关于电子游戏的几个真相

魏宏平(日本理化学研究所脑科学综合研究中心研究员)

2020.04.24

关键词:
大脑 , 教育 , 暴力行为 , 游戏 , 游戏障碍 , 电子游戏 , 网络游戏 , 脑科学
  在电子设备和网络高度普及的今天,电子和网络游戏已经不仅仅是一种娱乐方式,而是渗透到了教育、培训、医疗等生活的多个方面。电子游戏和我们的大脑又会碰撞出什么样的火花呢?

前言

  在电子设备和网络高度普及的今天,电子和网络游戏已经不仅仅是一种娱乐方式,而是渗透到了教育、培训、医疗等生活的多个方面。电子游戏和我们的大脑又会碰撞出什么样的火花呢?

  "电子游戏对大脑有损伤""电子游戏可以开发智力",这些标题大家可能都见过。究竟哪个说法更科学呢?事实上,关于玩电子游戏会对我们的大脑和行为有什么影响,现有的科学研究无法给出简单的定论。除了研究方法的局限性,更重要的是这个问题本身的复杂性,研究电子游戏对大脑及行为的影响,需要考虑的变量有:

  •游戏:种类,内容,玩的时间;
  •大脑及行为:是成人,青少年还是幼儿?健康人群还是"特殊人群"的?哪种行为?
  •影响:短期还是长期?

  要回答它,除了需要更多更深入的研究之外,来自家长,学校和社会的广泛关注及思考也不可或缺。 本文将以家长们感兴趣的几个问题为例,谈谈关于电子游戏的脑科学。

电子游戏的定义

  电子游戏(digital game),也常被称为"视频游戏(video game)"、"网络游戏(internet game)"。根据维基百科的定义,电子游戏是指所有依托于电子媒体平台而运行的交互游戏,即通过电子设备(电视、电脑、游戏机、手机等)进行的游戏活动。本文中将统一称作电子游戏。

电子游戏的种类

  电子游戏可以分为很多种类。根据载体和平台,可分为街机游戏、电视游戏、电脑游戏、手机游戏、掌机游戏等;根据玩家的人数,可分为单人游戏、双人游戏及多人网络游戏;根据游戏背景及内容,可分为动作游戏、冒险游戏、射击游戏、模拟游戏(如交通工具模拟)、角色扮演游戏、棋牌游戏、音乐游戏等多个种类。

电子游戏与大脑及行为

1.电子游戏与近视

  在亚洲,有90%的青少年及成年人是近视眼。相信很多人都听说过这样的说法,玩电子游戏会导致近视。2019年11月《北京市儿童青少年近视防控十条措施》发布,其中包括"严禁8岁以下低幼年龄儿童玩电子游戏"等。近视儿童的增多与电子产品的使用,是否真的有因果关系呢?

  美国眼科学会的官方杂志《Ophthalmology》在2019年发表的一篇论文表示,近年来近视人群增多,与近距离用眼活动(near work activities)增多相关,这种近距离用眼活动不仅包括盯着各种电子屏幕,还包括传统的纸质书籍。长时间盯着电子屏幕,会导致干眼、眼疲劳、视力模糊等。这是由于我们盯着电脑及其他电子设备的屏幕时,比较少眨眼;同样,长时间看书也会导致这些症状。

  为了眼睛的健康,眼科医生的建议是:

1)在合适的照明下使用电子设备,并把屏幕亮度及对比度调至舒适程度;
2)眼睛与屏幕要有合理距离。如成人距离电脑屏幕约为臂长60cm,儿童近一些;
3)遵循"20-20-20"规则。使用电子设备的过程中尽量多眨眼睛,每隔20分钟休息一次,远眺至少20英尺(约6米)的地方,至少持续20秒;
4)增加户外活动。

  然而,佩戴防蓝光的眼镜是不必要的,因为没有任何科学证据表明来自电子设备屏幕的蓝光是导致近视的凶手,而且蓝光最大的来源是太阳而不是屏幕。同样,声称防蓝光的眼镜也缺乏证据证明它的有效性。

2.电子游戏与注意力

  孩子们的课堂活动需要较持久的注意力。有关玩电子游戏对这种注意力的影响的研究并不多。

  有研究显示,玩电子游戏,跟在学校的注意力不集中有关联。另外,玩快速的动作游戏(action game),可能导致ADHD(attention deficit hyperactivity disorder,注意力缺乏多动障碍)类似行为的增加,包括对慢速,低刺激的学习活动及学校环境的不满等等。

