我身处一片杂草丛生的空地，靠在一个八英尺高的集装箱旁。我环顾四周，权衡着各种选择。一个拿着突击步枪的男人正在寻找我，就像我正在寻找他一样。为了获得更好的制高点，我朝右边那辆废弃的汽车跑去。一声金属撞击声响起，对手的子弹击中了我刚离开的墙壁。我躲过下一个集装箱，然后绕到它后面。举起我的M16，我在奔跑时透过瞄准镜窥视。他在那里！我用力而快速地敲击笔记本电脑的触控板，但我的瞄准不稳定。我错过了。他旋转、射击，我死了。
这就是我对第一人称射击电子游戏的初体验的结局。显然，我不太擅长。通过练习，我可能会变得更好。不太明显的是，十年的研究表明，如果我再花几个小时玩《使命召唤》，我可以提高的不仅仅是我的瞄准能力和我游戏角色的预期寿命。我的视觉、注意力、空间推理和决策能力都会变得更好。
这些引人注目的发现促成了全国范围内关于电子游戏对话的转变。不久前，还有一些孤独的声音反驳了传统的观点，即电子游戏充其量是无聊的，最坏的情况是危险地浪费时间和脑力。然而，超过90%的儿童玩电子游戏，成年人也玩。事实上，游戏玩家的平均年龄为33岁。随着持续的普及，人们对游戏的积极方面也越来越认可。游戏设计师简·麦戈尼格尔2011年畅销书《现实破碎了》甚至认为游戏可以改变世界。在2011年对学生的一次演讲中，巴拉克·奥巴马总统认识到了这种潜力，并呼吁投资教育技术，但同时提出了警告：“我希望你们沉迷于那些教给你们一些东西，而不仅仅是炸毁东西的电子游戏。”
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教学是关键的词。研究最重要的结论是，电子游戏具有其他活动难以企及的力量。通过练习，小提琴家可以优美地演奏莫扎特弦乐协奏曲，但这并不会让她在其他方面变得更好。然而，游戏玩家不仅仅是学会擅长射击。用神经学术语来说，动作游戏似乎“重新调整了不同大脑区域之间和内部的连接”，罗切斯特大学和日内瓦大学的神经科学家达芙妮·巴维利耶说。这意味着游戏玩家“学会学习”。将学习应用于更广泛任务的能力称为迁移，它是教育的圣杯。
到目前为止，研究表明具有最有效神经效应的游戏是父母最讨厌的游戏：暴力第一人称射击游戏。科学家们正在试图弄清楚这些游戏如何以及为什么会影响玩家，以便创造出强调益处但缺点较少的产品。“我真的对大脑如何学习以及我们如何促进大脑学习的可塑性感兴趣，”巴维利耶说。“问题在于试图理解如何更好地利用技术。”
新视野
巴维利耶偶然发现了电子游戏这个主题。在十年前，她的实验室专注于先天性耳聋对视觉的影响。在2000年秋季，她指派一名本科生C·肖恩·格林编写他自己版本的标准视觉注意力测试程序，在该测试中，个体首先识别一个中央白色方块，然后在触摸屏上指出一个形状在一定距离外短暂闪烁的位置。这项任务被称为“有效视野”，衡量的是空间注意力——即跟踪多个位置并在空间中转移注意力的能力。例如，您在驾驶时会运用这种技能，将注意力从道路转移到右侧的突然移动上。当格林在自己身上测试时，他的表现大约是正常水平的两倍。他认为是他的编程出了问题，但找了一些朋友来进一步测试。他们的得分和格林一样高。
因此，巴维利耶也进行了测试。她的结果在正常范围内，这意味着她的表现相当差。“我们互相看着对方说，‘你和你的朋友有什么共同点？’”巴维利耶回忆道。答案是：他们都经常玩动作激烈的、第一人称射击电子游戏。
巴维利耶将格林重新分配到一项新的研究中，该研究比较了八名动作游戏玩家和八名非游戏玩家在视觉注意力方面的各个方面。在一项任务中，受试者报告屏幕上一次闪烁了多少个方块。一个人可以立即注册的项目越多，而无需逐个计数，他的注意力容量就越大。游戏玩家平均为4.9个项目，而非游戏玩家为3.3个项目。在一项空间位置注意力测试中，游戏玩家在指示目标出现位置方面的准确性大约是非游戏玩家的两倍。当游戏玩家必须识别并因此关注某些字母是否出现在快速连续闪烁的字母串中时，他们的表现也明显优于非游戏玩家。
