大腦的神經活動與運動員成功表現心理狀態的關係

---

鄭名揚/國家運動科學中心副研究員

---

成功的運動表現，必須結合生理與心理的力量，才能在競賽時充分發揮訓練成果。然而，運動員在準備比賽及參加比賽的過程中，經常面臨來自外界和自我的壓力，這些壓力可能會引發焦慮，或使注意力無法集中，進而影響表現。因此，如何有效應對這些挑戰，成為運動員在職業生涯中必須不斷面對的重要課題。

運動心生理學（Sport Psychophysiology）是一門結合心理與生理的研究領域，主要透過監測身體的生理訊號來了解心理變化。對於運動員來說，這門學問能幫助我們更精確地掌握他們在賽場上的心理狀態。透過監測如腦波、心率及皮膚電阻等生理指標，我們能夠深入描繪運動員的心理活動，例如專注力的程度、面對壓力時的反應、以及如何控制外界干擾。

這種研究方法已經成為當今運動心理學的重要工具，有助於探討運動表現背後的心理機制。運動心生理學的應用，讓教練和運動員能更具科學依據地調整訓練策略，提升心理素質，最終實現最佳競賽表現。

 

大腦中的運作與成功表現的關係

成功的運動表現，不僅仰賴優越的生理條件與技術，更與大腦的運作息息相關。雖然大腦的重量只佔人體總重量的約2%，但它卻消耗了全身約20%的能量，這顯示出大腦在日常生活與運動表現中承擔著極大的負荷。大腦不僅負責執行複雜的認知任務，如注意力控制和記憶管理等，同時也需要維持基本的生理功能，而這些功能對運動員的表現至關重要。

運動表現的成功，除了技術與體能的準備外，心理調節同樣是決定勝負的關鍵因素。研究顯示，在高水準競賽中，心理因素的影響可高達40%至90% (Krane & Williams, 2006)。這意味著，即使運動員擁有頂尖的技術與體能，心理狀態的變化依然可能成為比賽成敗的關鍵。心理狀態的穩定與調整能力，常常是頂尖運動員能否在關鍵時刻脫穎而出的決勝因素。

然而，心理狀態的變化並不容易僅憑外觀或行為來觀察，這使得我們需要尋找能夠客觀且即時反映心理狀態的生理指標。其中，腦波（electroencephalography, EEG）已被證明是一種非常有效的工具，能夠即時監測運動員在準備或比賽過程中的心理狀態 (Chang & Hung, 2020)。透過腦波技術，研究人員可以深入分析運動員在關鍵時刻的心理活動，了解他們的專注程度、情緒變化以及對壓力的反應，而這些心理因素直接影響運動表現。

 

 

圖二 大腦腦波圖。

(圖：commons.wikimedia)

 

腦波技術的另一大優勢在於其高時間解析度，這使得研究人員能夠精確分析運動員在競技過程中每一個瞬間的心理處理過程。藉此，針對特定時間點或比賽情境，專家可以提供更具體的心理訓練建議，幫助運動員在高壓情境下保持最佳狀態(Cheng & Hung, 2020)。舉例來說，腦波技術可用在測量運動員執行動作前的準備階段，因為這個階段的心理狀態會很直接地影響後續的表現，特別是在一些強調精準性的運動項目，包括射箭、射擊以及高爾夫球推桿等。這些即時且相較客觀的數據分析，為運動心理學領域帶來了新契機，使腦波技術成為理解提升運動表現大腦機制的有力工具，為運動員在競賽中提供寶貴的科學依據。

 

腦波作為反應心理狀態的有效工具

透過腦波測量，我們能深入了解運動員在成功表現時的心智活動，並識別與之相關的腦波指標。近年來，運動心理學的研究顯示，腦波與運動表現之間存在著密切的聯繫。研究人員藉由比較運動員在成功與不成功表現時的腦波差異，得以歸納出與成功表現相關的腦波指標，並進一步推測出促成成功表現的心理狀態。

根據Hatfield等學者於2018年提出的心理動作效率假說 (Hatfield, 2018)，這些腦波指標與成功表現的心理特徵密切相關。該假說指出，高技能者在執行任務時，與作業相關的大腦區域的活化程度會顯著降低。舉例來說，足球選手在進行盤球動作時，大腦相應區域的活化明顯低於沒有足球專長的人。這說明足球專業選手在執行此類動作時，所需耗費的心理資源較少(Naito & Hirose, 2014)，因此能將更多的資源用於其他任務，例如觀察對手跑位或拓展傳球視野。這種大腦運作模式反映了更有效的認知資源分配，也代表動作執行已經較接近自動化。這樣的心理狀態不僅能促進運動員的放鬆專注，也能維持穩定的持續性注意力，進而有助於他們在賽場上發揮更高水準的表現。

