短時接觸動作游戲對非隨意注意的提升

王子祥　王娟　李曉聰

摘要 采用事件相關電位技術，考察短時接觸動作游戲對隨意注意技能和非隨意注意能力的影響。實驗階段，實驗組被試完成動作游戲訓練，對照組被試完成中性游戲訓練，然后采用視覺的新異Odd-ball范式，要求被試只對靶刺激做出反應，分析兩組被試誘發ERP成分的峰值和潛伏期。結果發現，相對于對照組，實驗組被試P3a峰值明顯增大，潛伏期提前，P3b峰值、潛伏期無明顯變化。表明短時接觸動作游戲提升了被試的非隨意注意能力，但對注意保持等隨意注意技能沒有影響。

關鍵詞 注意；動作游戲；短時效應；新異Oddball范式

分類號 B842

1 引言

注意是指心理活動或意識對一定對象的指向與集中（彭聃齡，2012），是視覺功能中重要的組成部分，包括非隨意注意和隨意注意。非隨意注意指的是事先沒有預定目的、不需要意志努力的注意；隨意注意指的是有預定目的、需要意志努力的注意。非隨意注意與知覺和應對突發事件有關，對機體有重要的保護意義。隨意注意是在非隨意注意的基礎上發展起來的，是人類所特有的心理現象。

動作游戲，要求玩家迅速識別游戲中的圖形并對圖形的變化做出快速反應，與注意能力極為密切。短時接觸動作游戲是否會影響人們的注意能力？這一問題已經獲得諸多研究者的關注，但當前研究尚未形成一致的結論。以Green為代表的一種觀點認為動作游戲提升注意能力，而以Boot為代表的另一種觀點則認為動作游戲并不影響注意能力。

Green和Bavelier（2003）將被試分為動作游戲者和非動作游戲者，動作游戲者在實驗前半年內，每周操作動作游戲四天，每天至少一小時；非動作游戲者在實驗前半年內沒有游戲經歷。實驗采用有效可見區范式，先出現一個隱藏在“米”字形中的探索刺激，后出現深度掩蔽刺激，要求被試找出探測刺激所呈現的位置，研究結果發現動作游戲者的正確率顯著高于非動作游戲者。另外，Green和Bavelier（2006）采用計數任務測量玩家的注意廣度，發現動作游戲者報告的客體數量顯著多于非動作游戲者。知覺負載理論的研究也提供了相同的證據。知覺負載理論認為，側抑制范式中，如果目標任務只消耗了較少的注意資源，則剩余的可利用資源會對干擾刺激進行加工，出現“協調效應”，導致目標任務的反應時或錯誤率增加（Lavie，2005）。Green和Bavelier的研究發現，低知覺負載條件下，動作游戲者和非動作游戲者都出現了協調效應，而在高知覺負載條件下，只有動作游戲者出現了協調效應，說明動作游戲者擁有著更多的可利用注意資源。更進一步的研究表明，非動作游戲者在短時的動作游戲訓練后，注意能力也出現了同動作游戲者相似的提升，且在停止訓練后仍能維持五個星期的時間（Feng，Spence，&Pratt，2007；Rezaiyan，Mohammadi，&Fallah，2007）。

然而，近期的研究表明，動作游戲促進注意能力的提升可能并不明確。Owen等人（2010）對被試進行累計三小時的游戲訓練后，未發現被試的記憶、注意、視覺空間技能等一般認知能力的提升。Boot，Kramer，Simons，Fabiani和Gratton（2008）以大學生為對象，采用Green和Bavelier研究中使用的動作游戲，20小時的訓練結束后并未發現實驗組注意測驗分數的提升。Murphy和Spencer（2009）重復Green和Bavelier的實驗流程，比較17至25歲經常操作動作游戲和不操作動作游戲的兩組被試，結果表明除了注意瞬脫測試中動作游戲者有更佳的表現外，其余注意方面兩組被試均無明顯差異。除此之外，Dons，Hem-in，on和McLean（2011）也重復了知覺負載實驗，發現在低知覺負載情況下，動作游戲者和非動作游戲者都出現了協調效應，而在高知覺負載情況下，動作游戲者和非動作游戲者都沒出現協調效應，說明兩組被試的注意資源量沒有差異。這些研究間的分歧使人們開始重新考察動作游戲與注意能力提升間的關系。Boot，Blakely和Simons（2011）推測之前Green和Bavelier研究中出現的注意能力的提升可能僅僅是被試期待或他們游戲動機的結果。

