高水平足球裁判員判罰決策的優勢及神經機制

1引言

發展足球運動是建設體育強國的必然要求和戰略性工程。比賽是展示足球發展水平的主要窗口，足球裁判員作為維護比賽公平、引導比賽順利進行的關鍵人物，其做出的判罰決策對比賽結果有著重要的影響。歐洲杯足球賽的統計數據顯示，足球裁判員每場比賽大約會做出137個可觀察到的判罰決策和大約60個不可觀察到的（非嚴格犯規）判罰決策，而高水平裁判員則每分鐘大約要做出3～4個判罰決策（Helsenamp;Bultynck，2004）。鑒于足球裁判員判罰決策的重要性，本研究結合實驗任務與功能性近紅外光譜成像技術（functionalNear-InfraredSpectroscopy，fNIRS），考察足球裁判員判罰決策的行為表現及神經機制，以期為制定提升足球裁判員判罰決策的訓練方案提供基礎研究的啟示，從而進一步提高我國足球裁判員的業務能力，為體育強國建設的高質量發展添磚加瓦。

足球裁判員的判罰決策是一種特殊的決策類型，在決策研究領域有著獨特價值。前人研究表明，決策過程普遍可分為三個階段。Mintzberg等（1976）認為決策過程存在識別、發展、選擇三個階段。Xue等（2015）基于采購決策背景，認為決策過程應該包含感知、決策、反應三個階段。Cappelen等（2016）在經濟領域指出決策過程經歷三個階段：閱讀和理解決策問題、做出決策、實施決策。不同研究雖表述不同，但普遍遵循“感知 $$ 整合 $$ 行動”的三階段邏輯鏈。具體而言，感知階段是決策的起點，涉及信息的接收與初步篩選（Mostertetal.，2015）、情景感知（Gugliottaetal.，2017）等。整合階段是整合與權衡感知到的不同信息，解決潛在沖突（Diederich2003）和多線索處理（Undorfetal.，2018），行動階段則涉及最終決策的確定（Tarasenko，2012）及后續行動（方平等，2009）。對足球裁判員的決策而言，Raab等（2021）認為該群體也適合應用三階段理論，其決策符合由Plessner （1999）修訂后的社會信息加工理論的決策過程框架，包含感知（Peception），編碼與分類（Encoding，Categorization），結論、判斷與決定（Conclusion、Judging、Deciding）。綜合前人理論和足球裁判員的決策情景，本研究認為足球裁判員決策過程應該涉及感知、多線索處理及決策形成三階段，本研究將基于這一理論框架理解其決策機制。

在足球裁判員判罰決策的研究中，感知階段是整個決策過程的起始環節，具有重要的基礎作用。感知階段是指通過決策前進行視覺搜索來獲取必要信息，此時是自下而上的基礎認知過程（Finketal.，2019）。在足球賽場上，裁判員需要監控整個球場，并迅速識別球員的位置、球的軌跡以及可能的犯規行為等信息，以決定是否做出判罰決策（Martinsetal.，2023）。感知階段不僅涉及對犯規行為的簡單識別，還包括對球員意圖、動作力度和可能造成的傷害風險的評估（Souchonetal.，2009）。決策的感知階段涉及到大腦對環境信息的快速篩選，以識別和響應關鍵的視覺刺激。例如，足球裁判員對比賽中越位或犯規的判斷，需要通過對球員相對位置快速且精確的視覺分析，這與枕葉皮層（OccipitalLobe）有關（Loued-Khenissi etal.，2020）。此外，有研究表明，枕葉皮層在處理遮擋視野中的信息時也發揮作用，這在足球裁判員需要判斷被阻擋視線的事件時尤為重要（Callanetal.，2009）。此外，頂葉皮層也可能參與這一階段的加工，其作用是整合感覺信息與空間認知，在決策中支持注意力控制和行動規劃（Ebitzetal.，2020;Kennerleyamp;Walton，2011）。

感知階段之后，則進入多線索處理階段。這一階段是自上而下的高級認知過程，核心在于綜合分析、比較注意捕獲到的各類信息，最終形成決策行為（苗秀影等，2016，2017）。對于足球裁判員而言，多線索處理意味著需要同時處理來自不同感官的多元信息，以確保做出準確判罰。這些信息涵蓋球員動作、表情、身體接觸以及比賽流暢性等多個方面（Plessneretal.，2009）。研究表明，經長期觀賽與訓練，經驗豐富的裁判員能夠更有效地利用這些信息，進而快速準確地識別出犯規行為（Helsenamp;Bultynck，2004）。在神經機制方面，前額葉皮層協調不同區域活動，整合信息，提升決策準確性與效率（Mederosetal.，2021）。近期研究進一步揭示了背外側前額葉皮層（Dorsolateral Prefrontal Cortex，DLPFC）在足球裁判員決策過程中發揮關鍵作用（Ghayebzadehetal.，2023），這有可能與DLPFC在多線索處理中的關鍵作用緊密相關。具體而言，DLPFC使得裁判員能夠整合來自不同感官的信息，并在此基礎上做出判罰決策（Milleramp; Cohen，2001）。此外，前額葉皮層中的前扣帶皮層（AnteriorCingulateCortex），在沖突監測中起著核心作用。該皮層被發現能夠監測到信息處理中的沖突，并發出信號，提示在決策中需要更多的認知控制（Kernsetal.，2004;Sohn et al.，2007）。

前額葉與枕葉皮層在決策功能上存在明確分工，相關決策研究的證據表明二者分別處理決策風險計算和不確定性編碼，且結構上的灰質體積差異會對決策行為產生顯著影響（Huangetal.，2017；Yeetal.，2015）。一項來自EEG的研究結果顯示，在視覺空間注意力任務中，枕葉處理視覺輸入后，前額葉整合信息并設定決策邊界（Imanietal.，2021）。在空間決策任務中，前額葉和枕葉皮層均表現出顯著的峰值活動，前額葉通過調節枕葉皮層的活動來影響決策過程，進而提升決策的準確性（Zhaoetal.，2022），枕葉的 波電位增強與前額葉的預期偏倚調控相關（vandenBergetal.，2019）。由此可見，前額葉皮層和枕葉皮層在風險決策中扮演著不同且又相互關聯的角色。

從決策的神經路徑來看，其起始于視覺皮層，信息隨后傳遞至前額葉和頂葉，表明枕葉是感知階段的起點。枕葉的視覺信息感知功能為決策提供基礎信息，研究發現視覺皮層對刺激強度的編碼直接影響后續的決策偏差（Chenetal.，2015）。同時，DLPFC在需要整合多種信息源（如風險、收益、記憶）的決策中具有至關重要的作用，尤其在面對模糊或沖突選項時，能夠在不同類型的決策價值信號之間靈活切換（Lee，2013），這對于決策的多線索處理階段至關重要（Krawczyk，2002）。最后決策的形成依賴多腦區協同構建的復雜神經網絡（方平等，2009;Dennisonetal.，2022）。待前額葉皮層整合多線索信息，調和沖突并參與決策評估與選擇，綜合信息做出最終決策后，將指令傳導至運動皮層。初級和輔助運動皮層共同助力決策轉化為行動。初級運動皮層（PrimaryMotorCortex，M1）直接執行決策指令，精準控制肌肉（Thuraamp;Cisek，2014）；輔助運動皮層（Supplementary Motor Area，SMA）編碼復雜、抽象的運動信息，配合高級決策的形成（Aquinoetal.，2023）。前額葉向初級運動皮層發送運動規劃信號來協同工作，指導決策的開始與結束，共同構成了決策形成及轉化為行為的完整腦機制。

足球裁判員對犯規程度的判罰決策需根據犯規行為的性質、程度、意圖及比賽情境綜合判斷。依據國際足聯（FIFA）足球裁判員指南和比賽規則（IFAB，2024），足球裁判員在做出最終判罰決策前，需要先對包括宏觀的“戰術影響\"和微觀的“侵犯等級\"這兩方面的犯規程度進行精準預決策后，綜合比較并選擇較為嚴重的犯規程度完成最終的判罰決策（詳細介紹見網絡版附錄）。基于此，裁判員進行判罰的關鍵考量因素是綜合“戰術影響+侵犯等級\"的決策過程，足球裁判員需綜合比較兩方面的犯規程度后，選擇較為嚴重的進行判罰決策。侵犯等級方面需考量動作危險性和動作意圖。如即便對戰術沒有影響，但使用過分力量的侵犯動作也會導致裁判員出示黃牌或紅牌。戰術影響方面需考量犯規結果和當時的比賽情景，如是否影響了比賽進程（破壞潛在得分機會）和犯規位置（禁區內外）等。如犯規程度輕微但對戰術有巨大影響，最終會導致紅牌判罰。因此，決策的三階段模型對足球裁判員判罰決策形成過程的作用有所不同：“戰術影響\"和“侵犯等級\"的預決策均涉及到決策的三階段模型，而最終的判罰決策又是對這兩方面預決策綜合評估的動態決策過程（Dynamic Decision Making；如Brehmer，1992;Hotalingamp;Kellen，2022）。

因此，可以認為足球裁判員最終判罰決策的形成是“戰術影響 + 侵犯等級\"的決策過程，那么分別對足球裁判員“戰術影響\"和\"侵犯等級\"的決策進行研究則顯得尤為必要。然而，鑒于裁判員群體的特殊性，我國對于足球裁判員判罰決策的研究甚少。目前尚未有研究基于三階段模型，并結合足球競賽規則中“戰術影響\"和“侵犯等級\"這兩個方面，探討足球裁判員判罰決策的行為表現及神經機制。

足球裁判員的判罰決策除了會受賽場上的信息影響外，同樣也會受到其執裁經驗所反映出的執裁水平的影響（Samueletal.，2019）。高水平足球裁判員通過長期大量的比賽執裁從而收獲豐富的執裁經驗。這種豐富的執裁經驗鞏固于其的長時記憶中，供需要時進行提取，從而發展了執裁相關的專長認知能力，最終在執裁時表現出更大的工作記憶容量來推動高質量判罰決策的形成（Rocaetal.，2012）。高水平足球裁判員在判罰決策時可以運用專業知識、豐富經驗和對規則的深刻理解，做出既快速又準確的決策（Schnyderamp;Hossner，2016）。此外，高水平足球裁判員在處理模糊或復雜情況時，能夠更好地利用啟發式和判斷啟發式簡化決策策略，提升在壓力下做出有效決策的能力（Plessneramp;Haar，2006）。基于此，Raab等（2021）對決策的三階段模型進行了完善，認為足球裁判員已有的經驗水平也同時會作用于模型的多線索處理階段，從而影響最終判罰決策的形成。然而，目前仍缺乏實證研究對其進行驗證。

近期，一項少有的涉及不同執裁經驗足球裁判員判罰決策事件相關電位（ERP）的研究發現，較高執裁經驗水平的足球裁判員在基于靜態的犯規圖片刺激進行有無犯規判罰的決策時，N1和P300成分波幅較低，因此認為其所消耗的決策資源和認知資源也較低（丁建嵐等，2021）。該研究為不同執裁經驗裁判員的認知神經機制提供了初步的證據，但其涉及群體的執裁經驗水平和判罰決策任務仍需進一步細化和完善。此外，該研究未涉及執法職業聯賽的高水平足球裁判員以及考慮動態視頻為實驗材料的判罰決策任務。國家級及以上級別的裁判員代表了中國足協裁判體系中的最高水平（國家體育總局，2016。其在國際和國內頂級聯賽中擔任裁判工作，具有豐富的執裁經驗和卓越的決策能力（中國足球協會，2016。因此，厘清高水平足球裁判員的判罰決策優勢機制需要現役職業聯賽裁判員的參與以及更加貼合實際執裁場景的實驗任務。

