动作模仿与协调性相关关系①

(华东师范大学体育与健康学院 上海 200241)

崔尧等人（2012）总结前人研究指出模仿有助于新运动模式的建立，在运动学习和再学习过程中意义重大[1]。那么什么是动作模仿?Brass M（2005）指出动作模仿（Motor imitation）是人们观察到的身体动作的复制[2]，Vogt S等人（2007）指出模仿学习是一组过程，通过这些过程，一个新的被观察到的动作被整合到观察者自己的运动系统中[3]。陈建敏等人（2007）指出模仿最初的含义是指对他人躯体运动的复制。人在模仿时，人们首先观看一个被执行的动作，然后作出类似的动作，其本质是将接收到感觉变量匹配到相应的运动变量上[4]。协调性（coordinate）是指机体不同器官、不同部位和不同系统协同配合完成动作技术的能力，它在体育技能形成过程中起着非常重要的作用[5]。那么动作模仿与协调能力的关系如何？

在行为学层面，研究表明发育协调性障碍的患儿在动作模仿方面存在着缺陷，发育协调障碍是一种协调性发育迟缓的儿童疾病[6]。所以，儿童在发育协调存在缺陷的时候，就不能够或者很难完成一个模仿动作。目前，在健康的人群中还没有直接的证据证明协调能力与动作模仿之间的关系，本研究只是找到了相关研究。Kamandulis（2013）的研究中提到一种假设，较好的协调能力与快速掌握新动作有关[7]。因为模仿有助于新运动模式的建立，在运动学习和再学习过程中意义重大[1]，那么可以间接推断出协调能力的好坏和动作模仿的快慢存在着关系。在行为学层面，健康人中的动作模仿是否和协调能力存在着直接的关系，是本文进行探究的一方面。

表1 人口基本信息指标

表2 男生手模仿的反应时与协调性数据相关分析

表3 女生手模仿的反应是与协调性数据相关分析

表4 男生手模仿的正确率与协调性数据相关分析

表5 女生手的正确率和协调性测试数据相关分析

图1 手势呈现流程图

图2 伊利诺伊测试

图3 手模仿的正确率和协调性数据散点图

镜像神经元系统（MNS）是中枢神经系统中由多模态神经元组成的额、顶叶网络，在这些过程中起着综合作用，当一个人观察、想象、执行和模仿动作时，它就会触发[8]。镜像神经元首次被发现是在非人类灵长类动物的吻侧下顶叶（IPL）的F5区、PF区和PFG区[9]，而人类负责模仿的区域背侧运动前皮层（PMd）和腹侧运动前皮层（PMv）与顶内沟（aIPS）和上边缘回（SMG）共同构成视觉运动转换的核心回路。包括额下回（IFG）、补充运动区（SMA）和角回（ANG）在内的其他感觉运动区域也可能起作用。由浅到深的模仿控制包括内侧前额叶皮层（mPFC）、颞顶叶交界处（TPJ）等前额叶区域[10]。Higuchi S等人（2012）指出在模仿时，左半球中，在额中回（MFG）中发现了一个嘴侧和一个尾侧焦点，而在右半球中，只有尾侧被激活[7]。前人的研究已有少量的神经影像学证据表明发育协调障碍的儿童和镜像神经元系统的缺陷存在着关系，但是证据还不足以证明[11]。发育协调障碍患儿额部MNS区域的差异激活，尤其是IFG，已在多项fMRI研究中得到证实，协调性与动作模仿的关系只是在发育协调性障碍患儿的被试中得到少量证据支持，在正常人中还未出现相关研究。

在目前模仿及镜像神经元研究中，Halsband等人（2001）测试了左顶叶和右顶叶患者，发现左脑损伤组模仿手势的错误增加[12]。Makuuchi M（2005）的实验是给被试呈现由手指和手腕组合组成的右手手势图，并对其正确率进行了统计[13]。Chong T J等人（2008）利用将60种手势动作图片呈现给被试让其模仿的方法，在行为学层面得出结果后对被试模仿的错误率进行了统计[14]。Bischoff M等人（2014）要求参与者在观察的同时模仿观察到的双手动作，并以视频方式呈现给被试，并用动作捕捉仪对动作进行评估，来研究镜像神经元[15]。总结前人研究，本文选取手势作为被试的模仿对象，以错误率和模仿速度作为被试模仿的评价方式。研究运动协调与模仿之间的关系具有两方面意义，一方面为运动协调与模仿的关系理论在行为学方面提供微薄的支持，为研究运动协调与模仿的神经学研究打下基础。另一方面，探究运动协调与模仿的关系为体育教学实践提供参考价值。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

如表1所示，被试选取某大学普通学生55人，男性为22人，年龄在18～22岁之间（19.47±1.63）；女性为33人，年龄在19～21岁之间（19.83±0.72）。选取标准：（1）无严重疾病， 无脑损伤及神经系统疾病病史，无药物和酒精依赖史或其他有可能影响脑结构与功能的疾病；（2）精神状态良好，测试前24h以内没有饮用咖啡等；（3）右利手；（4）被试视力或矫正视力大于0.8，无色盲或色弱等。

