欢迎大家到腾讯元宝首页或公众号后台与我个人创建的AI智能体对话！（知识库是使用的我的公众号文章）

探秘运动员大脑：运动如何塑造独特认知优势？

在体育的绚丽舞台上，运动员们凭借着卓越的技能和惊人的表现，一次次点燃我们的激情。但你是否曾好奇，是什么让篮球运动员在瞬息万变的赛场上迅速做出精准决策？又是什么让射击运动员在高压下保持超凡的专注？今天，就让我们一同深入解读《Athletes have different dominant cognitive functions depending on type of sport》这篇研究，揭开不同运动项目运动员认知功能差异背后的神秘面纱。

一、研究背景：体育明星的大脑密码

我们熟知的体育巨星，如罗杰·费德勒、泰格·伍兹和塞雷娜·威廉姆斯，他们在年少时便崭露头角，天赋异禀。世界级运动员往往具备三大关键特质：卓越的身体素质、精湛的运动技能以及强大的心理优势。然而，还有一个关键因素不容忽视——“读懂比赛的能力”，也就是所谓的“体育大脑”或“体育认知功能”。

日本广播协会（NHK）制作的纪录片《Miracle Body》就深入探究了像西班牙的哈维·埃尔南德斯和巴西的内马尔这样的足球巨星成功的奥秘。研究发现，哈维的空间能力比普通球员高出两到三倍，在认知评估中，他处理数字和图形信息的速度也十分惊人。而内马尔在面对多名防守球员时，能巧妙运用多种假动作并精准完成射门，这得益于他对大脑相关区域的高效运用。这些现象表明，大脑功能的差异是区分优秀运动员与普通选手的关键因素之一。

众多研究也证实，认知功能与运动表现之间存在着紧密的联系。在足球、网球、排球、马拉松等多种运动项目中，顶级运动员在某些认知领域的表现明显优于普通运动员或非运动员。但由于以往研究在运动类型分类和性别因素考量上存在差异，导致研究结果并不统一。因此，本研究旨在通过系统的分类和标准化测试，深入探究不同类型运动的男性运动员主导认知功能的差异，以及运动员相较于非运动员的认知优势。

二、研究前的知识储备（一）认知功能知多少

认知功能是我们大脑的“智能中枢”，负责处理各种信息，涵盖注意力、记忆力、思维能力、反应速度等多个重要方面。打个比方，当你全神贯注地阅读一本有趣的书籍时，集中注意力理解文字含义，这就是注意力和语言理解能力在发挥作用；记住朋友的生日或电话号码，依靠的是记忆力；而解决一道复杂的数学难题，则需要调动逻辑推理、分析归纳等思维能力。这些日常行为，都是认知功能的具体体现。

认知功能分类

解释

示例

注意力

大脑聚焦特定信息、排除干扰的能力

学生在嘈杂的教室里专注听讲

记忆力

存储和提取信息的能力

背诵古诗词和课文

思维能力

包括逻辑推理、问题解决、创造性思维等

设计一个新颖的手工艺品

反应速度

对刺激做出快速反应的能力

司机在紧急情况下迅速刹车

认知功能分类

解释

示例

（二）运动项目的独特分类

为了更深入地研究运动与认知功能的关系，文章将运动项目巧妙地分为三类：

拦截型运动：这类运动对身体各部位之间以及身体与器械之间的协调性要求极高。运动员需要在快速运动中精准判断并做出反应，拦截或击打目标。网球、击剑、拳击都是典型的拦截型运动。以网球为例，球员要在球高速飞来的瞬间，迅速判断球的落点、速度和旋转，同时快速移动脚步，调整身体姿势，挥拍击球，这一系列动作都需要高度的协调性和快速的反应能力。

静态运动：在静态运动中，运动员从始至终主要依靠自我调节完成动作，运动环境相对稳定，没有突然的变化。慢跑、游泳、射击属于这一类型。就像射击运动员，在比赛时，他们专注于自身的呼吸、姿势和瞄准动作，不受外界突发环境的干扰，追求动作的稳定性和精准性。

