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近日，国产游戏《黑神话：悟空》成为全球游戏玩家的焦点，相关话题持续霸榜。
回顾国内游戏市场，据《2023年中国游戏产业报告》显示：2023年国内游戏市场的用户规模达到了6.68亿人，同比增长了0.61%，创下了历史新高。
中国游戏玩家群体规模庞大，游戏作为一种独特的娱乐方式，其背后所隐藏的复杂的大脑活动机制，无疑激起了科研工作者持续且深入的探索兴趣。
为了便于广大科研工作者开展相关项目研究，小磁专门收集整理了近些年与游戏相关的论文成果，供大家随时学习、查阅~
今天，我们将从脑电图(EEG)和近红外脑功能成像技术(fNIRS)在游戏相关研究课题中的应用进行分享，希望可以给你带来一些启发。
脑电在游戏领域的科研探索
当下，已有不少研究人员通过EEG等技术对游戏下的大脑活动进行了深入研究，并取得了丰硕的成果。
1.《益智游戏中压力和认知指标的评估:神经心理学、生化和电生理学方法》
该文研究了益智游戏对玩家压力和认知指标的影响，通过神经心理学、生物化学和电生理学（使用14通道EEG-Emotive设备记录参与者的脑电波）方法进行评估。研究结果表明，玩益智游戏可以降低唾液皮质醇和α-淀粉酶水平，显著提高玩家的注意力和持续性注意力，同时增强认知能力。参考文献👉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.《可怕的视频游戏中的感知压力和认知功能量化：脑电图特征和生化测量》
该文研究了恐怖视频游戏对玩家心理压力和认知功能的影响，通过EEG特征和生物化学测量，发现恐怖游戏会显著增加玩家的心理压力、兴奋和厌恶感，降低催产素和脑源性神经营养因子水平，从而对认知能力产生负面影响。参考文献👉Aliyari H, Golabi S, Sahraei H, Sahraei M, Minaei-Bidgoli B, Daliri MR, Hazrati R, Tadayyoni H, Kazemi M. Perceived Stress and Cognition 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.《鼓励欺骗行为的竞争性双人游戏中神经特征的脑电图数据集》
本文介绍了一个以竞争性两人卡牌游戏为基础的EEG数据集，旨在研究欺骗行为相关的神经机制。该数据集包含了丰富的信息，包括事件相关电位、微状态分析以及最新的解码方法等，为未来研究提供了基准。参考文献👉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<英雄联盟>时网络游戏障碍特征的脑电图参数选择》
该文章旨在通过一系列统计过程，找出能够真正反映被试者中IGD特征的关键脑区和有效的EEG参数。研究使用了16个通道的EEG，在受试者玩《英雄联盟》时进行采集。通过t检验、因子分析、Pearson相关系数以及逻辑回归分析等方法，最终发现Alpha、感觉运动节律(SMR)和MidBeta范围内的参数是从Fp1、C3、C4和O1通道中区分IGD症状与被试者最有效的指标。研究还强调了新观察到的EEG交叉现象，并指出其在解释先前研究不一致的结果方面的重要性。最后，本研究通过逻辑回归模型定量地区分IGD组和健康组，并报告了参数的性能。参考文献👉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.《游戏相关任务对游戏障碍诊断和分类的影响》
该文章介绍了游戏成瘾(GD)是一种以无法满足的视频游戏需求为特征的行为，并探讨了通过生物信号测量和视频游戏任务来客观诊断GD的可行性。参考文献👉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.《电子游戏成瘾与抑制控制问题的早期阶段有关：一项使用提示 Go/NoGo 任务的事件相关潜力研究》
该研究旨在通过Go/NoGo任务，调查视频游戏成瘾者在抑制控制早期的困难以及与之相关的事件相关电位，进而揭示其对大脑活动的影响。研究发现，视频游戏成瘾组在NoGo试验中的错误显著增多，而在Go试验中的反应时间更快。这些结果表明，视频游戏成瘾者在抑制控制早期存在困难，并表现出一定程度的主动认知控制受损。参考文献👉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在游戏领域的研究探索
