腦電EEG和fNIRS在游戲領(lǐng)域的研究成果匯總，助力游戲神經(jīng)科學(xué)研究

隨著國產(chǎn)3A大作《黑神話：悟空》的上線，憑借精美畫面與深度劇情，迅速吸引全球玩家關(guān)注，相關(guān)話題持續(xù)熱門。截至目前，《黑神話：悟空》的總銷量已經(jīng)達(dá)到了1730萬份，且該游戲的總收入已經(jīng)超過了8.3億美元（約合人民幣57億）。

據(jù)《2024年1-6月中國游戲產(chǎn)業(yè)報(bào)告》，國內(nèi)游戲用戶規(guī)模達(dá)6.74億，同比增長0.88%，彰顯龐大玩家基數(shù)與市場(chǎng)潛力。
 

本文收集整理了近年來腦電 EEG 和 fNIRS 在游戲領(lǐng)域的研究成果，旨在為游戲神經(jīng)科學(xué)研究提供有力支持與啟發(fā)。這些研究不僅揭示了游戲過程中大腦在認(rèn)知處理、情感體驗(yàn)及社交互動(dòng)等方面的復(fù)雜運(yùn)作機(jī)制，更為游戲設(shè)計(jì)、教育應(yīng)用、心理健康干預(yù)等多個(gè)領(lǐng)域開辟了全新的視角與可能性。
 

EEG在游戲領(lǐng)域的科研探索

當(dāng)前，眾多研究人員正積極運(yùn)用EEG（腦電圖）等技術(shù)，對(duì)游戲過程中的大腦活動(dòng)展開了深入而廣泛的探索，并已取得了豐碩的研究成果。

1.《恐怖視頻游戲中的感知壓力和認(rèn)知功能量化：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�和認(rèn)知功能的影響，通過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 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.

2.《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》
本研究通過一系列統(tǒng)計(jì)過程分析了EEG數(shù)據(jù)，以確定區(qū)分互聯(lián)網(wǎng)游戲障礙（IGD）受試者和健康受試者的最有效參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)在玩游戲時(shí)，特定EEG波段的參數(shù)（如Alpha波、SMR和中Beta波）在IGD受試者中表現(xiàn)出顯著差異，這些參數(shù)可以作為IGD癥狀的定量評(píng)估指標(biāo)。此外，研究還揭示了EEG相對(duì)功率的動(dòng)態(tài)變化，這可能解釋了以往研究中的不一致結(jié)果。

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.
 

3.《游戲相關(guān)任務(wù)對(duì)游戲障礙診斷和分類的影響》
本研究探討了游戲障礙（GD）患者在執(zhí)行不同認(rèn)知任務(wù)（持續(xù)操作任務(wù)和在線視頻游戲）時(shí)的認(rèn)知功能變化。通過腦電圖（EEG）和心率變異性等指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)游戲障礙組在在線視頻游戲任務(wù)中表現(xiàn)出左額區(qū)和心率變異性的顯著變化，這些變化與網(wǎng)癮和沖動(dòng)性相關(guān)。研究表明，游戲障礙患者的認(rèn)知功能下降具有任務(wù)依賴性，這為游戲障礙的診斷和分類提供了新的視角。

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.

4.《電子游戲成癮與抑制控制問題的早期階段有關(guān)：一項(xiàng)使用提示 Go/NoGo 任務(wù)的事件相關(guān)潛力研究》
本研究旨在通過使用提示性Go/NoGo任務(wù)來研究VGA對(duì)與反應(yīng)抑制相關(guān)的大腦活動(dòng)的影響，以探討行為反應(yīng)和事件相關(guān)電位與特定反應(yīng)抑制之間的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，視頻游戲成癮者（VGA）在反應(yīng)抑制方面存在困難，表現(xiàn)為NoGo試次中遺漏錯(cuò)誤增多，且大腦早期抑制性電位N2的振幅顯著降低，表明其在主動(dòng)認(rèn)知控制方面受損。

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)域的科研探索

當(dāng)前，fNIRS（功能性近紅外光譜成像）技術(shù)憑借其非侵入性、高時(shí)間分辨率以及精準(zhǔn)的空間定位能力，成為了研究游戲神經(jīng)科學(xué)的新寵兒，為深入探究游戲過程中大腦血氧活動(dòng)的變化開辟了開辟了全新的視角與路徑，引領(lǐng)著研究向更加精細(xì)與前沿的方向發(fā)展。

1.《在線視頻游戲過程中與事件相關(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)》
本研究采用功能性近紅外光譜技術(shù)（fNIRS）記錄了42名男性大學(xué)生在玩《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。發(fā)現(xiàn)不同游戲事件（如擊殺和被殺）引發(fā)的前額葉激活模式受游戲機(jī)制、生理喚醒和個(gè)體游戲時(shí)長的影響。

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解》
該研究通過神經(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》
本研究主要探索了使用功能性近紅外光譜（fNIRS）數(shù)據(jù)來分類游戲需求水平和疼痛狀態(tài)的可能性。參與者在玩不同難度級(jí)別的賽車游戲時(shí)，同時(shí)接受冷壓測(cè)試以評(píng)估疼痛反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，fNIRS數(shù)據(jù)能有效分類游戲需求的難易程度，但在同時(shí)存在另一項(xiàng)任務(wù)時(shí)，難以準(zhǔn)確分類疼痛狀態(tài)。這顯示了fNIRS在評(píng)估認(rèn)知任務(wù)需求方面的潛力，同時(shí)也指出了在復(fù)雜情境下評(píng)估疼痛的挑戰(zhàn)。

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.《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)你沉浸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？

可穿戴EEG和fNIRS技術(shù)能夠捕捉到游戲過程中大腦皮層的腦電波變化，以及前額葉、運(yùn)動(dòng)皮層乃至視聽覺處理區(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更多突破，開啟游戲與科學(xué)融合的新篇章！
 

Brite系列
Brite 系列產(chǎn)品是便攜式功能性近紅外光譜（fNIRS）設(shè)備，可測(cè)量所有年齡段受試者的大腦活動(dòng)以及任何大腦區(qū)域：從最通用、最便攜的 27 通道 Brite到專為前額葉皮層設(shè)計(jì)的設(shè)備，再到專為 0 至 1.5 歲嬰兒設(shè)計(jì)的 BabyBrite，Brite 系列為每項(xiàng)研究提供了完美的解決方案。
 

PortaLite MKII
PortaLite MKII是一款便攜式近紅外設(shè)備，配有兩個(gè)可拆卸的傳感器，用于測(cè)量大腦或肌肉中的氧含量。每個(gè)傳感器有6個(gè)通道，3個(gè)長分離通道和3個(gè)短分離通道，用于測(cè)量氧血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的相對(duì)濃度變化以及組織飽和度指數(shù)（TSI）。使用兩個(gè)傳感器，PortaLite MKII 可以輕松地同時(shí)監(jiān)測(cè)不同部位，例如大腦和肌肉，或兩個(gè)大腦半球。