在动态运动环境中,个体需要对快速变化的目标物体进行精确的时间判断,这一能力对于网球等项目中的击球时机(time-to-contact, TTC)至关重要。然而,不同时间尺度(亚秒与超秒)以及目标速度变化如何共同影响时间估计,以及运动经验在其中的调节作用,尚缺乏系统研究。同时,其背后的神经机制仍有待进一步阐明。
PA集团金鑫虹副教授课题组开展了相关研究,于2025年在Psychology of Sport & Exercise期刊上发表题为Effect of different time intervals on the judgment of hitting timing among tennis athletes的研究论文。该研究结合行为实验与脑电(EEG)技术,系统考察了不同时间间隔与速度变化对击球时机判断的影响,并揭示了其神经动力学机制。
该研究采用时间接触(TTC)范式,要求被试在目标(网球)运动一段时间后消失的条件下,预测其到达目标位置的时间。实验操控包括两种时间间隔(亚秒:0.667 s;超秒:1.333 s)以及三种速度变化条件(恒定、加速、减速),并通过比较网球运动员与普通被试的表现差异,探索不同网球运动经验对时间估计准确性的影响。行为层面结果表明,相较于亚秒条件,超秒条件下时间估计更加准确(恒定误差CE更低);同时,网球运动员表现出更低的变异误差(VE),说明其时间估计更加稳定。此外,被试在亚秒条件下倾向于高估时间,而在超秒条件下倾向于低估时间,表现出典型的时间知觉的中央倾向效应。

图1 实验流程及行为结果。(A)TTC任务流程图。(B)恒定误差CE时间间隔×速度变化交互作用结果。(C)记忆速度(RS)时间间隔×速度变化交互作用结果。其中RS 小于1表现为时间的高估,相反,RS 大于1表示时间低估。
在电生理层面,研究发现网球运动员在任务中表现出更高幅度的条件性负变(CNV),提示其具备更强的时间积累与运动准备能力。超秒条件下的CNV振幅显著高于亚秒条件,表明较长时间间隔依赖更多的认知控制资源。时频分析进一步发现,α功率在超秒条件下显著升高,而在亚秒条件下降低,说明短时间尺度下神经系统处于更高兴奋状态,而长时间尺度则更多依赖注意资源调配与内部预测机制。

图2 CNV平均振幅及其头皮分布。(a)亚秒与超秒条件下(F1、F2、Fz、FCz、FC1、FC2、Cz电极)的平均CNV振幅,垂直虚线表示速度开始变化的时刻。(b)亚秒条件下不同速度变化的CNV头皮分布(上:运动员;下:对照组)。(c)超秒条件下不同速度变化的CNV头皮分布(上:运动员;下:对照组)。
此外,相关分析显示,CNV振幅与时间估计误差呈负相关,α功率与恒定误差呈负相关,表明神经准备水平和注意资源分配均有助于提升时间判断的准确性。
该研究结果表明,在复杂动态情境中,时间估计依赖不同层级的加工机制:亚秒时间加工主要依赖自动化的感觉驱动过程,而超秒时间加工则更多依赖认知控制与内部模型的预测机制。运动经验并未显著提升时间估计的绝对准确性,但能够提高表现的稳定性,并增强神经加工效率。研究进一步指出,在包含速度变化的节律性运动情境中,个体需要构建并不断更新内部时间模型,以实现对目标运动的有效预测。
本研究从行为与神经层面系统揭示了时间间隔与速度变化在时间估计中的交互作用机制,为理解运动情境中的时间感知提供了新的证据。同时,该研究对运动训练具有重要启示意义,即通过操控节律结构与速度变化,可以有效提升运动员的时间预测能力与击球时机控制水平。
PA集团在读硕士研究生赵忠琪同学和在读博士研究生林立悦同学为共同第一作者,本研究得到教育部运动与健康重点实验室(PA集团中国官方网站)开放基金(2022KF0004)、国家自然科学基金(No. 32300914)和上海市浦江人才计划(22PJC095)的资助 。
论文信息:Zhao, Z.#, Lin, L.#, Tang, H., Chen, S., Han, H., & Jin, X. (2025). Effect of different time intervals on the judgment of hitting timing among tennis athletes.Psychology of Sport & Exercise, 79,102845.https://doi.org/10.1016/j.psychsport.2025.102845