前言…

第壹章 緒論

第一節 前言

了解不同階段技能水準者在執行複雜性動作技能(如：高爾夫球推桿、籃球 罰球等)心理歷程的差異，即可提供加速動作技能獲得之有效途徑。在探討動作 學習歷程，Proctor 與 Dutta (1995) 將過去的動作學習理論進行整體性回顧探討，

並提出新的動作學習三階段模型 (Three-Stage Model)。此模型依據 Fitts 與 Posner (1967) 提出從技能學習初期的認知階段 (cognitive stage)，技能學習中期 的聯結階段 (associative stage) 到最後趨近自動化階段 (autonomous stage)。當中 結合 Anderson (1982) 認知技能獲得理論，技能表現的三個階段結構 (Rasmussen, 1986)，以及 VanLehn (1996) 認知技能獲得三階段。隨著科技的進步，近年來有 許多研究透過核磁造影 (Functional magnetic resonance imaging, fMRI) 來探討不 同技能水準階段的腦部結構之差異，結果發現隨著技能水準提升腦部皮質呈現出 擴張活化再到精緻化之現象 (Callan & Naito, 2014)，此發現開啟了解不同技能階 段，大腦結構的改變狀態，進而提供更完整的技能學習曲線之面貌，但此儀器在 時間解析度上有其限制。然而，腦波儀器 (Electroencephalography, EEG) 提供高 時間解析度，但過去研究大多專注於專家與生手得比較 (Cheng, Hung 等人，2015;

Doppelmayr, Finkenzeller, & Sauseng, 2008; Gallicchio, Cooke, & Ring, 2015;

Luchsinger, Sandbakk, Schubert, Ettema, & Baumeister, 2016)，並且過去研究指出 大腦活化狀態在不同技能水準階段上 (如，生手、業餘、專家)，可能呈現非線性 的活化曲線 (Deiber 等人，1997; Toni, Krams, Turner, & Passingham, 1998)，有鑑 於此，本研究欲透過腦波儀器來進一步探討不同技能水準者的活化之曲線。

Proctor 與 Dutta (1995) 在統整過去動作學習理論，並依據 Fitts 與 Posner (1967) 提出動作學習的三個階段，提出新的動作學習三階段模型。第一階段為認

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知階段。係指對動作的察覺與調整，認知訊息的接收與理解，以及練習串連所有 的動作單位；第二階段為聯結階段。逐漸增強動作相關訊息的接收處理，能夠逐 漸注意到與作業相關的線索與所需動用的動作單位，使動作執行更有效率；第三 階段趨近自動化階段。為個體逐漸擺脫認知訊息處理，較少刻意努力，使執行該 動作時呈現出趨近自動化模式(非意圖、不被意識取得、消耗少的注意力資源)。

並結合 Anderson (1982) 提出認知技能獲得理論。包含陳述階段 (declarative) 即 表示了解其動作的基本內容，並可以透過語言表達；過渡階段 (transitional) 即表 示從需要較多意識涉入至動作本身到逐漸減少意識的干涉之過程階段；程序性階 段 (procedural) 係指知道如何使用該技能與既有的知識經驗，來解決問題，通常 較不易使用語言表達。另外，技能表現三個階段結構包含，以知識-基礎階段 (knowledge-based) 、 規 則 - 基 礎 階 段 (rule-based) 、 技 能 - 基 礎 階 段 (skill-based)(Rasmussen, 1986)。以及 VanLehn (1996) 認知技能獲得三階段，其包含早 期階段、中期階段、後期階段。因此，在認知階段包含技能的陳述與了解程序性 的知識；聯結階段包含強化習得的技能知識；趨近自動化階段包含技能知識的調 整，加速知識運用的效率。

拜科技所賜，現今研究已開始透過神經造影儀器來探討不同技能水準階段與 腦區活化的關係，使抽象的構念得以具體化。過去透過 fMRI 儀器探討不同技能 水準者在準備精準性運動期間 (如：射箭、高爾夫球揮桿) 腦區活化的差異。結 果發現生手比起專家顯示出較廣泛的皮質活化區域 (Kim 等人，2014; Milton, Solodkin, Hluštík, & Small, 2007)。其原因在於生手處於最初的認知階段，因此會 大量接收內外在訊息與反覆理解其動作的執行要領，使活化許多與作業無關的腦 部區域進行配對與調整，因此生手較無法有效篩選與過濾與作業相關的訊息 (Milton, Solodkin, Hlustik, & Small, 2007)。經過幾年且有規律地訓練後，隨著技 能水準提升，可以發現腦區神經迴路會不斷地重組，使產生有利於動作行為強化 和鞏固的現象，因此活化與作業相關的皮質區域，以及皮質活化範圍會逐漸縮小，

