fNIRS超扫描揭示团队类型与性别的脑同步机制
2026-07-17 来源:本站 点击次数:52
运动员信任从何而来？fNIRS超扫描揭示团队类型与性别的脑同步机制
研究背景
在竞技体育之中，信任是团队协作得以有效开展的根基。一次传球、一次补位或一次战术执行，都建立在运动员对队友的稳定预期之上。心理学将信任视为个体在社会不确定性中愿意托付资源并承担风险的状态；依恋理论和社会交换理论都指出，稳定、积极、互惠的互动会推动信任逐渐形成。
已有研究显示，长期运动训练可能提升运动员的人际信任水平。但不同项目的训练生态并不相同：篮球、足球、排球强调功能整合与持续协作；田径、网球、拳击等项目则更突出个体表现和同伴竞争。不同团队类型是否会塑造不同的信任行为，并在大脑同步活动中留下痕迹？
论文概要
西安交通大学、华东师范大学和上海体育大学等团队在《Scientific Reports》发表论文“An fNIRS hyperscanning study on the influence of team type and sex on athletes' interpersonal trust and neural mechanisms”。将运动员团队类型划分为合作-竞争型和竞争-合作型，并采用信任博弈任务结合功能性近红外光谱（functional Near-infrared Spectroscopy，fNIRS）超扫描技术，实时监测运动员在信任决策过程中的前额叶脑间神经同步（INS）变化，揭示团队类型和性别因素如何影响运动员的人际信任行为及其神经机制。
研究方法
研究共招募96名中国高校大学生运动员，均持有国家一级或二级运动员证书，年龄18至23岁（平均20.12 ± 1.28岁），训练年限5至16年（平均8.99 ± 3.23年），研究者按同性别、同项目两两配对，形成48对被试：24对来自篮球、足球、排球等合作-竞争型项目，24对来自田径、网球、乒乓球、羽毛球、拳击、体操等竞争-合作型项目，两组均包含12对男性和12对女性。
实验前，被试完成人口学信息、心境状态、人际信任和合作竞争人格等评估。随后，两名被试面对面就座，各自观看独立显示器并佩戴fNIRS电极帽。短暂静息后，他们完成信任博弈任务，同步记录投资/回报行为和前额叶血氧信号。
信任博弈任务包括30秒静息期和12轮互动：每轮中，投资者从10元初始资金中决定投出金额；该金额被放大为3倍后，受托者再决定返还多少。研究以投资率和回报率衡量信任行为，并通过多轮任务观察信任是否随互动经验发生变化。
探头覆盖前额叶区域，由8个发射器和7个探测器组成，共形成22个测量通道；通道位置进一步映射到MNI标准空间，以确定对应脑区。
研究通过22个通道记录双人互动过程中的前额叶血氧变化
数据处理主要分析对任务更敏感的HbO信号。先用主成分分析去除全局噪声，再通过小波变换相干性（Wavelet Transform Coherence，WTC）计算两名被试对应通道的同步程度。结果显示，0.010-0.017 Hz频段最能反映信任博弈中的任务相关INS，并能避开心率、呼吸等生理噪声。
任务相关的脑间同步主要集中在0.010-0.017 Hz频段，提示该频段能够反映信任决策过程中的双脑协同
统计分析采用2（性别）×2（组别）双因素方差分析，并将12轮任务划分为早期、中期和晚期三个阶段，以观察信任行为与INS是否随互动轮次发生变化。
结果呈现
基线与行为结果：合作训练带来更高初始信任
基线分析显示，各组在训练年限、年龄、运动等级、心境状态以及合作/竞争人格得分上均无显著差异，具有较好的可比性。人际信任量表得分存在显著组别主效应，女性合作-竞争组高于女性竞争-合作组并呈边缘显著趋势。
行为结果进一步验证了团队类型的影响。如图5A所示，合作-竞争组运动员的投资率显著高于竞争-合作组（p = 0.001），且这一差异在男性和女性中均成立。回报率则未出现显著差异，说明团队类型主要影响“是否愿意先信任他人”的投资决策。
从互动过程看，竞争-合作组的投资率随轮次逐步升高，而合作-竞争组从任务开始就保持较高投资率，没有明显阶段波动。
脑数据结果：信任决策中的前额叶脑间同步
在神经层面，男性竞争组在通道3和通道16、女性竞争组在通道7和通道11出现显著INS增强；合作组在初步筛选中未出现显著增强通道。研究者随后围绕这些关键通道分析团队类型和性别效应。
通道11位于左额叶区域。女性合作-竞争组在该通道的INS显著强于女性竞争-合作组（p = 0.006），提示合作导向训练经验可能使女性运动员在信任决策中形成更充分的情感与认知协同。
通道16位于左背外侧前额叶。竞争-合作组中，女性运动员的INS显著强于男性（p = 0.023），说明在竞争导向较强的互动背景下，女性运动员可能投入更多策略评估和风险决策资源。
阶段分析显示，男性合作-竞争组通道16的INS在中期高于晚期，呈现先增强后回落的动态变化，提示神经同步会随互动进程和策略稳定而调整。
