小磁說(shuō)｜TIPS

近日，國(guó)產(chǎn)游戲《黑神話：悟空》成為全球游戲玩家的焦點(diǎn)，相關(guān)話題持續(xù)霸榜。

回顧國(guó)內(nèi)游戲市場(chǎng)，據(jù)《2023年中國(guó)游戲產(chǎn)業(yè)報(bào)告》顯示：2023年國(guó)內(nèi)游戲市場(chǎng)的用戶規(guī)模達(dá)到了6.68億人，同比增長(zhǎng)了0.61%，創(chuàng)下了歷史新高。

中國(guó)游戲玩家群體規(guī)模龐大，游戲作為一種獨(dú)特的娛樂(lè)方式，其背后所隱藏的復(fù)雜的大腦活動(dòng)機(jī)制，無(wú)疑激起了科研工作者持續(xù)且深入的探索興趣。

為了便于廣大科研工作者開(kāi)展相關(guān)項(xiàng)目研究，小磁專門收集整理了近些年與游戲相關(guān)的論文成果，供大家隨時(shí)學(xué)習(xí)、查閱~

今天，我們將從腦電圖(EEG)和近紅外腦功能成像技術(shù)(fNIRS)在游戲相關(guān)研究課題中的應(yīng)用進(jìn)行分享，希望可以給你帶來(lái)一些啟發(fā)。

腦電在游戲領(lǐng)域的科研探索

當(dāng)下，已有不少研究人員通過(guò)EEG等技術(shù)對(duì)游戲下的大腦活動(dòng)進(jìn)行了深入研究，并取得了豐碩的成果。

1.《益智游戲中壓力和認(rèn)知指標(biāo)的評(píng)估:神經(jīng)心理學(xué)、生化和電生理學(xué)方法》

該文研究了益智游戲?qū)ν婕覊毫驼J(rèn)知指標(biāo)的影響，通過(guò)神經(jīng)心理學(xué)、生物化學(xué)和電生理學(xué)（使用14通道EEG-Emotive設(shè)備記錄參與者的腦電波）方法進(jìn)行評(píng)估。研究結(jié)果表明，玩益智游戲可以降低唾液皮質(zhì)醇和α-淀粉酶水平，顯著提高玩家的注意力和持續(xù)性注意力，同時(shí)增強(qiáng)認(rèn)知能力。

參考文獻(xiàn)Aliyari H, Golabi S, Sahraei H, Daliri MR, Minaei-Bidgoli B, Tadayyoni H, Kazemi M. Evaluation of Stress and Cognition Indicators in a Puzzle Game: Neuropsychological, Biochemical and Electrophysiological Approaches. Arch Razi Inst. 2022 Aug 31;77(4):1397-1403. doi: 10.22092/ARI.2021.356500.1855. PMID: 36883163; PMCID: PMC9985795.

2.《可怕的視頻游戲中的感知壓力和Cfognition功能量化：腦電圖特征和生化測(cè)量》

該文研究了恐怖視頻游戲?qū)ν婕倚睦韷毫驼J(rèn)知功能的影響，通過(guò)EEG特征和生物化學(xué)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)恐怖游戲會(huì)顯著增加玩家的心理壓力、興奮和厭惡感，降低催產(chǎn)素和腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子水平，從而對(duì)認(rèn)知能力產(chǎn)生負(fù)面影響。

參考文獻(xiàn)Aliyari H, Golabi S, Sahraei H, Sahraei M, Minaei-Bidgoli B, Daliri MR, Hazrati R, Tadayyoni H, Kazemi M. Perceived Stress and Cfognition Function Quantification in a Scary Video Game: An Electroencephalogram Features and Biochemical Measures. Basic Clin Neurosci. 2023 Mar-Apr;14(2):297-309. doi: 10.32598/bcn.2022.3811.1. Epub 2023 Mar 1. PMID: 38107533; PMCID: PMC10719968.