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使得動作-皮質的連結功能更加有效率 (Krings 等人，2000; Picard, Matsuzaka, &

Strick, 2013)。在動作學習歷程的研究上，Toni 等人 (1998) 採用 fMRI 儀器，探 討動作序列 (Motor Sequence Learning) 學習過程中皮質的活化曲線。結果發現前 額葉皮質區 (prefrontal cortex)、前動作皮質區 (premotor cortex)、頂葉皮質區 (parietal cortex) 活化曲線並非是直線線性的關係。因此，這提出動作學習曲線可 能並非是直線線性的重要研究。然而，fMRI 研究限制在於時間解析度的不足，

無法即時記錄動作準備期間大腦皮質活化程度的差異。有鑑於此，透過橫斷性研 究手段，並搭配能夠即時記錄動作準備期間各個技能水準階段的心理歷程，勢必 能夠提供更深入且有效的動作技能發展之途徑。

EEG 的優勢在於具有高時間解析度之特性，能夠立即提供紀錄大腦各個部 位所激發的活動量，進而推論其大腦心智之功能。過去研究將腦波技術應用至動 作特性屬於較不會產生過多的肌電干擾之精準性目標-導向 (goal-direct) 運動，

如：射箭 (Landers, Salazar, & Petruzzello, 1994; Landers 等人，1991; Salazar, Landers, Petruzzello, Crews, & Kubitz, 1990) 、 來 福 槍 射 擊 (Hatfield, Haufler, Hung, &

Spalding, 2004; Haufler, Spalding, Maria, & Hatfield, 2000)、空氣手槍射擊 (Del Percio 等人，2011; Loze, Collins, & Holmes, 2001)、高爾夫球推桿 (Kao, Huang,

& Hung, 2013)、籃球罰球 (Chuang, Huang, & Hung, 2013) 等，來探討動作準備 期間的心理歷程。上述研究皆發現，紀錄表現前關鍵幾秒的心理變化之歷程，能 夠有效辨別技能水準差異與好壞表現之差異，並進一步了解其心理歷程的狀態。

過去透過 EEG 來探討專家與生手在精準性運動的研究，發現前額中線 (frontal midline, Fz)、頂葉中線 (Parietal midline, Pz) 4-7 Hz Theta 功率、前額中線、

中央區 (Central midline, Cz)、頂葉中線、枕葉中線 (Occipital midline, Oz)、左顳 葉 (Left temporal, T3)、右顳葉 (Right temporal, T4) 8-10 Hz Alpha 1 與 10-12 Hz Alpha 2 功率，以及中央區、頂葉的 12-15 Hz 的 SMR 功率具有區辨度，並且各 代表不同的心理狀態。

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Fz theta 節律，主要分佈前扣帶皮層 (anterior cingulate cortex) 與扣帶回前 部 (anterior cingulate gyrus)，這些大腦區域負責注意力控制歷程，與受意志控制 調節由上而下的注意力有關 (Buschman & Miller, 2007)，並且反映出心智努力的 狀態，使注意力能夠重新分配至理想的動作執行上 (Sauseng, Hoppe, Klimesch, Gerloff, & Hummel, 2007)。另外，此頻率段與工作記憶處裡歷程 (Onton, Delorme,

& Makeig, 2005)、動作學習 (Laukka, Järvilehto, Alexandrov, & Lindqvist, 1995)、

注意力投入有關 (Nakashima & Sato, 1993)。過去在精準性運動上發現，專家在動 作執行過程中比生手產生更高的 Fz theta 功率。Doppelmayr, Finkenzeller, 與 Sauseng (2008) 研究發現在步槍射擊準備期間，專家比起生手有較高的 Fz theta 功率。即表示專家能夠提取過去經驗來去選擇與作業相關的訊息並使注意力有效 投入。反觀，生手沒有過去的經驗，因此無法有效的去選擇作業相關的訊息。此 外，Pz theta 節律，係指對於作業難度而所產生對於動作與認知上的需求。過去 研究指出隨著作業的難度增加，個體的 Pz theta 功率也隨之增加 (Dolce &

Waldeier, 1974; Fournier, Wilson, & Swain, 1999)。

Alpha 節律的活動可作為皮質活化程度之指標。在大腦機制中神經元會因為 兩種不同回饋訊息的迴路模式而產生調節。第一種模式「丘腦-皮質」的溝通會產 生 Alpha 功率下降，這與神經元興奮以及皮質的「活化增加」有關 (Goldman, Stern, Engel, & Cohen, 2002; Steriade & Llinas, 1988)，即表示感覺動作與認知資訊的傳 送與提取。第二種模式「皮質-皮質」溝通而產生 Alpha 功率上升，此現象跟抑制 神經元的興奮以及皮質「活化降低」有關 (Pfurtscheller, Stancak, & Neuper, 1996)，

