動作觀察結合運動想象提升運動學習的理論依據

摘" 要：傳統上，運動想象和動作觀察被視為兩種獨立的運動學習方法，可以激活運動系統，結合實際的練習，以促進運動學習，一些研究在很大程度上已證明了其有效性。在這些公認的基礎上，立足于腦科學研究，總結動作觀察和運動想象對提升運動學習的效益的理論和實踐依據，探索動作觀察結合運動想象運用的有效途徑和方法，綜述動作觀察結合運動想象的大腦神經生理機制和認知功能的效果，試圖通過對動作觀察和運動想象聯合作用的神經生理機制、運動行為證據綜述性討論與評價動作觀察結合運動想象的方式，以期對動作觀察聯合和運動想象在運動學習的運用中取得較大進步。

關鍵詞：動作觀察；運動想象；運動模擬；運動學習

The Theoretical Basis of Action Observation Combined with Motor Imagery to Improve Motor Learning

CHENG Zhiquan1， YUE Ranran2

（1.Tianjin Nankai Experimental School， Tianjin， 300000， China;

2.College of Physical Education， Liaocheng University， Liaocheng Shandong， 252000， China.）

Abstract： Traditionally， motor imagination and motor observation are regarded as two independent motor learning methods， which can activate the motor system and combine with practical practice to promote motor learning. Some studies have proved their effectiveness to a large extent. On this basis， based on brain science research， this paper summarizes the theoretical and practical basis of action observation and motor imagination for improving the efficiency of motor learning， explores the effective ways and methods of action observation combined with motor imagination， and summarizes the effect of action observation combined with motor imagination on brain neurophysiological mechanism and cognitive function， This paper attempts to make a comprehensive discussion and evaluation on the neurophysiological mechanism of the combined action of action observation and motor imagery and the evidence of motor behavior， so as to make great progress in the application of the combination of action observation and motor imagery in motor learning.

Key words： Movement observation; Motor imagination; Motion simulation; Sports learning

中圖分類號：G808.1"""""""""""""""""" 文獻標識碼：A

運動無處不在，與我們的生活密不可分，運動可以保持旺盛生命力和持久精力。運動是由神經系統產生，并由運動系統表現出外在的肢體活動，運動不是與生俱來的，是后天習得的。學習如何獲得新動作以及改善現有動作的能力就是運動學習，而動作觀察（Action Observation，AO）、運動想象（Motor Imagery，MI）作為運動學習的有效手段，對運動學習的意義重大[1]。在此基礎上，隨著認知腦科學的發(fā)展，許多研究轉向動作觀察結合運動想象，有證據表明動作觀察、運動想象和運動執(zhí)行（Motor Execution， ME）3者有著共同或相似的神經生理機制，大腦涉及的區(qū)域存在著重疊，其中，MI涉及運動前頂葉皮層區(qū)域的網絡，以及丘腦、殼核和小腦；AO涉及皮質運動前頂葉和枕葉網絡；ME涉及前額葉區(qū)、運動前皮層、丘腦、殼核和小腦[2]，這為兩者結合提供了前提和神經機制上的依據。

1" 動作觀察和運動想象

動作觀察（AO）即通過觀察他人的動作可以促進觀察者同樣動作的執(zhí)行，激活大腦中負責實際執(zhí)行相同動作的相同神經結構，并對自身行為產生影響[3]，激活相同神經結構的區(qū)域被定義為鏡像神經元系統。20世紀90年代意大利神經學家Rizzolatti教授和他的團隊發(fā)現在猴子觀察他人執(zhí)行動作時，會引起大腦中負責運動計劃和運動控制的運動前皮層F5區(qū)神經元放電，這種放電方式和執(zhí)行相同動作或類似動作的放電方式相似[4]。隨后，研究者也在人類的大腦皮層中發(fā)現了具有相同功能或類似功能的區(qū)域。人們在學習時首先是通過視覺的輸入，對學習的內容進行加工并儲存大腦形成記憶，這一過程的重要前提就是觀察，這也是動作觀察涉及枕葉網絡的原因，枕葉部位有著初級視覺皮層，主要對輸入的視覺進行感知何處理，在存在外部視覺刺激時，該部位被激活[5]。因此，動作觀察在提高注意力，改善認知功能，加深對動作的理解、模擬，提高運動學習方面有著重要作用。