目前，fNIRS技术以其非侵入性、高时间分辨率及良好的空间定位能力，成为了研究游戏神经科学的新宠儿，为研究游戏过程中的大脑血氧活动变化带来了全新的方向。
1.《在线视频游戏过程中与事件相关的前额叶激活受到游戏机制、生理唤醒和每日游戏量的调节》
该研究采用功能性近红外光谱(fNIRS)技术，实时监测42名男性大学生玩家在玩《英雄联盟》时的前额叶激活情况，同时记录心率以监控生理唤醒。研究旨在探讨在线视频游戏中的事件相关前额叶反应如何受到游戏机制、生理唤醒和玩家个人特征（如每周游戏时长、游戏等级和网络成瘾量表得分）的影响。本研究提供了实证证据，支持在线视频游戏中事件相关的前额叶激活受到游戏机制、游戏内动态唤醒和玩家个体特征的影响。
参考文献👉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.《以游戏吸引学习者——从功能近红外光谱的见解》
该研究通过神经成像技术探讨了游戏化学习对情绪、行为和认知参与的影响，重点研究了游戏元素在数学学习中对分数理解的作用。参考文献👉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.《基于棋盘游戏的三合一社会互动的脑间同步模式研究：fNIRS研究》
本文通过使用近红外光谱技术(fNIRS)研究了三方棋类游戏在基于社交互动中的脑间同步模式，并探讨了不同合作方式和沟通模式对脑间同步的影响。参考文献👉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.《游戏需求分类与实验疼痛的近红外光谱分析》
该研究利用功能性近红外光谱(fNIRS)和心电图(ECG)等隐式测量方法，对游戏需求水平和实验性疼痛的存在进行分类。20名参与者玩了配置为低需求（简单）和高需求（困难）级别的赛车游戏，同时采用冷压法诱发疼痛。通过特征提取和选择，使用支持向量机(SVM)、k-最近邻(kNN)、朴素贝叶斯(NB)和随机森林(RF)等方法开发了分类器。研究结果表明，使用fNIRS数据的SVM方法在以高于偶然水平分类游戏需求方面有效，但无法以高于偶然水平对疼痛进行分类。这表明当存在另一项任务时，疼痛的分类难度较大。该研究为神经适应性行为提供了支持证据，并探讨了游戏作为疼痛干扰物的潜力。参考文献👉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.《基于电子游戏的手指对拇指对抗运动中年龄对大脑皮层激活和功能连接的影响:一项功能近红外光谱研究》
该研究旨在通过视频游戏中的指尖相对运动，探讨年龄对大脑皮层激活和功能性连接的影响，以揭示老年人认知执行和运动控制功能衰退的神经机制。参考文献👉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.《实际实时互联网游戏期间互联网游戏障碍量表高分者的前额叶皮质激活：使用fNIRS的初步研究》
该研究探讨了实时游戏中的神经机制，以区分目前有争议的网络游戏成瘾(IGD)与其他行为成瘾，并使用功能性近红外光谱法(fNIRS)研究了15名IGD组和15名对照组在游戏中的神经活动。研究发现，IGD组在积极事件中显示出更强的左侧背外侧前额叶皮层(DLPFC)激活，而在消极事件中则显示出较弱的侧OFC激活。参考文献👉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，当你在游戏中操控角色进行着异常酣畅淋漓的战斗时，你的大脑正在经历怎样的变化？
fNIRS技术能够捕捉到这一瞬间，前额叶、运动皮层乃至视听觉处理区域的血氧浓度变化，揭示出游戏体验如何激发玩家的决策制定、手眼协调以及情绪反应。
这不仅是对游戏设计的一次深度剖析，更是对人类认知与情感机制的一次探索之旅。
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总结fNIRS技术能够实时监测大脑的血氧变化：当玩家在沉浸于《黑神话：悟空》这样的热门游戏时，大脑内部究竟发生了哪些神奇的活动，在享受游戏乐趣背后有哪些大脑神经活动的奥秘。
这不仅是技术与游戏的碰撞，更是科学探索的新热点。同时也促进了游戏产业与神经科学、心理学等学科的连接。
期待这一研究方向带来更多突破，开启游戏与科学融合的新篇章！
以上内容由依瑞德集团医学中心整理，
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