策略型运动：策略型运动的运动员需要处理大量复杂的信息，包括队友和对手的位置、球的运动轨迹和速度等，同时还要根据场上局势迅速制定和调整策略。篮球、足球、曲棍球都是常见的策略型运动。在足球比赛中，球员要时刻观察场上各方动态，在几秒钟内决定是传球、带球突破还是射门，以及传给哪个队友、向哪个方向突破等，这需要强大的信息处理和决策能力。

拦截型运动：这类运动对身体各部位之间以及身体与器械之间的协调性要求极高。运动员需要在快速运动中精准判断并做出反应，拦截或击打目标。网球、击剑、拳击都是典型的拦截型运动。以网球为例，球员要在球高速飞来的瞬间，迅速判断球的落点、速度和旋转，同时快速移动脚步，调整身体姿势，挥拍击球，这一系列动作都需要高度的协调性和快速的反应能力。

静态运动：在静态运动中，运动员从始至终主要依靠自我调节完成动作，运动环境相对稳定，没有突然的变化。慢跑、游泳、射击属于这一类型。就像射击运动员，在比赛时，他们专注于自身的呼吸、姿势和瞄准动作，不受外界突发环境的干扰，追求动作的稳定性和精准性。

策略型运动：策略型运动的运动员需要处理大量复杂的信息，包括队友和对手的位置、球的运动轨迹和速度等，同时还要根据场上局势迅速制定和调整策略。篮球、足球、曲棍球都是常见的策略型运动。在足球比赛中，球员要时刻观察场上各方动态，在几秒钟内决定是传球、带球突破还是射门，以及传给哪个队友、向哪个方向突破等，这需要强大的信息处理和决策能力。

研究人员深知，准确的研究结果离不开合适的参与者。因此，他们在挑选参与者时格外严格。只选取有5年以上专业运动经验的男性运动员，这样做的目的是排除性别差异对认知功能的影响，同时确保参与者具备较高的专业运动水平。通过专业的样本量计算软件G·power进行科学计算，最终确定了120名参与者，其中包括30名拳击手（代表拦截型运动）、30名竞技射击运动员（代表静态运动）、30名足球运动员（代表策略型运动）以及30名年龄匹配的非运动员。这些运动员均在全国大学生体育比赛中处于一级水平，且拥有至少7年的专业训练经验。此外，为了保证研究结果的准确性，有精神疾病或脑损伤的个体被排除在外。在研究开始前，所有参与者都签署了知情同意书，研究方案也获得了大学研究伦理委员会的批准，充分保障了参与者的权益。

（二）认知功能测试方法

研究人员聚焦于几个关键的认知功能领域，包括执行功能、空间能力和信息处理速度。

执行功能：执行功能如同大脑的“指挥官”，负责调控其他认知功能的运行。它主要包含抑制控制和认知灵活性两个重要方面。抑制控制能帮助我们抵制外界干扰，专注于重要任务，比如在热闹的商场里专心寻找自己需要的商品；认知灵活性则使我们能够根据不同情境快速切换思维和行为方式，例如从做数学作业迅速转换到写作文。研究人员采用设计流畅性测试（DFT）、侧翼任务（FKT）和追踪测试（TMT）来测量执行功能。

空间能力：空间能力是我们对空间的感知、理解和操作能力。想象一下，在脑海中旋转一个立体图形，或者在陌生的城市中找到前往目的地的路线，这些都依赖于空间能力。研究中使用三维心理旋转测试（MRT）来评估参与者的空间能力。

信息处理速度：信息处理速度反映了我们对信息做出反应的快慢程度。研究人员通过简单反应时（SRT）和选择反应时（CRT）测试来衡量这一能力。SRT测试的是对单一刺激做出反应的速度，比如看到红灯亮起就立即停车；CRT则测试在多个刺激中进行选择性反应的速度，例如看到不同颜色的信号灯，根据规定做出不同的动作。

执行功能：执行功能如同大脑的“指挥官”，负责调控其他认知功能的运行。它主要包含抑制控制和认知灵活性两个重要方面。抑制控制能帮助我们抵制外界干扰，专注于重要任务，比如在热闹的商场里专心寻找自己需要的商品；认知灵活性则使我们能够根据不同情境快速切换思维和行为方式，例如从做数学作业迅速转换到写作文。研究人员采用设计流畅性测试（DFT）、侧翼任务（FKT）和追踪测试（TMT）来测量执行功能。

