ورزشکارها برای پیروزی در رقابت‌ها باید سریع‌ترین، قوی‌ترین یا چابک‌ترین حریف در مسابقه‌های خود باشند. ورزشکارهای رکوردشکن باید به‌مراتب فراتر بروند و محدودیت‌های شناخته‌شده برای بدن انسان را پشت سر بگذارند.

اما ورزشکارها علاوه‌بر توانایی بدنی، دارای مجموعه‌ی منحصر‌به‌فردی از مهارت‌های ذهنی هستند که به آن‌ها امکان می‌دهد در رشته‌های خود موفق شوند. پژوهش‌های متعددی نشان داده‌اند که مغز ورزشکارها با مغز غیرورزشکارها متفاوت است. در این مقاله به چند نمونه از این تفاوت‌ها اشاره می‌کنیم.

توانایی دریافت سریع اطلاعات بصری و تصمیم‌گیری بر اساس آن‌ها یکی از مهارت‌های کلیدی ورزشکارها به‌ویژه در ورزش‌های تیمی مثل فوتبال یا بسکتبال است. براساس پژوهشی در مجله‌ی ساینتیفیک ریپورتس در سال ۲۰۱۳، بازیکنان حرفه‌ای هاکی روی یخ، فوتبال و راگبی، یادگیرندگان بصری بهتری نسبت به افراد با توانایی‌های پائین‌تر در این ورزش‌ها هستند.

ورزشکارهای حرفه‌ای در ورزش‌های یادشده با آماتورهای نخبه مثل ورزشکارهای کالج و بازیکنان مرکز آموزش ورزشی المپیک اروپا مقایسه شدند. آن‌ها همچنین نسبت به دانشجویان دانشگاهی غیرورزشکار مورد ارزیابی قرار گرفتند. ورزشکارهای حرفه‌ای در مقایسه با هر دو گروه عملکرد بهتری داشتند و در وظایفی مثل تمرکز بر اشیا و ردیابی آن‌ها در صفحه‌ی نمایش بهتر عمل کردند. به بیان دیگر، مغز این ورزشکارها مهارت بیشتری در پردازش صحنه‌های بصری پویا یا دنیای متحرک اطرافشان دارد. آماتورهای نخبه هم نسبت به غیرورزشکارها بهتر ارزیابی شدند.

جاسلین فابر، مؤلف پژوهش سال ۲۰۱۳ به لایوساینس گفت از داده‌های این مطالعه می‌توان برای بهبود آموزش ورزشکارها و تعیین بهترین زمان ممکن برای بازگشت به فعالیت‌های ورزشی پس از جراحت استفاده کرد. برای مثال ارزیابی این مسئله که چگونه یک ورزشکار می‌تواند به شکلی بهینه اطلاعات بصری را پردازش کند و خطاهای قضاوتی را مرتکب نشود، می‌تواند از بازگشت زودهنگام آن‌ها به ورزش جلوگیری کند و احتمال آسیب مجدد را کاهش دهد.

ورزشکارهای آکروباتیک مثل شیرجه‌زن‌ها و ژیمناست‌ها باید در اجرای توالی‌های حرکتی بدون فکرکردن خودآگاهانه به مهارت برسند. به این پدیده حافظه عضلانی گفته می‌شود.

پژوهشی در سال ۲۰۲۳ در ژورنال نوروساینس نشان می‌دهد مغز حرکت‌های تکراری مثل حرکت ورزشکارها و نوازندگان آموزش‌دیده را از طریق فشرده‌سازی و غیرفشرده‌سازی اطلاعات مهم برنامه‌ریزی و هماهنگ می‌کند. در ابتدا توالی و زمان‌بندی گام‌ها به‌طور جداگانه در مغز برنامه‌ریزی می‌شوند، اما با تمرین، این عناصر مجزا به صورت یکپارچه در جریانی از فعالیت‌های هماهنگ مغز ادغام می‌شوند. این فرآیند شامل شبکه‌ای از نورون‌ها در کورتکس (لایه‌ی بیرونی مغز) است که وظیفه‌ی تنظیم حرکات را برعهده دارد.