並且會抑制感覺動作與認知資訊傳送與提取 (Pfurtscheller & Lopes da Silva, 1999)。根據 Pineda (2008) 回顧文獻提出需將 Alpha 節律區分為 Alpha 1 (8-10Hz) 與 Alpha 2 (10-12Hz)，其主要原因在於此兩種節律可能所代表意義不同。Alpha 1 主要與執行複雜動作作業時的注意力、皮質覺醒與整合複雜的感知覺過程有關 (Pfurtscheller, Neuper, & Krausz, 2000)。Alpha 2 則是與特定性動作作業相關的神

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經 系 統 與 感 覺 動 作 處 裡 歷 程 或 語 意 訊 息 闡 述 有 關 (Klimesch, Sauseng, &

Hanslmayr, 2007)。過去研究發現專家在 Fz、Cz、Pz、Oz、T3 的 Alpha 1 與 Alpha 2 功率皆高於生手。即表示專家有較佳的動作計畫、動作控制、視覺-空間注意力、

視覺檢索、以及較少的口語分析涉入 (Baumeister, Reinecke, Liesen, & Weiss, 2008;

Cooke 等人，2014; Del Percio 等人，2009; Haufler 等人，2000)。

此外，Cheng 等人 (2015) 第一篇研究採用 SMR 節律來探討專家與生手在 飛鏢投擲準備期間的差異。此指標主要位於 Cz 與 Pz 區域，並與知覺訊息處理的 整合有關 (Sterman, 1996)。此篇結果發現，專家 SMR 功率高於生手，即表示專 家能有效整合對動作執行有助益的外在知覺訊息，使維持較佳的注意力品質 (Cheyne, 2013)。然而，有趣的是，Janelle 等人 (2000) 探討業餘選手與專家在來 福槍射擊動作準備時，發現業餘選手右半球 Alpha 與 Beta 功率比起專家來得高，

即表示業餘選手可能在視覺空間整合能力較差。綜合上述精準性運動研究，不同 技能水準階段的腦波狀態可能並非是直線的線性關係，而是呈現倒 U 曲線的關 係。

先前研究指出動作作業的簡單與複雜程度會調節腦波的活化曲線狀態 (Calmels, Hars, Holmes, Jarry, & Stam, 2008)。雖然，過去研究皆探討精準性運動，

但還是需要有區分的必要性。高爾夫球推桿在精準性運動上被歸類為複雜性運動 (Schmidt & Lee, 2011)。Ross, Tkach, Ruggieri, Lieber, 與 Lapresto (2003) 研究發 現在執行高爾夫球動作準備時，主要活動的區域有執行控制與注意力系統有關的 前額葉皮質 (Luks, Simpson, Feiwell, & Miller, 2002)；視覺空間注意力有關的頂 葉皮質 (Babiloni 等人，2011)；動作計畫與動作控制有關的輔助動作皮質區 (supplementary motor area) (Lotze 等人，1999)；視覺空間訊息整合有關的右顳葉 皮 質 區 (Springer & Deutsch, 1998) ； 偵 測 錯 誤 、 動 作 調 整 與 控 制 的 小 腦 (cerebellum)(Ross 等人，2003)；情緒產生之過程及過濾不必要的訊息刺激與選擇 性注意力的投入有關的扣帶迴 (cingulate gyrus)(Milton 等人，2007)。此發現符合

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在高爾夫球自陳式的行為研究上，顯示高技能水準者比起低技能水準者，在準備 擊球時，心理準備較佳、專注力較好、動作較趨近自動化、作業環境與空間的地 形判斷較準確、擊球策略多元、負面情緒與認知思考較為穩定 (Thomas & Over, 1994)。

更進一步，過去在腦波研究上探討高爾夫球研究 Baumeister 等人 (2008) 統 整過去研究在精準性運動所發現專家與生手組內與組間差異之指標，來探討高爾 夫球專家與生手的差異。此研究招募 9 位專家與 9 位生手，並採用情境與特質焦 慮的量表 (State Trait Anxiety Inventory, STAI) 及視覺類比量表 (Visual Analogue Scale, VAS) 中焦慮主觀分數，來控制其它可能干擾腦波之影響因子。作業採四 分鐘執行三公尺的推桿作業並不限推桿次數。結果顯示專家的 Fz、Pz theta 功率，

以及 Pz Alpha 1 與 Alpha 2 功率皆顯著高於生手。即表示專家有較佳的注意力來 應付作業的挑戰與較佳的感知覺訊息處裡歷程。然而，此研究不足之處在於並未

以及 Pz Alpha 1 與 Alpha 2 功率皆顯著高於生手。即表示專家有較佳的注意力來 應付作業的挑戰與較佳的感知覺訊息處裡歷程。然而，此研究不足之處在於並未