綜上可知，當前動作游戲對注意能力影響的研究仍存在爭議，且還有一些重要問題尚未解決。首先，以往多使用行為實驗，測量指標會受到個體反應傾向的影響；其次，對被試的任務安排會造成期待效應，多數實驗范式中，僅有實驗組操作動作游戲，對照組不操作游戲，所以被試的期待效應未得到平衡。第三，以往研究多集中探討被試的隨意注意能力，而很少有人對非隨意注意能力進行研究。動作游戲中隨時隨地都會出現“敵人”目標，被試需要對此迅速做出反應，知覺并殺死“敵人”，這種游戲模式可能會提升被試的非隨意注意能力。然而，非隨意注意沒有預定目的，不付出意志努力，使得傳統行為實驗布置任務分析正確率和反應時的方法并不適用。而事件相關電位技術不需要被試做出操作的特征，為探究非隨意注意提供了方法。因此，本研究試圖運用事件相關電位技術，啟動操作動作游戲的實驗組和操作中性游戲的對照組兩組被試，使用視覺的新異Oddball范式探究短時接觸動作游戲對非隨意注意和隨意注意能力的影響。

已有研究顯示，新異Oddball范式可以誘發與注意有關的N2、P3a和P3b等成分，包含了非注意一注意轉換的認知加工全過程。N2成分與前注意加工有關，是一種信息的自動化加工，代表了對刺激的早期加工，包括刺激分類，感覺辨別等（Kamitani&Kuroiwa，2009；Folstein&Van Patten，2007）。前注意是在注意前對事物該不該注意進行分析的心理加工過程，是非隨意注意產生的前提。P3a是朝向反射的主要標志（Friedman，Cycowicz，&Gala，2001），朝向反射是一種非隨意注意，它的注意對象原本并非心理的指向者，但由于突發刺激的強度和新異性，心理活動被動地被吸引過去，標志著注意的開啟，P3a的波幅在Fz點（額葉后部）表現最高。P3b是選擇性注意的主要標志，代表選擇性注意的認知加工過程，反映了被試注意資源的投入量和對靶刺激的注意保持等多方面的隨意注意能力（楊博，2013），可在PZ（頂部）記錄到最大值。當一個對象出現時，前注意階段先對它進行識別、分類，并判斷是否需要引起注意。如果突發對象的新異性強，則會產生非隨意注意。如果對象經判斷后需要引起注意，則進入選擇性注意階段，對該對象投入更多的注意資源。因此，N2、P3a和P3b三個腦電成分包含非注意一注意轉換的認知加工全過程。通過分析N2、P3a和P3b三個腦電指標，可以從生理機制上探討動作游戲對隨意注意技能和非隨意注意能力的影響。

綜上，研究采用視覺的新異Oddball范式，選用操作動作游戲的實驗組和操作中性游戲的對照組兩組被試，分析誘發的N2、P3a和P3b三個成分的峰值和潛伏期，探討短時接觸動作游戲對非隨意注意、隨意注意能力的影響。動作游戲中刺激的新異性強，要求玩家快速反應，游戲的過程就是訓練非隨意注意能力的過程。所以，短時接觸動作游戲可能會使被試的視覺注意皮層加厚，非隨意注意能力增強，結果表現為實驗組較對照組N2和P3a成分的峰值增大，潛伏期提前。短時接觸動作游戲對隨意注意能力的提升尚不明確，部分研究者推測之前研究發現的提升可能只是被試期望效應的作用。本實驗對被試的期望效應進行了平衡，認為平衡后被試短時接觸動作游戲隨意注意能力不發生改變，結果表現為實驗組P3b成分的峰值、潛伏期較對照組無明顯差異。

2 方法

2.1 被試

選取女大學生25名，要求在實驗前每周玩電子游戲的時間不超過兩小時。年齡20～22歲，平均年齡21.0±0.8歲。被試均為右利手，視力或矯正視力正常，沒有生理或精神方面的問題，無色盲。隨機分配到動作游戲組（N=14）和對照組（N=11）兩種實驗條件下。