相比其他等級裁判員，高水平裁判員決策績效更佳，這或許源于不同的認知神經機制。神經可塑性理論表明，專業知識積累會影響大腦結構與功能進而解釋該群體的決策表現（Draganskietal.，2004）。在諸如足球運動的高壓力情境中，決策經驗顯得尤為重要（AragaoePinaetal.，2019）。長期以來，高水平裁判員的大腦不斷適應、優化，得以滿足賽場特殊認知需求。前額葉皮層作為大腦的執行控制中心，其在提供決策支持中可能起到關鍵作用，使得高水平裁判員能夠在激烈的比賽競爭中做出明智的決策（Ghayebzadeh etal.，2023）。高水平裁判員在決策任務上表現出的優勢，不僅體現在其對規則的深刻理解，還體現在決策加工與處理能力上。與新手裁判員相比，高水平裁判員在面對復雜情境時，能夠更快地識別關鍵信息，并做出更為準確的決策。這種能力與前額葉皮層參與加工的風險評估、沖突調和有關（Koenigsamp;Tranel，2007），也與枕葉的基礎視覺信息加工及其對前額葉皮層的支持密切相關（Engelmannamp; Tamir，2009）。

在足球賽事體系中，裁判員的成長路徑呈現出鮮明的層級性與選拔性。合格的國家級及以上足球裁判員，最初多由三級裁判員逐步成長而來。在其漫長的培養過程中，需要通過執裁大量的賽事來提升其執法水平，進而獲得普升機會。然而，在這個過程中，只有少數群體能夠歷經一系列嚴苛的選拔考核，最終成為國家級及以上等級的裁判員。這種選拔機制背后，是對裁判員執法能力和決策水平的高要求。

盡管各等級群體的足球裁判員均需接受統一的規則教育與培訓，依據相同的規則標準來確定犯規性質與判罰（Praschingeretal.，2011），但實際決策過程頗為復雜。閾值模型表明，裁判員的決策受主觀閾值左右，這決定了他們何時從規則執法切換至比賽管理（Raabetal.，2021）。然而，這種啟發式決策方式存在局限性，它并未系統地考慮所有可用信息，而是簡化整合信息后快速反應（Souchonetal.，2009）。例如在比賽管理決策中，裁判員常常面臨準確執法與適度管理之間的艱難權衡，不同裁判員依據自身經驗和個性做出不同選擇（Avugosetal.，2021），這就導致判罰的一致性和準確性難以保證。

裁判員判罰決策質量，既關乎比賽程序公平，又影響比賽結果，提升裁判員判罰決策的質量與效率迫在眉睫。本研究嘗試通過厘清國家級及以上這種高水平足球裁判員判罰決策的行為表現及神經機制，以期對該問題的解答提供來自基礎研究的啟示。考慮到足球比賽規則的特殊要求，即最終的判罰決策表現為“侵犯等級 + 戰術影響\"的綜合決策，本研究在實驗任務中綜合考慮單獨的\"侵犯等級”“戰術影響”和綜合的“最終判罰（侵犯等級 + 戰術影響）\"這三種決策類型，并利用fNIRS技術，通過不同等級足球裁判員行為和神經數據的比較，揭示高水平足球裁判員判罰決策的行為及神經活動特點。除了對上述現實問題的解答提供啟示，本研究初次通過實證研究對足球裁判員判罰決策的三階段模型進行驗證，以明晰決策的三階段模型在足球比賽中不同等級足球裁判員判罰決策上的適用性。

本研究的重點內容是裁判員的等級差異在行為及認知神經機制的表現，因此提出假設如下：假設1：相較于其他犯規程度，較輕犯規場景的界定更為模糊，判罰難度更大。鑒于國家級及以上裁判員經驗豐富、專業素養高，預期其在這類場景下判罰決策的正確率，會高于其他等級裁判員。假設2：國家級及以上裁判員在決策時可能對犯規場景的考量更為全面。鑒于此，預計他們在與決策相關的腦區激活程度上，要高于其他等級裁判員。這種差異在界定模糊、判罰難度大的較輕犯規程度場景中，表現得尤為明顯，且主要反映在與決策前兩個階段緊密相關的前額葉和枕葉腦區。假設3：基于前兩個假設，預期國家級及以上裁判員判罰決策正確率與前額葉和枕葉活動程度的關聯性高于其他等級裁判員。

2 方法

2.1 被試

截止2024年9月，在國際足聯（FIFA）注冊的亞足聯（AFC）現役國際級裁判員總數為624名，由于名額限制，國際足聯官方授權分配至中國足協的11人制國際級裁判員名額僅為24名，其中男子16名，女子8名。該群體往往在國家級裁判員中通過嚴格的選拔和考核而形成。

研究樣本數量基于Cohen's f=0.25 的中等效應量進行計算（G-Power，version3.1.9.7）。結果顯示，在 a=0.05 的情況下，每組至少24名被試的樣本量可產生0.95功效。國家級及以上男子女子裁判員平時分散在全國各省執法，在統一集訓時進行實驗，本研究為提升樣本代表性盡可能的納入了全部的集訓樣本。通過中國足協裁判委員會招募國家級及以上裁判員58名，通過地方足協招募一級、三級裁判員各40名；國家級及以上裁判員4名、一級裁判員4名、三級裁判員1名因未完成實驗，數據被剔除。最終共129名足球裁判員（表1）為有效被試，其中國家級及以上裁判員54名（含，男25名、女29名）、一級裁判員36名（男女各18名）、三級裁判員39名（男20名、女19名）。

對納入實驗的樣本再次采用Cohen's f=0.25 的中等效應量進行組間效應的被試量事后計算（G-Power，version3.1.9.7）。結果顯示，在 a=0.05 的情況下，本研究的統計檢驗力（1-β）為0.937。研究已通過陜西師范大學學術委員會批準（批準號：202416029），所有被試均在了解詳細的實驗流程后簽署知情同意書。

對所有裁判員的年齡、裁判年限、年均執法場次、裁判生涯總執法場次指標進行單因素方差分析（表 1），結果顯示，年齡 （F（2，126）=47.10 ， plt; 0.001）、裁判年限 （F（2，126）=53.44，plt;0.001） 、年均執法場次 （F（2，126）=20.53 0 plt;0.001 ）、裁判生涯總執法場次的主效應顯著 （F（2，126）=17.34， plt; 0.001）。事后比較結果發現，除年均執法場次國家級及以上裁判員與一級裁判員無顯著差異外 （p= 0.351），其余指標均為國家級及以上裁判員顯著大于一級裁判員和三級裁判員 （pslt;0.01） 。

2.2 實驗設計與流程

本研究采用3（裁判等級：國家級及以上、一級、三級） ×3 （決策類型：侵犯等級、戰術影響、最終判罰） ×4 （犯規程度：無、輕度、中度、重度）的三因素混合實驗設計。其中裁判等級是被試間變量，決策類型和犯規程度是被試內變量。所有被試均在安靜的室內完成實驗，先進行 5min 的靜息態fNIRS數據采集，之后在進行實驗任務時同步采集fNIRS數據。在實驗過程中，要求被試避免突然的頭部運動、皺眉、咬牙或說話，以盡量減少對fNIRS數據質量的影響；實驗總持續時間大約為 55min 。

2.3 實驗儀器與任務

實驗任務在27英寸的顯示器上呈現，其分辨率為 1920^*1080 ，刷新率為 60Hz 。fNIRS數據通過NIRX Sport2 （NIRx Medical Technologies LLC，NewYork，USA）設備收集，該設備共有16個光源16個探測器，一共組成了41個通道（圖1）。fNIRS的數據采樣頻率為 7.81Hz 。不同通道之間的距離約為 3cm 。近紅外光極帽的中心按照國際10-20系統放置在 Cz 點上。

實驗中所涉及的實驗材料來自歐足聯（UEFA）官方的裁判員視頻題庫，其中包含歐洲五大聯賽和歐洲冠軍聯賽的視頻。邀請3名國際級裁判員組成的裁判組對視頻題庫中的視頻進行選擇。裁判組分別對每個視頻材料從“最終判罰”、“戰術影響”、“侵犯等級”三類決策類型的符合程度進行1至10的評分（1表示完全不符合，10表示完全符合），3名國際級裁判員對視頻的評分均大于8分則納入符合條件的視頻材料（Shuietal.，2024）。此外，裁判組還對每個選擇的視頻材料中各類決策類型的犯規程度進行評價，評價在1至4的4點量表上進行，最終判罰決策類型的犯規程度由1到4分別為無犯規、不出牌、黃牌、紅牌；侵犯等級決策類型的犯規程度由1到4分別為無犯規、草率、魯莽、使用過分力量。戰術影響決策類型的犯規程度由1到4分別為無犯規、不是戰術犯規、破壞有希望的進攻機會、破壞潛在的得分機會，3名國際級裁判員判罰決策一致的犯規程度作為標準答案。據此確定視頻中每類決策的判罰程度，并將其作為決策判罰程度的標準答案。

鑒于“最終判罰\"的形成需先綜合“戰術影響\"和“侵犯等級”，因此結合這兩個因素下的4種犯規程度，每種犯規程度可以以侵犯等級為主或者戰術影響為主就高判罰；本實驗就此進行平衡，在每個為主條件下至少篩選5個符合要求的視頻，一個犯規程度下共10個視頻為正式材料。然而就重度犯規而言，因職業比賽中該類犯規頻次少導致視頻材料較為匱乏，以侵犯等級為主、或者戰術影響為主的視頻材料在該條件下分別只能篩選出各4個，因此本研究共納入8個。此外，在無犯規、輕度、中度各額外篩選出1個視頻材料作為練習材料。因此，本研究最終共選定41個視頻，其中38個視頻為正式實驗材料，3個視頻為練習材料。38個正式實驗視頻材料循環3次，分別進行“最終判罰”、“戰術影響\"和“侵犯等級”三種類型的判罰決策。

表1不同等級裁判員群體的人口統計學信息 （M±SD） 號

注：“-\"表示未執裁過相關比賽。

圖1fNIRS通道布置示意圖

注：（1）為2D俯視圖;（2）為3D俯視圖;（3）為3D后視圖;（4）為3D前視圖。

實驗任務采用Psychopy編寫，正式實驗一共包含114個試次。每個試次開始時，首先告知被試本試次所要觀看視頻的決策類型（侵犯等級、戰術影響和最終判罰），被試在理解后按空格鍵并開始觀看視頻。視頻中呈現足球比賽的場景，一共持續8s，其中4s為遠景，4s為近景。最后，呈現犯規程度的評分界面，被試需要在1至4的不同犯規程度上對相應類型決策的犯規程度進行決策（圖2 注），決策界面的反應時間窗口為8s（圖2）。每個視頻材料均有4種不同的犯規程度選擇，依據FIFA裁判員指南和中國足協裁判委員會文件，4種不同的犯規程度在3種不同決策類型的標準表述有所不同（圖2）。每種決策類型犯規程度的標準決策答案均由國際裁判組確定。若試次中被試對犯規程度的評分等級與標準答案一致，則將該試次中被試的反應記為正確并記錄反應時，反之記為錯誤。

fNIRS數據在實驗過程中同步采集。為保證數據的有效采集，采用慢速事件相關的實驗設計考察被試的腦血氧變化情況。具體來說，每個視頻決策完成后會有10s的靜息（Jahnetal.，2012），以讓腦血氧回流到基線水平并避免固定靜息時間讓被試產生對實驗任務的預期。