3.《鼓勵(lì)欺騙行為的競(jìng)爭(zhēng)性雙人游戲中神經(jīng)特征的腦電圖數(shù)據(jù)集》

本文介紹了一個(gè)以競(jìng)爭(zhēng)性兩人卡牌游戲?yàn)榛A(chǔ)的EEG數(shù)據(jù)集，旨在研究欺騙行為相關(guān)的神經(jīng)機(jī)制。該數(shù)據(jù)集包含了豐富的信息，包括事件相關(guān)電位、微狀態(tài)分析以及最新的解碼方法等，為未來(lái)研究提供了基準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)Chen Y, Fazli S, Wallraven C. An EEG Dataset of Neural Signatures in a Competitive Two-Player Game Encouraging Deceptive Behavior. Sci Data. 2024 Apr 16;11(1):389. doi: 10.1038/s41597-024-03234-y. PMID: 38627400; PMCID: PMC11021485.

4.《反映游玩 <英雄聯(lián)盟> 時(shí)網(wǎng)絡(luò)游戲障礙特征的腦電圖參數(shù)選擇》

該文章旨在通過(guò)一系列統(tǒng)計(jì)過(guò)程，找出能夠真正反映被試者中IGD特征的關(guān)鍵腦區(qū)和有效的EEG參數(shù)。研究使用了16個(gè)通道的EEG，在受試者玩《英雄聯(lián)盟》時(shí)進(jìn)行采集。通過(guò)t檢驗(yàn)、因子分析、Pearson相關(guān)系數(shù)以及邏輯回歸分析等方法，最終發(fā)現(xiàn)Alpha、感覺(jué)運(yùn)動(dòng)節(jié)律(SMR)和MidBeta范圍內(nèi)的參數(shù)是從Fp1、C3、C4和O1通道中區(qū)分IGD癥狀與被試者最有效的指標(biāo)。研究還強(qiáng)調(diào)了新觀察到的EEG交叉現(xiàn)象，并指出其在解釋先前研究不一致的結(jié)果方面的重要性。最后，本研究通過(guò)邏輯回歸模型定量地區(qū)分IGD組和健康組，并報(bào)告了參數(shù)的性能。

參考文獻(xiàn)Kim JY, Kim DJ, Im SK, Kim HS, Park JS. EEG Parameter Selection Reflecting the Characteristics of Internet Gaming Disorder While Playing League of Legends. Sensors (Basel). 2023 Feb 2;23(3):1659. doi: 10.3390/s23031659. PMID: 36772696; PMCID: PMC9919677.

5.《游戲相關(guān)任務(wù)對(duì)游戲障礙診斷和分類的影響》

該文章介紹了游戲成癮(GD)是一種以無(wú)法滿足的視頻游戲需求為特征的行為，并探討了通過(guò)生物信號(hào)測(cè)量和視頻游戲任務(wù)來(lái)客觀診斷GD的可行性。

參考文獻(xiàn)Choi J, Choi Y, Jung YC, Lee J, Lee J, Park E, Kim IY. Effects of Game-Related Tasks for the Diagnosis and Classification of Gaming Disorder. Biosensors (Basel). 2024 Jan 13;14(1):42. doi: 10.3390/bios14010042. PMID: 38248419; PMCID: PMC10812970.

6.《電子游戲成癮與抑制控制問(wèn)題的早期階段有關(guān)：一項(xiàng)使用提示 Go/NoGo 任務(wù)的事件相關(guān)潛力研究》

該研究旨在通過(guò)Go/NoGo任務(wù)，調(diào)查視頻游戲成癮者在抑制控制早期的困難以及與之相關(guān)的事件相關(guān)電位，進(jìn)而揭示其對(duì)大腦活動(dòng)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，視頻游戲成癮組在NoGo試驗(yàn)中的錯(cuò)誤顯著增多，而在Go試驗(yàn)中的反應(yīng)時(shí)間更快。這些結(jié)果表明，視頻游戲成癮者在抑制控制早期存在困難，并表現(xiàn)出一定程度的主動(dòng)認(rèn)知控制受損。

參考文獻(xiàn)Fathi M, Pourrahimi AM, Poormohammad A, Sardari S, Rajizadeh MA, Mazhari S, Pourkand D. Video game addiction is associated with early stage of inhibitory control problems: An event-related potential study using cued Go/NoGo task. Addict Biol. 2024 Apr;29(4):e13391. doi: 10.1111/adb.13391. PMID: 38564585; PMCID: PMC10986938.

