短时接触动作游戏对非随意注意的提升

王子祥　王娟　李晓聪

摘要 采用事件相关电位技术，考察短时接触动作游戏对随意注意技能和非随意注意能力的影响。实验阶段，实验组被试完成动作游戏训练，对照组被试完成中性游戏训练，然后采用视觉的新异Odd-ball范式，要求被试只对靶刺激做出反应，分析两组被试诱发ERP成分的峰值和潜伏期。结果发现，相对于对照组，实验组被试P3a峰值明显增大，潜伏期提前，P3b峰值、潜伏期无明显变化。表明短时接触动作游戏提升了被试的非随意注意能力，但对注意保持等随意注意技能没有影响。

关键词 注意；动作游戏；短时效应；新异Oddball范式

分类号 B842

1 引言

注意是指心理活动或意识对一定对象的指向与集中（彭聃龄，2012），是视觉功能中重要的组成部分，包括非随意注意和随意注意。非随意注意指的是事先没有预定目的、不需要意志努力的注意；随意注意指的是有预定目的、需要意志努力的注意。非随意注意与知觉和应对突发事件有关，对机体有重要的保护意义。随意注意是在非随意注意的基础上发展起来的，是人类所特有的心理现象。

动作游戏，要求玩家迅速识别游戏中的图形并对图形的变化做出快速反应，与注意能力极为密切。短时接触动作游戏是否会影响人们的注意能力？这一问题已经获得诸多研究者的关注，但当前研究尚未形成一致的结论。以Green为代表的一种观点认为动作游戏提升注意能力，而以Boot为代表的另一种观点则认为动作游戏并不影响注意能力。

Green和Bavelier（2003）将被试分为动作游戏者和非动作游戏者，动作游戏者在实验前半年内，每周操作动作游戏四天，每天至少一小时；非动作游戏者在实验前半年内没有游戏经历。实验采用有效可见区范式，先出现一个隐藏在“米”字形中的探索刺激，后出现深度掩蔽刺激，要求被试找出探测刺激所呈现的位置，研究结果发现动作游戏者的正确率显著高于非动作游戏者。另外，Green和Bavelier（2006）采用计数任务测量玩家的注意广度，发现动作游戏者报告的客体数量显著多于非动作游戏者。知觉负载理论的研究也提供了相同的证据。知觉负载理论认为，侧抑制范式中，如果目标任务只消耗了较少的注意资源，则剩余的可利用资源会对干扰刺激进行加工，出现“协调效应”，导致目标任务的反应时或错误率增加（Lavie，2005）。Green和Bavelier的研究发现，低知觉负载条件下，动作游戏者和非动作游戏者都出现了协调效应，而在高知觉负载条件下，只有动作游戏者出现了协调效应，说明动作游戏者拥有着更多的可利用注意资源。更进一步的研究表明，非动作游戏者在短时的动作游戏训练后，注意能力也出现了同动作游戏者相似的提升，且在停止训练后仍能维持五个星期的时间（Feng，Spence，&Pratt，2007；Rezaiyan，Mohammadi，&Fallah，2007）。

然而，近期的研究表明，动作游戏促进注意能力的提升可能并不明确。Owen等人（2010）对被试进行累计三小时的游戏训练后，未发现被试的记忆、注意、视觉空间技能等一般认知能力的提升。Boot，Kramer，Simons，Fabiani和Gratton（2008）以大学生为对象，采用Green和Bavelier研究中使用的动作游戏，20小时的训练结束后并未发现实验组注意测验分数的提升。Murphy和Spencer（2009）重复Green和Bavelier的实验流程，比较17至25岁经常操作动作游戏和不操作动作游戏的两组被试，结果表明除了注意瞬脱测试中动作游戏者有更佳的表现外，其余注意方面两组被试均无明显差异。除此之外，Dons，Hem-in，on和McLean（2011）也重复了知觉负载实验，发现在低知觉负载情况下，动作游戏者和非动作游戏者都出现了协调效应，而在高知觉负载情况下，动作游戏者和非动作游戏者都没出现协调效应，说明两组被试的注意资源量没有差异。这些研究间的分歧使人们开始重新考察动作游戏与注意能力提升间的关系。Boot，Blakely和Simons（2011）推测之前Green和Bavelier研究中出现的注意能力的提升可能仅仅是被试期待或他们游戏动机的结果。

