论文部分内容阅读
电子视频游戏在当今社会的普遍存在,使得人们对其对大脑和行为的影响以及利用游戏的可能性产生了极大的兴趣。越来越多的研究发现,电子游戏训练提高了各种认知功能,而其中一类型-动作类电子游戏(Action Video Game,AVG)的短时训练可以改善脑的神经可塑性。另一方面,随着脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)技术的发展,因此被广泛应用于安全、测谎、警觉监控、游戏、教育等各个领域。然而,结合脑机接口在游戏方面的研究很少,脑机接口控制游戏的干预对神经可塑性是否有影响尚不清楚。基于此,本文基于运动起始诱发电位(Motion-Onset Visual Evoked Potential,mVEP)的脑机接口,通过其和传统方式操控第一人称射击游戏(First-Person Shooting Game,FPS)的短时干预,探究这两种干预对视觉选择性注意力(Visual Selective Attention,VSA)的脑神经可塑性影响的差异。本研究招募了25名近半年没有接触电子游戏特别是动作电子游戏的男性参与者,并随机分配到实验组(脑机接口控制游戏,BCI_Game,13名被试)和对照组(手动玩游戏,Handle_Game,12名被试),对他们进行1小时短时训练。通过心理学公认的有用视野范式(Useful Field Of View Paradigm,UFOV)考察脑可塑性的可能,分析了在游戏干预前后UFOV任务中产生的行为数据和与VSA相关的ERPs成分P300、N200、N100。本文的主要工作和研究成果如下:(1)完成了基于运动起始诱发电位的脑机接口第一人称射击游戏(mVEP_BCI_FPS)应用软件系统的设计与研发,为本文提供了研究工具,其包含基于Unity的脑机接口和第一人称射击游戏的两个部分。(2)从行为学方面,在经过1小时的短时训练后,两组被试的行为数据(准确率和反应时间)都有比较明显的改善,达到了显著性水平。结果表明BCI_Game和Handle_Game的干预都有助于提高视觉选择性注意力的认知功能,也体现在有用视野范式任务中对目标刺激的搜索效率有所改善。上述结果也验证了本文mVEP_BCI_FPS系统的有效性。(3)从电生理学方面,经过1小时游戏干预后,实验组(BCI_Game)被试在游戏训练前后的UFOV任务中诱发的P300成分平均幅值有显著提高。表明mVEP_BCI_FPS方式的短时训练提高了被试对视觉注意力资源的投入量,这与视觉选择性注意力资源分配自上而下的调制作用有关。在1小时短时游戏训练前后,UFOV任务中产生的N200成分平均幅值的提升幅度达到了显著水平,这反应了游戏训练增加了对视觉选择性注意力的控制能力,表现为在非目标刺激时抑制了反应。而N100成分的平均幅值在游戏训练前后没有显著差异,这是因为N100作为一种“外源性”成分,主要与视觉刺激的物理属性相关;处于同一游戏经验水平上的对照组(Handle_Game)被试在ERPs各成分组内的变化趋势和结果与实验组相似,上述结果验证了本研究实验设计的合理性与科学性。但是组间的ERPs成分P300、N200平均幅值的变化差异显著,实验组的ERPs波幅提升的更快,N100成分平均幅值的组间变化差异不显著,这说明结合脑机接口控制游戏的方式干预比传统游戏训练方式(Handle_Game)在视觉选择性注意力的脑可塑性更强。