我身處一片雜草叢生的空地，靠在一個八英尺高的集裝箱旁。我環顧四周，權衡著各種選擇。一個拿著突擊步槍的男人正在尋找我，就像我正在尋找他一樣。為了獲得更好的制高點，我朝右邊那輛廢棄的汽車跑去。一聲金屬撞擊聲響起，對手的子彈擊中了我剛離開的牆壁。我躲過下一個集裝箱，然後繞到它後面。舉起我的M16，我在奔跑時透過瞄準鏡窺視。他在那裡！我用力而快速地敲擊筆記型電腦的觸控板，但我的瞄準不穩定。我錯過了。他旋轉、射擊，我死了。
這就是我對第一人稱射擊電子遊戲的初體驗的結局。顯然，我不太擅長。透過練習，我可能會變得更好。不太明顯的是，十年的研究表明，如果我再花幾個小時玩《使命召喚》，我可以提高的不僅僅是我的瞄準能力和我遊戲角色的預期壽命。我的視覺、注意力、空間推理和決策能力都會變得更好。
這些引人注目的發現促成了全國範圍內關於電子遊戲對話的轉變。不久前，還有一些孤獨的聲音反駁了傳統的觀點，即電子遊戲充其量是無聊的，最壞的情況是危險地浪費時間和腦力。然而，超過90%的兒童玩電子遊戲，成年人也玩。事實上，遊戲玩家的平均年齡為33歲。隨著持續的普及，人們對遊戲的積極方面也越來越認可。遊戲設計師簡·麥戈尼格爾2011年暢銷書《現實破碎了》甚至認為遊戲可以改變世界。在2011年對學生的一次演講中，巴拉克·奧巴馬總統認識到了這種潛力，並呼籲投資教育技術，但同時提出了警告：“我希望你們沉迷於那些教給你們一些東西，而不僅僅是炸燬東西的電子遊戲。”
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教學是關鍵的詞。研究最重要的結論是，電子遊戲具有其他活動難以企及的力量。透過練習，小提琴家可以優美地演奏莫扎特絃樂協奏曲，但這並不會讓她在其他方面變得更好。然而，遊戲玩家不僅僅是學會擅長射擊。用神經學術語來說，動作遊戲似乎“重新調整了不同大腦區域之間和內部的連線”，羅切斯特大學和日內瓦大學的神經科學家達芙妮·巴維利耶說。這意味著遊戲玩家“學會學習”。將學習應用於更廣泛任務的能力稱為遷移，它是教育的聖盃。
到目前為止，研究表明具有最有效神經效應的遊戲是父母最討厭的遊戲：暴力第一人稱射擊遊戲。科學家們正在試圖弄清楚這些遊戲如何以及為什麼會影響玩家，以便創造出強調益處但缺點較少的產品。“我真的對大腦如何學習以及我們如何促進大腦學習的可塑性感興趣，”巴維利耶說。“問題在於試圖理解如何更好地利用技術。”
新視野
巴維利耶偶然發現了電子遊戲這個主題。在十年前，她的實驗室專注於先天性耳聾對視覺的影響。在2000年秋季，她指派一名本科生C·肖恩·格林編寫他自己版本的標準視覺注意力測試程式，在該測試中，個體首先識別一箇中央白色方塊，然後在觸控式螢幕上指出一個形狀在一定距離外短暫閃爍的位置。這項任務被稱為“有效視野”，衡量的是空間注意力——即跟蹤多個位置並在空間中轉移注意力的能力。例如，您在駕駛時會運用這種技能，將注意力從道路轉移到右側的突然移動上。當格林在自己身上測試時，他的表現大約是正常水平的兩倍。他認為是他的程式設計出了問題，但找了一些朋友來進一步測試。他們的得分和格林一樣高。
因此，巴維利耶也進行了測試。她的結果在正常範圍內，這意味著她的表現相當差。“我們互相看著對方說，‘你和你的朋友有什麼共同點？’”巴維利耶回憶道。答案是：他們都經常玩動作激烈的、第一人稱射擊電子遊戲。