在運動表現的腦波指標中，感覺運動節率（sensorimotor rhythm, SMR）被認為與成功表現有顯著關聯，特別是在大腦的感覺運動區活動中。SMR活動與感覺運動區的活化程度呈反比關係，亦即較高的SMR活動意味著感覺運動區的活化程度較低，這反映出大腦以一種更省力但同樣高效的方式來處理當下的動作任務。研究指出，當實驗參與者能夠自動化地執行動作時，感覺運動區的活化會減少，顯示他們在控制和執行動作時耗費的心理資源較少(Kober et al., 2015)。換句話說，當運動員在準備動作時，如果觀察到較高的SMR活動，就可以推測他們處於一種相對放鬆且專注的狀態，這對穩定發揮運動表現有正面的影響(Cheng et al., 2024)。

除了SMR活動，前額葉中線的theta波（frontal midline theta）也是與運動表現密切相關的腦波指標。根據過往研究，運動員在準備階段表現出較低的前額中線theta波，這表明他們能夠維持穩定的注意力，並能有效運用直覺反應 (Yu et al., 2024)。這樣的心理狀態對於提升運動表現至關重要，尤其是在高壓競技環境下，有助於運動員在關鍵時刻保持最佳狀態。

 

總結來說，透過腦波測量進行的運動表現研究顯示，理想的心理狀態有助於提升運動表現，這包括放鬆且專注的心態、穩定的注意力維持，以及直覺的動作執行反應。利用神經科學手段，如腦波技術，探討運動表現背後的認知處理歷程，是一種有效且客觀的方法，可以即時觀察和評估運動員的心理狀態，並為運動員及教練提供客觀的心理歷程訊息，幫助做出更具策略性的決策。

未來的研究的走向可能集中於開發能針對運動員個別需求的客製化心理訓練計畫，並對訓練的頻率與強度進行系統性探討，進一步提升訓練效果及其應用價值。這些發展不僅有助於運動員的競技表現，亦能對運動心理學及相關科學領域做出重要貢獻。

 

參考文獻

Chang, C. Y., & Hung, T. M. (2020). Understanding and controlling cortical activity for superior performance. Kinesiology Review, 9(1), 41–50. https://doi.org/10.1123/kr.2019-0061

Cheng, M. Y., & Hung, T. M. (2020). Performance and brain in sport. In D. Hackfort & R. J. Schinke (Eds.), The Routledge international encyclopedia of sport and exercise psychology: Volume 2 (1st ed., pp. 472–491). Routledge. https://doi.org/10.4324/9781315187228-32

Cheng, M. Y., Yu, C. L., An, X., Wang, L., Tsai, C. L., Qi, F., & Wang, K. P. (2024). Evaluating EEG neurofeedback in sport psychology: A systematic review of RCT studies for insights into mechanisms and performance improvement. Frontiers in Psychology, 15, 1331997. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2024.1331997

Hatfield, B. D. (2018). Brain dynamics and motor behavior: A case for efficiency and refinement for superior performance. Kinesiology Review, 7(1), 42–50. https://doi.org/10.1123/kr.2017-0056

Kober, S. E., Witte, M., Stangl, M., Väljamäe, A., Neuper, C., & Wood, G. (2015). Shutting down sensorimotor interference unblocks the networks for stimulus processing: An SMR neurofeedback training study. Clinical Neurophysiology, 126(1), 82–95. https://doi.org/10.1016/j.clinph.2014.03.031

Krane, V., & Williams, J. M. (2006). Psychological characteristics of peak performance. In J. M. Williams (Ed.), Applied Sport Psychology: Personal Growth to Peak Performance (5th ed., Vol. 5, pp. 207–227). McGraw-Hill.

Naito, E., & Hirose, S. (2014). Efficient foot motor control by Neymar's brain. Frontiers in Human Neuroscience, 8, 594–594. https://doi.org/10.3389/fnhum.2014.00594

Yu, C.L., Kao, C.W., Wu, J.H., Hung, E., Chang, W.C., Yang, R.T., Wang, K.P., & Hung, T.M. (2024). Effects of self-efficacy on frontal midline theta power and golf putting performance. Frontiers in Psychology, 15, 1349918. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2024.1349918