或許一項(xiàng)針對新手和高手臨場發(fā)揮時大腦運(yùn)作情況的研究可以幫助解釋兩者在控制技能上的差別。2005年，心理學(xué)家拉塞爾·波特拉克及他的同事做了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，觀察從新手變成技術(shù)嫻熟的高手這一過程中大腦的變化?？上覀儾豢赡茉诠δ苄源殴舱癯上駫呙鑳x下?lián)]桿擊球，更不可能拿著高爾夫球棒進(jìn)行掃描，因?yàn)榇殴舱癯上駫呙鑳x是塊大磁鐵，高爾夫球棒會像矛一樣被吸到磁場的中心，根本不能受磁場里人的控制。人在揮桿擊球時肯定會移動，我們也很難得到擊球時人腦部的畫面。所以，波特拉克和他的研究隊(duì)伍勉強(qiáng)選擇了一個簡單的運(yùn)動技巧來考察大腦的變化。
在這個實(shí)驗(yàn)中，人躺在功能性磁共振成像掃描儀中，面前的電腦屏幕上有一個標(biāo)志物，標(biāo)志物位于屏幕上標(biāo)示的4個方位之一。測試對象要盡快根據(jù)標(biāo)志物的位置作出反應(yīng)，按下身旁鍵盤上對應(yīng)的離屏幕標(biāo)志物最近的4個鍵中的一個，而這4個鍵是連在一起的。參與者馬上會發(fā)現(xiàn)標(biāo)志物的位置以恒定不變的順序反復(fù)出現(xiàn)，這就像人們學(xué)會擊打高爾夫球入洞或在足球中帶球一樣。當(dāng)大腦開始學(xué)會一系列動作時，掃描儀會給出大腦內(nèi)部活動的畫面。從畫面可以看到測試對象大腦的內(nèi)部活動，比如足球初學(xué)者學(xué)習(xí)運(yùn)球這種反復(fù)動作（包括踢球、跑、再踢）時大腦內(nèi)部的活動情況。掃描儀也能反映大腦隨著訓(xùn)練而發(fā)生的改變。
毫無疑問，隨著訓(xùn)練的不斷進(jìn)行，人們對反復(fù)活動的處理能力越來越強(qiáng)。波特拉克發(fā)現(xiàn)人們在反復(fù)做動作時，大腦的很多區(qū)域都參與到了這個活躍網(wǎng)絡(luò)中，特別是與工作記憶和注意力控制有關(guān)的大腦額葉。然而，在進(jìn)行高強(qiáng)度的訓(xùn)練后，測試對象在反復(fù)做這些動作時，大腦之前活躍的區(qū)域的活動就減少了。一旦你掌握了技藝，大腦（至少是前額葉皮層）往往就不需要再用活躍狀態(tài)來顯示你施展了這些技藝了。
人學(xué)習(xí)那些需要雙手協(xié)調(diào)性（對諸如演奏鋼琴、網(wǎng)球發(fā)球等很多音樂活動和體育項(xiàng)目而言非常重要）的技能時，大腦也會發(fā)生同樣的變化。在簡單的敲擊鍵盤任務(wù)中，職業(yè)鋼琴演奏者用到的大腦網(wǎng)絡(luò)區(qū)域比普通人要小，因?yàn)樗麄兦邦~葉皮層和頂葉皮層的活動減弱了。有經(jīng)驗(yàn)的高爾夫球手擊球時、技術(shù)嫻熟的射手射擊時，他們的大腦與初學(xué)者相比運(yùn)轉(zhuǎn)得更有效率，高手和新手要完成相同的動作時也是如此。總的來說，隨著學(xué)習(xí)的深入，前額葉皮層等其他工作記憶集中的大腦區(qū)域（例如前扣帶皮層和頂葉皮層）的神經(jīng)活動會減弱，這些區(qū)域曾在步驟分解的運(yùn)動中起著控制作用。
馬里蘭大學(xué)體育運(yùn)動科學(xué)家布拉德利·哈特菲爾德把高水平運(yùn)動員和新手的大腦活動進(jìn)行了比較，證明高水平運(yùn)動員的大腦鎮(zhèn)定、冷靜、沉著，與新手的大腦不同。哈特菲爾德讓運(yùn)動員戴上布滿電極的大帽子，這個帽子很笨重，但能在他們運(yùn)動時呈現(xiàn)出運(yùn)動員神經(jīng)活動的畫面。
人腦數(shù)以億計的神經(jīng)元通過產(chǎn)生微弱的化學(xué)電信號進(jìn)行交流。將一個測量電能的儀器放在大腦細(xì)胞旁，只要神經(jīng)元活動，這頂帽子就能記錄下電壓的變化。但是電勢相對較低，如果不真正進(jìn)入大腦就無法單獨(dú)進(jìn)行檢測，至少到目前不能。這是因?yàn)橛刑嗌窠?jīng)元，周圍的神經(jīng)元又常常一起處于活躍狀態(tài)，不過放在頭皮上的探針可以測量神經(jīng)元簇的活動。
哈特菲爾德發(fā)現(xiàn)，體育高手與偶爾運(yùn)動的人有很大不同。在正常情況下，初學(xué)者的大腦幾乎到處都很活躍。與此不同的是，高手的大腦很平靜。在一項(xiàng)對高手和初學(xué)者的調(diào)查中，哈特菲爾德發(fā)現(xiàn)，技術(shù)嫻熟的射手瞄準(zhǔn)時與快要扣動扳機(jī)時神經(jīng)活動相對要弱。高手在扣動扳機(jī)前那一刻，大腦活動更為明顯。技術(shù)嫻熟的射手大腦運(yùn)動區(qū)域與諸如前額葉皮層的其他大腦區(qū)域（推理、觀察活動就發(fā)生在此區(qū)域）間的協(xié)調(diào)與交流減少。一旦扣動扳機(jī)，這些區(qū)域彼此間頻繁的交流就停止了。這種協(xié)調(diào)性的減弱在初學(xué)者身上就沒有發(fā)現(xiàn)。
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