空间能力：空间能力是我们对空间的感知、理解和操作能力。想象一下，在脑海中旋转一个立体图形，或者在陌生的城市中找到前往目的地的路线，这些都依赖于空间能力。研究中使用三维心理旋转测试（MRT）来评估参与者的空间能力。

信息处理速度：信息处理速度反映了我们对信息做出反应的快慢程度。研究人员通过简单反应时（SRT）和选择反应时（CRT）测试来衡量这一能力。SRT测试的是对单一刺激做出反应的速度，比如看到红灯亮起就立即停车；CRT则测试在多个刺激中进行选择性反应的速度，例如看到不同颜色的信号灯，根据规定做出不同的动作。

研究人员将这些测试整合为一个计算机测试程序（由于DFT在计算机上记录和评分存在困难，所以采用纸笔测试）。在测试前，参与者需要填写个人信息，并进行一些练习，以熟悉测试程序。在测试过程中，计算机程序会自动、精确地记录参与者的反应时间和准确率等数据。以SRT测试为例，屏幕上会先出现一个“+”作为提示，随后会在随机时间出现红色圆圈，参与者需要在看到红色圆圈的瞬间尽快按下“/”键。为了防止参与者提前预判，红色圆圈出现的时间间隔会随机设置为500毫秒、1000毫秒、1500毫秒或2000毫秒，这样的设计保证了测试结果的真实性和可靠性，整个测试过程共进行20次。

（四）数据处理与分析

研究人员将年龄作为一个可能影响结果的“干扰因素”，通过统计方法消除其对研究结果的影响。运用多变量协方差分析（MANCOVA）来探究不同组（拦截型运动员、静态型运动员、策略型运动员和非运动员）在认知功能上是否存在差异。使用Kolmogorov - Smirnov检验来检查数据是否符合正态分布，确保数据的质量和分析的有效性。所有的统计分析均借助专业的SPSS 18.0软件完成，将显著性水平设定为0.05。如果在分析中发现有显著差异，就会进一步采用Bonferroni事后检验，以确定具体是哪些组之间存在差别，从而更精准地揭示不同组之间的差异。

四、研究结果大公开：不同运动员的认知差异（一）简单反应时测试

不同组在简单反应时测试的反应时间上呈现出显著差异（F(3,115)=6.041，p<.001，η²=.188）。Bonferroni事后检验表明，拦截型运动员（如拳击手）的反应时间明显短于策略型运动员和非运动员。这意味着在面对简单刺激时，拦截型运动员能够以更快的速度做出反应，就像在拳击比赛中，对手突然出拳，拳击手能迅速做出躲避或反击的动作。而静态型运动员（如射击运动员）与其他组相比，在反应时间上没有显著差别。在反应准确率方面，各组之间没有明显差异。

组别

反应时间（ms）

准确率（%）

拦截型运动员（拳击手）

283.22（SD = 20.58）

97.50（SD = 4.10）

静态型运动员（射击运动员）

287.93（SD = 43.27）

97.17（SD = 3.87）

策略型运动员（足球运动员）

327.14（SD = 56.85）

98.17（SD = 4.04）

非运动员

332.04（SD = 66.32）

98.17（SD = 2.78）

组别

反应时间（ms）

准确率（%）

（二）选择反应时测试

在选择反应时测试中，不同组在反应时间和准确率上均表现出显著差异。反应时间方面（F(3,115)=6.647，p<.001，η²=.148），非运动员的反应时间明显长于拦截型和策略型运动员；准确率方面（F(3,115)=4.819，p=.003，η²=.112），拦截型运动员的反应准确率显著高于非运动员。这就好比在足球比赛中，球员面对多个防守球员的围堵，需要快速选择突破方向或传球对象，拦截型运动员（如拳击手在类似复杂判断场景下）不仅能够快速做出反应，还能更准确地做出选择，展现出更强的信息处理和决策能力。

