基于 fNIRS 的神经机制研究急性应激如何影响运动员公平决策
引言/背景
赛场上的较量，从来不止体能与战术。判罚争议、对手挑衅、赛点高压…… 突如其来的急性应激，最容易打乱运动员的判断。很多胜负转折，不在于技术差距，而在于压力下对 “不公” 的心态取舍：过度纠结、情绪化对抗，往往直接葬送比赛。身处高压、面对不公，运动员为何更能稳住心态、理性决策？以往研究多停留在行为层面，却缺少应激之下大脑层面的真实神经证据。
功能性近红外光谱（fNIRS）为探究压力下的决策脑机制提供了技术支撑，前额叶血氧变化反映自控资源消耗，颞顶联合区激活则表征对不公信息的认知加工。但现有研究结论存在分歧：Cano‑López等发现急性应激会放大不公敏感，使个体更多拒绝不公平提议；Takahashi等基于独裁者博弈却得出相反结论，即应激状态下个体更愿意接纳不公分配。交叉‑应激适应假说提出，长期高强度训练会重塑运动员的应激反应系统，使其压力应对模式异于普通人群（Sothmann et al, 1996）。但该假说尚缺少针对运动员公平决策行为及神经基础的直接实证。本研究开展相关探究，为运动员压力管理与心理训练提供量化依据，推动竞技心理调控从经验直觉转向神经证据驱动的科学实践。
论文概要
本篇论文发表于《Frontiers in Human Neuroscience》，标题为“The impact of acute stress on athletes' perceptions of fairness in decision‑making and its neural mechanisms”。研究整合 fNIRS、最后通牒博弈（Ultimatum Game, UG）与马斯特里赫特急性应激测试（Maastricht Acute Stress Test, MAST），对 40 名大学生（20 名系统训练 5 年以上的运动员、20 名无训练经历的普通学生）开展应激前后的公平决策对照实验。研究结果显示，“相对不公平” 是急性应激作用的分水岭：应激后运动员对此类提议的接受效率显著升高，且该行为变化与缘上回（supramarginal gyrus, BA40）激活降低、初级运动皮层（primary motor cortex, M1, BA4）激活升高密切相关。结论表明，长期运动训练塑造了应激下 “接纳相对不公、聚焦行动执行” 的适应性脑模式。
文章信息
研究方法
研究采用2（运动员/非运动员）×2（应激/静坐）×2（前测/后测）随机对照设计，40名被试分为四组，每组10人、性别均衡。运动员组涵盖篮球、足球、田径等项目，每组含3名国家一级运动员和2名国家二级运动员；基线问卷（公平感、人格、权力感、风险态度、情绪状态）确认四组起点一致。
图1 实验流程图
应激诱发采用MAST：把左手浸入0–4℃冰水1分钟，紧接着做1分钟心算（从2043连续减17），循环两轮共4分钟，全程摄像机正对拍摄——冷刺激与“社会评价”压力叠加，是诱发急性应激的经典组合；对照组则静坐休息4分钟。
公平决策采用UG：被试作为回应者，面对虚拟提议者的分钱方案按键决定接受或拒绝，接受则按方案分钱，拒绝则双方分文不得。方案分三类——极度不公平（1:29–5:25）、相对不公平（10:20–14:16）、完全公平（15:15），各呈现10次；试次间穿插情绪自评，收益折算真实现金以提升生态效度。
图2 UG任务流程图
fNIRS数据采集：70通道覆盖前额叶皮层（PFC）与双侧颞顶联合区（TPJ），通道坐标经虚拟配准映射至MNI标准脑空间，按Brodmann分区标注。
图3 脑区通道定位示意图
研究结果
应激操纵是否真实起效，血压生理指标提供了证据。后测结果显示，运动员应激组收缩压、舒张压显著高于运动员静坐组（p=0.006、p=0.042），且应激后收缩压相比基线显著上升（p=0.020）；而非运动员血压前后未出现显著改变，证明MAST应激操纵生效，且运动员表现出更强的血压应激响应。
表1 血压与心率的描述性统计
行为层面的组间差异仅出现在“相对不公平”分配情境。基线条件下，运动员与非运动员的接受、拒绝效率不存在显著差异；急性应激干预后，运动员应激组对相对不公平提议的接受效率显著高于运动员静坐组（p<0.001，Cohen's d=0.46）、非运动员应激组（p<0.01，Cohen's d=0.79），同时显著高于自身前测水平（p<0.001，Cohen's d=0.82），拒绝效率则无明显改变。在极度不公平、完全公平条件下未观察到该效应，说明急性应激提升了运动员对中等程度不公方案的接纳倾向。
图4 急性应激对相对不公平决策行为影响的三因素方差分析结果