2.2 實驗設計

實驗采用單因素的被試問設計。自變量游戲類型分為（動作游戲、中性游戲）兩個水平，因變量為行為數據（正確率、反應時）和ERP數據（N2、P3a和P3b成分的峰值、潛伏期）。

2.3 材料

2.3.1 刺激材料

標準刺激為大橢圓圖片，長軸10.7cm，短軸9.4cm，呈現300次，概率為75%；靶刺激為小橢圓圖片，長軸3.4cm，短軸2.8cm，呈現60次，概率為15%。兩類圖片均為白色背景，藍色邊框，邊框寬度0.5mm。新異刺激由15張外國人像圖片組成（黃宇霞，羅躍嘉，2004），每張圖片呈現3次，共45次，概率為10%。所有圖片分辨率均為1024×768。刺激在Dell系列電腦上呈現。

2.3.2 游戲材料

游戲材料分為動作游戲和中性游戲兩類。借鑒前人研究（張學民，李茂，宋艷，李永娜，魏柳青，2009），選取45度角的射擊游戲“孤膽槍手”，要求玩家保衛工廠，快速發現并消滅沿途遇到的怪物。事后訪談發現，所有實驗組被試之前均未操作過此游戲。中性游戲為“三維彈珠”，要求玩家掌控屏幕底端的左、右隔板，保證鋼珠不掉落出屏幕。

2.4 程序

實驗在隔音、光線充足的實驗間完成，被試雙眼距電腦屏幕約60cm，水平視角、垂直視角均在5度以內。實驗開始前，安排被試洗頭并帶好電極帽，將各電極點的阻值降至5KΩ以下。然后被試開始操作筆記本電腦上呈現的游戲，練習時間為5分鐘。參照相關研究，練習結束后設置20分鐘的正式游戲時間。游戲訓練完成后，開始進行新異Oddball測試并記錄腦電數據。測試流程為先在白色背景中出現一個紅色“+”注視點，持續時間800ms，隨后呈現刺激材料，持續時間1000ms。按鍵反應或1000ms過后，刺激自動消失，接下來呈現1200ms的空屏時間作為試次間隔，到此一個試次結束（見圖1）。要求被試右手中指放在“K”鍵上，當靶刺激出現時，被試要盡可能快地按鍵，其余刺激不反應。刺激呈現順序隨機，共405個試次，每過150個試次，被試休息一次。整個實驗時間約60分鐘。

2.5 腦電記錄

采用Brain Products公司的ERP記錄與分析系統，按國際10-20系統擴展的64導電極帽記錄EEG，以Fpz點作為接地電極，FCz點作為參考電極，垂直眼電（VEOG）和水平眼電（HEOG）均為單極記錄，VEOG電極置于左眼眶上正中，HEOG電極置于左眼眼角外側。每個電極處的頭皮電阻在5KΩ以下。濾波帶通0.016～35Hz，采樣頻率500Hz/導。完成連續記錄EEG后離線（offline）處理數據，將左右乳突的平均電位作為參考。半自動方法校正VEOG和HEOG，并充分排除其他偽跡，對50hz市電影響進行了陷波，波幅大于±80μv的偽跡在疊加中被自動剔除。分析時程（epoch）為目標刺激出現前200ms（作為基線）和目標刺激出現后600ms。根據研究目的和已有研究結果，選取P3，Pz，P4點對靶刺激誘發的P3b成分（300～460ms）進行峰值和潛伏期測量，選取F3，FZ，F4點對新異刺激誘發的N2成分（200～300ms）和P3a成分（300～460ms）進行峰值和潛伏期測量。使用SPSS19.0進行重復測量方差分析和獨立樣本t檢驗分析，兩組間方差不齊時用t檢驗分析。方差分析中p值使用Green-house-Geisser校正。