2.4 數據采集與處理

2.4.1 行為數據分析

本研究計算了所有試次中判罰決策的正確率及正確反應的反應時。若被試未能在8s的決策窗口期進行決策，則相應的反應時數據不納入統計分析中。基于正確率和反應時，分別進行3（裁判等級：國家級及以上、一級、三級） ×3 （決策類型：侵犯等級、戰術影響、最終判罰） ×4 （犯規程度：無、輕度、中度、重度）的三因素重復測量方差分析（Analysisofvariance，ANOVA），對不滿足球形假設的變量采用Greenhouse-Geisser進行統計校正，行為數據的分析基于IBMSPSS26.0軟件完成。

圖2判罰決策任務流程圖

注：所有視頻材料中均有明確的判罰決定，即每個試次的視頻有標準的犯規程度答案。對決策類型為“最終判罰\"的試次，犯規程度由無到重的決策選擇分別為：無犯規、不出牌、黃牌、紅牌；對決策類型為“侵犯等級\"的試次，犯規程度由無到重的決策選擇分別為：無犯規、草率、魯莽、使用過分力量；對決策類型為“戰術影響\"的試次，犯規程度由無到重的決策選擇分別為：無犯規、不是戰術犯規、破壞有希望的進攻機會、破壞潛在得分機會。

2.4.2 fNIRS數據的預處理及分析

對所有被試的fNIRS數據采集進行通道篩選、頭動校正、信號疊加預處理。之后，進行腦區定位，計算雙側枕葉、額中回、背外側額上回、額下回等腦區的HbO激活。

fNIRS每個通道的MNI坐標和所對應的解剖腦區（anatomical labeling，AAL） （Rolls et al.， 2015），采用AtlasViewer軟件定位得出。前人研究表明，決策三階段模型中的感知階段可能與枕葉皮層（OL）有關，多線索處理階段可能與前額葉皮層（PrefrontalCortex，PFC）有關，因此通道布置在雙側前額葉以及枕葉皮層。所有的通道的MNI坐標見表2。

表2fNIRs的通道布置MNI坐標和解剖定位（AAL）

fNIRS數據在采集后通過Homer3（Huppertetal.，2009）和MATLAB（R2017b）進行離線分析。首先，本研究計算了每個通道和實驗試次中 760nm 和 850nm 波長原始信號的相對變異系數 （CV%） 。如果CVchannel gt;15% 0 ，則相應數據將被剔除。然后，采用Wavelet方法對運動偽影進行校正，再采用濾波 （0.01Hz 0.1Hz? 去除生理噪聲，如心臟跳動頻率、呼吸頻率等。之后，進一步采取Cbsi方法進行運動偽影校正。隨后，將預處理后的信號轉換為氧合血紅蛋白（HbO）和脫氧血紅蛋白（HbR）的濃度變化，鑒于HbO信號對實驗過程中腦血流的變化更敏感，HbO數據被納入數據分析。

基于HbO信號強度，進行3（裁判等級：國家級及以上、一級、三級） ×3 （決策類型：侵犯等級、戰術影響、最終判罰） ×4 （犯規程度：無、輕度、中度、重度）的三因素重復測量方差分析。在fNIRS結果呈現時，采用FDR （plt;0.05） 校正。

2.4.3 決策行為數據和fNIRS關聯分析

為進一步明確不同等級足球裁判員的判罰決策行為指標和fNIRS指標之間的關系，本研究在不同等級裁判員組別中分別進行了Pearson相關分析。

3 結果與分析

3.1 不同等級足球裁判員判罰決策的行為表現3.1.1 判罰決策正確率結果

不同條件下決策正確率的描述性統計見表3，對決策正確率進行方差分析后發現（表4，圖3），裁判等級、決策類型和犯規程度的主效應均顯著。除決策類型和裁判等級的交互作用不顯著外，犯規程度和裁判等級的交互作用，決策類型和犯規程度的交互作用，以及決策類型、犯規程度、裁判等級的交互作用均顯著。

表3不同等級足球裁判員在不同條件下的正確率和反應時的描述性統計

表4決策正確率和反應時的方差分析結果

注：對不滿足球形檢驗的變量的自由度（df）進行Greenhouse-Geisser校正。

圖3決策正確率結果

注：圖中誤差棒為標準誤。彩圖見電子版，下同

因決策類型、犯規程度、裁判等級的三階交互作用包含兩個顯著的二階交互作用，且本研究關注的是不同決策類型和犯規程度下不同等級裁判員的決策正確率差異，因此對三階交互作用中不同裁判等級比較的簡單效應結果進行呈現：

在犯規程度為無的所有三種決策類型的條件下，國家級及以上裁判員的決策正確率均高于一級和三級裁判員 ， 95% CI=[52.00 ，67.45]， M_{-☉（?-^??-^??-^??-^?）}=39.58%±4.78%， 95% （204號 。 4.59% ， 95% （204號 CI=[35.78 ，53.96]； M 國家級（戰術影響）（204號 55.09%±3.96%，95%CI=[47.27，62.92]，M_{-⊕（ackyura）}= 34.72%±4.84% ，95%CI=[25.14，44.31]，M三級（戰術影響）=41.03%±4.65% ，95%CI=[31.82，50.24];M國家級（最終判罰）=（204號 55.09%±4.32% 95% CI=[46.54，63.64]，M?級（最終判）=31.94%±5.29% 95% CI = [21.47， 42.42]， 40.39%±5.08% 95%CI=[30.32，50.45];pslt;0.0. ）但一級和三級裁判員的決策正確率無顯著差異（psgt;0.05） 。

在犯規程度為輕度的侵犯等級決策中，三個等級裁判員的決策正確率彼此之間差異顯著（M_{###X（#B（#X+#X）}=61.73%±2.79% 95% %CI=[56.20 67.26]， M_{-#（#3##2#）}=48.84%±3.42% ， 95% （20 CI=? [42.07， 55.62]， M≡#（####）=37.18%±3.29% 95% CI=[30.67，43.69]，pslt;0.05， ），國家級裁判員的決策正確率大于一級 （p=0.004） 、一級裁判員大于三級 （p=0.015） ；在輕度犯規程度的戰術影響和最終判罰決策中，國家級和一級裁判員的決策正確率均大于三級 95% CI O= [65.01， 78.82]， M_-∞（k?+???）=61.57%±4.27% 0 95%CI= [53.12， 70.03]， 95%CI= [27.99， 44.23]; M_{⊥⊥?angleB（H?Ψ（H?Ψ））}=62.04%±3.79% 95%CI= [54.54， 69.53]， M_-∞（leces3pt|Ψ）=61.11%±4.64% 95% CI O= [51.93， 70.29]， M=45.51%±4.46% ， 95% CI=[36.69，54.33]，pslt;0.01） ，但國家級和一級裁判員之間的決策正確率彼此無顯著差異 （psgt;0.05） 。

在犯規程度為中度的侵犯等級決策中，國家級裁判員的決策正確率均高于三級裁判員（M國家級（侵犯等級） =64.51%±2.53% 0 95%CI=[59.51 ，69.51]，M_-max（?）_max=57.87%±3.10% 0 95%CI=[51.75，6 4]， ， 95% CI=[50.31 062.08]; p=0.035） ，但國家級裁判員和一級彼此之間 （p=0.099） 、一級裁判員和三級彼此之間 （p= 0.635）無顯著差異；在中度犯規程度的戰術影響決策中，國家級裁判員、一級和三級彼此之間差異不顯著 95% （20 CI= [71.31， 80.85]， M_{-R（k;k;k;q0^?）}=68.75%±2.95% ， 95% CI=[62.91，74.59] ， 95%CI=[65.76，76.98];psgt;0.05） ；在中度犯規程度的最終判罰決策中，國家級裁判員的決策正確率均大于一級和三級 95% CI=[64.73 74.47]， M_☉（#2%）=61.34%= 上3.02% ， 95% CI = [55.38，67.31]， M≡#（####）≡#） （2061.54%±2.90% 0 95%CI=[55.81，67.27]，pslt;0.05 但一級和三級裁判員之間的決策正確率彼此無顯著差異 （psgt;0.05） 。

在犯規程度為重度的侵犯等級決策中，國家級和一級裁判員的決策正確率高于三級（M 國家級（侵犯等級） L= 48.89%±2.83% 95%CI=[43.29 54.49]，M一級（侵犯等級） Σ=Σ 40.83%±3.47% 95%CI=[33.97 47.69]，M三級（侵犯等級） Σ=Σ 23.85%± 3.33% ，30.44]; pslt;α 0.001），但國家級和一級裁判員之間無顯著差異 （p= 0.074）；在重度犯規程度的戰術影響決策中，國家級裁判員的決策正確率大于一級（M 國家級（戰術影響）=69.44%±2.98% 95% CI=[63.55，75.34]，M一級（戰術影響） L= 56.11%±3.65% ）5%CI=[48.89 63.33]，M三級（戰術影響） Ψ=Ψ 66.41%±3.51% ， （20 p= 0.005）、一級裁判員小于三級 （p=0.044） ；在重度犯規程度的最終判罰決策中，三個等級裁判員的決策正確率彼此之間差異顯著 $（ M _ { 明 4 . 4 8 } ） _ { （ 1 1 2 . 5 9 8 ） } = 5 5 . 1 4 ＼% ＼pm$ （202.34% 95% CI=[50.51 ，59.77]， 47.07%±2.87%，95%CI=[41.40，52.74]，M≡8（#849%）= 34.05%±2.75% 95%CI=[28.6，39.49]，pslt;0.05） ，國家級裁判員的決策正確率大于一級 （p=0.031） 人一級裁判員大于三級 （p=0.001） 。

3.1.2 判罰決策的反應時結果

對決策的反應時進行方差分析后發現（表4，圖4），決策類型和犯規程度的主效應均顯著，裁判等級的主效應不顯著。犯規程度和決策類型的交互作用顯著，事后檢驗的分析結果為：在犯規程度為無的條件下，侵犯等級的決策反應時均快于戰術影響和最終判罰。

決策類型和犯規程度的交互作用不顯著，以及決策類型、犯規程度、裁判等級的交互作用均不顯著。

圖4決策反應時結果注：圖中誤差棒為標準誤。

3.2 不同等級足球裁判員判罰決策的fNIRS表現3.2.1 不同決策類型和犯規程度下的比較

對所有腦區的HbO方差分析結果如表5（主效應）和表6（交互作用）。方差分析結果發現，裁判等級的主效應在左側背外側額上回和左側額中回腦區的主效應顯著。決策類型在左側背外側額上回、左側枕中回、右側背外側額上回和右側前扣帶和旁扣帶回腦區的主效應顯著。犯規程度的主效應在左側額中回、左側枕下回、右側眶部額下回和右側枕中回腦區的主效應顯著。

