或許一項針對新手和高手臨場發(fā)揮時大腦運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，心理學家拉塞爾·波特拉克及他的同事做了一項實驗，觀察從新手變成技術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行掃描，因為磁共振成像掃描儀是塊大磁鐵，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伍勉強選擇了一個簡單的運動技巧來考察大腦的變化。

在這個實驗中，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志物，標志物位于屏幕上標示的4個方位之一。測試對象要盡快根據(jù)標志物的位置作出反應，按下身旁鍵盤上對應的離屏幕標志物最近的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)標志物的位置以恒定不變的順序反復出現(xiàn)，這就像人們學會擊打高爾夫球入洞或在足球中帶球一樣。當大腦開始學會一系列動作時，掃描儀會給出大腦內部活動的畫面。從畫面可以看到測試對象大腦的內部活動，比如足球初學者學習運球這種反復動作（包括踢球、跑、再踢）時大腦內部的活動情況。掃描儀也能反映大腦隨著訓練而發(fā)生的改變。

毫無疑問，隨著訓練的不斷進行，人們對反復活動的處理能力越來越強。波特拉克發(fā)現(xiàn)人們在反復做動作時，大腦的很多區(qū)域都參與到了這個活躍網(wǎng)絡中，特別是與工作記憶和注意力控制有關的大腦額葉。然而，在進行高強度的訓練后，測試對象在反復做這些動作時，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。

人學習那些需要雙手協(xié)調性（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中，職業(yè)鋼琴演奏者用到的大腦網(wǎng)絡區(qū)域比普通人要小，因為他們前額葉皮層和頂葉皮層的活動減弱了。有經驗的高爾夫球手擊球時、技術嫻熟的射手射擊時，他們的大腦與初學者相比運轉得更有效率，高手和新手要完成相同的動作時也是如此。總的來說，隨著學習的深入，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）的神經活動會減弱，這些區(qū)域曾在步驟分解的運動中起著控制作用。

馬里蘭大學體育運動科學家布拉德利·哈特菲爾德把高水平運動員和新手的大腦活動進行了比較，證明高水平運動員的大腦鎮(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，但能在他們運動時呈現(xiàn)出運動員神經活動的畫面。

人腦數(shù)以億計的神經元通過產生微弱的化學電信號進行交流。將一個測量電能的儀器放在大腦細胞旁，只要神經元活動，這頂帽子就能記錄下電壓的變化。但是電勢相對較低，如果不真正進入大腦就無法單獨進行檢測，至少到目前不能。這是因為有太多神經元，周圍的神經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元簇的活動。

哈特菲爾德發(fā)現(xiàn)，體育高手與偶爾運動的人有很大不同。在正常情況下，初學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。在一項對高手和初學者的調查中，哈特菲爾德發(fā)現(xiàn)，技術嫻熟的射手瞄準時與快要扣動扳機時神經活動相對要弱。高手在扣動扳機前那一刻，大腦活動更為明顯。技術嫻熟的射手大腦運動區(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)調與交流減少。一旦扣動扳機，這些區(qū)域彼此間頻繁的交流就停止了。這種協(xié)調性的減弱在初學者身上就沒有發(fā)現(xiàn)。