運動想象（MI）是在運動感知的基礎上，在大腦內部有意識的對過去的動作的重現，并且沒有任何明顯的運動或肌肉活動[6]。運動想象可分為動覺運動想象（Kinesthetic imagery）和視覺運動想象（Visual imagery）。在動覺運動想象期間，想象者有一種感覺，即他實際上執(zhí)行了運動，并獲得到所有感官的感覺（第一人稱視角），在視覺運動想象期間，對象從遠處（第三人稱視角）看到他自己在執(zhí)行動作[7]。運動想象訓練可以提高運動學習的效果，因為運動想象期間可以激活與實際動作練習的一樣大腦運動皮層的參與，主要包括運動前皮層、頂葉皮層和額葉頂葉區(qū)域的激活，額葉負責運動行為的控制和復雜的編碼，同時也和工作記憶有關，頂葉與體感知覺功能有關，這被認為是想象和執(zhí)行共享的潛在機制，兩者在功能上具有對等性。

2" 動作觀察和運動想象提升運動學習的認知機制

運動學習是一個復雜的生理、心理過程，涉及諸多身體機能的密切交互作用，通過這個過程，可以不斷地擴展我們的運動技能。Jeannerod提出的運動模仿理論（motor simulation theory）對運動學習的認知研究產生了較深的影響。該理論認為認知運動狀態(tài)下大腦對即將進行的動作進行結果預演和可行性評估，主要形式為動作觀察和運動想象，運動想象、動作觀察和試圖理解動作意圖等認知運動狀態(tài)能夠激活大腦中參與運動執(zhí)行的運動系統[8]，它們在沒有外顯運動的情況下卻激活了運動系統。

動作觀察和運動想象都被證明是在運動學習中發(fā)揮作用，但它們在運動的學習過程中發(fā)揮作用的時期也是不盡相同的，而且以一定的認知神經機制為基礎。在運動學習的初期也就是快速發(fā)展階段，強調對直覺、理解相關動作和身體內部和外部的各種線索的認知，在這一階段動作觀察發(fā)揮重要的作用[9]。鏡像神經元系統參與運動模擬，在觀察到動作時肌肉的興奮性大幅度提升，同時鏡像神經元系統的功能不是與生俱有的，而是通過感覺運動學習后期獲得的[10]。鏡像神經元系統的動作觀察學習通過視覺獲取和行為感知在大量的示范信息中選擇觀察對象，并從示范中提取信息，因此，選擇性注意起著關鍵作用。觀察者自身的經歷、認知能力、知覺定向、喚醒水平等因素決定觀察者有選擇的注意某些信息而忽略其他信息[11]。觀察者將觀察所獲得的示范性信息在大腦中進行加工儲存，以備后用。對觀察信息的儲存方式有主要分為言語編碼和表象，因為言語和表象兩種形式能轉換成相對穩(wěn)定的認知結構保存在記憶系統之中[12]。

運動學習前期的主要目標是學習與動作操作相關的各種知識，很難在大腦中形成清晰、具體的動作表征。隨著練習的時間增長，前期認知階段的知識得到了使用，各個部分內容建立起固定的聯系，神經過程逐漸形成分化抑制，興奮和抑制在空間和時間上更加準確[12]。例如：此時，已經可以在大腦形成較為完整的動作表征，學習者可以通過運動想象在大腦中呈現動作模擬并與實際的動作執(zhí)行比對，如果兩者相符得出鞏固技術動作的結論，學習繼續(xù)進行；如果不相符就可以發(fā)出修正的指令，進行必要的調整或學習過程停止。同時運動想象以自身為參照物進行反復的模擬練習以提升運動表現，與運動模仿理論不謀而合，運動模仿理論認為運動想象對運動學習的增進效應可能與心理訓練過程中對動作表征的心理模擬有關，運動想象實際的參與了運動系統，并且也導致了運動神經系統的可塑性提高，這與實際的物理練習導致的可塑性變化相同，繼而提高與實際動作行為相同的學習效果[8]。