表5不同變量條件下的腦區激活情況主效應結果

表6不同變量條件下的腦區激活情況交互作用結果

不同等級裁判員在判罰決策時的腦區激活模式是本研究的重要研究目的之一，因此本研究聚焦在涉及裁判等級這一變量的交互作用上。結果發現裁判等級和決策類型變量之間的交互作用在左側背外側額上回、左側額中回、左側楔葉和右側枕中回腦區顯著。在左側背外側額上回，國家級及以上和一級裁判員在侵犯等級決策的 HbO激活顯著高于三級裁判員（圖5（1）; ， 95% CI=[-0.78 ， -0.13] ， -0.36umol/L±0.20 umol/L， 95%CI=[-0.75，0.04 ！ ， 95% （20 CIΨ=Ψ （204號 [-1.34，-0.58] ： pslt;0.05 ；國家級及以上裁判員在戰術影響決策的 HbO 激活顯著高于一級和三級裁判員（圖5（1）； M 國家級及以上 ξ=ξ-0.30 umol/L ± 0.17umol/L ， 95% CI=[-0.63 ，0.03]， -0.88umol/L±0.21 umol/L， 95% CI=[-1.28 0-0.47] ， 95% CI =[-1.37，-0.59] pslt;0.05） ，在最終判罰決策的HbO激活無顯著差異 （psgt;0.05） 。在左側額中回腦區，國家級及以上和在戰術影響決策的 HbO 激活顯著高于一級和三級裁判員（圖 5（2）; M 國家級及以上 Σ=Σ 0.48umol/L±0.13umol/L 95%CI=[0.21，0.7 4]， M_-L= -0.30umol/L±0.16umol/L. 95%CI=[-0.62，0.02 1 ， 95% CI= （20 [-0.57，0.06] pslt;0.001 ，在侵犯等級和戰術影響決策的HbO 激活無顯著差異 （psgt;0.05） 。在右側枕中回腦區，國家級及以上裁判員在侵犯等級決策的HbO激活顯著高于一級和三級裁判員（圖6; M 國家級及以上 Ψ=Ψ 1.37umol/L±0.24umol/L ， 95% %CI=[0.88 ，1.85]，M一級 = 0.44 umol/L ± 0.30 umol/L， 95% CI=[-0.14

1.04]， ML≡?= 0.25umol/L±0.29umol/L. 95% CI O= [-0.32，0.82] pslt;0.05 ，一級和三級裁判員彼此之間的HbO激活無顯著差異 （psgt;0.05） ；國家級及以上裁判員在戰術影響決策的 HbO 激活與一級和三級裁判員的差異邊緣顯著（圖6； M 國家級及以上 Ψ=Ψ 1.18umolL±0.24umolL， 95%CI=[0.70，1.65]，M-☉= 0.43umol/L±0.30umol/L ， 95% 1.01]，M_ΞΞ=0.47umol/L±0.28umol/L 0 95%CI=[-0.09 01.03]; p 國家級vs _-∞=0.0504 p 國家級vs三級=0.060），一級和三級裁判員彼此之間的HbO激活無顯著差異（20 （p=0.909） 。左側楔葉腦區的二階交互作用因裁判等級、決策類型和犯規程度三者之間交互作用顯著，因此在后面的三階交互作用進行進一步的分析。

裁判等級和犯規程度變量之間的交互作用在右側枕下回腦區顯著，國家級及以上和一級裁判員在犯規程度為無的條件下的HbO激活顯著高于三級裁判（圖7（2）； 95% 0.35umol/L ， 95% ，1.77]， $M ＼ ＼equiv ＼ ＼astrosun$ 0.02umol/L±0.34umol/L ， 15%CI=[-0.65 ，0.69];p 國家 ，但國家級和一級裁判員彼此之間的HbO 激活無顯著差異 （ps）gt; 0.05）；在其他犯規程度條件下三個等級裁判員的HbO 激活無顯著差異 （psgt;0.05） 。

圖5上圖為左側背外側額上回（1）和左側額中回（2）的HbO血氧激活表現; 下圖為額葉皮層在決策類型水平下進行裁判等級變量兩兩比較的結果 注： ^*plt;0.05 ；* plt;0.01 ^***plt;0.001

圖6上圖為右側枕中回的HbO血氧激活表現；下圖為枕葉皮層在決策類型水平下進行裁判等級變量兩兩比較的結果注：# plt;0.07 ^*plt;0.05 ^**plt;0.01

圖7前額葉、枕葉皮層HbO激活結果

注：上圖（1）為無犯規條件下右側額上回和枕中回腦區在不同裁判等級條件的 HbO激活表現;（2）為右側枕下回腦區在裁判等級和犯規程度交互作用下的HbO激活表現；下圖為對應條件下進行裁判等級變量兩兩比較的結果; ^*plt;0.05 ^**plt;0.01 。

裁判等級、決策類型和犯規程度三者之間交互作用在左側楔葉腦區顯著，國家級及以上裁判員在無犯規的戰術影響判罰決策的 HbO 激活與三級裁判員差異邊緣顯著。

3.2.2無、輕度犯規程度在不同決策類型的比較

因不同等級的足球裁判員在無犯規和輕度犯規條件下的決策正確率存在顯著差異，因此，本研究進一步聚焦于其背后的神經機制差異，分別在無犯規和輕度犯規以3（裁判等級：國家級及以上、一級、三級） ×3 （決策類型：侵犯等級、戰術影響、最終判罰）進行二因素重復測量方差分析。

無犯規條件下的結果發現，右側額上回 （F（2， 126）=3.11 ， p=0.048 η_p²=0.05） 的主效應顯著、國家級及以上裁判員的 HbO 激活顯著高于三級裁判（圖7（1）； M_{☉sigs?sta;L}=0.26±0.25umol/L ， 95% CI Σ=Σ [-0.24，0.74] ， M_-∞=-0.41umol/L±0.31umol/L 595% ，0.19]， umol/L ± 0.29umol/L ， 95% （204號 CI=[-1.22 ，0.07]; p 國家級vs三級 Σ=Σ 0.020），但其他等級之間的HbO激活比較無顯著差異 （psgt;0.05） 。右側枕中回 （F（2，126）=4.76 ， p= 0.010， η_p²=0.07） 的主效應顯著，國家級及以上裁判員的HbO激活顯著高于一級和三級裁判員（圖7（1）; 95%CI= [1.17， 2.41]， M_-☉=0.77umol/L±0.39umol/L ， 95% CI=[0.00 ，1.53]， M=?=0.36umol/L±0.37umol/L 95%CI=[-0.37，1.09] p 國家級 _s-∞=0.042 p 國家級vs≡ψ_k=0.004? ，但一級和三級裁判員彼此之間的HbO激活無顯著差異 （p= 0.448） 。枕下回 （F（2， 126）= 4.10， p=0.019 η_p²=0.06） 的主效應顯著，裁判等級與決策類型的交互作用在左側額中回腦區差異顯著 （F（4，252）=3.43，p=0.009 5 η_p²=0.05） ，這些結果與全部變量條件下的方差分析結果一致。

圖8上圖為左側楔葉腦區在裁判等級、決策類型和犯規程度三者間交互作用下的HbO激活表現；下圖為對應條件下進行裁判等級變量兩兩比較的結果注：# plt;0.07 ^*plt;0.05 ^**plt;0.01

輕度犯規條件下的結果發現，無顯著的主效應，裁判等級與決策類型的交互作用在左側楔葉腦區的差異顯著，這些結果與全部變量條件下的方差分析結果一致。

3.3 不同等級足球裁判員的決策正確率和NIRS表現關聯分析

由于判罰決策的正確率在不同等級裁判員上存在顯著差異，本研究還進行了正確率與fNIRS數據的關聯分析（圖9）。

在侵犯等級決策類型方面，國家級及以上裁判員在中度犯規判罰情境中，決策正確率與左側背外側額上回、右側背外側額上回以及右側前扣帶和旁扣帶回呈現顯著正相關；一級裁判員在輕度犯規判罰時，決策正確率與左側三角部額下回呈顯著正相關，與右側枕上回呈顯著負相關；三級裁判員在輕度犯規場景下，決策正確率與左側楔葉呈顯著負相關，而在重度犯規判罰時，與左側背外側額上回、左側三角部額下回、左側枕中回、左側枕上回、右側枕中回、右側枕上回以及右側枕下回呈顯著正相關。

在戰術影響決策類型方面，國家級裁判員在輕度犯規判罰時，決策正確率與左側三角部額下回呈顯著負相關，與右側枕上回呈顯著正相關;在中度犯規判罰情境下，與左側眶部額下回、左側三角部額下回、右側三角部額下回以及右側顳中回呈顯著正相關；在重度犯規判罰時，與左側枕中回、右側枕下回呈顯著正相關。一級裁判員在無犯規判罰時，決策正確率與左側額中回呈顯著正相關；在輕度犯規判罰時，與左側顳中回、右側前扣帶和旁扣帶回呈顯著負相關；在重度犯規判罰時，與右側前扣帶和旁扣帶回呈顯著負相關。三級裁判員在輕度犯規判罰時，決策正確率與左側楔葉呈顯著正相關；在中度犯規判罰時，與左側背外側額上回呈顯著負相關；在重度犯規判罰時，與左側枕中回呈顯著負相關。

在最終判罰決策類型方面，國家級裁判員在無犯規判罰時，決策正確率與右側枕中回呈顯著負相關；在輕度犯規判罰時，與右側背外側額上回、右側額中回呈顯著正相關；在中度犯規判罰時，與右側背外側額上回呈顯著負相關；在重度犯規判罰時與左側枕中回、右側枕下回、右側枕上回呈顯著正相關。一級裁判員僅在無犯規判罰時，決策正確率與左側背外側額上回呈顯著負相關。三級裁判員僅在中度犯規判罰時，與右側枕下回呈顯著負相關。

綜合以上結果發現，國家級及以上足球裁判員在侵犯等級決策、戰術影響決策和最終判罰決策這三種決策類型中的正確率，與雙側前額葉和雙側枕葉等腦區感興趣區域（ROI）的氧合血紅蛋白（HbO）激活呈現正相關。相較于一級和三級裁判員，國家級及以上裁判員在進行戰術影響和最終判罰決策類型判斷時，與對應腦區ROI的關聯數量更多。此外，三級裁判員在以侵犯等級為主的場景進行判罰決策時，其決策正確性與雙側前額葉和枕葉的多個腦區ROI的激活相關，而其他等級裁判員未出現此特征。

4討論

本研究基于決策三階段模型，分析了高水平足球裁判員在判罰決策中的認知神經優勢及其作用機制。研究發現，針對戰術影響的判罰難度高于其他類型，尤其在輕度犯規程度下。高水平足球裁判員在不同犯規程度下的決策正確率均高于其他級別裁判員，且在無犯規和輕度犯規條件下表現尤為明顯。隨著犯規程度的增加，其優勢逐漸減弱。在認知神經層面，高水平足球裁判員在右側枕下回和左側楔葉的HbO激活更強，且在左側額上回和額中回腦區對戰術影響的判罰決策中也表現出優勢。行為與fNIRS關聯分析的結果發現，高水平裁判員的行為指標與多個腦區的激活呈正相關。