研究人员确定，动作游戏玩家从一开始就不是更专注。相反，似乎是玩这些游戏的经验提高了注意力。巴维利耶和格林让九名非游戏玩家每天玩一个小时的《荣誉勋章》（一款以战场为背景的第一人称射击游戏），持续10天，同时让八名非游戏玩家玩《俄罗斯方块》。在训练前后，两组都进行了三项视觉注意力测试。玩《荣誉勋章》的人在所有三项任务中都得到了提高；玩《俄罗斯方块》的人没有表现出任何提高。巴维利耶当时还不知道是什么原因导致了这些好处，但她猜测动作游戏的同时性需求可能是关键因素。毕竟，《俄罗斯方块》只需要一次关注一个下落的方块。
有了如此惊人的结果，巴维利耶决定更系统地研究动作电子游戏。首先，她回溯以检查游戏对视觉的影响。“我们试图了解非常早期的感觉过程（通常不具有很强的可塑性）是否可以变得更好，”她说。为了研究视力敏锐度——一个人看清细节的能力——她和格林让10名游戏玩家和10名非游戏玩家说出一个T字是正立还是倒立，因为其他T字拥挤在一起。他们测量了字母可以有多近才会在不干扰性能的情况下。这项技能——实际上是在杂乱的视觉环境中看清细节的能力——对于阅读至关重要。游戏玩家可以容忍更多的拥挤，并且仍然可以挑出T字，这表明他们的细节检测能力更好。此外，非游戏玩家在动作游戏《虚幻竞技场2004》中接受训练后，在相同的视力敏锐度测试中也得到了提高。在其他发现中，巴维利耶和她的团队证明，游戏玩家还具有更好的对比度敏感度，或者区分不同灰度等级的能力，这对于在雾中驾驶汽车很有用（并且是放射科医生的一项必要技能）。
玩电子游戏甚至可能改善某些视觉障碍。在弱视或“懒惰眼”中，一只眼睛的视力模糊或其他不良视力会在发育过程中扰乱视觉皮层中的神经回路，导致一只眼睛发育不良。在儿童中，医生会遮盖优势眼以加强较弱的眼睛。然而，这种治疗方法对成人无效。在2011年，研究验光师罗杰·李和丹尼斯·列维以及他们在加州大学伯克利分校的同事发表了一项初步研究，其中10名患有弱视的成年人在一只眼睛被遮盖的情况下玩了40个小时的《荣誉勋章》。另外三名患者玩了一款非动作电子游戏，七名患者在开始玩游戏之前遮盖了眼睛。在训练前后进行测试，单眼玩游戏患者的视力敏锐度提高了30%以上，比儿童遮盖眼睛的预期恢复效果高出五倍。此外，成年人的空间注意力技能提高了40%，深度感知提高了50%。李和列维现在正在对另外20名患者进行一项随机试验。他们预计在两年内获得结果。
伟大的思考者
如果游戏可以改善视力和视觉注意力，研究人员考虑它们可能还能调整哪些其他大脑过程。多伦多大学的认知心理学家伊恩·斯彭思想知道为什么男性在视野等任务（衡量空间注意力）和心理旋转（测试一种称为空间推理的高级能力，使我们能够可视化物体在三维空间中的行为）方面往往比女性表现更好。这两种类型的空间技能都与科学和数学方面的成功相关。斯彭思和他的同事心理学家冯晶推测，电子游戏可能部分解释了性别差距，因为更多男性玩电子游戏，并且格林和巴维利耶的研究表明，玩这些游戏对空间注意力有益。
首先，他们在48名大学生群体中确定了空间注意力方面的性别差异。然后，他们将六名男性和14名女性学生（都不是游戏玩家）分成性别相同的匹配对。每对学生中的一名成员在《荣誉勋章：太平洋突袭》上训练了10个小时，另一名成员玩了《平衡球》，这是一款三维益智游戏，涉及控制球穿过充满障碍的迷宫。训练后，动作游戏玩家在视野任务和心理旋转挑战中都提高了10%到15%，而益智游戏玩家没有看到任何变化。在这两种情况下，女性的进步最大，几乎消除了视野方面的性别差异，并显着缩小了心理旋转方面的性别差异。结果表明，该理论是正确的：男性和女性之间游戏体验的差异可能解释了空间技能方面的一些性别不平等。此外，值得注意的是，玩这些游戏可以提高两种类型的空间敏锐度，因此，甚至可能提高科学才能。
