基于多模数据融合技术研究电子游戏过程中的脑机制

With the rapid development of intelligent equipment and internet technology, electronic games have become a new factor influencing brain development and health. Scientific studies on electronic games, however, are confined to the field of behavioral science for a long time. Research in other fields, especially of brain science is short. Moreover, most of them have focused on the long-term experience of electronic games while few studies directly examine the gaming process. This project aims to use multi-modality fusion methods and time-varying network analysis to investigate the brain mechanisms of gaming process and its dynamic development during a half year of game training. Research results of this project will provide new evidence for the brain plasticity theory, and promote the understanding on how electronic games affect brain development and health, as well as the application in education and medical rehabilitation.

随着智能设备和互联网技术的快速发展，电子游戏已经成为影响大脑发展和健康的新型因素。然而，科学界有关电子游戏的研究却长期局限于行为科学领域，其他科学领域特别是在脑科学领域研究还比较欠缺。而且，现有研究大都以长期游戏经验为研究对象，很少直接研究真实游戏过程。本项目拟采用多模数据融合技术去综合行为、脑电和磁共振三种当前主要的观测方法，通过时变网络分析对真实游戏过程的脑机制及其在6个月的训练中的演变过程进行动态刻画。本项目的研究成果将为大脑可塑性理论提供来自新媒介的重要证据，将促进对电子游戏影响大脑发展和健康的理解，以及在教育和医疗康复领域的转化应用。

随着智能设备和互联网技术的快速发展，电子游戏已经成为影响大脑发展和健康的新型因素。然而，科学界有关电子游戏的研究却长期局限于行为科学领域，其他科学领域特别是在脑科学领域研究还比较欠缺。本项目拟采用多模数据融合技术去综合行为、脑电和磁共振三种当前主要的观测方法，对真实游戏过程的脑机制及其在长期经验作用下的演变过程进行刻画。本项目的研究结果发现：（1）长期的动作类电子游戏经验对局部和全局两个尺度的白质神经网络产生了增强作用。这些区域和网络主要用于支持更好的选择性注意、执行控制和感觉运动功能，具体包括在前额叶网络、边缘系统和感觉运动网络；（2）反应时、N2、P2、P3和功率谱分析等指标揭示了动作类电子游戏经验对选择性注意具有增强作用，并进一步表明这种增强主要体现在增强抑制无关刺激的能力和增加可调用的认知资源；（3）功率谱和EEG脑网络分析表明，动作类电子游戏的游戏过程相比静息态和观看电影等条件具有更高的工作负载，并要求更好的注意水平。进一步，在游戏过程中，认知资源从游戏的最开始是从负责注意、决策、监视和工作记忆的区域逐渐扩展开来，并且较高的工作负载是伴随着较高的信息加工效率。（4）顶级的动作类电子游戏选手不只在控制网络，也同时在默认模式网络具有较好的功能整合性，并且这种增强还扩展到执行网络和默认模式网络之间的功能协调；（5）一年的纵向追踪实验表明，实验组产生了与本项目前述研究一致的脑区变化（主要涉及注意网络、执行控制网络和感觉运动网络），但控制组没有。本项目的研究成果因此为大脑可塑性理论提供来自新媒介的重要证据，将促进对电子游戏影响大脑发展和健康的理解，以及在教育和医疗康复领域的转化应用。

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