4.1高水平足球裁判員判罰決策的行為表現

研究表明，國家級及以上裁判員在作答正確率方面顯著優于一級和三級裁判員，顯示出其對比賽情況的精準把握和高水平的決策能力。雖然高水平裁判員由于豐富的執裁經驗，與其他等級裁判員相比，存在年齡層面的差距，這可能帶來工作記憶執行效率的差異（Baddeley，2012），并可能影響決策表現（Curtisamp;Lee，2010），但高水平裁判員在長期實踐中積累的豐富經驗和對比賽規則的深刻理解仍然表現出較好的績效表現（Catteeuwetal.，2010）。

國家級及以上的裁判員的判罰決策優勢主要體現在對無、和輕程度犯規的決策類型上。這意味著對于較為嚴重的犯規，由于其犯規動作較為明顯也比較容易識別，等級差異在決策績效的體現并不明顯；而對于一些較為輕微或者無犯規的動作識別上，犯規動作較輕因此也較難識別，體現出國家級及以上裁判員豐富的執裁經驗和執裁場次形成的優異工作記憶和長時記憶的加工整合能力，證實了對于判罰決策績效自上而下的作用（Wardetal.，2013）。三級裁判員正確率最低，這可能與其在信息處理和決策經驗上的不足有關（Williamsamp;Ericsson2005）。三級和一級裁判員可能更傾向于依賴直觀判斷與猜測進行決策，而缺乏對比賽細節的深入分析（Lietal.，2024）。此外，由于缺乏足夠的現場執裁經驗，三級和一級裁判員在賽場上可能更容易受到時間壓力的影響，導致匆忙做出決策。

國家級及以上裁判員在所有類型和犯規程度的決策過程中表現出更高的穩定性和優勢。這種穩定性和判罰決策的準確性對于足球比賽的公正性和連貫性至關重要（Dawsonetal.，2007;Dohmenamp;Sauermann，2016），有助于減少爭議判罰，提高比賽質量（AragaoePinaetal.，2019）。所有等級的裁判員在決策的反應時中無差異，但國家級及以上裁判員保持了較高的決策正確率，這反映了該群體在判罰決策任務中較高的決策效率（丁建嵐等，2021;Arag?oePina etal.，2018）。

研究發現，對戰術影響的決策反應時要慢于其他的判罰決策類型，相對于視頻材料中后4s對于犯規動作回放的慢動作，對戰術影響的判罰決策裁判員通常需要基于遠景4s視頻中的犯規內容，這對信息獲取和處理的能力要求較高（Lietal.，2024）。因此，所有等級裁判員在此條件下的反應時均慢于最終判罰和侵犯等級決策類型的判罰。依據FIFA的裁判指南和規則，最終判罰需要綜合犯規的戰術影響和侵犯等級，并選擇對比賽影響較為嚴重的因素來完成決定（IFAB，2024）。但本研究的結果發現對單獨戰術影響決策的反應時要慢于最終判罰決策，這可能意味著在實際比賽中由于受到侵犯等級的影響，對戰術影響的考慮可能不夠充分。而戰術影響則是足球裁判員提升執裁準確性和能力的必備素質之一（AragaoePinaetal.，2019）。

4.2高水平足球裁判員判罰決策的腦區優勢

本研究發現國家級及以上裁判員DLPFC的關鍵組成部分即額上回和額中回腦區在侵犯等級和戰術影響的判罰決策時相對于其他等級裁判員激活增強，但在最終判罰決策類型時并無顯著差異。DLPFC在決策三階段模型中與多線索處理階段相關，這可能揭示了DLPFC在裁判員判罰決策時多種信息線索整合時的不同作用。

國家級及以上裁判員相對于其他等級裁判員在左側DLPFC的激活增強，可能揭示了該群體在判罰決策時的不同認知神經機制，左側DLPFC通常負責在知覺決策過程中對來自感覺處理區域的信號進行比較（Heekerenetal.，2006）。左側DLPFC的激活可能與執行所觀察動作時的大腦活動有關。這通常通過運動共振機制解釋，高水平運動員在觀察他人的動作時，他們的大腦能夠更有效地激活與動作執行相關的區域，這可能是因為其具有更豐富的運動經驗和專業知識（Agliotietal.，2008）。這種機制使得專家能夠更好地理解和預測他人的動作，從而在競技體育中做出快速而準確的決策（Nealamp;Kilner，2010）。左側DLPFC是當個體執行或觀察動作時被激活的腦區之一，這表明它在動作的感知和執行中起著重要作用（Nealamp;Kilner，2010）。

足球裁判員在比賽中的判罰決策需要快速準確地處理視覺信息，并依據規則做出公正的裁決。國家級及以上相比一級和三級裁判員，擁有更豐富的經驗和知識庫，能夠對比賽情境進行快速信息處理。研究表明，左側DLPFC的激活增強可能與快速處理比賽場景中的視覺信息有關（Hausleretal.，2015），這可能幫助裁判員迅速識別犯規行為（AragaoePinaetal.，2018）。同時，專家裁判員的左側DLPFC可能因為長期的經驗積累而更加活躍，這種經驗使其能夠更準確地應用規則并做出判罰（Wardetal.，2013）。此外，在高壓的比賽環境中，左側DLPFC可能幫助裁判員管理自己的情緒反應，保持冷靜，減少如錨定效應等認知偏差對判罰決策的影響（Chapman amp; Johnson，1999；Dohmenamp;Sauermann， 2016）。

本研究發現國家級及以上的裁判員在右側枕中葉和左側楔葉上顯示出比其他等級裁判員更強的激活。這兩個腦區都位于枕葉皮層，可能反映了決策的感知階段在等級差異下的不同神經機制。右側枕中葉是視覺信息處理的關鍵區域，它在快速準確地識別和解釋視覺場景中起著核心作用（Freedmanamp;Assad，2016。在足球比賽中，裁判員需要處理大量的視覺信息，包括球員的位置、動作和球的軌跡。高水平裁判員在右側枕中葉的高激活水平可能使其能夠更有效地應對球場上快速運動的視覺場景（Paradis etal.，200O;Wrightetal.，2013），從而做出更準確的判罰。此外，右側枕中葉的激活增強可能還與處理視覺不確定性和復雜場景中的風險評估有關（Chen etal.，2022;Megias etal.，2018）這對于需要在壓力下做出快速決策的足球裁判員而言至關重要。

楔葉皮層在整合視覺信息和空間感知中也起著重要作用，有助于裁判員對球場上的空間關系和球員位置的快速理解（Corbettaamp;Shulman，2011）。研究發現左側楔葉與情景意識、自我相關的精神活動以及記憶有關（Cavannaamp;Trimble，2006）。在足球裁判員的工作中，左側楔葉的激活可能有助于裁判員整合比賽的情境信息，形成對比賽全局的理解。此外，楔葉在決策過程中也參與評估潛在的風險和回報，高水平裁判員可能利用這一區域來權衡不同判決的后果，從而提高決策的準確性（Engelmannamp;Tamir，2009）。楔葉的這種作用可能與裁判員在做出判決時對比賽規則的深入理解和應用有關，也通常與深度感知和三維空間理解相關。此外，楔葉被發現與運動場景的決策相關，Tseng等人（2013）發現專業足球運動員的左側楔葉在足球場景相關的決策任務中激活更高，這一區域的增強激活可能有助于其對球場空間關系的精確感知，從而做出更準確的決策。

盡管目前的研究尚未充分探討枕中葉和楔葉在足球裁判員決策中的聯合作用，但可以推測這兩個區域的協同工作對于裁判員的表現至關重要。右側枕中葉負責了精確的視覺運動識別能力（Chenetal.，2020;Mausetal.，2010），而左側楔葉楔形是被試進行視覺空間加工的背側視覺流（Qinetal.，2015），也是視覺空間模版（visual-spatialsketchpad）工作記憶加工系統的核心中樞（Baddeley，2012），楔葉的體積被證明與工作記憶刷新維度的準確性密切相關（Heetal.，2021）。足球運動員的相關研究也發現枕葉、楔葉僅僅在專業足球運動員群體的跑動路線決策任務中被激活，但在新手組中則無此效應（Huangetal.，2023）。因此，高水平足球裁判員利用工作記憶，將這些比賽情境的信息和經驗相結合。這種聯合作用可能使高水平裁判員能夠更快地做出決策，并在復雜的比賽場景中保持決策的準確性。

4.3行為表現與腦區關聯性的等級差異

研究發現國家級及以上足球裁判員在決策過程中與更多腦區存在正向關聯，尤其是雙側前額葉和枕葉皮層。

在侵犯等級決策中，國家級及以上裁判員的決策正確率與前扣帶回激活程度呈正相關，而一級和三級裁判員則與左側三角額下回激活程度呈正相關。研究表明，高風險決策與前扣帶回和眶額葉皮層活動增加相關，前扣帶回在決策中發揮控制作用（Cohenetal.，2005）。前扣帶回在決策過程中向相互關聯的區域（如外側前額葉皮層）發出信號，以施加控制或修改決策行為（Waltonetal.，2007）。這可能意味著高水平裁判員的判罰決策更為慎重。三級裁判員在重度侵犯決策中的正確率與雙側前額葉和枕葉區域激活相關，這可能由于其經驗不足，致使其對新異決策刺激的血流動力學反應更強（Erdenizamp;Done，2019）。

國家級及以上裁判員在戰術影響決策中的正確率與雙側前額葉和枕葉皮層激活正相關，這在一級和三級裁判員中則未呈現，這可能與其缺乏執裁職業聯賽的經驗有關。而在戰術影響的決策中，對于較為嚴重的戰術犯規判罰則面臨多種不確定因素，具有較高的決策風險性（Fasoldamp;Redlich，2018。使得裁判員面對復雜戰術犯規時的決策更為慎重（Fasoldamp;Redlich，2018）。其參賽隊伍的戰術清晰合理，內側和外側前額葉在風險決策中作為一個核心樞紐，負責與其他如枕葉皮層腦區的功能連接（Minatietal.，2012）。一級裁判員在戰術犯規決策中的正確率與前扣帶回激活負相關，支持了經驗不足導致決策草率的觀點（Golanamp;Ert，2015；Inbaret al.，2011）。

在最終判罰決策中，僅國家級及以上裁判員的正確率與雙側枕葉和右側前額葉激活相關，表明他們在最終判罰時的慎重態度。同樣支持了風險決策中前額葉這一核心樞紐與枕葉皮層形成的功能連接關系，表明國家級及以上的足球裁判員在最終判罰時較為慎重（馬林曉等，2024）。這種慎重可能源于對有效信息的高效處理，由于決策需在時間壓力下迅速完成，因此簡單啟發式的決策較為適用，這意味著做出的第一個決策選擇可能就最終決策執行的選擇（Williamsamp;Jackson，2019）。此時決策選擇的形成通常是簡化認知過程，僅考慮部分可用信息來縮短決策選擇過程（Gigerenzeramp;Gaissmaier，2011;Raab，2012）。

