2 研究对象和研究方法
2.1 研究对象
本研究随机选取首都体育学院篮球代表队的 22 名二级运动员(剔除不符合实验数据采集要求的被试后,共有 20 名)和 22 名运动训练专业非篮球专项学生。所有被试具有正常的视力或校正视力,均为右利手健康被试。具体信息见表 1.
2.2 研究方法
2.2.1 文献资料法
查阅和收集国内外与本研究相关的文献资料、相关研究成果报告及前沿性研究动态报道等。查阅资料的途径主要包括:国家图书馆、首都体育学院图书馆的学术书籍和期刊;以及万方数据知识服务平台、中国知网(CNKI)和 EBSCO 等数据库的网络电子资源。
2.2.2 实验法
2.2.2.1 实验材料及仪器
实验材料为从网络中获取的 NBA 篮球比赛情境图片。为了验证研究假设,本实验应用光影魔术手软件对比赛情境图片做了局部处理,从而产生情境信息和具体信息不一致的情况,包括将有球的比赛情境处理为无球,和将无球的比赛情境处理为有球。
处理后的图片共分为 4 种类型,即原始有球、原始无球、PS 有球、PS 无球共计 510张。经过预实验和专家讨论鉴定,最终选出正确率在 40%-80%共 4 种类型共计 200 张图片,其中原始图片 160 张,修改图片 40 张,符合实验设计对标准刺激与偏差刺激8:2 的比例,保证每张图片的像素为 1024*768,灰度、亮度、饱和度、空间分辨率一致。图片呈现时间根据预实验的结果最终定为短时间 150ms,长时间 600ms,保证短时间能够记录下眼动指标,长时间下被试有足够的时间进行搜索和观察。
实验仪器采用 SMI 公司生产的 i View X RED250 遥测眼动追踪系统和 40 导便携式事件相关电位系统,由 E-Prime2.0 软件进行程序编写呈现实验,并对两台仪器进行操控。
2.2.2.2 实验任务
本研究采用改良的 oddball 范式:首先,在屏幕中央呈现十字,快而后速呈现篮球比赛场景的图片,要求被试准确切快速地判断图片上是否有篮球,按键反应。若在规定时间内没有反应,则进入下一试次。共 2 组,第一组图片呈现 150ms,第二组图片呈现 600ms,中间休息 10 分钟。
2.2.2.3 实验设计
本研究采用 2×2×2 三因素重复测量实验设计,正式实验包括 400 次,进行 2组,中间休息 1 次,正式实验前被试进行练习实验 8 次。
本实验的实验范式为改良的 oddball 范式,共有两种实验刺激,包含标准刺激160 次,偏差刺激 40 次。以前十次为标准刺激,任两个偏差刺激间至少相隔两个标准刺激为标准的伪随机呈现。
自变量:被试间因素:组别(专业篮球运动员/普通运动系大学生);被试内因素:处理方式(原始图片/PS 图片);呈现时间(150ms /600ms)。
因变量:1.行为数据:反应时间与反应正确率(以图片实际有无篮球为准);2.眼动数据:注视频次、平均注视时间、兴趣区内的注视点和注视时间;3.ERP 数据:N1 成分的峰值及峰值潜伏期。
对无关变量的控制主要从以下几个方面进行分析:
对环境变量的控制。对于实验场所的屋里特点主要采取恒定法,保持温度、噪音程度、灯光以及指导语的一致,并在实验开始前,请所有参与者关闭手机和其他干扰装置,以防止突发刺激干扰实验过程,破坏实验数据。对于实验者的影响的控制主要是除宣读指导语和解释被试的疑问外,不与被试在实验前、实验中有单独的接触交谈,并且尽量所有被试都由同一名实验者进行施测。
对被试变量的控制。在正式实验前,主试将本次研究的内容及注意事项向被试说明,保证被试是自愿参加本次实验的。被试变量具体包括性别、年龄、个性特征、运动水平等稳定的主体变量和当时的生理状态、焦虑水平、期望、动机等暂时的主体变量。对于暂时的被试变量的控制:为控制昼夜节律等生理因素的影响尽可能安排所有被试在一天固定的时间段进行实验施测;对于被试过度疲劳、生病等状况,应延迟施测;为保证脑电和眼动数据的采集,应通知被试在实验前用中性洗发水清洗头发,不过度用眼及熬夜;对于被试焦虑水平、动机的控制主要是认真宣读指导语,耐心向被试解释其关于实验的疑虑。
2.2.2.4 实验流程
实验前准备:
提醒被试在做实验前用中性洗发水洗头吹干且不要用护发素,或到实验室洗;
实验前准备好实验用具(脸盆、磨砂膏、毛巾、导电膏、针头、纸巾、杯子、针管、吹风机、胶带、棉签、垃圾篓);
打开电脑和各个仪器电源,插上加密狗,检查是否正常工作
设置眼动追踪系统工作站的主机显示分辨率 1280*1024,被试用显示器分辨率1280*1024.
