在压力环境下增强主动控制能力：乒乓球运动员对社交奖励与金钱奖励的不同神经反应机制

《Frontiers in Sports and Active Living》：Enhanced proactive control under stress: divergent neural dynamics of social vs. Monetary rewards in table tennis athletes

前瞻性控制ERP金钱奖励社会奖励认知资源分配应激反应神经机制运动心理学脑电信号动机强化脑区活动

　　在高强度竞争性体育运动中，运动员的表现受到多种因素的影响，其中，**主动控制**（proactive control）作为一种核心认知过程，对于维持目标相关信息在工作记忆中的稳定性、抑制干扰信息以及准备应对未来任务至关重要。在面对预期冲突时，主动控制的作用尤为关键，而这一过程受到**动机奖励**（motivational rewards）的调节。尽管已有研究表明奖励能够提升认知表现，但其对运动员在压力下的影响机制仍存在疑问，特别是**外在奖励**（如金钱奖励）与**内在奖励**（如社会奖励）是否通过不同的神经认知路径来缓解压力带来的负面影响。因此，本研究旨在探讨这两种奖励类型如何影响运动员的主动控制能力，并揭示其在压力下的神经机制。

### 研究背景与意义

成为一名顶级运动员是一个充满挑战的过程，涉及高强度的训练、竞争环境下的心理压力以及对个人能力的持续考验。尽管社会、媒体和体育机构普遍强调运动员的坚韧和积极形象，但这种文化倾向可能导致运动员不愿展现脆弱性或主动寻求支持。实际上，运动员在训练、比赛、人际关系、职业转型和社交评价等方面都面临多重压力源，例如过度训练导致的慢性疲劳、比赛前的焦虑、比赛中突如其来的干扰、以及失败带来的挫败感。此外，与教练或队友的冲突、职业发展的不确定性、退役后的身份重建、以及公众期望和媒体监督等，都会对运动员的心理状态和表现产生深远影响。

这些压力不仅在短期内影响运动员的生理状态，还可能在长期积累，进而损害关键的认知功能，尤其是**认知控制**（cognitive control）。认知控制在运动表现中扮演着至关重要的角色，它不仅帮助运动员在复杂、快速变化的环境中维持注意力，还能有效抑制无关信息的干扰，从而提升决策能力和反应速度。**双重控制理论**（Dual Mechanisms of Control theory, DMC）将认知控制分为两个互补的模式：**主动控制**和**反应性控制**（reactive control）。主动控制是一种提前的筛选机制，它在任务准备阶段起作用，通过选择性注意、信息维护和基于预期任务需求的反应计划形成，从而增强运动员的准备状态并减少潜在冲突。相比之下，反应性控制则是在执行任务时作为后期修正机制发挥作用，它依赖于即时可用的信息来解决冲突，并在必要时调用之前编码的线索以调整当前的反应和纠正错误。

由于主动控制在运动员的决策和表现中具有基础性作用，研究其在压力下的变化及其调节机制对于优化竞技表现具有重要意义。已有研究表明，急性压力可以通过双神经化学途径削弱前额叶皮层的功能，从而影响主动控制，导致目标表示和注意力调节的障碍。这种影响可能表现为注意力下降、工作记忆受损和自我调节能力减弱等，这些都可能显著降低运动员的表现。因此，探索能够减轻急性压力影响并增强主动控制机制的方法，对于提升运动员在竞争环境中的心理韧性与表现具有重要意义。

在神经调节层面，**下丘脑-垂体-肾上腺轴**（hypothalamic-pituitary-adrenal axis, HPA axis）是压力反应的核心神经内分泌系统，其活动受到多层次奖励系统的调节。研究发现，**腹内侧前额叶皮层**（ventromedial prefrontal cortex）通过调节**基底外侧杏仁核-伏隔核回路**（basolateral amygdala-nucleus accumbens circuitry）并结合多巴胺和内源性阿片系统，对HPA轴的过度激活具有抑制作用，从而有效缓解急性压力反应。此外，奖励不仅能降低压力水平，还能增强主动控制，促进更目标导向的认知处理方式，从而改善运动员在压力下的注意力维持和决策能力。例如，Chiew和Braver的研究表明，奖励能够显著放大瞳孔扩张反应，这反映了个体在奖励驱动下能够维持更高的目标导向注意力，从而优化认知控制。

### 奖励的类型与影响

在体育领域，奖励通常分为两种主要类型：**外在奖励**（extrinsic rewards）和**内在奖励**（intrinsic rewards）。外在奖励，如金钱奖励，能够通过增强外部动机提升运动员的短期行为效率。在职业运动员中，这种奖励形式常见于精英赛事中的绩效奖金，而在大学运动员中，奖学金则成为对卓越表现的认可。然而，过度依赖外在奖励可能导致运动员**内在动机**（intrinsic motivation）的下降，特别是在高压和竞争激烈的环境中。

