年龄和性别对运动视觉中“预判时间”的影响

　　作者：张斌俊，陈浩，保金华，徐菁菁，吕帆 作者单位：温州医学院眼视光学院，浙江 温州 325027

　　【摘要】 目的 本研究通过对测试者的特定运动视标的预判时间的测试，了解个体因素(年龄和性别)对预判时间的影响。方法 参加本研究测试162人(男性74人，女性88人)，按照年龄分为4组，其中定义7~9岁为低龄儿童组35人，10~12岁为大龄儿童组44人，13~16岁为少年组15人，18~30岁为成人组68人。使用预判测试仪Speed Trac测量预判时间，每位受试者在测量前接受“预判时间”预测练习10次，正式测试30次，取后30次成绩作为实验数据。采用恒定误差(constant error，CE)，绝对误差(absolute error，AE)和变异误差(variable error，VE)描述预判时间。结果 低龄儿童组的平均预判时间(5.03±4.14)ms，表现为延迟，而其他组的平均预判时间表现为超前，差异有统计学意义(F=3.459，P<0.05)。低龄儿童组的预判时间绝对误差与其他组间均存在显著差异(P<0.05)，大龄儿童组与成人组的预判时间绝对误差存在显著差异(P<0.05)，随着年龄的增加，预判成绩的绝对误差减少。除少年组和成人组之间的误差变异值无显著差异外，其余各组预判成绩误差的变异值均存在显著差异，随着年龄的增加，预判成绩的变异误差变小。从全年龄段看，男性组和女性组预判成绩的恒定误差、绝对误差和变异误差均不存在显著差异(P>0.05)，成人组男女预判时间绝对误差和变异误差存在显著差异(P<0.01)，男性均优于女性。结论 随年龄增加，预判时间的准确性和稳定性都增加，成年男性预判时间的准确性和稳定性均较女性佳。

　　【关键词】 预判时间;反应时间;年龄;性别

　　The impact of age and gender on coincidence anticipation timing

　　ZHANG Binjun， CHEN Hao， BAO Jinhua， et al.

　　School of Optometry & Ophthalmology， Wenzhou Medical College， Wenzhou China， 325027

　　[Abstract]Objective To investigate the impact of age and gender on coincidence anticipation timing (CAT). Methods One hundred and sixty-two subjects (74 males， 88 females) participated in the CAT study. All subjects were divided into 4 groups by age： younger children， older children， teenagers and adults (7~9， 10~12， 13~16， and 18~30 years of age， respectively). Speed trac was used to measure CAT. Ten unrecorded trials were presented for familiarization， and then 30 trials were record under the coincidence anticipation timing format. Constant error (CE)， absolute error (AE) and variable error (VE) were calculated to evaluate CAT. Results Responses (5.03±4.14)ms were delayed in younger children compared to the faster responses of the other groups (F=3.459， P<0.05). The AE differed significantly between younger children and the other groups (P<0.05). A significant difference was also found between older children and the other groups (P<0.05). Coincidence timing accuracy improved with increased age. The VE differed significantly between groups except between teenagers and adults. Variability decreased with an increase in age. For all subjects， the AE and CE did not differ significantly between males and females (P>0.05). However， when gender differences were compared for each age group， the AE and CE between adult males and females were significantly different (P<0.01)， males>females. Conclusion The accuracy and response variability of coincidence anticipation timing increase with an increase of age， with men performing better than women.