相关分析还提示，人际信任量表得分与部分阶段、部分通道的INS呈正相关关系。也就是说，信任水平越高，投资决策时双人前额叶活动越容易同步。
结论与启示
本研究采用信任博弈任务结合fNIRS超扫描技术，系统探讨了团队类型和性别因素对运动员人际信任行为及前额叶脑间神经同步的影响。研究发现，合作-竞争型团队运动员的投资率显著高于竞争-合作型运动员，表明长期以合作为主导的训练环境有助于培养更强的人际信任行为。在神经层面，女性合作组运动员在投资决策时左前额叶脑间同步显著增强，而竞争组中女性运动员的左背外侧前额叶同步性显著强于男性。竞争组投资行为随轮次递增的特征则与渐进式信任建立模型一致。相关分析进一步证实，INS可作为人际信任的可靠神经指标，人际信任水平越高，投资决策时的脑间同步越强。
本研究在设计上仍存在可拓展的空间。实验中投资者和受托者角色固定，未来可引入角色轮换设计以更全面地揭示信任动态变化。其次，横断面设计只能反映运动训练与信任行为的相关关系，后续可采用随机对照运动干预实验，验证训练对信任行为的因果效应。
原文信息及链接
Wang H, Cong Y, Liu C, et al. An fNIRS hyperscanning study on the influence of team type and sex on athletes’ interpersonal trust and neural mechanisms[J]. Scientific Reports, 2025, 15: 28456.
https://doi.org/10.1038/s41598-025-12565-8
作者及单位介绍
本研究由西安交通大学、华东师范大学和上海体育大学等单位合作完成，第一作者为Wanghuilin、Congyisong。研究团队依托华东师范大学教育部重点实验室和fNIRS超扫描技术平台，长期聚焦运动训练与社会认知神经科学的交叉研究，探索运动经验对人际互动与信任行为的塑造机制。
关于维拓启创
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研究背景
在竞技体育之中，信任是团队协作得以有效开展的根基。一次传球、一次补位或一次战术执行，都建立在运动员对队友的稳定预期之上。心理学将信任视为个体在社会不确定性中愿意托付资源并承担风险的状态；依恋理论和社会交换理论都指出，稳定、积极、互惠的互动会推动信任逐渐形成。
已有研究显示，长期运动训练可能提升运动员的人际信任水平。但不同项目的训练生态并不相同：篮球、足球、排球强调功能整合与持续协作；田径、网球、拳击等项目则更突出个体表现和同伴竞争。不同团队类型是否会塑造不同的信任行为，并在大脑同步活动中留下痕迹？
论文概要
西安交通大学、华东师范大学和上海体育大学等团队在《Scientific Reports》发表论文“An fNIRS hyperscanning study on the influence of team type and sex on athletes' interpersonal trust and neural mechanisms”。将运动员团队类型划分为合作-竞争型和竞争-合作型，并采用信任博弈任务结合功能性近红外光谱（functional Near-infrared Spectroscopy，fNIRS）超扫描技术，实时监测运动员在信任决策过程中的前额叶脑间神经同步（INS）变化，揭示团队类型和性别因素如何影响运动员的人际信任行为及其神经机制。
论文信息
研究方法
研究共招募96名中国高校大学生运动员，均持有国家一级或二级运动员证书，年龄18至23岁（平均20.12 ± 1.28岁），训练年限5至16年（平均8.99 ± 3.23年），研究者按同性别、同项目两两配对，形成48对被试：24对来自篮球、足球、排球等合作-竞争型项目，24对来自田径、网球、乒乓球、羽毛球、拳击、体操等竞争-合作型项目，两组均包含12对男性和12对女性。
实验前，被试完成人口学信息、心境状态、人际信任和合作竞争人格等评估。随后，两名被试面对面就座，各自观看独立显示器并佩戴fNIRS电极帽。短暂静息后，他们完成信任博弈任务，同步记录投资/回报行为和前额叶血氧信号。
图1 实验流程图
被试进入实验室后完成问卷评估，随后佩戴fNIRS电极帽并完成信任博弈任务
信任博弈任务包括30秒静息期和12轮互动：每轮中，投资者从10元初始资金中决定投出金额；该金额被放大为3倍后，受托者再决定返还多少。研究以投资率和回报率衡量信任行为，并通过多轮任务观察信任是否随互动经验发生变化。
图2 信任博弈任务流程图。每轮任务依次包括投资阶段、回报阶段和结果反馈阶段
探头覆盖前额叶区域，由8个发射器和7个探测器组成，共形成22个测量通道；通道位置进一步映射到MNI标准空间，以确定对应脑区。
图3 前额叶皮层通道布局示意图
研究通过22个通道记录双人互动过程中的前额叶血氧变化