巴維利耶將格林重新分配到一項新的研究中，該研究比較了八名動作遊戲玩家和八名非遊戲玩家在視覺注意力方面的各個方面。在一項任務中，受試者報告螢幕上一次閃爍了多少個方塊。一個人可以立即註冊的專案越多，而無需逐個計數，他的注意力容量就越大。遊戲玩家平均為4.9個專案，而非遊戲玩家為3.3個專案。在一項空間位置注意力測試中，遊戲玩家在指示目標出現位置方面的準確性大約是非遊戲玩家的兩倍。當遊戲玩家必須識別並因此關注某些字母是否出現在快速連續閃爍的字母串中時，他們的表現也明顯優於非遊戲玩家。
研究人員確定，動作遊戲玩家從一開始就不是更專注。相反，似乎是玩這些遊戲的經驗提高了注意力。巴維利耶和格林讓九名非遊戲玩家每天玩一個小時的《榮譽勳章》（一款以戰場為背景的第一人稱射擊遊戲），持續10天，同時讓八名非遊戲玩家玩《俄羅斯方塊》。在訓練前後，兩組都進行了三項視覺注意力測試。玩《榮譽勳章》的人在所有三項任務中都得到了提高；玩《俄羅斯方塊》的人沒有表現出任何提高。巴維利耶當時還不知道是什麼原因導致了這些好處，但她猜測動作遊戲的同時性需求可能是關鍵因素。畢竟，《俄羅斯方塊》只需要一次關注一個下落的方塊。
有了如此驚人的結果，巴維利耶決定更系統地研究動作電子遊戲。首先，她回溯以檢查遊戲對視覺的影響。“我們試圖瞭解非常早期的感覺過程（通常不具有很強的可塑性）是否可以變得更好，”她說。為了研究視力敏銳度——一個人看清細節的能力——她和格林讓10名遊戲玩家和10名非遊戲玩家說出一個T字是正立還是倒立，因為其他T字擁擠在一起。他們測量了字母可以有多近才會在不干擾效能的情況下。這項技能——實際上是在雜亂的視覺環境中看清細節的能力——對於閱讀至關重要。遊戲玩家可以容忍更多的擁擠，並且仍然可以挑出T字，這表明他們的細節檢測能力更好。此外，非遊戲玩家在動作遊戲《虛幻競技場2004》中接受訓練後，在相同的視力敏銳度測試中也得到了提高。在其他發現中，巴維利耶和她的團隊證明，遊戲玩家還具有更好的對比度敏感度，或者區分不同灰度等級的能力，這對於在霧中駕駛汽車很有用（並且是放射科醫生的一項必要技能）。
玩電子遊戲甚至可能改善某些視覺障礙。在弱視或“懶惰眼”中，一隻眼睛的視力模糊或其他不良視力會在發育過程中擾亂視覺皮層中的神經迴路，導致一隻眼睛發育不良。在兒童中，醫生會遮蓋優勢眼以加強較弱的眼睛。然而，這種治療方法對成人無效。在2011年，研究驗光師羅傑·李和丹尼斯·列維以及他們在加州大學伯克利分校的同事發表了一項初步研究，其中10名患有弱視的成年人在一隻眼睛被遮蓋的情況下玩了40個小時的《榮譽勳章》。另外三名患者玩了一款非動作電子遊戲，七名患者在開始玩遊戲之前遮蓋了眼睛。在訓練前後進行測試，單眼玩遊戲患者的視力敏銳度提高了30%以上，比兒童遮蓋眼睛的預期恢復效果高出五倍。此外，成年人的空間注意力技能提高了40%，深度感知提高了50%。李和列維現在正在對另外20名患者進行一項隨機試驗。他們預計在兩年內獲得結果。
偉大的思考者
如果遊戲可以改善視力和視覺注意力，研究人員考慮它們可能還能調整哪些其他大腦過程。多倫多大學的認知心理學家伊恩·斯彭思想知道為什麼男性在視野等任務（衡量空間注意力）和心理旋轉（測試一種稱為空間推理的高階能力，使我們能夠視覺化物體在三維空間中的行為）方面往往比女性表現更好。這兩種型別的空間技能都與科學和數學方面的成功相關。斯彭思和他的同事心理學家馮晶推測，電子遊戲可能部分解釋了性別差距，因為更多男性玩電子遊戲，並且格林和巴維利耶的研究表明，玩這些遊戲對空間注意力有益。