　　[Key words]coincidence anticipation timing; reaction time; age; gender

　　许多体育运动需要参与者具备适时拦截或击打某一运动物体的能力。该项能力的准确性往往被认为取决于对运动物体抵达时间和地点的准确判断能力，以及选择、计划和合理动作的能力[1]。预判时间(coincidence anticipation timing，CAT)，作为对预知运动物体到达某一位置时提前做出动作反应的判断能力的直接反映[2-3]，一直被许多研究者所关注。在诸如排球、篮球、网球以及曲棍球等需要具备准确接球和击球能力的体育项目中，运动员的预判能力是举足轻重的。比赛中，运动员需要在瞬间对运动着的球做出挥拍反应。在这种情况下，为了成功完成任务，在反应动作的时间上必须有一个提前量。预判时间作为视觉系统中的一个动态反应，这一知觉动作过程包括了视觉感官信息的输入和动作反应的输出[1]。有研究发现，动态视力等视功能的训练，可以提高预判时间，故视功能在预判时间中起重要的作用[2]。本研究将从年龄和性别的角度研究其对预判时间的影响，从而提高对预判时间的关注度。

　　1 对象和方法

　　1.1 对象

　　选取受试者162名(男性74名，女性88名)，年龄为7~30岁，平均(16.5±7.5)岁。所有受试者均未接受过类似的测试或训练[4]。眼部健康，单眼最佳矫正视力5.0以上。按照年龄分为4组，其中定义7~9岁为低龄儿童组，10~12岁为大龄儿童组，13~16岁为少年组，18~30岁为成人组(见表1)。实验中根据自身戴镜习惯，配戴全矫框架眼镜或角膜接触镜。

　　1.2 方法

　　1.2.1 实验设备

　　本试验采用的预判测试仪是一套速度控制模拟装置，WAYNE ENGINEERING公司生产的Speed Trac。该装置的主件为一条长4.8 m的橡胶带，嵌有32盏二极管灯，灯总长4.4 m，可与一中央控制器和手柄相连。通过手柄的控制，二极管灯在模拟带上依次闪灭向前运动，从而可以用来模拟物体的运动轨迹;中央控制器是整个设备的控制设定枢纽，可以设定参数和显示测试结果，该设备既可以做训练也可以做测试。

　　1.2.2 实验步骤

　　测试时，Speed Trac水平放置于1.5 m高的支架上，受试者舒适就坐，鼻尖与Speed Trac同高，并距最近一盏灯60 cm(即距最远一盏灯5 m)(如图1所示)。测试中，32盏灯由远至近依次闪烁，控制在25 km/h的匀速状态[5]。要求受试者通过手柄控制按钮(食指)将灯亮控制停在眼前最近一盏灯。受试者的预判成绩将显示在中央控制器的显示屏上，负数表示超前按停的时间，正数表示延迟按停的时间，精确到3 ms。实验中，指导受试者使用优势手持手柄完成测试。每位受试者练习10次，正式测试30次，取后30次成绩作为实验数据。

　　1.2.3 检测指标

　　通过Office Excel 2003软件对每位受试者的30次原始数据求取算术平均数和标准差，再以1.5倍标准差剔除可疑数据。对处理过的数据分别求取恒定误差(constant error，CE)、绝对误差(absolute error，AE)和变异误差(variable error，VE)。

　　描述预判成绩的三项指标的计算和代表含义如下：?譹?訛恒定误差(CE)：即平均预判时间，反映的是与目标时间的偏差。计算公式为：CE=■(e)/k，e代表预判时间，k代表测量次数。?譺?訛绝对误差(AE)：反映的是与目标时间绝对值的偏差，即将预判时间取绝对值计算，不考虑超前或者延迟。它是用来评估预判时间的准确性。绝对误差的公式为：AE=■|e|/k，e代表预判时间，k代表测量次数。?譻?訛变异误差(VE)：反映的是个体平均预判时间的稳定性，即计算个体单次预判时间和整体平均预判时间的差异，亦可看作预判时间的变异性，是预判时间的标准差。变异误差公式为：VE=■，e代表预判时间，CE代表恒定误差，k代表测量次数。

　　1.3 统计学方法

　　用SPSS 16.0统计软件进行各项指标的统计检验，采用多因素单变量方差分析分析年龄和性别及其交互作用对预判时间各项指标的影响，单因素单变量方差分析比较不同年龄组间差异，同年龄组之间性别差异比较采用独立样本t检验，P<0.05认为有统计学意义。

