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EEG脑电数据揭示电子游戏专业玩家的视觉注意力集中程度高于普通人

类似魔兽世界、帝国时代和全面战争等即时战略游戏拥有超过百万的玩家。玩家们通过战略规划、选择性注意、感觉运动技能和团队合作来获得这些游戏的胜利,这对大脑提出了很高的要求。

以往研究表明,游戏过程中获得的经验可以改善人的认知能力,例如对对比更敏感,更好的眼与手的协调能力,以及更好的记忆力。然而,游戏对时间视觉选择性注意(temporal visual selective attention)的关键认知功能(即在快速视觉刺激中区分重要信息和无关信息的能力)的长期影响却从未被研究过。

在《人类神经科学前沿》杂志中,研究人员首次表明,实时策略游戏的专业玩家具有更快的信息处理能力,能够将更多的认知能力分配给单个视觉刺激,并随着时间的推移,在连续刺激之间更有效地分配有限的认知资源。这些发现表明,实时策略游戏可以引起大脑的长期变化,并使时间视觉选择性注意得到改善。

为了研究电子游戏电子游戏对视觉选择性注意的影响,电子科技大学神经教育部重点实验室的宫殿坤副教授和团队从电子科技大学选择了38名志愿者,均为健康的年轻男性学生。其中一半志愿者是为英雄联盟的高段位玩家(玩家排名前 7% ),至少有两年以上的游戏经验;其余的为游戏新手(玩家排名在 30-45% 之间),玩英雄联盟的时间不超过六个月。

志愿者需执行研究人员给定的注意瞬脱任务,通过结合任务执行结果以及脑电图数据,分析英雄联盟游戏专业玩家和非专业玩家在视觉选择性注意上的表现差异。

注意瞬脱任务和脑电记录分析

注意瞬脱是一种反映分配选择性注意的时间成本的现象。在快速连续地呈现两个目标刺激的情况下,第一个目标出现后的几百毫秒的时间内,人无法准确的辨别(甚至检测)出第二个目标刺激。

注意瞬脱任务使用的程序

一般情况下,由于注意力资源的局限性和资源的分配不均的特性,当第二个目标对象出现在第一个目标对象出现后的 200-500 毫秒内,人们通常会因为注意瞬脱而错过了第二个目标对象;也就是说,大脑的注意力资源被第一个目标对象暂时占用了。

志愿者被要求坐在电脑屏幕前完成注意瞬脱任务,电脑显示器会呈现快速的数字和字母流,时间间隔为 100 毫秒,在目标对象出现时,志愿者要即时按下按钮。在两小时内,志愿者进行了 480 次试验。通过注意瞬脱任务,志愿者错过的字母的倾向性越大,按下正确按钮的频率就越低,意味着任务的完成度越差。

为了在整个实验过程中监测并定位大脑的活动,研究人员在志愿者的大脑顶叶上安放了电极,这些电极能够记录事件相关电位(Event-Related Potentials, ERPs)。最终以ERP的P3b期(第二目标出现后的 P3 最大值)为关注重点,也就是刺激开始后的 200 到 500 毫秒之间达到最大的振幅。

P3 (反映信息处理的速度)峰值延迟更早,表明信息处理速度更快;P3 振幅(幅度表示刺激注意力分配的资源量)越强,注意力资源分配给目标的注意力就越多,注意力资源的部署就越灵活。

最终结果发现英雄联盟专业玩家在这项任务中表现得比业余玩家更好。注意瞬脱任务表明,专业玩家不容易错过目标,能更准确、快速地察觉目标。

脑电图生理数据显示,专业玩家在注意瞬脱任务中的 P3峰值潜伏期较早,峰值也更高,表明相对于业余玩家来说,专业玩家能够更有效地检测目标,其视觉选择性注意力集中程度也更高。

从 lag3 阶段的 P3 峰值来看,专业玩家 P3 峰值的出现早于业余玩家,这表明专业玩家具有更快的信息处理能力

此外,通过对志愿者在注意瞬脱任务的表现分析,游戏专家分配给目标的注意力资源比非专家志愿者多。从 P3 的变化幅度可以看出,在 lag3 和 lag8 阶段,游戏专家的 P3 振幅大于非专家志愿者。

为了探究注意力资源分配出现差异的原因,研究人员进行了进一步分析。结果显示,非专家志愿者对第一个目标分配的注意力资源多于第二个目标;而游戏专家对两个目标的注意力资源进行了平均分配。

数据还显示,非专家志愿者第二个目标的识别率在 lag3 阶段下降,而游戏专家却没有。也就是说,游戏专家不太容易受到注意瞬脱效应的影响。

由此,通过使用脑电图记录在注意瞬脱任务中的脑电生理数据并进行分析,证实了与非游戏专家人群相比,游戏专业玩家具有更好即时战略游戏的专业玩家具有更快的信息处理能力,能给单个视觉刺激分配更多的认知力,而且随着时间的推移,能更有效地在连续刺激之间分配有限的认知资源。

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