综上可知，当前动作游戏对注意能力影响的研究仍存在争议，且还有一些重要问题尚未解决。首先，以往多使用行为实验，测量指标会受到个体反应倾向的影响；其次，对被试的任务安排会造成期待效应，多数实验范式中，仅有实验组操作动作游戏，对照组不操作游戏，所以被试的期待效应未得到平衡。第三，以往研究多集中探讨被试的随意注意能力，而很少有人对非随意注意能力进行研究。动作游戏中随时随地都会出现“敌人”目标，被试需要对此迅速做出反应，知觉并杀死“敌人”，这种游戏模式可能会提升被试的非随意注意能力。然而，非随意注意没有预定目的，不付出意志努力，使得传统行为实验布置任务分析正确率和反应时的方法并不适用。而事件相关电位技术不需要被试做出操作的特征，为探究非随意注意提供了方法。因此，本研究试图运用事件相关电位技术，启动操作动作游戏的实验组和操作中性游戏的对照组两组被试，使用视觉的新异Oddball范式探究短时接触动作游戏对非随意注意和随意注意能力的影响。

已有研究显示，新异Oddball范式可以诱发与注意有关的N2、P3a和P3b等成分，包含了非注意一注意转换的认知加工全过程。N2成分与前注意加工有关，是一种信息的自动化加工，代表了对刺激的早期加工，包括刺激分类，感觉辨别等（Kamitani&Kuroiwa，2009；Folstein&Van Patten，2007）。前注意是在注意前对事物该不该注意进行分析的心理加工过程，是非随意注意产生的前提。P3a是朝向反射的主要标志（Friedman，Cycowicz，&Gala，2001），朝向反射是一种非随意注意，它的注意对象原本并非心理的指向者，但由于突发刺激的强度和新异性，心理活动被动地被吸引过去，标志着注意的开启，P3a的波幅在Fz点（额叶后部）表现最高。P3b是选择性注意的主要标志，代表选择性注意的认知加工过程，反映了被试注意资源的投入量和对靶刺激的注意保持等多方面的随意注意能力（杨博，2013），可在PZ（顶部）记录到最大值。当一个对象出现时，前注意阶段先对它进行识别、分类，并判断是否需要引起注意。如果突发对象的新异性强，则会产生非随意注意。如果对象经判断后需要引起注意，则进入选择性注意阶段，对该对象投入更多的注意资源。因此，N2、P3a和P3b三个脑电成分包含非注意一注意转换的认知加工全过程。通过分析N2、P3a和P3b三个脑电指标，可以从生理机制上探讨动作游戏对随意注意技能和非随意注意能力的影响。

综上，研究采用视觉的新异Oddball范式，选用操作动作游戏的实验组和操作中性游戏的对照组两组被试，分析诱发的N2、P3a和P3b三个成分的峰值和潜伏期，探讨短时接触动作游戏对非随意注意、随意注意能力的影响。动作游戏中刺激的新异性强，要求玩家快速反应，游戏的过程就是训练非随意注意能力的过程。所以，短时接触动作游戏可能会使被试的视觉注意皮层加厚，非随意注意能力增强，结果表现为实验组较对照组N2和P3a成分的峰值增大，潜伏期提前。短时接触动作游戏对随意注意能力的提升尚不明确，部分研究者推测之前研究发现的提升可能只是被试期望效应的作用。本实验对被试的期望效应进行了平衡，认为平衡后被试短时接触动作游戏随意注意能力不发生改变，结果表现为实验组P3b成分的峰值、潜伏期较对照组无明显差异。

2 方法

2.1 被试

选取女大学生25名，要求在实验前每周玩电子游戏的时间不超过两小时。年龄20～22岁，平均年龄21.0±0.8岁。被试均为右利手，视力或矫正视力正常，没有生理或精神方面的问题，无色盲。随机分配到动作游戏组（N=14）和对照组（N=11）两种实验条件下。