  而另一方面,日内瓦大学Daphne Bavelier研究小组的一系列研究工作表明,成年人玩动作游戏有一系列好处,包括提高视觉注意力,反应速度等等。主动选择玩这类游戏的人群,在玩游戏之后,行为水平有所提高;从未玩过此类游戏的人,在经过训练之后,行为水平也有改善。

  那么是否可以用这类游戏来训练儿童的注意力呢?答案是否定的。第一,这类动作游戏的内容包括射击等暴力行为,并不适合儿童群体;第二,动作游戏可提高视觉注意力,是限定于特定游戏中的表现,还是可以泛化到生活其他方面,这一点是未知的。有研究表明,有经验的动作游戏者,在完成电脑任务时的空间导航能力,优于未经验者。但是在现实世界,完成同类型任务时,并没有优势。

3.电子游戏与亲社会行为

  亲社会行为(prosocial behavior),是指自发自愿帮助他人的行为,包括帮助、分享、合作及捐赠等。它是一种积极的社会行为,是人与人之间形成并维持良好关系的基础。

  美国爱荷华州立大学的Douglas A. Gentile及其他研究小组的研究工作表明,亲社会电子游戏,可以增加青少年的亲社会行为,并降低攻击行为。

  第一项研究是以问卷的形式探讨了新加坡中学生(727名)的游戏习惯及亲社会行为的关系。

  研究人员用问卷调查的方法,让中学生们回答了他们最喜欢的三种游戏,每周玩各种游戏的时间,以及在游戏中,帮助或者伤害其他游戏者的频率。这些游戏之后被分为三类:亲社会(prosocial)、中立(neutral)以及暴力(violent)。问卷也调查了他们对帮助、同情、合作分享等亲社会行为,或暴力行为的态度。研究结果表明,亲社会电子游戏与亲社会行为呈正相关,与之相反的是,暴力游戏与亲社会行为呈负相关

  第二项是在日本开展的纵向研究。

  让780名小学5年级学生,1050名中学生玩两款亲社会电子游戏,3-4个月之后,考察学生们玩游戏的频率以及在过去一个月内他们本身的帮助行为。结果显示,习惯性地玩亲社会电子游戏,会增加数月之后的亲社会行为。这一研究为亲社会电子游戏和行为的长期关联提供了证据

  第三项是在美国开展的实验室研究。

  实验随机选择了161名大学生,让他们玩20分钟特定类型的电子游戏,亲社会、中性或者暴力三选一。之后需要完成一个猜谜任务。在这项任务中,他们可以选择改变谜题的难度来"帮助"或者"陷害"另一位参与者。实验结果正如预料的那样,玩了亲社会电子游戏的人,更容易"帮助"他人,相反,玩了暴力电子游戏的人,更容易"陷害"他人。这是即时效应。

(帮助"和"陷害"行为与电子游戏种类的关系)

  亲社会电子游戏与亲社会行为的关系是个有趣并且很重要的研究方向,如果他们的正相关是肯定的,那么亲社会电子游戏的哪个环节,如何通过大脑而对行为进行调节呢?回答了这个问题,才能够逐渐并广泛地应用到实践中去。

4.电子游戏与暴力行为

  游戏暴力(video game violence, VGV)和暴力行为有什么样的关联?大多数研究表明玩暴力游戏和之后的暴力行为增加是有联系的,但也有少数人质疑这种相关性。2018年发表在美国科学院院刊(PNAS)上的一篇文章,用大数据分析(Meta-analysis)的方法,综合了来自八个国家的24篇研究论文,包括1万7000名实验对象,年龄在8-20岁,研究时长从3个月到4年。这篇文章表明,玩暴力游戏之后,暴力行为比之前有所增加。随时间增加的暴力倾向,与玩暴力游戏有相关性。文章还提示:

  暴力游戏增加暴力行为,在白人人群中最为明显,亚洲人群次之,西班牙裔(hispanic)人群最弱;玩游戏的时间越长,对攻击性的增加则越明显。

  游戏暴力会蔓延到现实中,一个可能的原因是游戏的界面做得越来越逼真,跟现实的情景非常相似。

  暴力游戏会增加暴力行为或想法,如果这一点可以在科学界得到统一认识的话,接下来要考虑的就是这种增强为什么会发生?对大脑活动的记录可能有助于揭示这一现象的机制。

5.电子游戏与教育

  脑科学中有个重要的"赫布理论(Hebbian theory)",是1940年由加拿大科学家Donald Hebb提出的,解释了在学习过程中大脑的神经元发生的变化。前后连接的两个神经元,前一个重复并持久地活动,不断激活后一个,它们之间的连接会不断增强,这是可塑性和学习的一个基本机制。