值得注意的一點是，運動想象和動作觀察在運動學習過程前期的作用上，動作觀察的學習效果要優(yōu)于運動想象，動作觀察和運動想象過程可能都會根據鏡像神經元系統，激活并招募參與實際執(zhí)行的動作神經結構（腹側前運動皮層），只不過在觀察過程中會提供了一個完整的執(zhí)行動作模型，而運動想象過程，必須依靠個體運動想象能力來在大腦中演練，相比之下，動作觀察過程的腹側前運動皮層更加興奮，在快速學習階段更易取得好的學習效果[9]。此相對應的研究表明是，新手在運用運動想象的學習時的效果要遠遠低于有經驗者[13]。

3" 動作觀察結合運動想象的實證研究

3.1" 動作觀察結合運動想象的神經生理實證

神經生理學研究表明，與單獨的動作觀察或運動想象相比，動作觀察結合運動想象的皮質運動激活顯著增加。Macuga等利用功能磁共振成像（fMRI）技術最早提出了動作觀察結合運動想象期間的大腦激活區(qū)域大于單獨動作觀察期間激活的范圍，證明了動作觀察結合運動想象期間腦區(qū)激活了更廣的范圍[13]。同時，有研究做出驗證，動作觀察結合運動想象進一步增加了運動想象和動作觀察以外區(qū)域的活性，并指出與動作觀察相比，運動想象期間大腦激活的輔助運動區(qū)和左前中央回等區(qū)域的活性增加[14]。

另外，AO、MI和AO+MI各有一個獨特的神經特征，與AO相比，AO+MI聯合在尾側補充運動區(qū)（SMA）、基底神經節(jié)和小腦以及雙側小腦都有更強的神經活動，與MI相比，AO+MI聯合具有更強的神經活動。與AO相比，MI期間SMA和左側中央前回等區(qū)域的活動增加，而AO+MI結合則進一步增加了MI和AO以外區(qū)域的活動[15]。

其次，有關研究使用腦電儀還證明了AO、MI和AO+MI之間的皮質活性差異，相對于單獨的MI和AO，AO+MI聯合的mu、α和β波在初級感覺運動區(qū)和頂區(qū)的電生理活動更為明顯。最后，在不同復雜程度的手指運動任務對比中，動作觀察＋運動想象對皮質脊髓興奮性的促進作用更大[16]，皮質脊髓興奮性與任務指令和任務復雜性有關，一般來說，越復雜的運動任務觀察和想象導致皮質脊髓興奮性更高。

總之，相對于單獨的動作觀察或運動想象，現在有明確的證據表明在動作觀察＋運動想象期間的神經生理活動大于單獨動作觀察和運動想象期間的活動。以上這些研究，為動作觀察、運動想象的結合使用提供了神經生理學證據，基于動作觀察＋運動想象期間與運動有關的大腦區(qū)域活動的增加，動作觀察＋運動想象將會成為是運動學習的最佳的策略，因為，運動區(qū)域更大的神經生理活動對運動學習過程和行為結果更有益[1]。

3.2" 動作觀察結合運動想象運動行為實證

這些證據不僅表現在神經生理學方面，也表現在運動行為方面。把高爾夫推桿任務在動作觀察+運動想象長達6周的訓練干預下進行測試，成績的改善明顯大于僅接受運動想象訓練[17]。在對籃球罰球的測試，籃球罰球的動作觀察和運動想象分別為對照條件，而控制條件是對籃球運動員的動作觀察結合運動想象。與控制條件相比，動作觀察和籃球罰球的運動想象相結合顯著促進了皮質脊髓興奮性[18]。與之相似的還有使用經顱磁刺激對肱二頭肌運動誘發(fā)電位進行評估，分別為觀察、想象或兩者同時進行。所使用的動作是重復的肘關節(jié)屈伸。與觀察或單獨觀察時記錄的結果相比，同時觀察和想象肘部動作可促進皮質脊髓興奮性。然而，當被試觀察到相同動作的呈現不同步時，想象動作模式并不能獲得觀察和想象結合的促進作用。這些發(fā)現表明，觀察和想象相結合可以增強皮質脊髓興奮性。這種增強依賴于觀察到的和想象的行為之間的一致性，這為體能訓練方法的心理層面提供了新的可能性。

