杜小霞课题组在Psychology of Sport & Exercise发文揭示篮球运动员工作记忆任务中正负网络特征

工作记忆（Working Memory, WM）是执行功能的核心认知成分，对于需要实时视觉空间处理、运动控制和瞬间决策的开放式运动（如篮球）表现至关重要。当前神经认知模型认为，工作记忆表现依赖于两个核心神经系统的动态交互：任务正网络（Task-Positive Network, TPN）支持目标导向加工，而默认模式网络（Default Mode Network, DMN）则负责内部心理过程。DMN在任务期间的抑制性激活与工作记忆表现呈正相关，而TPN的激活模式则与工作记忆表现呈正相关。近年来，运动训练作为一种有效提升工作记忆的手段受到广泛关注，但运动诱导的工作记忆适应性改变的神经机制仍不清楚。不同类型运动可能通过不同神经通路影响工作记忆——如太极、瑜伽等冥想类运动通过调节DMN抑制发挥作用，而乒乓球、网球等截击类运动则与TPN区域激活增加相关。篮球作为一项高策略性、开放式运动，要求运动员同时追踪多个移动目标（球、队友和对手）并做出运动反应，这种认知-运动双任务范式强烈激活工作记忆功能，但其神经可塑性机制尚未被探索。

为此，tcy8722太阳集团杜小霞教授课题组进行了相关研究，于2025年在Psychology of Sport & Exercise（运动心理学领域顶级期刊，JCR Q1，中科院2区）上在线发表了题为Characteristics of positive and negative networks in working memory task of basketball athletes的研究论文。该研究采用N-back任务结合功能磁共振成像技术，系统比较了55名篮球运动员与55名非运动员对照在工作记忆任务中的脑激活模式及网络间有效连接特征，揭示了长期篮球训练塑造工作记忆神经架构的独特机制。

该研究采用经典的N-back范式评估工作记忆，包含0-back和2-back两种条件。在行为层面，篮球运动员表现出显著更快的反应时，在0-back任务中反应效率显著高于对照组，但在2-back任务中准确率有降低趋势，呈现出"速度-准确性权衡"的行为特征。这一模式反映了篮球运动对快速决策的优先适应——在动态比赛场景中，运动员通常优先考虑速度而非精确度，选择更快而非最优的反应。

在脑激活层面，研究揭示了运动员工作记忆神经适应的三重特征：

1）TPN超激活：在0-back和2-back任务中，运动员在双侧岛叶、额下回、顶下小叶和辅助运动区等TPN核心区域表现出显著增强的激活。这种前额叶-顶叶网络的高度激活提示运动员能够更高效、更快速地部署认知资源。

2）DMN抑制减弱：在2-back任务中，运动员在角回和左侧颞中区等DMN关键节点表现出降低的抑制性激活。由于DMN激活通常与较差的工作记忆表现相关，这种减弱的抑制可能解释了运动员在2-back任务中准确率下降的行为模式。左侧颞中区的激活与反应时呈正相关、与反应效率呈负相关，进一步支持了这一解释。

3）小脑介导的网络新平衡：动态因果建模分析揭示，小脑Crus I与TPN（额中回、中央前回、顶下小叶）和DMN（颞中区）之间的有效连接在运动员中均显著增强。小脑作为"通用神经优化器"，通过皮层-小脑环路微调目标导向加工，同时通过抑制性投射调节DMN干扰，实现了TPN与DMN之间的新平衡。

图 1全脑分析结果。A、B、C 三组图片分别展示了篮球组和对照组在 0-back、2-back 以及 2-back 减去 0-back 条件下正负网络激活的结果。每组图的上部3幅展示了运动员组相应条件下的单样本结果，中部3幅展示了对照组相应条件下的单样本结果，下部3幅则展示了运动员组与对照组在每种条件下的组间差异（GRF 校正 Pvoxle < 0.001，Pcluster < 0.05）。

图 2动态因果模型及结果。A 组间差异分析结果，红色表示运动员组＞对照组，蓝色表示运动员组＜对照组。蓝色节点属于任务正性网络（TPN），黄色节点属于默认模式网络（DMN）。B 有效连接的组间差异结果（未校正）。作为初步探究性研究，我们保留未校正的结果，以便为读者提供更全面的信息。此外，经过错误发现率（FDR）校正后，有两条连接得以保留：CrusI-MFG（T = 2.79，PFDR = 0.047）和 PrC-CrusI（T = 3.13，PFDR = 0.023）。（C）最终选定的脑内感兴趣区（VOIs）分布。

该研究结果具有重要的理论和实践意义。首先，研究揭示了篮球训练对工作记忆神经架构的双向塑造效应——同时增强TPN激活和减弱DMN抑制，这种独特的"双向调节"模式不同于单一调节DMN（如太极）或单一增强TPN（如乒乓球）的其他运动类型，反映了篮球运动高策略性与高运动控制需求共同驱动的神经适应性。其次，研究强调了小脑在运动-认知转化中的枢纽作用，皮层-小脑环路可能是运动训练影响工作记忆表现的关键神经通路。这些发现为认知-运动训练方案的设计提供了神经生理学靶点——例如，将N-back任务与运动专项训练（如在防守压力下进行决策）相结合，可能同时增强TPN参与和训练DMN抑制，从而优化运动员的认知表现。

该论文第一作者为tcy8722太阳集团博士研究生祁亚鹏，目前已经在嘉兴大学参加工作，通讯作者为tcy8722太阳集团杜小霞教授。该研究得到了太阳集团tcy8722研究生科研创新基金（YJSCX-2024-032）和教育部人文社会科学项目（23A10277004）的资助。

论文信息：Qi Y, Wang Y, Li X, Fang W, Du X. Characteristics of positive and negative networks in working memory task of basketball athletes.Psychol Sport Exerc. 2025;80:102880.https://doi.org/10.1016/j.psychsport.2025.102880