در ورزش بیسبال، بازیکن ضربه‌زن باید به شکلی دقیق و سریع سرنوشت هر توپی را که بازیکن پیچر پرتاب می‌کند، پیش‌بینی کند. برای مثال آیا توپ در ناحیه ضربه وارد می‌شود و با چه سرعتی خواهد آمد؟

بر اساس پیش‌بینی ضربه‌زن، فعالیت مغز هم تغییر می‌کند. به‌‌طور خاص، طبق مطالعه‌ای در سال ۲۰۲۲ در مجله سلبرال کورتکس، نورون‌های درون ناحیه‌ای از مغز به نام قشر بیرونی شکمی چپ در این سناریوها تغییر می‌کنند. به‌گفته‌ی نویسندگان، دلیل این امر احتمالا توانایی منحصربه‌فرد ضربه‌زن در ارتباط‌دادن نشانه‌های بصری در مورد حرکات پیچر با مسیر بالقوه‌ی توپ است.

از نظر ساختاری، پژوهش‌ها همچنین نشان داده است که شیار گیجگاهی فوقانی (STS) در شیرجه‌زن‌های حرفه‌ای نسبت به تازه‌کارها ضخیم‌تر است. STS منطقه‌ای از مغز است که نقش مهمی در ادراک حرکتی دارد و به رمزگشایی اهداف پشت حرکت‌ها کمک می‌کند. این قابلیت هنگام شیرجه معنا پیدا می‌کند؛ زیرا این ورزشکارها اغلب اوقات با نگاه‌کردن به عملکرد شیرجه‌زن‌های دیگر یاد می‌گیرند. البته این مسئله درمورد ورزش‌های دیگر نیز صدق می‌کند.

ورزشکارهای آکروباتیک مثل ژیمناست‌ها از مهارت‌های حسی عمقی چشمگیر یا توانایی درک بدن خود در فضا برخوردار هستند. شبکه‌ای پیچیده از نورون‌های درون مخچه، منطقه‌ای از پایه مغز به ورزشکارها امکان می‌دهد که به‌سرعت مسیر خود در هوا را تصحیح کنند یا اگر چیزی طبق برنامه پیش نرفت، تعادل خود را روی دستگاه از دست ندهند.

در صورتی که شبکه‌ی ایمنی ادراک فضایی دچار اختلال شود، می‌تواند باعث شود ورزشکار کنترل بدن خود را در میانه از دست بدهد و پیامدهای بالقوه مرگبار به دنبال خواهد داشت. این اتفاق برای سیمون بیلز، ژیمناست آمریکایی در طول المپیک توکیو ۲۰۲۰ رخ داد.

ورزشکارها باید به شکل مناسبی حواس خود را تقسیم کنند و به صورتی پویا بین روش‌های مختلف فکر کردن، تغییر مسیر دهند. برای مثل بازیکن فوتبالی که در حال دریبل توپ در طول مسابقه است، در صورت برخورد با بازیکن تیم مقابل باید به سرعت جهت خود را تغییر دهد.

مهارت‌های شناختی مورد نیاز برای تغییر توجه را می‌توان در زندگی روزمره و وظایفی مثل گوش‌دادن به پادکست در حین نظافت خانه مشاهده کرد. پژوهشی در سال ۲۰۲۲ در مجله‌ی بین‌المللی روانشناسی ورزشی، شواهدی را ارائه داد که نشان می‌دهند ورزشکارها در این زمینه عملکردی بسیار بهتر از غیرورزشکارها دارند.