组别

反应时间（ms）

准确率（%）

拦截型运动员（拳击手）

423.89（SD = 16.54）

90.50（SD = 6.92）

静态型运动员（射击运动员）

428.64（SD = 16.13）

86.83（SD = 11.25）

策略型运动员（足球运动员）

429.81（SD = 18.68）

83.50（SD = 14.47）

非运动员

446.85（SD = 28.37）

78.83（SD = 16.57）

组别

反应时间（ms）

准确率（%）

（三）追踪测试

追踪测试分为A、B两部分。TMT - A主要评估视觉感知能力，虽然整体上组间存在一定差异（F(3,115)=2.724，p=.048，η²=.037），但进一步的Bonferroni事后检验发现组间并没有显著差别。不过，通过观察可以发现，运动员组完成任务的时间普遍比非运动员组短，其中静态型运动员（射击运动员）完成任务的速度最快。TMT - B用于评估认知灵活性，在这部分测试中，组间没有显著差异。这表明在视觉感知处理速度上，静态型运动员具有一定优势，就像射击运动员在瞄准目标时，能够更快地捕捉目标的细微变化并进行调整。

组别

TMT - A完成时间（s）

TMT - B完成时间（s）

拦截型运动员（拳击手）

21.82（SD = 4.64）

47.25（SD = 12.07）

静态型运动员（射击运动员）

20.22（SD = 3.22）

45.86（SD = 11.43）

策略型运动员（足球运动员）

21.02（SD = 3.29）

53.24（SD = 16.14）

非运动员

24.44（SD = 8.74）

44.78（SD = 12.24）

组别

TMT - A完成时间（s）

TMT - B完成时间（s）

（四）心理旋转测试

心理旋转测试的得分结果显示，不同组之间存在显著差异（F(3,115)=12.334，p<.001，η²=.243）。Bonferroni事后检验表明，拦截型运动员的得分明显高于策略型和静态型运动员，而策略型运动员的得分相对非运动员更低。这意味着拦截型运动员在心理旋转能力方面具有突出优势，能够更轻松地在脑海中旋转物体，准确地感知自身和对手的位置、动作方向。例如在拳击比赛中，拳击手能够快速判断对手出拳的角度和自己的躲避方向，这得益于其强大的心理旋转能力。

组别

心理旋转测试得分

拦截型运动员（拳击手）

12.87（SD = 6.39）

静态型运动员（射击运动员）

8.27（SD = 4.83）

策略型运动员（足球运动员）

4.80（SD = 2.86）

非运动员

10.27（SD = 6.29）

组别

心理旋转测试得分

（五）设计流畅性测试

设计流畅性测试及其子测试结果显示，在填充点任务（F(3,115)=6.087，p=.001，η²=.137）、空点任务（F(3,115)=9.643，p<.001，η²=.201）、切换点任务（F(3,115)=4.532，p=.005，η²=.106）以及整个DFT（F(3,115)=8.684，p<.001，η²=.185）上，不同组之间均存在显著差异。策略型运动员在多个任务中得分较高，相比静态型运动员和非运动员表现更为出色；拦截型运动员在部分任务上的得分也高于非运动员。这充分表明策略型运动员在设计流畅性、抑制控制和认知灵活性方面具有明显优势，在比赛中能够更好地处理复杂信息，做出创造性的决策。比如在足球比赛中，他们能够根据场上局势迅速策划出有效的进攻战术。

组别

填充点任务得分

空点任务得分

切换点任务得分

DFT总分

拦截型运动员（拳击手）

13.10（SD = 3.95）

11.97（SD = 3.52）

10.00（SD = 3.82）

35.07（SD = 9.21）

静态型运动员（射击运动员）

11.30（SD = 3.99）

12.97（SD = 3.26）

8.30（SD = 4.74）

32.57（SD = 9.00）

策略型运动员（足球运动员）

14.37（SD = 3.86）

15.73（SD = 3.48）

9.80（SD = 3.93）

39.90（SD = 9.33）

非运动员

10.33（SD = 3.92）

11.23（SD = 3.58）

6.57（SD = 3.70）

28.13（SD = 8.64）

组别

填充点任务得分

空点任务得分

切换点任务得分

DFT总分

（六）侧翼任务

在侧翼任务的反应时间和准确率分析中，无论任务条件是一致还是不一致，不同组（策略型运动员、静态型运动员、拦截型运动员、非运动员）之间均未呈现出显著差异。这说明在这个测试所涉及的认知功能方面，不同类型运动员和非运动员的表现相近，没有明显的差异。

