基于电生理研究电子游戏对视觉选择性注意的短时效应

发布时间：2020-07-03 12:10

【摘要】：“经验是如何引导大脑神经可塑性的发展?”是认知神经科学的核心问题。如今随着计算机技术的发展,电子游戏已成为影响脑健康的新型因素。已有研究表明,某些特殊种类的电子游戏(例如动作类电子游戏,Action Video Game,简称AVG)是脑-机交互研究的新型媒介,它能够为学习经验有关的脑可塑性研究提供新的探测工具。然而,目前尚不清楚在短期效应下(1小时)的游戏任务之后,神经可塑性是否可见。基于此,本研究采用了有用视野实验范式,使用行为测试技术和电生理技术并招募了14名高水平AVG玩家(专家组)和15名低水平玩家(业余组)进行1小时的AVG干预,在游戏前后分别进行一次有用视野范式的实验任务并记录脑电数据。本研究分析了与视觉选择性注意相关的N1、P2、N2和P3成分以及相对功率谱指标θ/α比值。本论文主要完成的工作和研究结果如下:(1)基于有用视野范式,分析行为数据。从正确率和反应时的结果来看,在前测实验任务一中AVG专家组的反应时比业余组低,这得益于专家组被试受到长期学习AVG游戏经验的影响。并且在后测中由于AVG业余组的反应时明显缩短,导致了两组人在反应时上无显著性差异。同时本研究发现,经过1小时AVG训练之后,专家组和业余组的行为反应时降低,这正好验证了动作类电子游戏的短时效应有助于提高视觉选择性注意。此外,两组人在组内和组间的正确率并没显著性差异,这说明短期AVG游戏经验不会瞬间提高被试对目标搜索的正确率。(2)电生理结果进一步显示,经过1小时AVG游戏之后,业余组在后测的P2成分振幅得到显著性增强,这说明AVG在短期内也能提高被试对空间注意分配任务的加工效率。同时本研究发现,在后测中业余组的P3没有得到显著性增强与注意资源分配自上而下的调制有关。另一方面,在有用视野范式的前测实验任务一中,专家组P2和P3振幅都比业余组的振幅值更高,这反映出关于专家组更高级的选择性注意能力与长期游戏经验有关。在后测的实验任务二中,两组人在P2和P3振幅差异并不明显。这有助于证明AVG短时效应对神经可塑性的促进作用。最后,N2作为一个与空间注意抑制执行功能密切相关的成分,验证了在有限的认知资源前提条件下,业余组被试为了提高对目标特征的选择性注意能力,不得不去抑制对目标选择有干扰作用的无关变量。因此在实验任务二中AVG业余组N2振幅呈显著性降低。此外,相对功率谱指标θ/α比值的变化与ERPs结果保持一致。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：B842.3
【图文】：

范式,视野,材料,极地

所有刺激将分布在以屏幕中心的正方形注视点为圆心的直径视角分别为 10°、20°和 30°的三层圆盘上。每层圆盘有 8 个位置，分别代表着 8 个不同方位：正东、正西、正北、正南、东北、东南、西北和西南，目标刺激将随机出现在任意一层圆盘的任意一个方位上。为了有效防止视觉后像所产生的“余晖效应”影响下一个刺激序列，本实验加入了视觉掩蔽图片。该图片由若干灰、白、黑的条形物组成，整体布局与“米”字形搜索矩阵类似。另外，在本研究中所采用的游戏干预刺激材料是《英雄联盟》中的“极地大乱斗”游戏模式，如图 2-2 所示。极地大乱斗是《英雄联盟》中的一种 5v5 游戏类型。在极地大乱斗中，地图只有一条兵线，系统会为所有人随机选取英雄，不同的英雄有不同的技能，双方玩家充分调动手眼协调、注意力、团队协作的能力在唯一的线路上进行对抗，只有死亡后才能回基地补给和消费，最终以摧毁敌方的水晶塔为胜利。因此英雄联盟极地大乱斗是一个以集体对抗的团战模式为基础的动作类电子游戏[115]，是调动大脑认知能力（尤其是启动视觉选择性注意）的有效干预手段。

游戏模式,极地,示例,实验任务

图 2-2 游戏干预材料示例：图中为《英雄联盟》的“极地大乱斗”游戏模式实验范式本研究采用 E-prime2.0 (Psychology Software Tools, Pittsburgh, PA) 编写 U，采用 22 英寸的 PC 液晶电脑 (型号: L2250pwD, 22 英寸, 高: 30 cm, 宽)为被试呈现该范式，并采用游戏摇杆（Joytokey）让被试对实验任务做出，如图 2-3 所示。由于本实验的目的是考察动作类电子游戏经验在短时间）AVG 游戏的干预对视觉选择性注意的影响，考虑到前后测使用相同实产生被试练习效应，因此本研究对经典 UFOV 范式进行改进，设计出两 UFOV 任务分别用于 AVG 游戏前测与 AVG 游戏后测，实验任务一 “Lock” 用于前测，而实验任务二 “Circle Task” 用于游戏后测。

【参考文献】