時與協(xié)調(diào)性數(shù)據(jù)沒有達到顯著水平，此結(jié)果沒有達到預期結(jié)果。分析此結(jié)果，可能造成的原因是動作模仿的速度與協(xié)調(diào)性的關(guān)系本來就達不到顯著水平，不過根據(jù)Chong T J等人（2008）的實驗其可能性比較小[19]，未來筆者將深入探討此種關(guān)系。

最后，從動作模仿正確率方面來說男生數(shù)據(jù)結(jié)果和女生數(shù)據(jù)結(jié)果，對比來看，女生比男生更具有顯著性。原因可能是兩方面，一方面原因是男生選取的被試人數(shù)過少，并且男生雙手沒有顯著性可能也是這種原因造成的；另一方面在模仿時可能存在天花板效應。總的來說，動作模仿和協(xié)調(diào)性存在著密切的相關(guān)關(guān)系。

展望未來，徐澤波等人（2019）使用功能近紅外光譜技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)在模仿急性中等強度運動時，心血管健康水平對鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)的激活有積極影響。急性中等運動后，額下回和運動前區(qū)的氧合血紅蛋白有明顯改善[20]。本研究將利用功能近紅外儀器（FNIRS）對被試在進行模仿活動時進行探測，研究動作模仿與協(xié)調(diào)性在腦活動水平上是否存在相關(guān)關(guān)系。

4 結(jié)語

從分析結(jié)果來看，動作模仿與協(xié)調(diào)性的正確率呈正向相關(guān)關(guān)系，動作模仿與協(xié)調(diào)性呈相關(guān)關(guān)系。