　　2 结果

　　162名受试者的平均预判时间误差(CE)为(-8.09±33.64)ms，比既定要求超前了8.09 ms。在仅考虑预判时间误差，不考虑超前还是延后的状态下，所有受试者的平均预判时间误差(AE)为(45.42±21.99)ms。所有受试者30次预判测试误差的变异值为(45.48±19.66)ms。

　　2.1 不同年龄组的预判时间误差 各组预判时间误差值见表2。

　　2.1.1 恒定误差(CE)

　　从表2可知，恒定误差(CE)，即预判成绩与目标成绩的差值，低龄儿童组的平均预判时间表现为延迟，而其他组的平均预判时间表现为超前，组间差异有统计学意义(F=3.459，P<0.05)。

　　2.1.2 绝对误差(AE)

　　如表2所示，当不考虑延迟或超前，仅考虑与目标时间的误差时，低龄儿童组> 大龄儿童组>少年组>成人组，即随着年龄的增加，预判成绩的误差减少。低龄儿童组的预判时间误差(AE)与其他组间均存在显著差异(P<0.05)，大龄儿童组与成人组的预判时间误差(AE)也存在显著差异(P<0.05)，其他各组比较差异无统计学意义(P>0.05)。

　　2.1.3 变异误差(VE)

　　随着年龄的增加，预判成绩的变异误差变小，低龄儿童组>大龄儿童组>少年组>成人组(见表2)。除了少年组和成人组之间的变异误差值无统计学差异外，其余各组预判成绩误差的变异值均存在统计学差异。

　　2.2 不同性别的预判时间误差

　　不同性别的预判时间误差值见表3。

　　2.2.1 恒定误差(CE)，即预判成绩与目标成绩的差值。从全年龄段看，男性组和女性组恒定误差分别为(-12.13±34.03)ms和(-4.70±33.12)ms，两组差异无统计学意义(P>0.05);各年龄段中，男性组和女性组恒定误差差异均无统计学意义(P>0.05)(如表3所示)。

　　2.2.2 绝对误差(AE)，即不考虑延迟或超前，仅考虑与目标时间的绝对偏差可知。全年龄段中，男性组和女性组预判成绩的准确性分别为(43.74±25.76)ms和(46.84±18.26)ms，两者差异无统计学意义(P>0.05)。从各年龄段看，成人组的男性预判成绩准确性高于女性，两者差异有统计学意义(t=1.116，P<0.01)，而其他组的男女预判成绩的准确性差异均无统计学意义(P>0.05)。

　　2.2.3 变异误差(VE)

　　从全年龄段看，男性预判成绩的误差变异值大于女性预判成绩的误差变异值，分别为(43.91±21.08)ms和(46.79±18.40)ms，但两者差异无统计学意义(P>0.05)。从各年龄段看，低龄儿童组的误差变异值，男性>女性，其余组别男性<女性。成人组的男女预判成绩的误差变异值为男性[(31.00±12.23)ms]<女性[(39.40±16.60)ms]，两者差异存在统计学意义(P<0.05)，其余各组差异均无统计学意义(P>0.05)。

　　3 讨论

　　有关预判时间的研究普遍认为，年龄是影响预判时间的重要因素，视知觉和运动的整合能力随年龄增加而提高。本研究发现，不考虑预判时间超前或延迟，7~12岁儿童的预判时间，随着年龄的增加，预判时间的绝对误差(AE)和变异误差(CE)减小，即预判时间表现的准确性和稳定性明显提高。在以往的不同研究中，尽管检测预判时间的仪器各不相同，但测试结果都发现随年龄的增加，预判时间的准确性和稳定性提高。

