研究目的:神经效率假设认为专家在完成专业任务时在相同甚至更优的行为表现时更少的神经消耗。然而,相关研究结果存在不一致。这种不一致可能与横断研究范式(专家vs.新手)中个体差异和神经动态混淆导致的。因此,使用被试内设计进行自身对照能够更科学地探究神经效率与运动技能的关系。本研究通过比较球类运动员在执行不同技能水平动作任务时的大脑功能活动差异验证神经效率假设。研究方法:本研究采用功能磁共振成像技术考察表象专项动作(篮球运动员表象篮球投篮、排球运动员表象排球发球)和非专项动作时(篮球运动员表象排球发球、排球运动员表象篮球投篮)的运动时间一致性及大脑功能活动差异。实验采用2组别(被试间因素:篮球、排球)×2实验任务(被试内因素:表象篮球投篮、表象排球发球)的因素设计。行为测量时,被试从场地的五个指定投篮点或发球点进行实际投篮或发球,每个指定点完成3个试次,共15个试次。运执行时间被定义为从第一次拍球到球离手的时间间隔。15个试次的平均值为每个被试的运动执行时间。运动执行时间在篮球投篮和排球发球任务下分别计算。运动表象的行为测量分两组进行,一组为表象篮球投篮,一组为表象排球发球,要求被试闭着眼睛采用第一视角动觉表象。每个指定点表象3个试次,共15个试次。15个试次的平均表象时间即为该表象任务的运动表象时间。采用运动时间一致性作为考察运动表象效果的指标。运动时间一致性=(运动表象时间-运动执行时间)/(运动表象时间+运动执行时间)。比值越小,运动时间一致性越高。对于不同的组别和在不同实验任务条件下分别计算运动时间一致性。采用西门子3.0T全身磁共振成像仪(Siemens Magnetom Trio 3.0T)进行f MRI数据的采集。被试从扫描室出来后立即进行了运动表象质量评估。每个被试填写了两份自评问卷。第一份问卷测试被试采用的运动表象策略,第二份问题考察表象生动性。研究结果:对于运动时间一致性的重复测量方差分析显示组别的主效应不显著,F(1,46)=0.03,P=0.872,实验任务的主效应不显著,F(1,46)=2.03,P=0.161,组别与实验任务的交互作用显著,F(1,46)=23.14,P<0.001。简单效应比较显示篮球运动员在完成篮球投篮任务时运动时间一致性高于完成排球任务时的运动时间一致性(P=0.021),而排球运动员在完成排球发球时运动时间一致性高于完成篮球投篮时的运动时间一致性(P<0.001)。两组都较好地使用了第一人称视角的运动表象,使用程度无显著差异(篮球运动员,14.92±2.48;排球运动员,15.79±1.92;T(46)=-1.37,P=0.18)。对于运动表象生动性的重复测量方差分析显示组别的主效应不显著,F(1,46)=0.32,P=0.576,实验任务的主效应不显著,F(1,46)=0.53,P=0.470,组别与实验任务的交互作用显著,F(1,46)=23,P<0.001)。简单效应比较显示篮球运动员在表象篮球投篮时生动性高于排球发球(P<0.001),而排球运动员在表象排球发球时运动表象生动性高于表象篮球投篮(P=0.006)。F检验显示组别与表象任务在左侧顶下小叶、辅助运动皮层和中央后回存在交互作用。提取各脑区的对比值发现运动员在表象自己专项动作时的神经活动低于表象非专项动作。对行为测量与功能测量的相关分析发现,两组运动员都显示运动表象生动性与交互脑区(定下小叶、辅助运动区和定下小叶)功能活动之间存在显著的负相关关系。研究结论:本研究发现表象专项动作时较优的运动时间一致性和较低的顶叶-前运动皮层运动表征环路功能活动,这说明更高的运动技能伴随着更有效的内部表征过程。本研究的结果证实了神经效率假说。