《Brain Research》:People who play games regularly are no more robust to unpleasant images compared to those who do not in preparation for brain research
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视觉不适刺激的神经响应与个体差异研究,采用SSVEP技术比较偏头痛患者与电子游戏爱好者的视觉处理效率,发现高空间频率闪烁条纹引发更显著神经反应和不愉快感知,偏头痛群体呈现非显著更高响应,但游戏时长与不适感无关联。
作者:Louise O’Hare、Jonathan Kalaj、Julia F?cker
研究机构:诺丁汉特伦特大学(Nottingham Trent University),心理学系,地址:50 Chaucer Street, Nottingham NG1 4FQ, 英国
摘要
有研究表明,闪烁的条纹图案可能令人不适,因为它们对视觉系统来说难以处理,从而导致效率低下、过度的神经反应。例如,患有偏头痛的人可能对这类刺激更敏感,神经反应更强烈;而经常玩电脑游戏的人则可能具有更高效的视觉处理能力,因此对这些不愉快的图像有更强的抵抗力。我们使用稳态视觉诱发电位(SSVEP,一种脑电图技术)测量了这两组人的神经反应,以验证这一理论。
研究发现,闪烁条纹图像的空间频率和时间频率特性会影响人们的舒适度感知以及SSVEP反应。与“编码效率低下”的观点一致,那些引发较强SSVEP反应的刺激通常被认为不那么令人愉快。在偏头痛患者中,SSVEP反应略有增强,但这一差异并不显著。本研究中,游戏时间与舒适度评分无关,说明偏头痛患者与其他人并无显著差异。未来的研究可以考虑更广泛的环境和个人因素(如感官敏感性),以深入理解视觉不适的神经机制。
引言
某些图像会让人感到不适,尤其是条纹图案(Wilkins等人,1984年)和闪烁的刺激(Yoshimoto等人,2017年)。这可能是由于视觉刺激处理效率低下所致(Hibbard和O’Hare,2015年;Wilkins和Hibbard,2014年)。大脑被优化为高效处理视觉信息(Barlow,1961年;Olshausen和Field,2004年),当处理效率降低时,可能会导致过度的神经反应。计算模型也显示,人们对不适刺激的反应会增强(Hibbard和O’Hare,2015年;Penacchio和Wilkins,2015年;Penacchio等人,2023年)。此外,脑部反应数据(如血流动力学变化Haigh等人,2013年;Le等人,2017年)和脑电图变化(O’Hare等人,2015年;O’Hare,2018年;O’Hare等人,2021a;Tempesta等人,2021年)也支持这一观点。这些证据表明,不适刺激可能是因为无法被有效处理而引发过度神经反应。
经常玩视频游戏的人在多种视觉任务中的表现更好(Bediou等人,2018年;Chopin等人,2019年;另见Sala等人,2018年)。游戏玩家通常具有更高的对比敏感度(Li等人,2009年),并且玩第一人称视频游戏时间较长的人在时间精度方面表现更佳(Di Luzio等人,2021年)。他们在检测移动物体的方向方面也有优势(Pavan等人,2016年;Pavan等人,2025年;另见Hutchinson等人,2013年),同时对视觉刺激和虚拟环境引起的运动病和晕动症也具有更强的抵抗力(Jasper等人,2020年;P?hlmann等人,2022年;P?hlmann等人,2024年;P?hlmann等人,2024年)。更快的适应能力(P?hlmann等人,2024年;P?hlmann等人,2024年)、更强的视空间技能(Smyth等人,2021年)以及更强的注意力控制能力(有助于忽略无关干扰)可能是他们更能抵抗运动病的原因(Bavelier等人,2012年;Bavelier和Green,2019年;F?cker等人,2018年;2019年)。高认知负荷可以减少在虚拟现实环境中乘坐过山车时进行目标检测任务的参与者出现运动病的情况(Lavie,1995年;P?hlmann等人,2023年)。有观点认为,在高认知负荷下,大脑处理无关干扰(如导致运动病的感官信号)的能力会减弱。然而,具体机制尚不明确(Fieffer等人,2025年),一些研究甚至认为性别差异(女性比男性更少成为非游戏玩家,Flanagan等人,2005年)可能解释了游戏玩家与非游戏玩家之间的差异。尽管游戏玩家对运动病和晕动症的抵抗力更强,但最近的一项研究指出,他们患偏头痛的发病率更高(Luzio等人,2020年),这可能与频繁使用数字工具及其带来的视觉“压力”有关。作者认为,某些类型的游戏(如快节奏、视觉和运动负荷高的第一人称射击游戏)可能会增加视觉皮层的兴奋性,这与偏头痛的症状有关。