（七）研究结果图表解读

本研究中的Figure 2展示了不同认知测试中各组的结果，这对于理解研究发现非常关键。图中横坐标代表不同的运动组别，包括拦截型运动组（拳击手）、静态型运动组（竞技射击运动员）、策略型运动组（足球运动员）和非运动员组；纵坐标则根据不同测试表示相应的测量指标，如反应时间、准确率或测试得分等。

在简单反应时测试（图2(a)）中，可以直观地看到拦截型运动员的反应时间最短，其对应的柱状图高度明显低于策略型运动员和非运动员组，清晰地展示了拦截型运动员在简单反应时上的优势。

选择反应时测试（图2(b)）同样突出了拦截型和策略型运动员在反应时间上相对于非运动员的优势，非运动员组的柱状图最高，反应时间最长，直观地反映出他们在处理这类选择性反应任务时速度较慢。而在准确率方面（图2(c)），拦截型运动员的柱状图高于非运动员组，清晰展示了其在选择反应时任务中更高的反应准确率。

在追踪测试的TMT-A部分（图2(d)），虽然从图中能看出组间差异不是特别显著，但仔细观察可以发现静态型运动员的柱状图相对更短，即完成任务时间更短，暗示了他们在视觉感知处理速度上的优势。

心理旋转测试（图2(e)）中，拦截型运动员的得分柱状图最高，远远高于策略型和静态型运动员，策略型运动员得分最低，这与前文分析的心理旋转能力差异完全吻合，生动地呈现了不同组别在空间心理旋转能力上的差异。

设计流畅性测试总分（图2(f)）的图表中，策略型运动员的柱状图最高，表明其在该测试整体表现最佳，拦截型运动员次之，且二者均高于非运动员，再次印证了策略型和拦截型运动员在设计流畅性、认知灵活性等方面的优势。通过这些图表，我们能更直观、形象地理解不同运动项目运动员在各项认知测试中的表现差异，进一步揭示了运动类型与认知功能之间的紧密联系 。

五、核心发现：运动项目与认知功能的奇妙关联

综合研究结果，不同运动项目的运动员在认知功能上有着极为明显的差异。拦截型运动的运动员在视觉空间功能和信息处理速度方面表现突出。他们不仅能在心理旋转测试中轻松地在脑海里旋转物体，快速感知和应对空间变化，而且在简单反应时和选择反应时测试中反应迅速，这使得他们在比赛中能够迅速做出动作，把握时机。

策略型运动的运动员则拥有卓越的执行功能，尤其是在工作记忆和认知灵活性方面表现优异。在设计流畅性测试中，他们在多个任务上得分较高，这意味着他们能够在复杂的比赛环境中迅速处理大量信息，做出创造性的决策，灵活地执行进攻和防守策略。

静态型运动的运动员虽然在其他认知功能上没有明显优势，但在视觉感知处理速度方面表现出色。在追踪测试的TMT-A部分，他们完成任务的时间最短，这对于射击这类需要稳定视觉判断、精准瞄准目标的运动来说至关重要。

这些核心发现揭示了不同运动项目对运动员认知功能的塑造作用，也表明运动与认知之间存在着紧密的相互关系。不同的运动环境和任务需求，促使运动员发展出与之相适应的认知优势，这些优势又进一步提升了他们在各自运动项目中的表现。

六、研究的意义与局限

这项研究意义重大，它让我们更加深入地了解了不同运动项目运动员的认知特点，为运动员的选拔提供了全新的视角。以往选拔运动员可能更侧重于身体素质和运动技能，而现在可以根据运动项目所需的认知技能来挑选合适的人才。例如，对于拦截型运动项目，可以着重考察选手的视觉空间能力和反应速度；对于策略型运动项目，则可以重点关注执行功能和认知灵活性。这有助于更精准地发现和培养具有潜力的运动员，提高选拔效率和质量。