fNIRS在游戲領(lǐng)域的研究探索

目前，fNIRS技術(shù)以其非侵入性、高時(shí)間分辨率及良好的空間定位能力，成為了研究游戲神經(jīng)科學(xué)的新寵兒，為研究游戲過(guò)程中的大腦血氧活動(dòng)變化帶來(lái)了全新的方向。

1.《在線視頻游戲過(guò)程中與事件相關(guān)的前額葉激活受到游戲機(jī)制、生理喚醒和每日游戲量的調(diào)節(jié)》

該研究采用功能性近紅外光譜(fNIRS)技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)42名男性大學(xué)生玩家在玩《英雄聯(lián)盟》時(shí)的前額葉激活情況，同時(shí)記錄心率以監(jiān)控生理喚醒。研究旨在探討在線視頻游戲中的事件相關(guān)前額葉反應(yīng)如何受到游戲機(jī)制、生理喚醒和玩家個(gè)人特征（如每周游戲時(shí)長(zhǎng)、游戲等級(jí)和網(wǎng)絡(luò)成癮量表得分）的影響。本研究提供了實(shí)證證據(jù)，支持在線視頻游戲中事件相關(guān)的前額葉激活受到游戲機(jī)制、游戲內(nèi)動(dòng)態(tài)喚醒和玩家個(gè)體特征的影響。

參考文獻(xiàn)Long K, Zhang X, Wang N, Lei H. Event-related prefrontal activations during online video game playing are modulated by game mechanics, physiological arousal and the amount of daily playing. Behav Brain Res. 2024 Jul 9;469:115038. doi: 10.1016/j.bbr.2024.115038. Epub 2024 May 3. PMID: 38705282.

2.《以游戲吸引學(xué)習(xí)者——從功能近紅外光譜的見(jiàn)解》

該研究通過(guò)神經(jīng)成像技術(shù)探討了游戲化學(xué)習(xí)對(duì)情緒、行為和認(rèn)知參與的影響，重點(diǎn)研究了游戲元素在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中對(duì)分?jǐn)?shù)理解的作用。

參考文獻(xiàn) De Nicolò M, Kanatschnig T, Hons M, Wood G, Kiili K, Moeller K, Greipl S, Ninaus M, Kober SE. Engaging learners with games-Insights from functional near-infrared spectroscopy. PLoS One. 2023 Jun 6;18(6):e0286450. doi: 10.1371/journal.pone.0286450. PMID: 37279251; PMCID: PMC10243642.

3.《基于棋盤游戲的三合一社會(huì)互動(dòng)的腦間同步模式研究：fNIRS研究》

本文通過(guò)使用近紅外光譜技術(shù)(fNIRS)研究了三方棋類游戲在基于社交互動(dòng)中的腦間同步模式，并探討了不同合作方式和溝通模式對(duì)腦間同步的影響。

參考文獻(xiàn) Park J, Shin J, Lee J, Jeong J. Inter-Brain Synchrony Pattern Investigation on Triadic Board Game Play-Based Social Interaction: An fNIRS Study. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 2023;31:2923-2932. doi: 10.1109/TNSRE.2023.3292844. Epub 2023 Jul 12. PMID: 37410649.

4.《游戲需求分類與實(shí)驗(yàn)疼痛的近紅外光譜分析》

該研究利用功能性近紅外光譜(fNIRS)和心電圖(ECG)等隱式測(cè)量方法，對(duì)游戲需求水平和實(shí)驗(yàn)性疼痛的存在進(jìn)行分類。20名參與者玩了配置為低需求（簡(jiǎn)單）和高需求（困難）級(jí)別的賽車游戲，同時(shí)采用冷壓法誘發(fā)疼痛。通過(guò)特征提取和選擇，使用支持向量機(jī)(SVM)、k-最近鄰(kNN)、樸素貝葉斯(NB)和隨機(jī)森林(RF)等方法開(kāi)發(fā)了分類器。研究結(jié)果表明，使用fNIRS數(shù)據(jù)的SVM方法在以高于偶然水平分類游戲需求方面有效，但無(wú)法以高于偶然水平對(duì)疼痛進(jìn)行分類。這表明當(dāng)存在另一項(xiàng)任務(wù)時(shí)，疼痛的分類難度較大。該研究為神經(jīng)適應(yīng)性行為提供了支持證據(jù)，并探討了游戲作為疼痛干擾物的潛力。

參考文獻(xiàn) Fairclough SH, Dobbins C, Stamp K. Classification of Game Demand and the Presence of Experimental Pain Using Functional Near-Infrared Spectroscopy. Front Neuroergon. 2021 Dec 21;2:695309. doi: 10.3389/fnrgo.2021.695309. PMID: 38235227; PMCID: PMC10790923.