有些人(如偏头痛患者)对条纹图案和快速移动的图像更敏感(Marcus和Soso,1989年)。头痛频率与不适刺激引起的脑电图反应有关(Dogan等人,2025年)。脑电图研究表明,偏头痛患者对长时间视觉刺激的适应能力较差(Coppola等人,2009年;Coppola等人,2013年),甚至可能出现反应增强(Schoenen等人,1995年),但这并不总是成立(Omland等人,2013年),且似乎取决于刺激的属性(Omland等人,2011年;Sharpe等人,2023年)。
视频游戏是一种具有压力的视觉刺激,可能与癫痫发作有关(Fylan等人,1999年)。长时间玩第一人称视频游戏可能会引起不适,因为这类游戏包含许多具有压力的视觉内容,例如城市环境的重复图案(Le等人,2017年)和爆炸场景的闪烁效果(Ishida等人,1998年)。有证据表明,玩视频游戏的时间与偏头痛的发生有关(Xavier等人,2015年)。Torshein等人(2010年)发现,屏幕使用时间越长,头痛发生率越高。在男孩中,这种关联更明显,可能是因为男孩玩游戏的时间更长;而在女孩中则不明显,这表明需要达到某个临界阈值。虽然没有证据表明第一人称游戏玩家中偏头痛的发病率有明显关联,但偏头痛的严重程度与游戏时间有关,表明第一人称游戏是一种具有挑战性的视觉刺激(Di Luizo等人,2021年)。
在本次实验中,我们采用阻断设计来评估这一可能性:首先获取基线评分,然后在长时间展示刺激后再次询问评分。
我们假设舒适度与SSVEP反应相关。预计游戏玩家的抗性更强,而偏头痛患者对不适的敏感性更高。因此,我们假设游戏玩家的SSVEP反应会减弱,而偏头痛患者的SSVEP反应会增强。
部分内容
观察者
所有观察者在参与研究前均签署了书面知情同意书,本研究符合赫尔辛基宣言(Declaration of Helsinki)的人类研究指南,并获得了林肯大学心理学伦理委员会的批准(批准编号17492)。共有29名视力矫正至正常水平的人参与了研究,其中12名为女性,3人选择不公开个人信息,平均年龄为22.56岁(标准差=4.53岁)。
行为结果
图3显示了每位观察者在刺激展示60秒后的最终舒适度评分。Kruskal-Wallis检验表明,空间频率对慢速(Χ2(2) = 7.93,p < 0.001)、中速(Χ2(2) = 17.73,p < 0.001)和快速(Χ2(2) = 19.21,p < 0.001)展示速度都有显著影响。在中速和快速展示速度下,最细的条纹被认为更令人愉快;而在1Hz的慢速展示下,最粗的条纹更受欢迎。
讨论
本研究的目的是探讨游戏玩家和偏头痛患者的视觉舒适度评分与SSVEP反应之间的关系。在最快速展示速率下,引发较强SSVEP反应的刺激导致的舒适度评分较低,这与视觉处理效率低下的观点一致(O’Hare等人,2015年)。
局限性
本研究的局限性之一是,出于伦理原因,刺激的对比度较低。为了减少潜在的不适刺激和诱发偏头痛的风险,整体展示时间也被限制了,这可能导致SSVEP反应较弱。为了解决这个问题,采取了两种方法。
结论
当刺激以足够快的速率展示时,SSVEP反应与空间频率相关。偏头痛患者与非患者相比,虽然SSVEP反应没有显著差异,但存在轻微差异。然而,当前刺激与游戏时间和/或偏头痛状态之间没有明显关联。
未引用的参考文献
Delorme和Makeig,2004年;Dogan等人,2024年;F?cker等人,2019年;Hibbard等人,即将发表;Hutchinson和Stocks,2013年;国际头痛协会,2018年;O’Hare,2018年;O’Hare等人,2021b;O’Hare和Hibbard,2024年;O’Hare等人,2025年;Torsheim等人,2010年。
作者贡献声明
Louise O’Hare: 负责撰写、审稿和编辑;撰写初稿;软件开发;方法论设计;数据整理;概念构建。
Jonathan Kalaj: 负责撰写、审稿和编辑;实验设计。
Julia F?cker: 负责部分研究工作。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
我们感谢Lauren Coleman和Eoghan Gourlay在数据收集方面提供的支持。
数据获取
匿名数据、分析脚本和实验代码可在Open Science Framework上找到:https://osf.io/3dwmg/overview。