1.2 实验设计

1.2.1 模仿范式

本实验在已有的模仿任务实验基础上进行设计，以图片方式呈现给被试70种不同的手势。在实验前选取除被试中的4人进行评价，去除10个难度比较大的手势，剩余60个手势。60个手势包括右手23个、左手18个、双手9个。手势是由手指和手腕组成的60种不同的手型，总时间在6min左右。

本实验利用E-Prime 2.0.10版本软件呈现图片，手势图片底色为白色，真人的手型用数码相机进行拍摄。手势图片是以伪随机的形式呈现给被试，每个图片呈现给被试2000ms，消失3000ms（图1）。当图片出现时要求被试以最快的速度进行模仿，模仿时要求被试在固定的位置进行模仿，完成模仿后需要按确认键进行确认，呈现完成60种不同的手势完成实验。

图4 右手模仿的正确率和协调性数据散点图

图5 左手模仿的正确率和协调性数据散点图

当图片出现时被试模仿完成按下确认键的时间为手模仿的时间；当被试没有完成呈现给被试的图片的个数为出错的个数，被试模仿正确的个数除以60是被试的正确率。在实验进行时，进行视频拍摄监督其动作模仿的正确与错误，便于监督与后期评估。

1.2.2 协调能力的评价

如图2所示，利用伊利诺伊测试来测试协调性，具体是使用标志物和皮尺在橡胶跑道上摆出该样式，宽度为5m，长度为10m。被试在10min热身活动结束后，从起点0.7m的距离开始跑，到达起点A开始计时，按照箭头指示，从A出发经过如图2所示箭头方向并以最快速度绕过标志物到达终点D（如图2所示）。每名被试测试2遍，2遍间隔10min，最后成绩取2遍时间的平均值。

1.3 数据收集和分析

本研究的实验数据采用SPSS 19.0软件进行统计分析，协调性数据象限跳以个数，伊利诺伊以时间秒为评定指标，动作模仿以反应时和相似度作为评定指标。以正确率和反应时作为评定指标。在分析之前先对数据进行探索性分析进行处理，除去极值。然后对协调性测试数据和动作模仿的反应时和模仿的正确率进行相关统计分析。

图6 手模仿的正确率与协调性数据散点图

图7 右手模仿的正确率与协调性数据散点图

图8 左手模仿的正确率与协调性数据散点图

图9 双手模仿的正确率与协调性数据散点图

2 研究结果

2.1 手部动作反应时与协调性测试数据的研究结果

对所有被试的原始数据进行反应时的计算，并与协调性数据做相关，得出结果，无论男生还是女生手模仿的反应时与协调性不存在相关（如表2、3所示）。

2.2 手模仿的正确率和协调性测试数据的研究结果

如图3～9所示，对所有被试的原始数据进行反应时的计算，正确率和象限跳与伊利诺伊做相关，得出结果（如表4、表5所示）。男生右手、左手和总手模仿的正确率与协调性是呈中度负相关。女生无论是右手、左手、双打手还是总的手的模仿都与协调性相关。

3 分析与讨论

首先，曹春梅等人（2017）认为协调训练与运动技能之间的相互作用对于运动员取得优异成绩非常重要，并且运动协调能力对运动技能学习有重要作用[16]。Mohamadipanah（2016）也指出协调能力和运动技能都是运动员成功的重要因素，对于在运动技能学习过程中运动协调能力也扮演着不可取代的作用[17]。因为动作模仿对于新运动模式的建立有较大的帮助，在体育技能学习和再学习过程起着非常重要的作用[18]。所以以上论证给本实验研究结果提供了支持。

其次，从动作模仿的反应时与协调性测试数据来看，模仿反应时与协调性数据没有达到显著水平，此结果没有达到预期结果。分析此结果，可能造成的原因是动作模仿的速度与协调性的关系本来就达不到显著水平，不过根据Chong T J等人（2008）的实验其可能性比较小[19]，未来笔者将深入探讨此种关系。

最后，从动作模仿正确率方面来说男生数据结果和女生数据结果，对比来看，女生比男生更具有显著性。原因可能是两方面，一方面原因是男生选取的被试人数过少，并且男生双手没有显著性可能也是这种原因造成的；另一方面在模仿时可能存在天花板效应。总的来说，动作模仿和协调性存在着密切的相关关系。

展望未来，徐泽波等人（2019）使用功能近红外光谱技术研究发现在模仿急性中等强度运动时，心血管健康水平对镜像神经元系统的激活有积极影响。急性中等运动后，额下回和运动前区的氧合血红蛋白有明显改善[20]。本研究将利用功能近红外仪器（FNIRS）对被试在进行模仿活动时进行探测，研究动作模仿与协调性在脑活动水平上是否存在相关关系。

4 结语

从分析结果来看，动作模仿与协调性的正确率呈正向相关关系，动作模仿与协调性呈相关关系。