2.2 实验设计

实验采用单因素的被试问设计。自变量游戏类型分为（动作游戏、中性游戏）两个水平，因变量为行为数据（正确率、反应时）和ERP数据（N2、P3a和P3b成分的峰值、潜伏期）。

2.3 材料

2.3.1 刺激材料

标准刺激为大椭圆图片，长轴10.7cm，短轴9.4cm，呈现300次，概率为75%；靶刺激为小椭圆图片，长轴3.4cm，短轴2.8cm，呈现60次，概率为15%。两类图片均为白色背景，蓝色边框，边框宽度0.5mm。新异刺激由15张外国人像图片组成（黄宇霞，罗跃嘉，2004），每张图片呈现3次，共45次，概率为10%。所有图片分辨率均为1024×768。刺激在Dell系列电脑上呈现。

2.3.2 游戏材料

游戏材料分为动作游戏和中性游戏两类。借鉴前人研究（张学民，李茂，宋艳，李永娜，魏柳青，2009），选取45度角的射击游戏“孤胆枪手”，要求玩家保卫工厂，快速发现并消灭沿途遇到的怪物。事后访谈发现，所有实验组被试之前均未操作过此游戏。中性游戏为“三维弹珠”，要求玩家掌控屏幕底端的左、右隔板，保证钢珠不掉落出屏幕。

2.4 程序

实验在隔音、光线充足的实验间完成，被试双眼距电脑屏幕约60cm，水平视角、垂直视角均在5度以内。实验开始前，安排被试洗头并带好电极帽，将各电极点的阻值降至5KΩ以下。然后被试开始操作笔记本电脑上呈现的游戏，练习时间为5分钟。参照相关研究，练习结束后设置20分钟的正式游戏时间。游戏训练完成后，开始进行新异Oddball测试并记录脑电数据。测试流程为先在白色背景中出现一个红色“+”注视点，持续时间800ms，随后呈现刺激材料，持续时间1000ms。按键反应或1000ms过后，刺激自动消失，接下来呈现1200ms的空屏时间作为试次间隔，到此一个试次结束（见图1）。要求被试右手中指放在“K”键上，当靶刺激出现时，被试要尽可能快地按键，其余刺激不反应。刺激呈现顺序随机，共405个试次，每过150个试次，被试休息一次。整个实验时间约60分钟。

2.5 脑电记录

采用Brain Products公司的ERP记录与分析系统，按国际10-20系统扩展的64导电极帽记录EEG，以Fpz点作为接地电极，FCz点作为参考电极，垂直眼电（VEOG）和水平眼电（HEOG）均为单极记录，VEOG电极置于左眼眶上正中，HEOG电极置于左眼眼角外侧。每个电极处的头皮电阻在5KΩ以下。滤波带通0.016～35Hz，采样频率500Hz/导。完成连续记录EEG后离线（offline）处理数据，将左右乳突的平均电位作为参考。半自动方法校正VEOG和HEOG，并充分排除其他伪迹，对50hz市电影响进行了陷波，波幅大于±80μv的伪迹在叠加中被自动剔除。分析时程（epoch）为目标刺激出现前200ms（作为基线）和目标刺激出现后600ms。根据研究目的和已有研究结果，选取P3，Pz，P4点对靶刺激诱发的P3b成分（300～460ms）进行峰值和潜伏期测量，选取F3，FZ，F4点对新异刺激诱发的N2成分（200～300ms）和P3a成分（300～460ms）进行峰值和潜伏期测量。使用SPSS19.0进行重复测量方差分析和独立样本t检验分析，两组间方差不齐时用t检验分析。方差分析中p值使用Green-house-Geisser校正。

3 结果

3.1 行为结果

两组被试靶刺激按键的正确率和反应时结果见表1。实验组对靶刺激按键的正确率高于对照组，但独立样本t检验分析结果显示，组别的主效应不显著，t'=1.54，p=0.145，d=0.70。反应时方面，删除了标准分数大于2.5的数据。独立样本t检验分析结果显示，组别的主效应显著，t=2.20，p<0.05，d=0.92。实验组对靶刺激按键的反应时显著长于对照组。