脑成像结果揭示该行为改变对应的神经活动模式。应激后运动员应激组额叶眼区（CH15）、缘上回（CH38）、躯体感觉联合皮层（CH67）激活水平显著降低，其中CH38缘上回后测激活显著低于前测（p=0.001）；而初级运动皮层CH64激活显著升高，后测激活显著高于前测（p=0.001）以及运动员静坐组（p=0.028）。相关分析表明：接受效率变化与CH38激活变化呈中等负相关（r=-0.425，p=0.006），与CH64激活变化呈中等正相关（r=0.499，p=0.001）。
图5 各通道脑激活变化及与行为改变的相关性分析
缘上回承担社会认知与不公平信息评估功能，应激状态下该脑区激活下调，代表运动员降低了对不公信息的过度加工；初级运动皮层激活增强反映个体行动准备水平提升。这种神经资源重新分配符合“神经效率假说”：长期专项训练促使大脑在压力中将认知资源从情绪纠结转向行为执行。该行为并非被动容忍，而是训练塑造出的主动战术妥协与适应性应对策略。
总结与展望
研究借助神经证据表明，长期运动训练并非使运动员对不公平信息麻木，而是塑造出应激条件下更为经济的决策模式：基线水平下运动员与普通个体的公平决策表现并无差别，二者的行为差异仅在压力暴露后才得以显现。该结果促使我们重新审视运动员心理素质的培养内涵，抗压力不再仅仅是笼统的意志品质评价，更是可量化、可干预训练的脑功能状态。
本研究仍存在若干局限：
1.仅探究急性应激的即时效应，未追踪应激恢复期行为与脑功能的动态演变；
2.应激有效性主要依靠血压指标佐证，缺少主观应激测评与唾液皮质醇数据；
3.未控制冷压痛觉耐受差异、女性被试月经激素周期等混淆变量；
4.样本量有限，部分效应未达到统计学显著水平，后续需要更大样本与更严谨的实验设计进一步验证结论的可靠性。
研究将运动员高压下“沉得住气”的行为表现落实到可观测的神经活动特征上，即应激时缘上回激活减弱、初级运动皮层激活增强，反映“减少情绪纠结、偏向快速执行”的脑资源分配策略。未来可将压力情境下的公平容忍度纳入运动员心理训练指标，开发基于fNIRS的神经反馈训练手段，帮助运动员实时感知、调控自身脑活动，推动竞技心理训练由经验主导转向神经证据驱动。
原文信息
Ji J, Wang H, Wang S, et al. The impact of acute stress on athletes’ perceptions of fairness in decision-making and its neural mechanisms[J]. Frontiers in Human Neuroscience, 2025, 19: 1685000.
DOI: 10.3389/fnhum.2025.1685000
参考文献
Sanfey A G, Rilling J K, Aronson J A, et al. The neural basis of economic decision-making in the ultimatum game[J]. Science, 2003, 300(5626): 1755-1758.
Sothmann M S, Buckworth J, Claytor R P, et al. Exercise training and the cross-stressor adaptation hypothesis[J]. Exercise and sport sciences reviews, 1996, 24(1): 267-288.
Li L, Smith D M. Neural efficiency in athletes: a systematic review[J]. Frontiers in Behavioral Neuroscience, 2021, 15: 698555.
研究团队介绍
该论文由华东师范大学 Jiayuan Ji、Huiling Wang、Shiyu Wang、Yutong Ye、Yitong Zhang 以及通讯作者 Lin Li 共同完成。核心单位为华东师范大学体育与健康学院、教育部青少年健康评价与运动干预重点实验室，其中 Huiling Wang 同时隶属于西安交通大学体育研究所。
通讯作者 Lin Li 团队主要围绕“运动员应激条件下的社会决策、公平感知及其神经机制”开展研究，采用功能性近红外光谱（fNIRS）技术，聚焦运动人群的脑可塑性、压力适应、心理决策问题。本实验为团队的原创实证研究，得到上海市大学生创新训练项目资助（202510269085S）。
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