4.4 研究不足與展望

本研究也存在一定局限性。實驗中的近景視頻材料都采用了慢動作回放，這雖然和真實比賽中視頻助理裁判所接觸的視頻材料一致，但慢動作回放可能降低了視頻判罰決策的難度，從而使不同等級的足球裁判員對中、重度犯規的判罰決策的差異變小。Spitz等人（2018）的研究表明，對于頂級裁判員而言，犯規視頻呈現速度（標準速度vs慢鏡頭）對判罰決策的正確率影響不大，但是對于慢鏡頭而言裁判員的判罰更為嚴厲。因此未來的研究可以進一步比較不同等級裁判員在不同視頻速度下的認知神經機制差異，這有助于解決裁判組判罰決策的一致性問題。此外，裁判員的利手性可能會對其決策時的認知加工和雙側腦區整合產生一定的影響（王博韜等，2015），未來研究可基于利手性差異對不同等級裁判員進行分組，分析其對判罰決策和大腦活動的影響。

5 結論

綜上所述，本研究初次從行為和神經層面共同揭示了國家級及以上足球裁判員在判罰決策上的優勢：

1）高水平足球裁判員判罰決策績效表現的優勢更多的體現在無、輕程度的犯規，這可能涉及左側楔葉對球場視覺信息處理和運動目標識別的重要作用。

2）相對于其他等級足球裁判員，高水平足球裁判員在侵犯等級和戰術影響的判罰決策時，前額葉和枕中葉激活更強，這與決策形成的感知和多線索處理階段相關，支持了足球裁判員執裁經驗水平在決策三階段模型中的作用。

3）與其他等級足球裁判員相比，高水平裁判員在戰術影響和最終判罰決策時與前額葉、枕葉皮層的激活密切相關，從而可能使其判罰決策更為慎重且高效。

參考文獻

Aglioti，S.M.，Cesari，P.，Romani，M.，amp;Urgesi，C.（2008）. Action anticipation and motor resonance in elite basketball players. Nature Neuroscience， 11（9）， 1109-1116. https：//doi.org/ 10.1038/nn.2182

Aquino， T.G.， Cockburn， J.，Mamelak，A.N.，Rutishauser，U.，amp; O'Doherty， J.P. （2023）.Neuronsin human pre-supplementary motor area encode key computations for value-based choice. NatureHuman Behaviour，7（6），970-985.https：//doi.org/ 10.1038/s41562-023-01548-2

Arag?oePina，J.，Passos，A.，Araujo，D.，amp;Maynard，M.T. （2018）. Football refereeing：An integrative review. Psychology of Sport and Exercise，35，10-26.htps：//doi.org/ 10.1016/j.psychsport.2017.10.006

Arag?o e Pina，J.，Passos，A.M.，Carvalho，H.，amp;Travis Maynard，M.（2019）.To be or not to be an excellent football referee：Different experts’viewpoints.Journal of Sports Sciences，37（6）， 692-700. https：//doi.org/10.1080/ 02640414.2018.1522940

Avugos，S.，MacMahon，C.，Bar-Eli，M.，amp;Raab，M.（2021）. Inter-individual differences in sport refereeing： A review of theory and practice.Psychology of Sport and Exercise，55， 101926. https：//doi.org/10.1016/j.psychsport.2021.101926

Baddeley，A. （2012）. Working memory： Theories，models，and controversies. Annual Review of Psychology， 63， 1-29. https：//doi.org/10.1146/annurev-psych-120710-100422

Brehmer， B. （1992）. Dynamic decision making： Human control of complex systems.Acta Psychologica，81（3）， 211-241. htps：//doi.0rg/10.1016/0001-6918（92）90019-A

Callan，A.M.，Osu，R.，Yamagishi，Y.，Callan，D.E.，amp;Inoue， N.（20o9）. Neural correlates of resolving uncertainty in driver's decision making. Human Brain Mapping， 30（9）， 2804-2812.https：//doi.org/10.1002/hbm.20710

Cappelen，A. W.， Nielsen， U.H.，Tungodden， B.， Tyran， J.-R.，amp; Wengstrom， E. （2016）. Fairness is intuitive. Experimental Economics， 19（4）， 727-740. https：//doi.org/10.1007/ s10683- 015-9463-y

Catteeuw， P.，Gilis，B.，Wagemans， J.，amp; Helsen，W. （2010）. Perceptual-cognitive skills in offside decision making： Expertise and training effects. Journal of Sport amp; Exercise Psychology， 32（6）， 828-844. https：//doi.0rg/10.1123/jsep. 32.6.828

Cavanna，A.E.，amp; Trimble，M.R. （2006）.The precuneus：A review of its functional anatomy and behavioural correlates. Brain，129（Pt 3），564-583.https：//doi.0rg/10.1093/brain/ aw1004

Chapman，G.B.，amp; Johnson，E.J. （199）.Anchoring， Activation， and the Construction of Values. Organizational Behavior and Human DecisionProcesses，79（2），115-153. https：//doi.org/10.1006/obhd.1999.2841

Chen，J.，Xu，Q.，Fang，D.， Zhang，D.，amp; Liao，P.-C.（2022）. Perceptual decision-making ‘in the wild'： How risk propensity and injury exposure experience influence the neural signatures of occupational hazard recognition. International Journal of Psychophysiology，177， 92-102. https：//doi.org/10.1016/j.ijpsycho.2022.04.012

Chen，M.-Y.，Jimura，K.，White，C.N.，Maddox，W.T.，amp; to the acquisition of bias in perceptual decision-making. Frontiers in Neuroscience， 9， 63. https：//doi.org/10.3389/ fnins.2015.00063

Chen， S.， Weidner， R.， Zeng， H.，Fink， G.R.， Muller， H. J.，amp; Conci，M. （2020）. Tracking the completion of parts into whole objects：Retinotopic activation in response to illusory figures in the lateral occipital complex. NeuroImage，207， 116426.https：//doi.org/10.1016/j.neuroimage. 2019.116426

Chinese Football Association. （2016）. Notice on the issuance oftheimplementation rules for the management ofreferees of the Chinese football association [Online document]. Chinese Football Association Official Website.https：//www thecfa.cn/cpwjxz/20160414/23346.html

[中國足球協會.（2016）.關于印發《中國足球協會裁判員管 理辦法實施細則》的通知[EB/OL].中國足球協會官方 網站．2025-02-03 取自 https：//www.thecfa.cn/cpwjxz/ 20160414/23346.html]

Cohen，M.X.，Heller，A.S.，amp; Ranganath，C. （2005）. Functional connectivity with anterior cingulate and orbitofrontal cortices during decision-making. Cognitive Brain Research， 23（1）， 61-70. https：//oi.org/10.1016/ j.cogbrainres.2005.01.010

Corbetta， M.，amp; Shulman， G. L. （2011）. Spatial neglect and attentionnetworks.AnnualReviewofNeuroscience，34，569- 599.https：//doi.org/10.1146/annurev-neuro-061010-113731

Curtis， C. E.，amp; Lee， D.（2010）. Beyond working memory： The role of persistent activity in decision making. Trends in Cognitive Sciences， 14（5），216-222. https：//doi.org/10.1016/ j.tics.2010.03.006

Dawson，P.，Dobson，S.，Goddard， J.，amp; Wilson， J.（2007）.Are football referees really biased and inconsistent？Evidence on the incidence of disciplinary sanction in the English premier league. Journal of the Royal Statistical Society Series A：Statistics in Society，170（1），231-250.https： //doi.org/10.1111/j.1467-985X.2006.00451.x

Dennison， J. B.， Sazhin，D.，amp; Smith， D. V. （2022）. Decision neuroscience and neuroeconomics： Recent progress and ongoing challenges. Wiley Interdisciplinary Reviews. Cognitive Science，13（3）， e1589.https：//doi.org/10.1002/ wcs.1589

Diederich， A. （2003）. Decision making under conflict： Decision time as a measure of conflict strength. Psychonomic Bulletin amp; Review，10（1），167-176. https：//doi.org/10.3758/BF03196481

Ding，J. L.， Huang， Q.， Zhang， L.， Ma， L. X.， Ding， Y.F.，amp; Wang， H. Q. （2021）. Influence of refereeing experience on the decision-making process of football referees： In the view of neuromanagement. Journal of Shanghai University of Sport， 45（9）， 29-39. https：//doi.0rg/10.16099/j.sus.2021. 09.003

[丁建嵐，黃謙，張犁，馬林曉，丁逸菲，王歡慶.（2021）．執 裁經驗對足球裁判員判罰決策的影響- -基于神經管理 學視角．上海體育學院學報，45（9），29-39.https： //doi.org/10.16099/j.sus.2021.09.003]

Dohmen， T.，amp; Sauermann， J. （2016）. Referee bias. Journal of Economic Surveys，30（4）， 679-695. https：//doi.org/10.1111/ joes.12106

Draganski， B.， Gaser， C.， Busch，V.， Schuierer，G.，Bogdahn， U.，amp;May，A. （20o4）.Neuroplasticity：Changes in grey matter induced by training. Nature， 427（6972）， 311-312. https：//doi.0rg/10.1038/427311a

Ebitz，R.B.， Tu， J. C.，amp; Hayden， B.Y.（2020）.Rules warp feature encoding in decision-making circuits. PLoS Biology 18（11）， e3000951. https：//doi.org/10.1371/jourmal.pbio.3000951

Engelmann. J.B.，amp; Tamir. D.（20o9）.Individual differences decision-making.Brain Research，1290，28-51.https： //doi.org/10.1016/j.brainres.2009.06.078

Erdeniz，B.，amp; Done，J.（2019）.Common and distinct functional brain networks for intuitive and deliberate decision making. Brain Sciences，9（7）. https：//doi.org/ 10.3390/brainsci9070174

Fang，P.，Chen，M.，amp; Jiang，Y. （2009）. The neural basis of decision-making. Journal of Psychological Science，32（3）， 640-642. htps：//oi.org/10.16719/j.cnki.1671-6981.2009.03.032

[方平，陳滿琪，姜媛.（2009）.決策的腦認知神經機制．心 理科學，32（3），640-642.https：//doi.org/10.16719/j.cnki. 1671-6981.2009.03.032]

Fasold，F.， amp; Redlich，D. （2018）. Foul or no foul？ Effects of permitted fouls on the defence performance in team handball.Journal ofHuman Kinetics，63，53-59. https： //doi.org/10.2478/hukin-2018-0006

Fink，A.，Bay，J.U.，Koschutnig，K.，Prettenthaler，K.， Rominger， C.，Benedek，M.，...Memmert，D.（2019）.Brain and soccer： Functional patterns of brain activity during the generation of creative moves in real soccer decisionmaking situations. Human Brain Mapping， 40（3）， 755-764. https：//doi.org/10.1002/hbm.24408

Freedman，D.J.，amp;Assad，J.A.（2016）.Neuronal mechanisms of visual categorization： An abstract view on decision making. Annual Review of Neuroscience，39，129-147. https：//doi.org/10.1146/annurev-neuro-071714-033919

General Administration of Sport of China. （2016）. Regulations on the management of sports competition referees [EB/OL]. China Government Website. https：//www.gov.cn/gongbao/ content/2016/content_2979724.htm

[國家體育總局.（2016）．體育競賽裁判員管理辦法[EB/OL]. 中國政府網．2025-02-03取自https：//www.gov.cn/ gongbao/content/2016/content_2979724.htm]