相比之下，**社会奖励**（social rewards）则通过满足运动员的**心理需求**（psychological needs）来促进内在动机，这些需求包括**自主性**（autonomy）、**能力感**（competence）和**归属感**（relatedness）。社会奖励可以包括教练的肯定、团队归属感、观众的鼓励以及自我实现的满足感。这些奖励形式能够长期促进运动员的心理健康，通过持续的内在投入和注意力控制，提升其在压力下的表现。尽管已有理论和实证研究支持这一观点，但在高压力的体育环境中，关于金钱奖励与社会奖励如何影响主动控制的神经机制的研究仍较为有限。因此，本研究聚焦于社会奖励和金钱奖励在压力下的作用差异，以揭示其在运动员认知控制中的具体影响。

### 研究方法与实验设计

本研究采用**被试内实验设计**（within-subjects design），包括一个2（奖励类型：金钱奖励/社会奖励）×4（刺激类型：AX/AY/BX/BY）的因子结构。为了确保研究的严谨性，研究者首先通过**G*Power 3.1.9**进行样本量计算，设定效应量为0.25，显著性水平为0.05，统计功效为0.8，最终确定需要至少16名被试才能检测到预期效应。考虑到女性运动员的HPA轴活动受卵巢激素周期性波动的影响，而男性则主要由外部压力调节，因此本研究选择了23名男性乒乓球运动员作为被试，以减少性别差异和月经周期变化对实验结果的干扰。

实验材料包括**心率监测**、**自我报告的压力评估**以及**急性压力诱导任务**（Maastricht Acute Stress Test, MAST）。MAST结合了**社会评价冷压力任务**（social evaluation cold-pressure task, SECPT）和**心算任务**（mental arithmetic task, MA），通过控制任务切换和与实验者的互动来增强压力反应。在SECPT中，被试需要将左手浸入0–2°C的冰水中，持续时间不超过90秒，同时异性实验者注视被试并记录其面部表情，以增强心理压力。随后，被试需要完成心算任务，从2043中依次减去17，若出错则需重新开始，持续时间至少为45秒。

为了评估奖励对主动控制的影响，研究采用**奖励修改的AX-持续性表现任务**（reward-modified AX-Continuous Performance Task, AX-CPT）。该任务包含两种奖励类型：金钱奖励（用硬币图像和存钱罐反馈表示）和社会奖励（用表情符号和观众掌声反馈表示）。选择这些奖励形式是基于已有的奖励处理范式，以确保实验的可比性和生态效度。硬币图像作为外在奖励的象征，能够直接与绩效相关联，而表情符号和掌声则作为社会奖励的代表，能够激活社会认知机制，同时保持视觉上的简洁性，便于神经系统的快速处理。

为了确保奖励强度的可比性，实验前进行了**主观价值评估**。社会奖励的标准刺激是微笑表情，被试需要选择与之等效的金钱数额（1元、5元、10元），最终确定1元硬币作为最接近社会奖励的替代。同时，被试被告知，所有正确回答的硬币奖励将在实验结束后以1:1的比例兑换为实际货币，最高可达300元。微笑表情则代表即将获得的观众掌声，以此确保两种奖励形式在强度和与绩效的关联性上保持一致。

### 实验流程与数据采集

实验分为两个阶段，每个阶段对应一种奖励类型（金钱奖励或社会奖励），两个阶段之间间隔一周，以避免练习效应和任务顺序带来的干扰。每个实验阶段包括四个任务块，每个块包含150个试验，总共有800个试验。试验顺序按照AX:AY:BX:BY的比例为7:1:1:1进行随机排列，其中一半试验为奖励条件，另一半为对照条件。被试需要保持准确率高于85%才能继续进行下一阶段的任务。

在数据采集方面，研究使用了**EEG系统**（32通道Neuroscan系统）记录脑电数据，并通过**EEGLAB工具箱**进行离线分析。数据预处理包括降采样至500 Hz、带通滤波（0.1–30 Hz）、分段和基线校正、排除异常数据、插值处理故障通道以及应用**独立成分分析**（Independent Component Analysis, ICA）去除眼动等干扰。所有数据均采用**平均头皮参考法**进行重新参考。

在ERP分析中，研究者选择了**Cue-P2**、**Cue-P3**、**P2**、**P3b**和**预期负变（CNV）**等成分作为主动控制的神经指标。这些成分分别反映了**早期感知处理**、**奖励预期的资源分配**、**持续注意力**、**记忆处理**和**准备性注意力**。通过这些成分的变化，研究者能够系统地分析不同奖励类型对运动员主动控制的调节作用。