ورزشکاران ورزش‌های تیمی که به تمرینات هوازی یا اینتروال با شدت بالا نیاز دارند، مهارت‌های ویژه‌ای در زمینه‌ی تغییر توجه داشتند. پژوهشگران دریافتند که آن‌ها به دلیل انعطاف‌پذیری شناختی و توانایی خود در تخصیص مناسب توجه، از دیگران متمایز بودند.

هنوز مشخص نیست چرا تمرین‌های ورزشی بر شناخت افراد تأثیر می‌گذارند. به گفته‌ی ارت کرامر، یکی از مؤلفان مطالعه، برای پی‌بردن به این موضوع به پژوهش بلندمدت یا آزمون کنترل‌شده‌ی تصادفی نیاز داریم؛ بدین صورت که برخی کودکان تحت تمرین‌های ورزشی قرار بگیرند، درحالی‌که برخی دیگر این آموزش‌ها را نگذرانند و سپس در طول زمان بر آن‌ها نظارت شود. بااین‌حال، چنین پژوهشی غیراخلاقی خواهد بود؛ زیرا انجام آن مستلزم محروم‌کردن گروهی از کودکان از دسترسی به ورزش است.

مزایای شناختی تمرین‌های ورزشی در طول عمر ادامه دارد. شاید هیچ نمونه‌ای بهتر از الگا کوتلکو، ورزشکار دو و میدانی کانادایی را نتوان مثال زد که دارای بیش از ۳۰ رکورد جهانی است. کرامر و همکارانش پیش از فوت الگا در سال ۲۰۱۴ در سن ۹۵ سالگی، مغز او را در آزمایشگاه بررسی کرده بودند.

با افزایش سن، ماده سفید مغز که وظیفه‌ی اتصال نورون‌ها در بخش‌های مختلف را برعهده دارد رو به زوال می‌رود. با این‌حال پژوهشگرها متوجه شدند که ماده سفید مغز الگا با وجود آنکه وی در اواسط دهه ۹۰ زندگی‌اش به‌سر می‌برد، نسبت به زنان کمتر فعال در سی‌ سال گذشته دست‌نخورده‌تر باقی مانده است.

الگا همچنین در واکنش به وظایف شناختی سریع‌تر از ۹۰ ساله‌های دیگر بود و حافظه‌ی بهتری نیز نسبت به آن‌ها داشت. البته نمی‌توان صرفا از یک ورزشکار به نتایج کلی رسید. با این‌حال به گفته‌ی پژوهشگرها تنها یک الگا وجود داشت. به همین دلیل او صرفا چشم‌انداز کوچکی از آثار بلندمدت تمرین‌های ورزشی بر مغز را به دانشمندان ارائه داد.

تقویت آموزش مغزی ورزشکارها از سنین پائین می‌تواند به دستاوردهای ورزشی بیشتری در آینده بینجامد. به گفته‌ی کایلی استیل، دانشمند ورزشی دانشگاه غرب سیدنی استرالیا، در نقطه‌ای از تمرین ورزشکارها، بدن انسان نمی‌تواند فراتر برود، اما می‌توان روی مهارت‌های شناختی کار کرد.

استیل و همکارانش بر این باورند که مربی‌ها باید بیشتر بر توانایی‌های شناختی ورزشکارها مثل حافظه و مهارت‌های تصمیم‌گیری تمرکز کنند. این مسئله به‌ویژه در طول سال‌های اولیه‌ی زندگی، یعنی زمانی که مغز انعطاف بیشتری دارد، از اهمیت برخوردار است. در ورزش‌های توپی مثل فوتبال، این نوع تمرین شامل درخواست از بازیکنان برای استفاده از پای غیرغالب برای ضربه زدن به توپ است. استیل پیشنهاد می‌دهد:

اگر تمرین‌های بیشتری را در رابطه با بهبود شناختی به‌ویژه در سال‌های اول تشویق کنیم به‌مرورزمان از نظر تاکتیکی بازیکنان حرفه‌ای‌تری خواهیم داشت.