Ghayebzadeh， S.， Zardoshtian， S.，Amiri，E.，Giboin，L.-S.，amp; DaSilvaMachado，D.G.（2023）.Anodal transcranial direct current stimulation over the right dorsolateral prefrontal cortex boosts decision making and functional impulsivity in female sports referees. Life， 13（5）， 1131. https：//doi.org/ 10.3390/life13051131

Gigerenzer， G.，amp; Gaissmaier， W.（2011）.Heuristic decision making. Annual Review of Psychology，62，451-48. https：//doi.org/10.1146/annurev-psych-120709-145346

Golan，H.，amp; Ert，E.（2015）.Pricing decisions from experience： The roles of information-acquisition and response modes. Cognition， 136， 9-13. https：//doi.org/10.1016/j.cognition. 2014.11.008

Gugliotta， A.， Ventsislavova，P.， Garcia-Fernandez， P.， Pefa-Suarez，E.，Eisman，E.，Crundall，D.，amp; Castro，C. （2017）. Are situation awareness and decision-making in driving totally conscious processes？ Results of a hazard predictiontask.TransportationResearchPartF：Traffic Psychology and Behaviour，44，168-179.https：//doi.org/ 10.1016/j.trf.2016.11.005

H?usler，A.N.，Becker，B.，Bartling，M.，amp; Weber，B.（2015）. Goal or gold：Overlapping reward processes in soccer players upon scoring and winning money. PloS One， 10（4）， e0122798. https：//doi.org/10.1371/journal.pone.0122798

He，X.，Li，X.，Fu，J.，Xu，J.，Liu，H.，Zhang，P.，...Qin，W. （2021）. The morphometry of left cuneus mediating the genetic regulation on working memory. Human Brain Mapping， 42（11），3470-3480. https：//doi.0rg/10.1002/hbm.25446

Heekeren， H. R.，Marrett， S.， Ruff， D. A.，Bandettini，P.A.，amp; Ungerleider，L.G. （20o6）. Involvement of human left dorsolateral prefrontal cortex in perceptual decision making is independent of response modality. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America， 103（26）， 10023-10028. https：//doi.org/10.1073/ pnas.0603949103

Helsen，W.，amp; Bultynck，J.-B.（2004）. Physical and perceptual-cognitive demands of top-class refereeing in association football. Journal of Sports Sciences，22（2）， 179-189. https：//doi.org/10.1080/02640410310001641502

Hotaling，J.M.，amp; Kellen，D.（2022）.Dynamic decision making： Empirical and theoretical directions.In K.D. Federmeier （Ed.）， Psychology of learning and motivation （Vol.76， pp. 207-238）.Elsevier. https：//oi.org/10.1016/ bs.plm.2022.03.004

Huang，D.，Chen，S.，Wang， S.， Shi， J.，Ye，H.，Luo，J.，amp; Zheng， H. （2017）. Activation of the DLPFC Reveals an Asymmetric Effect in Risky Decision Making：Evidence from a tDCS Study. Frontiersin Psychology，8， 38. https：//doi.org/10.3389/fpsyg.2017.00038

Huang，M.-H.，Lang，J.，Li，J.，Qin，Z.，amp; Cao，Y.-P.（2023）. Characteristics of brain activation in high-level football players at different stages of decision-making tasks off the ball： An fMRI study. Frontiers in Human Neuroscience，17， 1189841. https：//doi.org/10.3389/fnhum.2023.1189841

Huppert， T. J.，Diamond， S. G.， Franceschini，M.A.， amp; Boas，D A.（2009）.Homer： A review of time-series analysis methods for near-infrared spectroscopy of the brain. Applied Optics，48（10）， D280-98. https：//doi.org/10.1364/ ao.48.00d280

IFAB. （2024）. Football rules， simplified laws of the game 24/25[DB/OL]. Retrieved August 6，2024， from https： //www.footballrules.com/introduction/simplified-footballrules/

Imani，E.，Harati， A.，Pourreza， H.，amp; Goudarzi， M.M. （2021）. Brain-behavior relationships in the perceptual decisionmaking process through cognitive processing stages. Neuropsychologia，155，107821. https：//doi.org/10.1016/ j.neuropsychologia.2021.107821

Inbar，Y.，Boti， S.，amp; Hanko，K.（2011）.Decision speed and choice regret： When haste feels like waste. Journal of Experimental Social Psychology，47（3）， 533-540. https： //doi.org/10.1016/j.jesp.2011.01.011

Jahn，G.，Wendt，J.，Lotze，M.，Papenmeier，F.，amp; Huff，M. （2012）. Brain activation during spatial updating and attentive tracking of moving targets. Brain and Cognition， 78（2），105-113. https：//doi.org/10.1016/j.bandc.2011.12.001

Kennerley， S. W.，amp; Walton， M. E. （20i1）. Decision making and reward in frontal cortex： Complementary evidence from neurophysiological and neuropsychological studies. Behavioral Neuroscience，125（3），297-317. https：//doi.org/ 10.1037/a0023575

Kerns，J.G.，Cohen，J.D.，MacDonald，A.W.，Cho，R.Y.， Stenger， V. A.， amp; Carter， C. S. （2004）. Anterior cingulate conflict monitoring and adjustments in control. Science， 303（5660），1023-1026. htps：//doi.org/10.1126/science.1089910

Koenigs，M.，amp; Tranel，D. （2007）. Irrational economic decision-making after ventromedial prefrontal damage： Evidence from the Ultimatum Game. The Journal of Neuroscience，27（4）， 951-956.https：//doi.org/10.1523/ JNEUROSCI.4606-06.2007

Krawczyk， D. C. （2002）. Contributions of the prefrontal cortex totheneuralbasisofhumandecision making. NeuroscienceandBiobehavioralReviews，26（6），631-664. https：//doi.0rg/10.1016/s0149-7634（02）00021-0

Lee，D. （2013）. Decision making： From neuroscience to psychiatry. Neuron，78（2）， 233-248.https：//doi.org/10.1016/ j.neuron.2013.04.008

Li，J.，Lu，H.，Yang，Z.，Li，Q.，Zhou，Q.，Che，X.，amp; Zhang，Y. （2024）. Quantity and quality of memory and guesses in pattern recall of complex soccer scenarios. International Journal of Sport and Exercise Psychology. htps：/doi.org/ 10.1080/1612197X.2024.2369222

Loued-Khenissi，L.，Pfeuffer，A.， Einh?user， W.，amp; Preuschoff， K. （2020）. Anterior insula reflects surprise in value-based decision-making and perception. NeuroImage，210，116549. https：//doi.org/10.1016/j.neuroimage.2020.116549

Ma，L.X.，Xing，J.M.，Zhai，Y.B.，amp;Wang，X.Y.（2024）. Theoretical exploration of cognitive and emotional neural mechanisms in referees' decision-making process of penalty calls.Journal of Wuhan Institute of Physical Education， 58（8），89-96.

[馬林曉，邢金明，翟泳賓，王錫營.（2024）．裁判員判罰決 策的認知與情緒神經機制的理論探索．武漢體育學院學 報，58（8），89-96.

M?rtins，J.，Westmattelmann，D.，amp; Schewe，G.（2023）. Affectedbutnotinvolved：Two-scenario based investigation of individuals’attitude towards decision support systems based on the example of the video assistant referee. Journal of Decision Systems，32（2），384-408. https：//doi.0rg/10.1080/12460125.2022.2041274

Maus，G.W.，Weigelt，S.，Nijhawan，R.，amp;Muckli，L.（2010）. Does area V3A predict positions of moving objects？ Frontiers in Psychology， 1，186. https：//oi.org/10.3389/ fpsyg.2010.00186

Mederos， S.， Sanchez-Puelles，C.，Esparza， J.，Valero，M.， Ponomarenko， A.， amp; Perea， G. （2021）. Gabaergic signaling to astrocytes in the prefrontal cortex sustains goal-directed behaviors. Nature Neuroscience，24（1），82-92. htps：//doi.org/ 10.1038/s41593-020-00752-x

Megias，A.，Candido，A.，Maldonado，A.，amp;Catena，A. （2018）. Neural correlates of risk perception as a function of risk level： An approach to the study of risk through a daily life task. Neuropsychologia， 119， 464-473. https：//doi.org/ 10.1016/j.neuropsychologia.2018.09.012

Miao，X.Y.，amp;Chi，L.Z.（2016）.Regulatoryfitin the fieldof sport behavior. Advances in Psychological Science，24（11）， 1811-1818.

[苗秀影，遲立忠．（2016）.運動行為領域中的調節匹配．心 理科學進展，24（11），1811-1818.]

Miao，X.Y.，amp; Chi，L.Z.（2017）. The Research of unconscious thought in sport decision making. Journal of Psychological Science，40（2）， 329-334. https：//doi.org/10.16719/j.cnki. 1671-6981.20170212

[苗秀影，遲立忠．（2017）.運動決策中的無意識思維研究. 心理科學，40（2），329-334.https：//doi.org/10.16719/j.cnki. 1671-6981.20170212]

Miller，E. K.，amp; Cohen， J.D. （2001）. An integrative theory of prefrontal cortex function. Annual Review of Neuroscience， 24，167-202. https：//doi.org/10.1146/annurev.neuro.24.1.167

Minati，L.， Grisoli，M.， Seth，A.K.，amp; Critchley，H.D.（2012）. Decision-making under risk： A graph-based network analysis using functional MRI. NeuroImage， 60（4）， 2191- 2205. https：//oi.org/10.1016/j.neuroimage.2012.02.048

Mintzberg，H.，Raisinghani，D.，amp; Theoret，A.（1976）.The structure of “unstructured’ decision processes.Administrative Science Quarterly，21（2），246-275. https：//doi.org/10.2307/ 2392045

Mostert，P.， Kok，P.，amp; de Lange，F.P. （2015）.Dissociating sensory from decision processes in human perceptual decision making. Scientific Reports，5，18253.https： //dni nrg/10 1038/cren18253

Neal，A.，amp; Kilner， J. M. （2UiU）. What is simulated in the action observation network when we observe actions？ The European Journal of Neuroscience，32（10），1765-1770. https：//doi.0rg/10.111/j.1460-9568.2010.07435.x

Paradis，A. L.，Cornilleau-Pérés，V.，Droulez，J.，van de Moortele，P.F.，Lobel，E.，Berthoz，A.，，Le Bihan，D.，amp; Poline， J. B. （20oo）. Visual perception of motion and 3-D structure from motion： An fMRI study. Cerebral Cortex， 10（8），772-783. https：//doi.org/10.1093/cercor/10.8.772

Plessner， H. （1999）.Expectation Biases in Gymnastics Judging. Journal of Sport amp; Exercise Psychology，21（2），131-144. https：//doi.org/10.1123/jsep.21.2.131

Plessner， H.，amp; Haar， T. （2006）. Sports performance judgments from a social cognitive perspective. Psychology of Sport and Exercise，7（6），555-575. https：//doi.org/10.1016/ j.psychsport.2006.03.007

Plessner，H.， Schweizer，G.，Brand，R.，amp; O'Hare，D.（2009）.A multiple-cue learningapproachasthebasisfor understanding and improving soccer referees’ decision making. Progress in Brain Research，174，151-158. https：//doi.0rg/10.1016/S0079-6123（09）01313-2

Praschinger， A.，Pomikal， C.，amp; Stieger， S. （2011）. May Icurse a referee？ Swear words and consequences. Journal of Sports Science amp; Medicine，10（2），341-345.