3 結果

3.1 行為結果

兩組被試靶刺激按鍵的正確率和反應時結果見表1。實驗組對靶刺激按鍵的正確率高于對照組，但獨立樣本t檢驗分析結果顯示，組別的主效應不顯著，t'=1.54，p=0.145，d=0.70。反應時方面，刪除了標準分數大于2.5的數據。獨立樣本t檢驗分析結果顯示，組別的主效應顯著，t=2.20，p<0.05，d=0.92。實驗組對靶刺激按鍵的反應時顯著長于對照組。

3.2 ERP結果

圖2為兩組被試P3、PZ、P4三點對靶刺激反應得到的ERP總平均波形；圖3為兩組被試F3、FZ、F4三點對新異刺激反應得到的ERP總平均波形。

3.2.1 靶刺激誘發成分的分析

將電極點作為組內因素，分為三個水平（P3，PZ，P4）；不同組別作為組間因素，共分為兩個水平（實驗組，對照組），對靶刺激誘發的P3b成分的峰值、潛伏期進行重復測量方差分析。統計結果顯示，對P3b峰值的分析表明，電極點的主效應顯著，F（2，46）=7.31，p<0.01，η²=0.24。組別的主效應不顯著，F（1，23）=0.17，p>0.05，η²=0.07。電極點與組別的交互作用不顯著，F（2，46）=0.81，p>0.05，η²=0.03。對P3b潛伏期的分析表明，電極點的主效應不顯著，F（2，46）=1.48，p>0.05，η²=0.06。組別的主效應不顯著，F（1，23）=0.38，p>0.05，η²=0.02。電極點與組別的交互作用不顯著，F（2，46）=0.44，p>0.05，η²=0.02。

3.2.2 新異刺激誘發成分的分析

將電極點作為組內因素，分為三個水平（F3，FZ，F4）；不同組別作為組間因素，共分為兩個水平（實驗組、對照組），對新異刺激誘發的N2和P3a成分的峰值、潛伏期進行重復測量方差分析。統計結果顯示，對N2峰值的分析表明，電極點的主效應不顯著，F（2，46）=1.18，p>0.05，η²=0.08。組別的主效應不顯著，F（1，23）=2.00，p>0.05，η²=0.08。電極點與組別的交互作用不顯著，F（2，46）=1.85，p>0.05，η²=0.08。對N2潛伏期的分析表明，組別的主效應顯著，F（1，23）=7.69，p<0.01，η²=0.25。事后比較表明，實驗組誘發的N2潛伏期（M=267.14，SD=3.60）較對照組（M=282.18，SD=4.06）明顯提前。電極點的主效應不顯著，F（2，46）=0.11，p>0.05，η²=0.01。電極點與組別的交互作用不顯著，F（2，46）=0.06，p>0.05，η²=0.01。對P3a峰值的分析表明，組別的主效應顯著，F（1，23）=6.43，p<0.05，η²=0.22。事后比較表明，實驗組（M=10.81，SD=1.91）比對照組（M=3.49，SD=2.16）誘發了更正的P3a峰值。電極點的主效應顯著，F（2，46）=3.92，p<0.05，η²=0.15。電極點與組別的交互作用不顯著，F（2，46）=1.15，p>0.05，η²=0.05。對P3a潛伏期的分析表明，組別的主效應顯著，F（1，23）=5.30，p<0.05，η²=0.19。事后比較表明，實驗組誘發的P3a潛伏期（M=396.33，SD=6.33）較對照組（M=418.30，SD=7.14）明顯提前。電極點的主效應不顯著，F（2，46）=1.19，p>0.05，η²=0.05。電極點與組別的交互作用不顯著，F（2，46）=2.75，p>0.05，η²=0.11。

4 討論

當前研究試圖解決短時接觸動作游戲是否影響注意能力，以及動作游戲對隨意注意和非隨意注意的影響是否相同這一問題。實驗分析了N2、P3a和P3b三種成分，發現實驗組誘發了更正的P3a峰值，N2和P3a的潛伏期明顯提前，而P3b的峰值、潛伏期未發生明顯變化，與假設基本相符。說明動作游戲對非隨意注意能力有很好的提升效果，但的確不能改變被試的隨意注意能力。

