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棒球经常被称为“思考者的游戏”。甚至前纽约洋基队捕手和经常沉思的Yogi Berra 曾经观察到,“棒球90%是心理上的,另一半是身体上的。” 新的脑解码技术有望进一步挖掘这项运动的脑力层面,使棒球球探能够根据击球手的脑部识别和对不同投球做出反应的速度来评估他们。
面对职业或大学级别的投球,击球手必须做出极其快速的感知决策——投手投球后,球只需大约 600 毫秒即可穿过本垒板。如果一个时速超过 140 公里的球还不够难以看清(更不用说击中了),那么投球还可以带有各种旋转,这会导致球在飞向捕手手套的过程中改变路径。击球手越早识别出投球类型——快速球、曲线球或滑球,例如——他们击中的机会就越大。
哥伦比亚大学智能成像和神经计算实验室 (LIINC) 的研究人员在过去的几年里一直在研究当投球接近时,击球手的大脑中发生了什么。借助脑电图 (EEG)、功能性磁共振成像 (fMRI) 以及解释每种方法读取的神经信号的软件,研究人员正在调查击球手正确识别投球类型的速度以及他们决定是否挥棒所需的时间。
脑电图 (EEG) 测量大脑细胞相互交流时以不同频率穿过大脑的电信号。与此同时,功能性磁共振成像 (fMRI) 收集有关大脑血氧变化的细微位置的信息。在过去的十年中,神经科学研究人员共同使用这些技术,以更好地了解大脑活动的 timing 和位置。现在,LIINC 的Jason Sherwin,一位博士后研究科学家,和Jordan Muraskin,一位博士候选人,共同创立了一家名为 Neuroscout 的初创公司,旨在向运动队提供此类分析的结果。
侦察击球手的大脑
作为 LIINC 的一部分,并为 Neuroscout 的推出做准备,Sherwin 和 Muraskin 开发了一个计算机程序,该程序从本垒板后方捕手的角度模拟棒球投球。他们通过让棒球运动员和非运动员躺在 fMRI 扫描仪中,戴着 43 电极 EEG 头盔,并看着屏幕上大致模拟迎面而来的棒球的画面,来测试他们。
在最初的模拟中,他们测试了非运动员识别快速球与曲线球(在本例中为滑球)的能力。球实际上是一个随着移动而扩大的点,使其看起来像一个迎面而来的投球。模拟器中的人如果看到的投球与他们被告知要寻找的投球相符,就会点击一个按钮,“就像击球手挥棒或接球一样,”Sherwin 说。“作为一名击球手,您希望尽快做出决定。我们正在倾听决策过程的展开。”
随后的实验包括来自哥伦比亚大学棒球队的队员。中外野手和心理学专业学生Jordan Serena 已经多次尝试 Neuroscout 的模拟器。虽然 Sherwin 和 Muraskin 没有向他提供关于他对模拟投球的反应时间的具体数字,但 Serena 说他对他们描述的球员与非球员的表现方式感到着迷。“我发现我长期以来一直从事的这项运动可以改变我的大脑运作方式,这很有趣,”他说。
Muraskin 说,一般来说,球员在某些指示专业知识的大脑区域表现出比非球员更大的激活。研究人员计划在即将发表的一篇论文中进一步定义这些差异。
未来的研究领域可能包括检查当参与者面对轨迹相似的投球时,例如滑球和曲线球或快速球和变速球时,挥棒或保持挥棒的决定。最终,研究人员希望创建一个更详细的模拟,该模拟同样考虑到包括球的旋转和投手释放的生物力学等因素,这两者都为击球手提供了关于所投球类型的线索。
Neuroscout 不要与位于马萨诸塞州剑桥市的 NeuroScouting LLC 混淆。该公司同样提供基于神经活动的“精英运动/人类表现”分析,由加州大学旧金山分校研究员 Wesley Clapp 和神经科学家 Brian Miller 共同创立。当联系到 Clapp 时,他不愿详细介绍 NeuroScouting 的服务,只说该公司自 2008 年以来一直与美国职业棒球大联盟合作。
心理游戏
Sherwin 和 Muraskin 也看到了他们的技术可能对运动队有用的其他方式。其中一个想法部分来自运动心理学家 Brent Walker,当他阅读了两人去年发表的一篇论文以及哥伦比亚大学的一些棒球运动员时,他了解了 Neuroscout,他在哥伦比亚大学担任锦标赛表现的副体育主管。他对可能与 Neuroscout 合作开发某种大脑训练方案感兴趣,该方案可以提高球队的击球水平,并扩展到其他运动项目。
Walker 说,通过分解 Neuroscout 可以提供的信息,例如击球手识别不同投球的速度,教练有可能与球员合作来解决特定的弱点。Walker 在布拉德利大学读本科时打过棒球和篮球。例如,如果一名球员识别投球的速度较慢,一种选择可能是通过调整他的挥棒来弥补这种滞后,他补充道。
虽然 Neuroscout 与 Walker 没有正式的工作关系,但 Sherwin 表示,这位心理学家对他们思考将他和 Muraskin 的棒球工作扩展到其他运动项目(如网球和足球守门)的下一步骤起到了重要作用。“我们锻炼二头肌,那么为什么不锻炼基底神经节呢?这是我们都同意的问题,”Sherwin 说。
研究人员已经考虑过他们的测试可能会对在模拟过程中表现不佳的球员产生偏见——例如在识别投球类型的速度方面得分低于同龄人。“这不是一个全有或全无的评估,”Sherwin 说。“这些测试旨在量化球员看球的能力,但不能预测他是否会击中特定的投球。”
Neuroscout 表示他们已经与几支美国职业棒球大联盟球队进行了交谈,尽管他们不会透露是哪些球队。Sherwin 补充说,“反应从‘我想要它’到‘这是一个很酷的科学项目,但它如何帮助我决定谁应该进入阵容?’”