首先，他們在48名大學生群體中確定了空間注意力方面的性別差異。然後，他們將六名男性和14名女性學生（都不是遊戲玩家）分成性別相同的匹配對。每對學生中的一名成員在《榮譽勳章：太平洋突襲》上訓練了10個小時，另一名成員玩了《平衡球》，這是一款三維益智遊戲，涉及控制球穿過充滿障礙的迷宮。訓練後，動作遊戲玩家在視野任務和心理旋轉挑戰中都提高了10%到15%，而益智遊戲玩家沒有看到任何變化。在這兩種情況下，女性的進步最大，幾乎消除了視野方面的性別差異，並顯著縮小了心理旋轉方面的性別差異。結果表明，該理論是正確的：男性和女性之間遊戲體驗的差異可能解釋了空間技能方面的一些性別不平等。此外，值得注意的是，玩這些遊戲可以提高兩種型別的空間敏銳度，因此，甚至可能提高科學才能。
事實上，在去年發表的一項研究中，現任俄勒岡州立大學的認知心理學家克里斯托弗·A·桑切斯將遊戲引起的空間推理能力提高與學習某些型別科學材料的能力聯絡起來。參與者玩了僅僅25分鐘的《光環》（一款星際第一人稱射擊遊戲）或《文字漩渦》（一款限時拼寫遊戲）。接下來，他們閱讀了一篇簡短的非科學文字作為分散注意力的任務，然後閱讀了板塊構造的解釋。最後，他們寫了一篇關於聖海倫斯火山爆發原因的文章。那些玩《光環》的人在文章中的得分高於那些玩《文字漩渦》的人，這是透過他們對板塊構造五個事實的瞭解來衡量的。在玩《光環》（而不是文字遊戲）後，空間推理能力也得到了提高，這是透過在會話前後進行的該技能的兩項標準測試來確定的。“在第一人稱射擊遊戲中，你不斷旋轉並在空間中定位自己，”桑切斯說，他認為這種技能與掌握某些型別的概念有關。“當您嘗試學習[板塊構造]時，您正在推斷一個空間心理表徵，一個三維模型，它在您的腦海中不斷執行和變化。”
根據格林和巴維利耶在2010年進行的一項研究，動作遊戲玩家在快速反應很重要時也更擅長做出決策，這可能是因為他們評估新視覺資訊的速度更快。他們要求12名非遊戲玩家和11名遊戲玩家觀看移動的點陣顯示，並指出運動的淨方向——是更多點向右移動還是向左移動。兩組的準確率相同，但遊戲玩家在決策方面明顯更快。第二個實驗要求參與者區分純音和白噪聲，結果表明遊戲玩家在對聽覺輸入做出決策方面也更快。這種型別的決策能力在駕駛時可能至關重要。例如，它可以使駕駛員更快地識別車輛右側的閃爍移動是否相關：是即將跑到汽車前方的孩子還是無關緊要的閃光燈？
電子遊戲還可以訓練手眼協調能力，儘管這一領域的主要改進似乎是認知方面的。在2010年多倫多約克大學神經科學家勞倫·E·塞爾吉奧和她的同事進行的一項研究中，他們使用功能性MRI掃描了遊戲玩家和非遊戲玩家（各13名）的大腦，同時他們看著螢幕執行越來越難的手眼任務。最簡單的任務是那些人們可以觀看目標的任務，例如按下螢幕上的選項卡，其次是那些要求使用者將視線從手上移開的任務，類似於使用滑鼠操作計算機。在最困難的測試中，參與者無法看著自己的手，並且必須以與刺激方向相反的方向移動操縱桿——如果它向右移動，他們就向左移動——這意味著他們必須抑制跟隨眼睛所見的自然傾向。任務越困難，就越需要動用位於前額後方的大腦部分，稱為前額葉皮層，它參與計劃複雜的行動，並且在必要時可以充當內臟反應的抑制劑，迫使我們停下來重新考慮。
“每個人都使用了相同的大腦基本網路部分，並且表現相同，但網路被重新加權了，”塞爾吉奧說。“遊戲玩家使用的基本運動控制部分少得多，而其他區域更活躍，主要是在大腦的前部。”差異在最困難的技能上最大，例如那些涉及以與提示不一致的方式行動的技能。例如，我們需要運用這種認知控制來駕駛帆船，當舵柄向右移動時，帆船向左轉，反之亦然。塞爾吉奧認為，這些結果表明，遊戲玩家比非遊戲玩家更多地使用他們的前額葉皮層來執行視覺運動技能。這種模式在音樂會演奏家中也可見，被認為是專業知識的標誌，並且可能在極其複雜的運動技能（如鋼琴演奏或外科手術）中帶來更好的表現。