3.2 ERP结果

图2为两组被试P3、PZ、P4三点对靶刺激反应得到的ERP总平均波形；图3为两组被试F3、FZ、F4三点对新异刺激反应得到的ERP总平均波形。

3.2.1 靶刺激诱发成分的分析

将电极点作为组内因素，分为三个水平（P3，PZ，P4）；不同组别作为组间因素，共分为两个水平（实验组，对照组），对靶刺激诱发的P3b成分的峰值、潜伏期进行重复测量方差分析。统计结果显示，对P3b峰值的分析表明，电极点的主效应显著，F（2，46）=7.31，p<0.01，η²=0.24。组别的主效应不显著，F（1，23）=0.17，p>0.05，η²=0.07。电极点与组别的交互作用不显著，F（2，46）=0.81，p>0.05，η²=0.03。对P3b潜伏期的分析表明，电极点的主效应不显著，F（2，46）=1.48，p>0.05，η²=0.06。组别的主效应不显著，F（1，23）=0.38，p>0.05，η²=0.02。电极点与组别的交互作用不显著，F（2，46）=0.44，p>0.05，η²=0.02。

3.2.2 新异刺激诱发成分的分析

将电极点作为组内因素，分为三个水平（F3，FZ，F4）；不同组别作为组间因素，共分为两个水平（实验组、对照组），对新异刺激诱发的N2和P3a成分的峰值、潜伏期进行重复测量方差分析。统计结果显示，对N2峰值的分析表明，电极点的主效应不显著，F（2，46）=1.18，p>0.05，η²=0.08。组别的主效应不显著，F（1，23）=2.00，p>0.05，η²=0.08。电极点与组别的交互作用不显著，F（2，46）=1.85，p>0.05，η²=0.08。对N2潜伏期的分析表明，组别的主效应显著，F（1，23）=7.69，p<0.01，η²=0.25。事后比较表明，实验组诱发的N2潜伏期（M=267.14，SD=3.60）较对照组（M=282.18，SD=4.06）明显提前。电极点的主效应不显著，F（2，46）=0.11，p>0.05，η²=0.01。电极点与组别的交互作用不显著，F（2，46）=0.06，p>0.05，η²=0.01。对P3a峰值的分析表明，组别的主效应显著，F（1，23）=6.43，p<0.05，η²=0.22。事后比较表明，实验组（M=10.81，SD=1.91）比对照组（M=3.49，SD=2.16）诱发了更正的P3a峰值。电极点的主效应显著，F（2，46）=3.92，p<0.05，η²=0.15。电极点与组别的交互作用不显著，F（2，46）=1.15，p>0.05，η²=0.05。对P3a潜伏期的分析表明，组别的主效应显著，F（1，23）=5.30，p<0.05，η²=0.19。事后比较表明，实验组诱发的P3a潜伏期（M=396.33，SD=6.33）较对照组（M=418.30，SD=7.14）明显提前。电极点的主效应不显著，F（2，46）=1.19，p>0.05，η²=0.05。电极点与组别的交互作用不显著，F（2，46）=2.75，p>0.05，η²=0.11。

4 讨论

当前研究试图解决短时接触动作游戏是否影响注意能力，以及动作游戏对随意注意和非随意注意的影响是否相同这一问题。实验分析了N2、P3a和P3b三种成分，发现实验组诱发了更正的P3a峰值，N2和P3a的潜伏期明显提前，而P3b的峰值、潜伏期未发生明显变化，与假设基本相符。说明动作游戏对非随意注意能力有很好的提升效果，但的确不能改变被试的随意注意能力。