　　有关预判时间随年龄的增加，绝对误差和变异误差减小的现象的解释，目前较被认同的观点是知觉-动作整合能力随着年龄的增加提高。进一步说，儿童的知觉-动作整合能力还处于发育阶段，或者说还处于提高阶段。实验结果发现，7~9岁儿童组预判时间的恒定误差距目标成绩偏向延迟，其余年龄组恒定误差偏向超前。出现这一结果是因为，低龄儿童对视觉-动作延迟(visuomotor delay)的反应协调能力还不健全。视觉-动作延迟是指从视觉记录信息产生指令到出现可观测的动作反应之间的时间[6-7]。视觉-动作延迟大约是在100~200 ms[6]。低龄儿童视觉-动作延迟协调整合能力还没发育健全，也解释了涉及知觉-动作反应的一些活动中，低龄儿童的反应出现延迟滞后的现象[8]。基于视觉-动作延迟理论和结果，大胆地推测可能存在如下结论：10岁以下儿童预判时间距目标成绩的偏差方向为延迟，10岁以上儿童预判时间距目标成绩的偏差方向为超前，本结论的可靠性有待下期实验的进一步验证和探讨。

　　结合以上讨论推测，随年龄增加，预判时间的准确性提高，变异性减小，到16岁达到平稳状态;10岁以下预判时间距目标成绩的偏差方向为延迟，10岁以上预判时间距目标成绩的偏差方向为超前。

　　少年组和成人组绝对误差和变异误差不存在显著差异，这一结果与前人的实验结果一致[9-10]。推测原因可能是因为少年人和成年人在环境中受过类似的训练和经验，比如横穿马路时对车辆的预判，驾车时对周围环境的判断特别是对前后车距的判断等。这一解释和预判时间可以通过训练得到提高这一点相一致。

　　本研究发现，本实验的男性和女性受试者预判时间的绝对误差和变异误差不存在统计学差异。这与Stadulis和Wrisberg等的结论一致[11-12]。在低龄儿童组、大龄儿童组和少年组(7~16岁)中，男性和女性之间，预判时间的绝对误差和变异误差统计学上不存在显著差异。这一结果和Millslagle的研究结果相似[4]。Millslagle 在2000年对24名11岁到14岁的学生做预判时间和动态视力的研究中发现，男女学生预判时间的精确性和变异度不存在统计学差异。在对无相关经验的儿童所做的实验中，Wrisberg等[12]发现，从事简单的按键操作时，预判时间的性别差异并不显著。Brady等[9]的研究则进一步发现了性别差异与动作复杂度的显著关系，男孩在投掷动作的方面表现都比女孩好。Les等[13]对162名10~15岁儿童研究网球击打预判时间的实验中发现，在预判时间的VE和AE上，男孩都显著优于女孩。而Petrakis等[14]在对棒球队员(男)和垒球队员(女)所做的实验中，发现两者预判时间表现无显著的差异。Brady等[9]对男女开放、闭锁项目运动员所研究的结果，却显示出男性运动员略优于女性运动员的倾向。

　　而在成人组，男性和女性之间，预判时间的绝对误差(AE)和变异误差值(VE)均有显著差异，男性预判时间绝对误差值和变异误差值均优于女性。目前一些研究者对此有以下几种解释：(a)男女体育运动的运动量不同[15]。(b)男女生理上肌肉运功发育的不同。(c)男女对时空间的知觉不同[15]。(d)男女在社会文化上的差异。(e)女性在反应应答上的方法比较保守。

　　由以上的研究结果可以看出，预判时间的性别差异的研究，因实验操作而有不同的结果，动作越复杂，其差异情形也就越显著。本实验男孩和女孩预判时间不存在显著差异，推测是由于本测试是通过按钮实现预判动作的，动作相对简单，导致儿童预判时间性别差异不明显;成年人预判时间性别差异明显，推测是成年男女在运动量和生理肌肉发育等方面差异都较儿童明显。

　　综上所述，随年龄的增加，预判时间的准确性和稳定性增加，成人预判时间在性别上有差异，成年男性预判时间的准确性和稳定性优于女性。

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