Temporale Gehirn-Asymmetrie und Neural-Efficiency: Psychophysiologische Mechanismen sportlicher Spitzenleistung unter Wettkampfdruck im Tischtennis

Abstract

Die Identifizierung neurophysiologischer Korrelate sportlicher Höchstleistung gewinnt innerhalb der Sportpsychologie immer mehr an Bedeutung. Studien weisen darauf hin, dass auf neurophysiologischer Ebene eine linkshemisphärische, temporale Inhibierung bzw. eine rechtshemisphärische Aktivierung mit Spitzenleistung einhergeht. Diese Aktivitätsasymmetrie könnte mit einer Reduktion verbal-analytischer und einer Steigerung visuell-räumlicher kognitiver Prozesse und damit mit einer Abnahme störender Gedanken, gesteigerter Aufmerksamkeit, dem Erleben von Flow und dadurch mit Automatizität in der Ausführung einer sportlichen Handlung korrelieren. Bei Experten aus statischen Sportarten verringert sich zudem die kortikale Aktivierung in relevanten, v.a. motorischen Hirnregionen, was für kortikale Effizienz spricht und zur „Neural Efficiency Hypothese“ geführt hat. Befunde hierzu sind jedoch widersprüchlich und scheinen von den Anforderungen der Aufgabe abhängig zu sein. Bei hochreaktiven Sportarten wurden spezifische neurophysiologische Korrelate sportlicher Höchstleistung kaum untersucht. Ziel der vorliegenden Studie war daher den Nachweis der hemisphärischen Asymmetrie in der Sportart Tischtennis zu replizieren. Auch sollte die Aktivierung im motorischen Kortex in der Vorbereitungsphase einer sportartspezifischen Bewegung untersucht werden, um die „Neural Efficiency Hypothese“ zu testen. Hierfür wurde die EEG-Aktivität professioneller Tischtennisspieler mit Nachwuchstalenten und Amateuren während einer Bewegungsvorstellung in einer Wettkampfsituation verglichen. In der vorliegenden Studie zeigen Tischtennis-Experten in der Vorbereitung auf den vorgestellten Tischtennisschlag eine stärkere Aktivierung des motorischen Kortex, was der „Neural Efficiency Hypothese“ zu widersprechen scheint, aber Befunden von Studien mit prozeduralen Aufgaben ähnelt. Die Befunde weisen zudem darauf hin, dass professionelle Tischtennisspieler im Vergleich zu Amateuren eine stärkere relative linkshemisphärische Inhibierung kortikaler Prozesse aufweisen, welche okzipital und frontopolar am stärksten ausgeprägt ist. Im Übergang zur Handlungsphase aktivieren Experten im Vergleich zu Amateuren stärker rechtshemisphärische Prozesse, was im Temporallappen am deutlichsten ausgeprägt ist. Korrelationsanalysen zeigen, dass ausschließlich bei Experten eine Inhibierung der gesamten linken Hirnhälfte in der Vorbereitungsphase auf einen Tischtennisschlag mit mehr Flow-Erleben, Hoffnung auf Erfolg und positiven Affekt einhergeht. Die temporale Asymmetrie korreliert bei Experten zudem stark mit dem Weltranglistenplatz. Die Ergebnisse deuten somit auf einen psychophysiologischen Mechanismus hin, der als State erst ab einem gewissen Expertiseniveau auftritt. Die funktionale Bedeutung des Mechanismus ist nicht eindeutig zu klären, umfasst aber hoch wahrscheinlich folgende funktionale Korrelate: fokussierte Aufmerksamkeit, Automatizität in der Ausführung sportlicher Handlungen und das Erleben von Flow. Zum ersten Mal wurde die funktionelle hemisphärische Asymmetrie und die „Neural Efficiency Hypothese“ während der Imagination einer sportartspezifischen Bewegung untersucht. Die hemisphärische Aktivierungsasymmetrie konnte auch beim Tischtennis, einer hochreaktiven Sportart, erfolgreich reproduziert werden. Die stärkere kortikale Aktivierung des motorischen Kortex wird hinsichtlich einer kritischen Bezugnahme zur „Neural Efficiency Hypothese“ diskutiert.

The identification of neurophysiological correlates of high performance becomes increasingly important in sport psychology. Several studies have shown left-hemispheric temporal inhibition and right-hemispheric activation of cortical processes in high performance athletes. This activation-asymmetry correlates with a reduction of verbal-analytical and an enhancement of visual-spatial processes, which could imply reduced rumination, enhanced attention and the experience of flow. These factors are assumed to be crucial in the automatic performance of skills. Some studies investigating experts in static sports have shown a reduction of cortical activation in task relevant brain areas (e.g. motor cortex). These results suggest efficient cortical functioning and thus lead to the formulation of the “Neural-Efficiency-Hypothesis”. However, the evidence for this hypothesis is contradictory and seems to be task dependent. Only few studies so far have examined the neurophysiological correlates of high performance in high reactive sports such as table tennis. The aim of the present study is to replicate the functional hemispheric asymmetry in table tennis athletes, as well as test the “Neural-Efficiency-Hypothesis” by analyzing the activation of the motor cortex. EEG was recorded during motor imagery in a competition situation. The hemispheric activation asymmetry and the activation of the motor cortex were compared between expert, amateur and young elite table tennis players. Results of the present study indicate stronger activation of the motor cortex prior to the imagined motor response in experts. This result seems to contradict the “Neural-Efficiency-Hypothesis”, however resembles results of studies of procedural tasks. Further results indicate that professional table tennis players compared to amateurs show a stronger relative left-hemispheric inhibition of cortical processes, which is strongest in occipital and frontopolar areas. At the transition from preparatory to execution phase, experts show a stronger right-hemispheric activation with strongest differences in the temporal cortex, compared to amateurs. A stronger overall left-hemispheric activation decrease in experts correlates with more experience of flow, hope of success and positive affect. A stronger right-hemispheric temporal activation on the other hand correlates with world rank points in experts. These differences in cortical activation patterns in athletes of different skill level point to a psychophysiological mechanism which arise when athletes reach a certain skill level. This mechanism is most likely comprised of the following functional correlates: focused attention, automaticity and the experience of flow. This is the first time, that functional hemispheric asymmetry and the “Neural-Efficiency-Hypothesis” have been tested during motor imagery of a sport specific movement. The activation asymmetry previously documented in self paced sports was replicated in the highly reactive sport of table tennis, while the stronger activation of the motor cortex is critically discussed in terms of the neural efficiency hypothesis.