這種技能的一個引人注目的應用出現在2007年對33名腹腔鏡外科醫生的研究中，這些外科醫生透過攝像頭而不是直接看著患者進行手術。愛荷華州立大學的發育心理學家道格拉斯·A·詹蒂爾對醫生進行了一系列標準化縫合技能測試。“外科手術技能的第一大預測因素是他們玩電子遊戲的水平，”他說。“第二大預測因素是他們過去玩電子遊戲的時間。只有在那之後，我們才開始考慮諸如他們接受了多少年的培訓或他們做了多少次手術之類的事情。”其他研究人員在飛機和無人機飛行員身上也發現了類似的結果。
僅僅是遊戲？
儘管有這些積極的發現，但過度使用電子遊戲也可能帶來嚴重的缺點。遊戲成癮尚未被正式承認為一種疾病，但詹蒂爾和其他人的研究發現，全球有5%到11%的兒童表示，此類遊戲正在擾亂他們的生活，這意味著他們可能被認為是成癮的。在美國，詹蒂爾與哈里斯民意調查公司合作，這一數字為8.5%。相比之下，4%到6%的賭場賭徒被認為是成癮的。因此，即使玩暴力電子遊戲可能是有益的（正如詹蒂爾承認的那樣），人們也需要警惕劑量過高的危險。
詹蒂爾也一直在更仔細地研究這些暴力遊戲的內容，即總統譴責的炸燬東西。研究人員一致認為，此類遊戲會導致短暫的攻擊性增加。“即使你知道這只是一款遊戲，你的身體也會將應激激素傾倒入你的血液中，讓你做好戰鬥準備，”詹蒂爾說。“一旦你停止玩遊戲，它會在半小時後消退。”
更令人擔憂的是對數千名遊戲玩家進行的研究表明，經常接觸暴力電子遊戲（意味著每週幾個小時）佔攻擊性眾多可能誘因的1%到4%。（其他預測因素包括挑釁、貧困和虐待兒童。）大多數人認為這個百分比代表的影響很小。詹蒂爾還強調，參與的父母和良好的社交技能等保護因素可以最大限度地減少問題。換句話說，遊戲可能引發暴力的玩家通常還有其他麻煩。如果您關注暴力犯罪，詹蒂爾同意電子遊戲幾乎與之無關。不過，他補充說，遊戲可能會對較溫和的攻擊性形式產生影響。“如果你關心的是你在七年級看到的日常攻擊性——人們互相排斥、說刻薄的話、欺凌，”詹蒂爾解釋說。“我說影響很大。遊戲改變了孩子們看待世界的方式。”
達成和平
理想情況下，研究人員應該能夠梳理出這些遊戲中有益的成分，以創造出非暴力版本，從而同樣有效地訓練大腦。到目前為止，這些因素似乎包括以第一人稱視角操作、管理多條資訊流和目標以及快速決策。巴維利耶想象一個遊戲，在遊戲中你身處一個動物正在遭受致命疾病折磨的星球。你是必須找到它們併為它們注射救命藥物的獸醫。為了增加挑戰，這種疾病對人類是致命的，所以你不能讓它們碰到你。“它與動作遊戲的所有動態都相同，”巴維利耶說，“但突然之間你就在做好事。”
使遊戲有趣和吸引人的是豐富的圖形和足夠複雜的情節。所有這些都會刺激大腦的獎勵系統——釋放出多巴胺（一種與愉悅感相關的神經遞質）的衝擊，這既鼓勵繼續玩遊戲，又激發學習。“似乎使商業上成功的遊戲超級有趣的機制也正是那些在腦可塑性方面產生積極影響的機制，”E-Line Media總裁艾倫·格申菲爾德說，他與他人共同創立了該公司，旨在建立用於學習、健康和社會影響的遊戲。
然而，在構建一套新的改變大腦的遊戲方面的成功不僅需要良好的科學，還需要神經科學家和專家遊戲設計師之間的合作。巴維利耶已經與格申菲爾德聯手，兩人正在籌集資金來開發他們所說的第一款“從頭開始設計”的遊戲，以利用新的研究成果：一款針對8至14歲兒童的非暴力動作遊戲，旨在培養數感。
與此同時，一些現有的非暴力電子遊戲可能會帶來其他好處。在2009年的一項研究中，詹蒂爾發現，需要合作的親社會遊戲使兒童更樂於助人和更善於社交。“我不相信動作遊戲會成為解決一切問題的方案——恰恰相反，”巴維利耶說。鑑於遊戲將繼續存在，充分利用它們可能是每個人的史詩般的勝利。