准备好剌激程序,打开 E-Prime 软件,眼动仪监控软件和 Scan 采集软件
设置好采集电脑的设置文件及参数
被试填写“被视情况调查表格”在面部和耳后安放电极的位置涂磨砂膏,贴好鼻尖参考,眼电等电极;打导电膏,然后把帽子的插头连接到放大器上。
安放电极:国际标准的基本原则:1、电极位置应根据颅骨标志的测量加以确定,尽可能与头颅的大小及形状成比例;2、电极的标准位置应适当分布在头颅所有部位;3、电极位置的名称应结合脑部分区(额、颞、顶、枕):F、C、T、P、O;4、应进行解剖学研究,确定标准电极下是哪个皮层分区;5、国际通用阿拉伯数字:左奇、右偶,零点(zero)代表头颅正中位, A1、A2 代表左右耳垂,M1、M2 代表左右乳突。
本实验采用鼻尖作为参考电极;
点开采集电脑的阻抗按钮,边看阻值边打导电膏,直到每个电极上的电阻降到5 千欧以下;
EEG 预记录:①脑电基本波形是否正常、脑电基线是否平稳、有无干扰;②让被试分别进行闭眼-睁眼、水平扫视、转动眼球的动作,查看能否记录眼电信号;③检查刺激的产生和按键反应是否正确等;
被试坐在距被试机显示器 80cm 处的椅子上,要求被试在实验中头和身体尽量不要动。指导语出现在显示器上,并由主试讲解。主试要求被试在看懂指导语的情况下,作充分的练习;
打开 iView X 软件,主试调整摄像头及被试屏幕前后位置及角度,使双眼影像在屏幕上居中且稳定呈现,被试头部轻微的移动不会使投影丢失,被试眨眼能够很快恢复;
被试熟悉实验任务后进行眼部校准,本实验采用五点进行视线追踪系统的校正,达到要求的精确级水平,偏差 X、Y 均小于 1.0 则可开始正式实验,若偏差 X、Y 其中一个大于 1.0,则需要重新校准;
正式实验:每次实验开始时,首先在屏幕中心呈现注视点“+”,要求被试眼睛盯住该注视点。注视点出现 500ms 后,出现刺激图片,在准确的基础上快速判断图中是否有篮球,并按相应键进行反应。图片消失后呈现 3s 的空屏供被试作反应,反应后立即消失,呈现空白背景屏幕呈现 800ms 秒,以供休息,随后开始下一次试验。第一组实验图片呈现 150ms,结束后休息,第二组图片呈现 600ms.
实验流程:
数据的记录与分析行为数据通过E-prime2.0记录,选用反应时和正确率两个指标。其中反应时是指从刺激开始到被试按键做出判断的时间。正确率以图片实际有球无球为依据。反应时超过三个标准差之外的数据,作为不合格数据,予以删除。
眼动数据通过 iView X 软件进行采集,通过远红外线记录被试在实验过程中的,注视点,眼动轨迹等相关信息。使用 iViewX BeGaze3.2 软件对眼动数据进行提取和编辑,并对图片上篮球位置标定为兴趣区,以篮球直径的 1.5 倍为标准,确保因误差落在篮球周边的注视点都能包括在内。其中注视次数指注视停留点的个数,在进行任务完成过程中,眼球的运动并不是连续的,而是跳跃式的。两次跳跃之间有一个相对静止的状态,被称为注视(闫国利,2004)。注视时间:即注视点持续时间,是指每个注视点的平均注视停留时间。注视时间的长短反映被试对材料加工的程度。注视的多少,称为注视次数(Miller, R. B.,1974)。兴趣区(The area of interest,AOI):
是指研究者所关注的被试对刺激的注视区域。兴趣区的大小可以由主试根据研究目的确定,本研究的兴趣区界定以篮球直径的 2 倍为准,确保因校准偏差而落在篮球周围的注视点都能包括在内,见图 2.
使用NeuroScan Nuamps40导系统采集脑电信号, 利用Ag/AgCL电极记录相应的ERPs,电极排列按照国际10-20标准, 记录头皮32个电极点。参考电极选用鼻尖,前额接地,双眼外侧安置电极记录水平眼电(HEOG), 左眼眶额上下安置电极记录垂直眼电(VEOG)。采样频率为1000Hz, 滤波带通为0.1~100Hz,DC采集。头皮电阻小于5kΩ。
用Curry软件对采集信号进行离线分析,自动校正眨眼等伪迹。分析时程(Epoch)为700ms(含靶刺激前100ms 作为基线),波幅超出±100μV 的伪迹在叠加中被自动剔除。叠加平均得到每个被试在4类处理下反应的EEG.对得到的ERPs 数据进行30Hz(24dB/oct)的无相移数字滤波器滤波。
根据ERP总平均波形图特征、前人经验及本研究的目的,我们选取顶区和枕区P3、Pz、P4、O1、Oz、O2这六个有代表性的电极进行分析,以105ms-185ms为时间窗口对N1成分的峰值与峰值潜伏期进行分析。
采用SPSS 19.0 统计软件对行为、眼动和ERP测量数据进行分析, 统计分析方法为三因素重复测量方差分析(Repeated Measures analysis of variance),p值皆用Greenhouse-Geisser 法校正。