不过，研究也存在一些局限性。一方面，参与者数量有限，而且每个运动类型只选取了一种运动项目进行研究，这可能无法全面代表所有拦截型、静态型和策略型运动。未来的研究需要增加运动类型和参与者的数量，涵盖更多不同的运动项目和运动员群体，以提高研究结果的普遍性和代表性。另一方面，研究没有充分控制参与者在身体素质、智商、社会经济地位和运动训练年限等方面的个体差异。这些因素可能会对认知功能产生影响，混淆研究结果。后续研究需要进一步关注和控制这些因素，以更准确地揭示运动与认知功能之间的关系。

七、未来展望

展望未来，我们期待能开发出更加先进的运动认知功能评估工具。这些工具可以结合生物数据，比如监测运动员在运动过程中的心率、脑电波等生理指标，从而更全面、深入地了解他们的认知状态。同时，在研究中提前测量和控制运动员的一般智力，能够更精准地研究特定运动的认知能力。

如果后续研究能够进一步明确运动认知功能和运动表现之间的关系，那么运动认知功能将有望成为选拔优秀运动员的有力工具。教练和选拔人员可以通过评估运动员的认知功能，预测他们在不同运动项目中的潜力，从而为国家体育事业选拔出更具天赋的人才，提升国家运动队的整体竞争力。此外，对于运动员的训练，也可以根据其认知特点进行个性化的设计，提高训练效果。相信随着研究的不断深入，运动与认知功能的关系将得到更充分的揭示，为体育领域的发展带来新的突破和机遇。

作者介绍Max大郭

作者Max，一位在长春读应用心理学的大三本科生，社交自媒体平台专注于输出体育科技以及体育科学相关内容，期待未来有能力的基础下能加入更多基于人工智能的体育分析与科技。有其他科研合作的欢迎您的联系。

我比较喜欢体育科学、大语言模型以及AI相关的，平常运动喜欢篮球足球以及体能训练更加关注此方向的产品应用和创新。

（我有时候会看一些可穿戴设备、动作捕捉以及AI领域的科研、产品应用，欢迎交流，期待向各位学习！）

X：Baixin Guo

邮箱：gbx1220max@gmail.com

我的联系方式（微信）：MaxGBX（这个是微信号！）

Linkedin领英：Baixin Guo

自媒体视频制作/公众号文章代做/翻译/AI智能体&工作流（大语言模型）搭建/科研&推文绘图/PPT制作也欢迎您的联系！期待您的合作！

愿意一切做一些科研/产品的欢迎你联系我（我是非常有活力和热情的）期待AI（ML,CV,NLP）、数据、体育分析、比赛分析方向的科研合作

作者介绍Max大郭

作者Max，一位在长春读应用心理学的大三本科生，社交自媒体平台专注于输出体育科技以及体育科学相关内容，期待未来有能力的基础下能加入更多基于人工智能的体育分析与科技。有其他科研合作的欢迎您的联系。

我比较喜欢体育科学、大语言模型以及AI相关的，平常运动喜欢篮球足球以及体能训练更加关注此方向的产品应用和创新。

（我有时候会看一些可穿戴设备、动作捕捉以及AI领域的科研、产品应用，欢迎交流，期待向各位学习！）

X：Baixin Guo

邮箱：gbx1220max@gmail.com

我的联系方式（微信）：MaxGBX（这个是微信号！）

Linkedin领英：Baixin Guo

自媒体视频制作/公众号文章代做/翻译/AI智能体&工作流（大语言模型）搭建/科研&推文绘图/PPT制作也欢迎您的联系！期待您的合作！

愿意一切做一些科研/产品的欢迎你联系我（我是非常有活力和热情的）期待AI（ML,CV,NLP）、数据、体育分析、比赛分析方向的科研合作

❝

作者马上要推出自己的私域分享群（非专业输出模式）里面会有一些相关的资讯比如：竞技体育、人工智能（主要还是片大语言模型、机器学习还有多模态相关的）也会心理学内容以及其他趣味内容，初步定价是10元/月

作者马上要推出自己的私域分享群（非专业输出模式）里面会有一些相关的资讯比如：竞技体育、人工智能（主要还是片大语言模型、机器学习还有多模态相关的）也会心理学内容以及其他趣味内容，初步定价是10元/月返回搜狐，查看更多