ERP結果顯示，實驗組的N2潛伏期較對照組明顯提前，說明被試的前注意功能增強，前注意是對信息的自動加工過程，是非隨意注意產生的前提。前注意階段的提前，使得被試能夠更快的對刺激進行辨別、分類與評估（Kamitani&Kuroiwa，2009）。P3a成分上，實驗組誘發了一個更正的峰值，且潛伏期較對照組明顯提前。P3a峰值增大，說明實驗組的非隨意注意能力增強，注意開啟的過程較強。潛伏期提前表明被試的心理活動更快地指向新異刺激，能夠更快地知覺突發事件并做出反應。Anguera等人（2013）對60～85歲之間的老年人進行長達12小時的游戲訓練，發現老年人的多任務處理能力顯著提升，時頻分析發現，被試的前額皮層的低頻θ波顯著升高，表明人的認知控制系統具有強大的可塑性。據此推測，非隨意注意的提升是因為動作游戲的特性增強了大腦視覺注意系統皮層的表征。動作游戲“孤膽英雄”雖然只要求被試按簡單的“W”、“A”、“S”、“D”和鼠標左鍵五個按鍵，但在游戲過程中，隨時隨地都會出現“敵人”，被試需要對此迅速做出反應，知覺并殺死“敵人”。這種游戲模式下，被試的非隨意注意能力多次受到訓練，前額皮層的表征增強，最終被試的非隨意注意能力得到提升。

實驗組的P3b峰值、潛伏期與對照組均無明顯差異。一般認為，P3b峰值反映了被試的注意保持能力、投入的注意資源量等指標，潛伏期反映了大腦接受和處理信息的反應速度等（楊博，2013；呂靜，苗丹民，貢京京，王家同，2008）。結果表明，動作游戲對被試的注意保持能力，投入的注意資源量等隨意注意技能均無作用。結果與Green和Bavelier（2003）的研究不符。Green和Bavelier系列研究發現動作游戲可以提升被試的注意分配、注意資源量等多個方面。但有趣的是，Irons，Remington和McLean（2011）重復了Green和Bavelier的研究后，也未發現顯著的提升效果。Boot，Blakely和Simons（2011）推測，Green和Bavelier研究中的實驗組被試操作動作游戲，而對照組不操作游戲，所以實驗中注意能力的提升很有可能是由于被試對游戲訓練的期望效應。本研究運用ERP實驗探討其生理機制，同時實驗組被試操作動作游戲，對照組被試操作中性游戲，平衡掉了被試對游戲訓練的期望效應。結果沒有發現短時接觸動作游戲對注意保持，投入的注意資源量等隨意注意技能的提升效果，說明之前被試隨意注意能力的提升只是期望效應的作用。

從行為數據看，實驗組對靶刺激的反應時顯著長于對照組，提示動作游戲降低被試的隨意注意能力。但我們發現，雖然實驗組被試的反應時較對照組明顯延后，但正確率也略高于對照組，未達到顯著性水平。Irons，Remington和McLean（2011）的實驗中也出現了相似的結果。結合ERP數據進行分析，我們認為，實驗組被試反應時的延長是速度一準確度間權衡的結果，被試更傾向于犧牲反應速度去換取更高的準確度。這可能與游戲規則有關，射擊游戲中擊中“敵人”身體的不同位置，造成的傷害也不同，如果擊中“敵人”額部，則可以直接擊斃。所以，在這種游戲體驗下，被試會有意識地花時間去瞄準“敵人”的額部，從而形成犧牲速度換取高準確度的反應模式。

值得注意的是，本研究被試均為從未接觸過電子游戲的女生、樣本量偏小。同時，實驗材料雖然在國內研究中普遍使用，但仍為國外人物。這些可能對結果的推廣與應用產生障礙。所以，未來的研究中可選用男性被試、國內材料來探討是否有性別差異、異族效應的存在。另外，本研究僅涉及了短時效應的部分，關于電子游戲的長時效應、游戲成癮者注意能力的變化仍不得而知。

5 結論

本實驗采用視覺的新異Oddball范式，分析N2、P3a和P3b三種成分，發現動作游戲的確會對注意能力產生影響，但對隨意注意和非隨意注意的影響不同。動作游戲對非隨意注意有很好的提升效果，但不能改變被試的注意保持、注意資源投入等隨意注意技能。同時，行為數據表明，動作游戲使被試形成犧牲反應時來換取更高正確率的反應傾向。