数据处理主要分析对任务更敏感的HbO信号。先用主成分分析去除全局噪声，再通过小波变换相干性（Wavelet Transform Coherence，WTC）计算两名被试对应通道的同步程度。结果显示，0.010-0.017 Hz频段最能反映信任博弈中的任务相关INS，并能避开心率、呼吸等生理噪声。
图4 时频分析结果
任务相关的脑间同步主要集中在0.010-0.017 Hz频段，提示该频段能够反映信任决策过程中的双脑协同
统计分析采用2（性别）×2（组别）双因素方差分析，并将12轮任务划分为早期、中期和晚期三个阶段，以观察信任行为与INS是否随互动轮次发生变化。
结果呈现
基线与行为结果：合作训练带来更高初始信任
基线分析显示，各组在训练年限、年龄、运动等级、心境状态以及合作/竞争人格得分上均无显著差异，具有较好的可比性。人际信任量表得分存在显著组别主效应，女性合作-竞争组高于女性竞争-合作组并呈边缘显著趋势。
行为结果进一步验证了团队类型的影响。如图5A所示，合作-竞争组运动员的投资率显著高于竞争-合作组（p = 0.001），且这一差异在男性和女性中均成立。回报率则未出现显著差异，说明团队类型主要影响“是否愿意先信任他人”的投资决策。
从互动过程看，竞争-合作组的投资率随轮次逐步升高，而合作-竞争组从任务开始就保持较高投资率，没有明显阶段波动。
图5 行为实验结果
A：组别与性别对投资率的影响；B：各组在不同阶段的投资率变化。误差棒表示标准误差（* p < 0.05，** p < 0.01）脑数据结果：信任决策中的前额叶脑间同步
在神经层面，男性竞争组在通道3和通道16、女性竞争组在通道7和通道11出现显著INS增强；合作组在初步筛选中未出现显著增强通道。研究者随后围绕这些关键通道分析团队类型和性别效应。
通道11位于左额叶区域。女性合作-竞争组在该通道的INS显著强于女性竞争-合作组（p = 0.006），提示合作导向训练经验可能使女性运动员在信任决策中形成更充分的情感与认知协同。
通道16位于左背外侧前额叶。竞争-合作组中，女性运动员的INS显著强于男性（p = 0.023），说明在竞争导向较强的互动背景下，女性运动员可能投入更多策略评估和风险决策资源。
图6 脑数据结果
A：不同条件下CH11的INS比较；B：CH11与CH16的INS增量F值图（FDR校正）；C：不同条件下CH16的INS比较；D：CH16在不同阶段的INS变化。误差线表示标准误差（* p < 0.05）
阶段分析显示，男性合作-竞争组通道16的INS在中期高于晚期，呈现先增强后回落的动态变化，提示神经同步会随互动进程和策略稳定而调整。
相关分析还提示，人际信任量表得分与部分阶段、部分通道的INS呈正相关关系。也就是说，信任水平越高，投资决策时双人前额叶活动越容易同步。
结论与启示
本研究采用信任博弈任务结合fNIRS超扫描技术，系统探讨了团队类型和性别因素对运动员人际信任行为及前额叶脑间神经同步的影响。研究发现，合作-竞争型团队运动员的投资率显著高于竞争-合作型运动员，表明长期以合作为主导的训练环境有助于培养更强的人际信任行为。在神经层面，女性合作组运动员在投资决策时左前额叶脑间同步显著增强，而竞争组中女性运动员的左背外侧前额叶同步性显著强于男性。竞争组投资行为随轮次递增的特征则与渐进式信任建立模型一致。相关分析进一步证实，INS可作为人际信任的可靠神经指标，人际信任水平越高，投资决策时的脑间同步越强。
本研究在设计上仍存在可拓展的空间。实验中投资者和受托者角色固定，未来可引入角色轮换设计以更全面地揭示信任动态变化。其次，横断面设计只能反映运动训练与信任行为的相关关系，后续可采用随机对照运动干预实验，验证训练对信任行为的因果效应。
原文信息及链接
Wang H, Cong Y, Liu C, et al. An fNIRS hyperscanning study on the influence of team type and sex on athletes’ interpersonal trust and neural mechanisms[J]. Scientific Reports, 2025, 15: 28456.
https://doi.org/10.1038/s41598-025-12565-8
作者及单位介绍
本研究由西安交通大学、华东师范大学和上海体育大学等单位合作完成，第一作者为Wanghuilin、Congyisong。研究团队依托华东师范大学教育部重点实验室和fNIRS超扫描技术平台，长期聚焦运动训练与社会认知神经科学的交叉研究，探索运动经验对人际互动与信任行为的塑造机制。
关于维拓启创
维拓启创（北京）信息技术有限公司成立于2006年，是一家专注于脑科学、康复工程、人因工程、心理学、体育科学等领域的科研解决方案供应商。公司与国内外多所大学、研究机构、企业长期保持合作关系，致力于将优质的产品、先进的技术和服务带给各个领域的科研工作者，为用户提供有竞争力的方案和服务，协助用户的科研工作，持续提升使用体验。
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