5.《基于電子游戲的手指對(duì)拇指對(duì)抗運(yùn)動(dòng)中年齡對(duì)大腦皮層激活和功能連接的影響:一項(xiàng)功能近紅外光譜研究》

該研究旨在通過(guò)視頻游戲中的指尖相對(duì)運(yùn)動(dòng)，探討年齡對(duì)大腦皮層激活和功能性連接的影響，以揭示老年人認(rèn)知執(zhí)行和運(yùn)動(dòng)控制功能衰退的神經(jīng)機(jī)制。

參考文獻(xiàn) Zhang N, Yuan X, Li Q, Wang Z, Gu X, Zang J, Ge R, Liu H, Fan Z, Bu L. The effects of age on brain cortical activation and functional connectivity during video game-based finger-to-thumb opposition movement: A functional near-infrared spectroscopy study. Neurosci Lett. 2021 Feb 16;746:135668. doi: 10.1016/j.neulet.2021.135668. Epub 2021 Jan 23. PMID: 33497717.

6.《實(shí)際實(shí)時(shí)互聯(lián)網(wǎng)游戲期間互聯(lián)網(wǎng)游戲障礙量表高分者的前額葉皮質(zhì)激活：使用fNIRS的初步研究》

該研究探討了實(shí)時(shí)游戲中的神經(jīng)機(jī)制，以區(qū)分目前有爭(zhēng)議的網(wǎng)絡(luò)游戲成癮(IGD)與其他行為成癮，并使用功能性近紅外光譜法(fNIRS)研究了15名IGD組和15名對(duì)照組在游戲中的神經(jīng)活動(dòng)。研究發(fā)現(xiàn)，IGD組在積極事件中顯示出更強(qiáng)的左側(cè)背外側(cè)前額葉皮層(DLPFC)激活，而在消極事件中則顯示出較弱的側(cè)OFC激活。

參考文獻(xiàn) Cho TH, Nah Y, Park SH, Han S. Prefrontal cortical activation in Internet Gaming Disorder Scale high scorers during actual real-time internet gaming: A preliminary study using fNIRS. J Behav Addict. 2022 Apr 7;11(2):492–505. doi: 10.1556/2006.2022.00017. Epub ahead of print. PMID: 35394923; PMCID: PMC9295239.

想象一下，當(dāng)你在游戲中操控角色進(jìn)行著異常酣暢淋漓的戰(zhàn)斗時(shí)，你的大腦正在經(jīng)歷怎樣的變化？

fNIRS技術(shù)能夠捕捉到這一瞬間，前額葉、運(yùn)動(dòng)皮層乃至視聽(tīng)覺(jué)處理區(qū)域的血氧濃度變化，揭示出游戲體驗(yàn)如何激發(fā)玩家的決策制定、手眼協(xié)調(diào)以及情緒反應(yīng)。

這不僅是對(duì)游戲設(shè)計(jì)的一次深度剖析，更是對(duì)人類認(rèn)知與情感機(jī)制的一次探索之旅。

總結(jié)

fNIRS技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)大腦的血氧變化：當(dāng)玩家在沉浸于《黑神話：悟空》這樣的熱門游戲時(shí)，大腦內(nèi)部究竟發(fā)生了哪些神奇的活動(dòng)，在享受游戲樂(lè)趣背后有哪些大腦神經(jīng)活動(dòng)的奧秘。

這不僅是技術(shù)與游戲的碰撞，更是科學(xué)探索的新熱點(diǎn)。同時(shí)也促進(jìn)了游戲產(chǎn)業(yè)與神經(jīng)科學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科的連接。

期待這一研究方向帶來(lái)更多突破，開(kāi)啟游戲與科學(xué)融合的新篇章！

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