Qin，W.， Xuan，Y.，Liu，Y.， Jiang，T.，amp; Yu，C.（2015）. Functional connectivity density in congenitally and late blind subjects. Cerebral Cortex，25（9），2507-2516.https：// doi.org/10.1093/cercor/bhu051

Raab，M. （2012）. Simple heuristics in sports. International Review of Sport and Exercise Psychology， 5（2），104-120. https：//doi.0rg/10.1080/1750984X.2012.654810

Raab，M.，Avugos，S.，Bar-Eli，M.，amp; MacMahon，C.（021）. The referee's challenge： A threshold process model for decision making in sport games. International Review of Sport and Exercise Psychology， 14（1）， 208-228. https：// doi.org/10.1080/1750984X.2020.1783696

Roca，A.，Williams，A.M.，amp; Ford，P.R.（2012）. Developmental activities and the acquisition of superior anticipation and decision making in soccer players. Journal of Sports Sciences， 30（15）， 1643-1652. https：//oi.org/ 10.1080/02640414.2012.701761

Roll，E.T.，Joliot，M.，amp; Tzourio-Mazoyer，N.（2015）. Implementation ofa new parcellationof theorbitofrontal cortexin the automated anatomicallabelingatlas. NeuroImage，122，1-5.htps：//doiorg/10.116/jneuroge. 2015.07.075

Samuel，R.D.，Galily，Y.，Guy，O.，Sharoni，E.，amp; Tenenbaum， G. （2019）. A decision-making simulator for soccer referees. International Journal of Sports Science amp; Coaching， 14（4）， 480-489. https：//doi.org/10.1177/1747954119858696

Schnyder，U.，amp; Hossner，E.-J.（2016）.Psychological issuesin football officiating： An interview study with top-level referees. Current Issues in Sport Science， 1. htps：//doi.org/ 10.15203/CISS_2016.004

Shui，Y.，Che，X.，Zhang，Y.，Ma，N.，Li，J.，You，X.，amp; Wan，B. （2024）. The role of offensive processes and age development for female soccer players’ anticipation. Scientific Reports， 14（1）， 6054. https：//doi.org/10.1038/ s41598-024-54311-6

Sohn，M.-H.， Albert，M.V.， Jung，K.， Carter， C. S.，amp; Anderson， J. R. （2oo7）. Anticipation of conflict monitoring in the anterior cingulate cortex and the prefrontal cortex. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America， 104（25）， 10330-10334. httns：//dniorg/10 1073/nnac 0703225104 Souchon，N.，Cabagno，G.，Traclet，A.，Trouilloud，D.，amp;Maio， G. （2009）. Referees’use of heuristics： The moderating impact of standard of competition. Journal of Sports Sciences，

27（7），695-700.https：//doi.0rg/10.1080/02640410902874729 Spitz，J.，Moors，P.，Wagemans，J.，amp;Helsen，W.F.（2018）. The impact of video speed on the decision-making process ofsports officials. Cognitive Research：Principles and Implications，3（1），16. https：//doi.org/10.1186/s41235-018-

0105-8 Tarasenko， S. （2012）. Modeling multistage decision processes with Reflexive Game Theory. arXiv：1203.2315 https： //doi.org/10.48550/arXiv.1203.2315 Thura，D.，amp;Cisek，P.（2o14）.Deliberation andcommitment inthepremotor and primarymotorcortexduringdynamic decision making. Neuron， 81（6），1401-1416.https：//doi.org/

10.1016/j.neuron.2014.01.031 Tseng，B.Y.，Uh，J.，Rossett，H.C.，Cullum，C.M.， Diaz-Arrastia，R.F.，Levine，B.D.，Lu，H.，amp; Zhang，R. （2013）.Masters athletes exhibit larger regional brain volume and better cognitive performance than sedentary older adults. Journal of Magnetic Resonance Imaging，

38（5），1169-1176.https：//doi.org/10.1002/jmri.24085 Undorf，M.，Sollner，A.，amp; Broder，A.（2018）.Simultaneous utilization of multiple cues in judgments of learning. Memory amp; Cognition，46（4），507-519.https：//doi.org/

10.3758/s13421-017-0780-6 vandenBerg，B.，Geib，B.R.，SanMartin，R.，amp;Woldorff，M. G.（2019）.A key role for stimulus-specific updating of the sensory cortices in the learning of stimulus-reward associations. Social Cognitive and Affective Neuroscience，

14（2），173-187.https：//doi.org/10.1093/scan/nsy116 Walton，M.E.，Croxson，P.L.，Behrens，T.E.J.，Kennerley，S. W.，amp; Rushworth，M.F.S.（2007）.Adaptive decision making and value in the anterior cingulate cortex. NeuroImage，36（Suppl 2）， T142-154.https：//doi.org/10.1016/ j.neuroimage.2007.03.029

Wang，B.，Chen，B.，Duan，H.，amp;Hu，W.（2015）.Interhemispheric interaction：A factor of impacting cognitive activities. Advances in Psychological Science，23（7）， 1181-1186.

[王博韜，陳泊蓉，段海軍，胡衛平.（2015）.大腦半球互動：- 個影響認知活動的因素．心理科學進展，23（7），1181-1186.]

Ward，P.，Ericsson，K.A.，amp;Williams，A.M.（2013）.Complex perceptual-cognitiveexpertiseinasimulatedtask environment. Journal of Cognitive Engineering and Decision Making，7（3），231-254. https：//doi.org/10.1177/ 1555343412461254

Williams，A.M.，amp; Ericsson，K.A.（2005）.Perceptualcognitive expertise in sport： Some considerations when applyingthe expert performance approach. Human Movement Science，24（3），283-307.https：//doi.org/10.1016/ j.humov.2005.06.002

Williams，A.M.，amp;Jackson，R.C.（Eds.）.（2019）.Anticipation anddecisionmakinginsport.London：Routledge.

Wright，M.J.，Bishop，D.T.，Jackson，R.C.，amp;Abernethy，B. （2013）.Brain regions concerned with the identification of deceptive soccer moves by higher-skilled and lower-skilled players.Frontiers in Human Neuroscience，7，851. https：//doi.org/10.3389/fnhum.2013.00851

Xue，X.，Wang，S.，amp;Lu，B.（2015）.Computational experiment approach to controlled evolution of procurement pattern in cluster supply chain.Sustainability，7（2），1516-1541. https：//doi.0rg/10.3390/su7021516

Ye，H.，Chen，S.，Huang，D.，Wang，S.，Jia，Y.，amp;Luo，J. （2015）. Transcranial direct currentstimulationover prefrontal cortex diminishes degree of risk aversion. Neuroscience Letters，598，18-22.https：//doi.org/10.1016/ J.NEULET.2015.04.050

Zhao，Y.，Wang，D.，Wang，X.，amp; Chiu，S.C.（2022）.Brain mechanisms underlying the influence of emotions on spatial decision-making：An EEG study. Frontiers in Neuroscience， 16，989988.https：//doi.org/10.3389/fnins.2022.989988

Performance and cognitive neuromechanisms of high-level football referees' foul decision-making

SHUI Yizhou ^1，2 ， CHE Xiang2， ZHAO Zhihao1， ZHANG Yu3，LI Jie4，LIU Chentao ⁵ MI Siyu’，WANBingjun1，YOU Xuqun2

0 ¹ School ofPhysical Education，ShaanxiNormal University，Xi'an71o119，China） （School ofPsychology，Shaanxi Normal University，Xi'an71oo65，China） （ School ofPsychology，Beijing Sport University，Beijing 1ooo84，China） （4 School ofClinical Medicine， Hangzhou Normal University，Hangzhou 311121， China） （SchoolofPhysical Education，Northwest University，Xi'an 71o127，China）

Abstract

The appropriateness of referees' decision-making in sports not only concerns the procedural fairness of the game process but also significantly affcts the outcome of the match.Therefore，enhancing the quality and efficiency of referees' decision-making on the field is an urgent practical issue that needs to be addressed.This study attempts to provide insights from basic research into the resolution of this question by clarifying the behavioral manifestations and neural mechanisms of high-level football referees' decision-making. Considering thespecial requirements of football match rules， which is that the final decision-making is manifested as a comprehensive decision of“degree of infringement + tactical impact，” this study comprehensively considers three typesof decisions in the experimental tasks： “degree of infringement，”“tactical impact，’ and the comprehensive “final decision （degree of infringement + tactical impact）.\"

A total of 129 football referees at the national level and above，as well as first and third-level referees.They were recruited to perform decision-making tasks with 114 trials of 8 s foul videos （4 s vista +4 s close-up）. A mixed experimental design was adopted in this study with three factors： 3 （referee level： national and above， first level， third level） ×3 （decision type： degree of infringement， tactical impact， final decision） ×4 （degree of foul： none， mild，moderate，severe）.Inthis design，referee level is a between-subjects variable，while decision type and degree offoul are within-subjects variables.Decision-making behavior indicators were recorded，and functional Near-Infrared Spectroscopy （fNIRS） was used to synchronously collect Hemoglobin Oxygen （HbO） during the decision-making tasks.

After conducting the experiment with the designed tasks and data collction methods，the following differences and relationships in referees' decision-making processes were discovered.1） The reaction time for decision-making regarding tactical impact was longer than that for the severity of the infringement and the final decision for referees of allevels.National-level and above football referees had higher decision-making accuracy for“none”and“light” foul severity acrossalldecision types compared to first and third-level referees， which corresponds to the activation of the left precuneus.2）National-level and above referees showed different brain activation pattrns compared to referees of other levels during decision-making： under the condition of tactical impact，there was stronger activation in the left superior frontal gyrus，middle frontal gyrus，and right middle ocipital gyrus;under the condition of infringement severity，there was stronger activation in the superior frontal gyrus and right middle occipital gyrus.3） National-level and above referees had a greater association betweencorrect decision-making in tactical impact and final decision-making and the prefrontal and occipital brain regions.

Based on the above-mentioned research findings， we can draw the following inferences about the characteristics and mechanisms of high-level football referes' decision-making.1） Decision-making for“none” and“light” foul severity is a primary advantage for high-level footballreferees.2）High-level football referees exhibit stronger activation in corresponding brain regions when making decisions on infringement severity and tactical impact， confirming the role of the referee's experience level and the three-stage decision-making model in football refereeing decisions.3）High-level refereeshave a close relationshipwith the prefrontal andoccipital cortices during tactical impact and final decision-making，leading to a cautious and eficient decision-making process.

Keywordsfootballreferes，foul decision making，foul level，decision type，functional nar-infrared spectroscopy

附錄

附表1足球裁判員在不同犯規程度下進行“最終判罰”“侵犯等級”和“戰術影響”的判罰決策的內容及相關解釋（IFAB，2024）

注：最終判罰決策的內容依據侵犯等級和戰術影響的決策內容權衡得出，一般在二者中權衡后選擇較為嚴重的犯規程度作為最終判罰的犯規程度進行決策。