ERP结果显示，实验组的N2潜伏期较对照组明显提前，说明被试的前注意功能增强，前注意是对信息的自动加工过程，是非随意注意产生的前提。前注意阶段的提前，使得被试能够更快的对刺激进行辨别、分类与评估（Kamitani&Kuroiwa，2009）。P3a成分上，实验组诱发了一个更正的峰值，且潜伏期较对照组明显提前。P3a峰值增大，说明实验组的非随意注意能力增强，注意开启的过程较强。潜伏期提前表明被试的心理活动更快地指向新异刺激，能够更快地知觉突发事件并做出反应。Anguera等人（2013）对60～85岁之间的老年人进行长达12小时的游戏训练，发现老年人的多任务处理能力显著提升，时频分析发现，被试的前额皮层的低频θ波显著升高，表明人的认知控制系统具有强大的可塑性。据此推测，非随意注意的提升是因为动作游戏的特性增强了大脑视觉注意系统皮层的表征。动作游戏“孤胆英雄”虽然只要求被试按简单的“W”、“A”、“S”、“D”和鼠标左键五个按键，但在游戏过程中，随时随地都会出现“敌人”，被试需要对此迅速做出反应，知觉并杀死“敌人”。这种游戏模式下，被试的非随意注意能力多次受到训练，前额皮层的表征增强，最终被试的非随意注意能力得到提升。

实验组的P3b峰值、潜伏期与对照组均无明显差异。一般认为，P3b峰值反映了被试的注意保持能力、投入的注意资源量等指标，潜伏期反映了大脑接受和处理信息的反应速度等（杨博，2013；吕静，苗丹民，贡京京，王家同，2008）。结果表明，动作游戏对被试的注意保持能力，投入的注意资源量等随意注意技能均无作用。结果与Green和Bavelier（2003）的研究不符。Green和Bavelier系列研究发现动作游戏可以提升被试的注意分配、注意资源量等多个方面。但有趣的是，Irons，Remington和McLean（2011）重复了Green和Bavelier的研究后，也未发现显著的提升效果。Boot，Blakely和Simons（2011）推测，Green和Bavelier研究中的实验组被试操作动作游戏，而对照组不操作游戏，所以实验中注意能力的提升很有可能是由于被试对游戏训练的期望效应。本研究运用ERP实验探讨其生理机制，同时实验组被试操作动作游戏，对照组被试操作中性游戏，平衡掉了被试对游戏训练的期望效应。结果没有发现短时接触动作游戏对注意保持，投入的注意资源量等随意注意技能的提升效果，说明之前被试随意注意能力的提升只是期望效应的作用。

从行为数据看，实验组对靶刺激的反应时显著长于对照组，提示动作游戏降低被试的随意注意能力。但我们发现，虽然实验组被试的反应时较对照组明显延后，但正确率也略高于对照组，未达到显著性水平。Irons，Remington和McLean（2011）的实验中也出现了相似的结果。结合ERP数据进行分析，我们认为，实验组被试反应时的延长是速度一准确度间权衡的结果，被试更倾向于牺牲反应速度去换取更高的准确度。这可能与游戏规则有关，射击游戏中击中“敌人”身体的不同位置，造成的伤害也不同，如果击中“敌人”额部，则可以直接击毙。所以，在这种游戏体验下，被试会有意识地花时间去瞄准“敌人”的额部，从而形成牺牲速度换取高准确度的反应模式。

值得注意的是，本研究被试均为从未接触过电子游戏的女生、样本量偏小。同时，实验材料虽然在国内研究中普遍使用，但仍为国外人物。这些可能对结果的推广与应用产生障碍。所以，未来的研究中可选用男性被试、国内材料来探讨是否有性别差异、异族效应的存在。另外，本研究仅涉及了短时效应的部分，关于电子游戏的长时效应、游戏成瘾者注意能力的变化仍不得而知。

5 结论

本实验采用视觉的新异Oddball范式，分析N2、P3a和P3b三种成分，发现动作游戏的确会对注意能力产生影响，但对随意注意和非随意注意的影响不同。动作游戏对非随意注意有很好的提升效果，但不能改变被试的注意保持、注意资源投入等随意注意技能。同时，行为数据表明，动作游戏使被试形成牺牲反应时来换取更高正确率的反应倾向。