由此可見，動作觀察＋運動想象對提升運動學習的表現和成績有著重要的作用。因此，在運動學習中提高對動作觀察和運動想象認知，選取合適的時機，運用動作觀察結合運動想象的方法對運動學習過程和效果大有裨益。“動作觀察結合運動想象”已得到了大量科學研究的證實，但當前在體育運動學習過程中，如何有效利用動作觀察結合運動想象作為有效的方法提高運動學習效益，仍是運動心理科學研究的重要課題。

4" 啟示與展望

4.1" 啟示

運動想象、動作觀察和運動執(zhí)行三者的關系千絲萬縷，動作觀察被視為運動執(zhí)行的外部模擬，運動想象盡管沒有外顯的身體活動，卻被視為運動執(zhí)行的內部模擬，但是從腦認知神經科學的研究看來動作觀察、運動想象功能特征的生理變化、腦活化區(qū)域與實際動作時的激活模式相似或大部分區(qū)域重疊，這表明動作觀察、運動想象在運動學習上的神經生理機制相似或相同。在教育和學習實踐中，觀察學習在很大程度上被忽視，在運動學習過程的早期快速階段，動作觀察的學習速率和成效不是運動想象所能比擬的，觀察學習在是學習新的運動能力最有效和最直接的方式，但在目前還沒有關于在運動訓練中使用動作觀察作為一種提高運動表現方法的研究，應該在運動學習中加以重視。

在此基礎上，新的研究證據表明，在長達一定時間動作觀察結合運動想象的干預下，比僅接受動作觀注意力，從而達到愉悅效果[11]。比如每次運動后常聽到的一句話就是：運動完出一身汗真舒服，其實就是在運動過程中體驗到了運動樂趣，把自身本來的壓力釋放出來，使自己放松下來。在體育活動中，能夠以自主化的探索，體育運動也對人們的情感態(tài)度，積極性進行了一定的引導，讓人們能夠感受到一些體育的魅力，特別是在加入自己喜歡的項目中，享受運動帶來的樂趣，在這種環(huán)境中學會與人分享和交流自己發(fā)現到的信息，讓自己體驗到體育運動的真正的快樂，讓他們更好地去實踐和探索，讓人們體驗到快樂，從生活的壓力中走出來，保持對于生活的熱情，擁有積極的生活態(tài)度。

4" 結" 論

健康人格是衡量一個人是否“健康”的重要標準，這里的健康不僅指身體上的，是指的生理與心理的全面發(fā)展的健康。健康人格的判斷標準有是否有和諧的人際關系，良好的社會適應能力，正確的自我意識和樂觀向上的生活態(tài)度等。體育運動的肢體表達語言給參與運動人群提供了“交流溝通”，讓人際關系更進一步，有利于和諧人際關系發(fā)展。而體育學習和發(fā)展過程又是生活的縮寫，在生活中遇到的挫折與在體育運動中遇到的問題模式一致，能夠解決體育的問題自然能解決生活的問題，體育為了重塑良好的適應能力也做出了重大的貢獻。體育運動在掌握和比賽的過程中，成功的體驗感可以讓人迅速建立自身自信心，自信心對于自我意識的建立又起著非常重要的作用，建立正確的自我意識能夠明確定位自己，在現代社會壓力大的現狀下，參與體育活動可以緩解當代學生的壓力，體驗運動的樂趣，走出壓抑，保持對于生活熱情積極樂觀的態(tài)度。

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