  研究表明,跟其他的学习活动类似,如果重复玩某些教育类电子游戏,例如语言学习相关的,游戏的内容不断刺激大脑,也会达到学习的目的。因此教育类电子游戏,内容是最重要的。

  如果想把电子游戏推广到教育改革中,还需要注意的是:

  1)需要与脑科学研究者及教育科学研究者的合作。首先要了解大脑发育的规律,才能设计出符合发育规律的,有效的教育类电子游戏;
  2)需要制定可控制的,严格的标准,才能将教育类电子游戏引入学校;
  3)权威机构需要告诉社会,某类特定游戏的益处及害处,特别是过度使用的害处;
  4)我们也需要思考,对电子设备的依赖性持续增加,对每个个人乃至社会会有什么样好的或者坏的影响。

6.电子游戏与医疗

  注意力缺乏多动障碍(ADHD),是多发于儿童期的一种行为异常,变现为注意力缺陷,自控力弱等,会影响儿童的学业及社交多个方面。

  新加坡的一个研究小组,致力于研发一种人机交互游戏(brain-computer interface)在治疗ADHD方面的可能性。2012年发表的研究成果中,他们发现人机交互游戏训练可以改善ADHD儿童的行为。

  对象:6-12岁的ADHD儿童,从未接受过针对ADHD的药物治疗;

  人机交互游戏训练:是一款约30分钟的3D闯关游戏。第一关小鸟要按照路径跑圈,第二关小鸟需要在途中跳起,收集尽可能多的水果,第三关小鸟根据屏幕上提示的顺序收集水果。游戏者需配戴一个用来检测脑电图(EEG)的头环,这些脑电图(EEG)信号再传输到电脑中,调控游戏的进程。游戏者需要集中精力,才能控制小鸟的运动,而且越集中,小鸟运动的速度越快。

  研究内容:每周3次训练,共持续8周。然后比较训练前中后的ADHD症状的水平。

  结论:每周3次,持续8周的游戏训练,ADHD症状有明显的改善。并且这种改善可以持续到24周。

  这个基于人机交互的游戏训练改善了ADHD儿童的行为。为什么会?是怎么实现的?为了回答这个问题,他们应用RS-fMRI静息态功能性核磁共振成像技术,检测了脑活动。2018年发表的研究显示,相比对照组,游戏组的儿童在训练之后,伴随着注意力不集中症状的减轻,大脑不同网络的连接也发生了变化。在游戏训练后,大脑的网络连接由原本的规律性变得更加随机。尽管这项研究有很多不足,包括研究对象样本量小,但是为研究游戏改变大脑提供了思路和可行性。

  利用电子游戏尝试治疗的案例还有很多。比如,虚拟现实(virtual reality)这种游戏方式,有助于治疗交通车祸等引起的创伤性应激障碍(posttraumatic stress disorder, PTSD),缓解疼痛等。电子游戏也被设计用来帮助治疗自闭症谱系障碍(autism spectrum disorders),认知症(dementia)等。同时,也有研究表明,自闭症的成年人比同龄人更容易沉迷于电子游戏。所以在发挥电子游戏的治疗潜力时,还需要考虑它的可控性和安全性。

游戏障碍(Gaming Disorder)

  2019年5月25日,"游戏障碍"被世界卫生组织列入最新版国际疾病分类。

  何为游戏障碍(引自世界卫生组织中文版主页)?游戏障碍,即一种游戏行为("数码游戏"或"视频游戏")模式,特点是:

  •对游戏失去控制力,日益沉溺于游戏;
  •其他兴趣和日常活动都须让位于游戏;
  •即使出现负面后果,游戏仍然继续下去或不断升级。

  游戏障碍的诊断(引自世界卫生组织中文版主页):就游戏障碍的诊断而言,行为模式必须足够严重,导致个人在家庭、社交、教育、职场或其他重要领域造成重大的损害,并通常明显持续了至少12个月

  世界卫生组织这一决定是基于对现有研究证据的审查,以及跟来自各个地区、不同学科专家的共识。这一决议是全票通过,将于2022年起正式生效。但对比仍然有很多反对的声音,质疑电子游戏是否会导致成瘾行为。