### 实验结果与分析

#### 急性压力诱导的效果

实验结果显示，运动员在两次压力诱导后，其**心率**和**自我报告的压力感知**均显著增加。这表明MAST任务成功地诱导了急性压力，为后续分析提供了可靠的背景条件。

#### 行为表现

在行为数据方面，研究者采用**主动控制指数（PBI）**来衡量运动员在不同奖励条件下的表现。PBI通过计算AY和BX试验的反应时间或错误率来反映认知控制的权衡关系。结果表明，在急性压力条件下，**金钱奖励**显著提升了PBI，相较于无奖励条件，运动员在**反应时间**（M = 0.270, SD = 0.080）和**错误率**（M = 0.607, SD = 0.541）上均表现出显著改善。这一结果表明，金钱奖励能够有效提升运动员在压力下的主动控制能力。

然而，**社会奖励**对PBI的影响则不显著。这可能与社会奖励在实验条件下的**标准化设计**有关。虽然社会奖励在理论上能够通过满足心理需求增强内在动机，但在实验室环境中，其主观价值和即时反馈可能不如金钱奖励那样直接和明确。此外，社会奖励的**生态效度**可能受到限制，因为实验室中的社交反馈无法完全复制真实比赛中的互动情境。

#### ERP结果

在ERP分析中，研究者观察到两种奖励类型在**奖励预期阶段**（Cue-P2和Cue-P3）均显著增强了神经活动。**Cue-P2**成分在金钱奖励和无奖励条件下均表现出显著的差异，表明奖励能够提升早期感知和注意力的分配。**Cue-P3**成分在社会奖励条件下也显示出显著的增强，反映出对奖励预期的更深层次处理。

在**主动控制阶段**，**P2**和**P3b**成分均显示出显著的增强。**P2**成分在金钱奖励条件下表现出更高的振幅，而在社会奖励条件下，P2的增强程度则因**提示字母**（A或B）的不同而有所变化。**P3b**成分在社会奖励条件下表现出更大的振幅，尤其是在提示字母B的情况下，这可能反映出社会奖励在持续注意力和资源分配上的优势。此外，**CNV**成分在社会奖励条件下也显示出显著的增强，尤其是在提示字母A的情况下，这表明社会奖励能够提升运动员对即将到来刺激的预期和准备性注意力。

#### 奖励类型之间的比较

在比较金钱奖励与社会奖励对ERP成分的影响时，研究发现**Cue-P2**和**Cue-P3**成分在两种奖励类型之间没有显著差异，这表明两者在奖励预期阶段的神经机制可能具有相似性。然而，在主动控制阶段，**社会奖励**在P3b和CNV成分上表现出更强的增强效果，这可能与其对**内在动机**的促进作用有关。此外，**提示字母B**在两种奖励条件下均诱导了更大的ERP振幅，这表明任务的复杂性或目标性可能对神经活动产生更大的影响。

### 讨论与启示

本研究的结果表明，**社会奖励**在压力下的主动控制增强方面具有显著优势，尤其是在P3b和CNV成分上。这可能与社会奖励对运动员**社会归属感**和**自我效能感**的满足有关，从而激发更强的内在动机。相比之下，金钱奖励虽然在行为表现上表现出一定的增强效果，但在ERP层面的增强程度不如社会奖励显著，这可能与其在实验室环境中的**标准化设计**有关，缺乏真实情境中的个性化和社会互动。

此外，研究还发现，**奖励预期阶段**的ERP成分（Cue-P2和Cue-P3）在两种奖励类型之间没有显著差异，这表明两者在促进早期感知和动机方面具有相似的作用。然而，在主动控制阶段，社会奖励的增强效果更为明显，尤其是在P3b和CNV成分上，这可能反映了其对**持续注意力**和**准备性认知资源分配**的更深层次影响。

### 研究的局限性与未来方向

尽管本研究提供了有价值的见解，但仍存在一些局限性。首先，实验仅包括男性运动员，未涉及女性运动员，这可能限制了研究结果的**普遍性**。未来研究可以考虑纳入不同性别和运动水平的被试，以评估奖励类型对不同群体的影响。其次，**MAST压力诱导任务**虽然能够有效模拟急性压力，但其与实际训练和比赛中的压力体验可能存在差异。因此，未来研究可以尝试使用**虚拟现实技术**（VR）创建更贴近真实情境的实验环境，以提高研究的**生态效度**。

综上所述，本研究揭示了金钱奖励与社会奖励在提升运动员主动控制能力上的不同机制。金钱奖励主要通过**早期注意力的增强**来促进表现，而社会奖励则通过**持续的认知资源分配**和**内在动机的激发**来优化主动控制。这些发现不仅加深了我们对压力下奖励机制的理解，也为体育心理学和运动表现优化提供了新的视角和实践建议。