  1998年发表在《自然》的文章,首次检测到了玩电子游戏时,人脑内多巴胺的分泌增加,多巴胺及其受体的结合也增加。玩电子游戏也跟多巴胺转运体和受体的结合率降低相关,说明多巴胺奖赏系统处于低敏状态。

  功能性核磁成像研究表明,玩网络游戏会影响大脑灰质的体积,大脑中负责注意力控制、冲动控制、动作功能、情绪调节以及感觉-动作协调的脑区会受影响。

  玩网络游戏与脑白质的密度下降相关。而白质与抉择、行为抑制、情绪调节等行为相关。腹侧纹状体是大脑奖赏系统的重要部分,玩网络游戏会影响腹侧纹状体体积。每天玩四小时、每周玩30小时以上的电子游戏玩家表示,他们对玩游戏有持续的渴望,并且终止玩游戏是一件很困难且容易失败的事。

  对于游戏障碍,还需要特别注意:

1)玩游戏的成人或者儿童,都只有一小部分会表现出游戏障碍;
2)游戏障碍的定义,不取决于玩游戏的时间有多长,而是基于这一行为对日常生活的破坏程度;
3)游戏障碍的防治措施,这不仅需要医生及研究者的努力,更需要社会各界的重视。

家长的思考

  看到这里,可能有的人会质疑说,玩电子游戏可以解压,令人放松。的确,成年人在有控制、不影响生活其他方面的情况下,选择玩游戏,跟看电影、做运动、或者享用美食等任何一种自己喜欢的娱乐休闲方式一样,都能让我们轻松或者解压。但是,对于青少年或者儿童,他们本身的控制能力不如成年人,所以家长需要关注他们玩游戏的内容及时间等。有研究表明,玩游戏会增加青少年的压力,以及增加对高热量食物的摄取欲望,玩电子游戏跟肥胖症有关联。想想电影配可乐爆米花,网吧配烧烤,就很好理解了。

  电子游戏不是洪水猛兽,也不可全盘接受。在决定是否让孩子玩电子游戏之前,家长们需要对电子游戏的益处和害处有所把握,扬长避短,不要一味地听信商家的夸大宣传,要考虑游戏的内容是否适合孩子的年龄,最好帮助孩子制定使用规则。


主要参考文献

Ku,P.W.;Steptoe,A.;Lai,Y.J.;Hu,H.Y.;Chu,D.;Yen,Y.F.;Liao,Y.;Chen,L.J.The Associations between Near Visual Activity and Incident Myopia in Children: A Nationwide 4-Year Follow-up Study. Ophthalmology 2019, 126, 214-220.

Bavelier,D.,Green,C.S.,Pouget,A.,Schrater,P. Brain plasticity through the life span: learning to learn and action video games. Annu. Rev. Neurosci. 2012, 35, 391-416.

Gentile DA, Anderson CA, Yukawa S, Ihori N, Saleem M, Ming LK, et al. The effects of prosocial video games on prosocial behaviors: international evidence from correlational, longitudinal, and experimental studies. Pers Soc Psychol Bull. 2009, 35(6):752-63.

Prescott A. T., Sargent J. D., Hull J. G. Metaanalysis of the relationship between violent video game play and physical aggression over time. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2018, 115, 9882-9888.

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Weinstein A, Livny A, Weizman A. New developments in brain research of internet and gaming disorder. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 2017, 75, 314-330.

Bavelier D, Green CS, Han DH, Renshaw PF, Merzenich MM, Gentile DA. Brains on video games. Nat. Rev. Neurosci. 2011, 12, 763-768.

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作者简介

魏宏平(日本理化学研究所脑科学综合研究中心研究员)
魏宏平

  博士。现为日本理化学研究所脑科学综合研究中心研究员。2004年毕业于中国海洋大学海洋生命学院。2012年获中国科学院(上海)神经科学研究所神经生物学博士学位。攻读博士期间,以斑马鱼,果蝇等为模式生物,主要研究视网膜的发育及可塑性,果蝇同性求偶行为的生物学机制等。研究论文发表于《Neuron》,《PNAS》,《Journal of Neuronscience》等杂志。2012年博士毕业后,来到日本。在近3年的全职育儿生活之后,重新回归,开始在日本理化学研究所继续科研工作。2015-2017年,日本学术振兴学会外国人博士后研究员。2017年至今,理化学研究所特别博士后研究员。目前的工作是果蝇摄食行为中嗅觉和味觉整合的神经生物学机制。

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