事实上，在去年发表的一项研究中，现任俄勒冈州立大学的认知心理学家克里斯托弗·A·桑切斯将游戏引起的空间推理能力提高与学习某些类型科学材料的能力联系起来。参与者玩了仅仅25分钟的《光环》（一款星际第一人称射击游戏）或《文字漩涡》（一款限时拼写游戏）。接下来，他们阅读了一篇简短的非科学文本作为分散注意力的任务，然后阅读了板块构造的解释。最后，他们写了一篇关于圣海伦斯火山爆发原因的文章。那些玩《光环》的人在文章中的得分高于那些玩《文字漩涡》的人，这是通过他们对板块构造五个事实的了解来衡量的。在玩《光环》（而不是文字游戏）后，空间推理能力也得到了提高，这是通过在会话前后进行的该技能的两项标准测试来确定的。“在第一人称射击游戏中，你不断旋转并在空间中定位自己，”桑切斯说，他认为这种技能与掌握某些类型的概念有关。“当您尝试学习[板块构造]时，您正在推断一个空间心理表征，一个三维模型，它在您的脑海中不断运行和变化。”
根据格林和巴维利耶在2010年进行的一项研究，动作游戏玩家在快速反应很重要时也更擅长做出决策，这可能是因为他们评估新视觉信息的速度更快。他们要求12名非游戏玩家和11名游戏玩家观看移动的点阵显示，并指出运动的净方向——是更多点向右移动还是向左移动。两组的准确率相同，但游戏玩家在决策方面明显更快。第二个实验要求参与者区分纯音和白噪声，结果表明游戏玩家在对听觉输入做出决策方面也更快。这种类型的决策能力在驾驶时可能至关重要。例如，它可以使驾驶员更快地识别车辆右侧的闪烁移动是否相关：是即将跑到汽车前方的孩子还是无关紧要的闪光灯？
电子游戏还可以训练手眼协调能力，尽管这一领域的主要改进似乎是认知方面的。在2010年多伦多约克大学神经科学家劳伦·E·塞尔吉奥和她的同事进行的一项研究中，他们使用功能性MRI扫描了游戏玩家和非游戏玩家（各13名）的大脑，同时他们看着屏幕执行越来越难的手眼任务。最简单的任务是那些人们可以观看目标的任务，例如按下屏幕上的选项卡，其次是那些要求用户将视线从手上移开的任务，类似于使用鼠标操作计算机。在最困难的测试中，参与者无法看着自己的手，并且必须以与刺激方向相反的方向移动操纵杆——如果它向右移动，他们就向左移动——这意味着他们必须抑制跟随眼睛所见的自然倾向。任务越困难，就越需要动用位于前额后方的大脑部分，称为前额叶皮层，它参与计划复杂的行动，并且在必要时可以充当内脏反应的抑制剂，迫使我们停下来重新考虑。
“每个人都使用了相同的大脑基本网络部分，并且表现相同，但网络被重新加权了，”塞尔吉奥说。“游戏玩家使用的基本运动控制部分少得多，而其他区域更活跃，主要是在大脑的前部。”差异在最困难的技能上最大，例如那些涉及以与提示不一致的方式行动的技能。例如，我们需要运用这种认知控制来驾驶帆船，当舵柄向右移动时，帆船向左转，反之亦然。塞尔吉奥认为，这些结果表明，游戏玩家比非游戏玩家更多地使用他们的前额叶皮层来执行视觉运动技能。这种模式在音乐会演奏家中也可见，被认为是专业知识的标志，并且可能在极其复杂的运动技能（如钢琴演奏或外科手术）中带来更好的表现。
这种技能的一个引人注目的应用出现在2007年对33名腹腔镜外科医生的研究中，这些外科医生通过摄像头而不是直接看着患者进行手术。爱荷华州立大学的发育心理学家道格拉斯·A·詹蒂尔对医生进行了一系列标准化缝合技能测试。“外科手术技能的第一大预测因素是他们玩电子游戏的水平，”他说。“第二大预测因素是他们过去玩电子游戏的时间。只有在那之后，我们才开始考虑诸如他们接受了多少年的培训或他们做了多少次手术之类的事情。”其他研究人员在飞机和无人机飞行员身上也发现了类似的结果。
仅仅是游戏？
尽管有这些积极的发现，但过度使用电子游戏也可能带来严重的缺点。游戏成瘾尚未被正式承认为一种疾病，但詹蒂尔和其他人的研究发现，全球有5%到11%的儿童表示，此类游戏正在扰乱他们的生活，这意味着他们可能被认为是成瘾的。在美国，詹蒂尔与哈里斯民意调查公司合作，这一数字为8.5%。相比之下，4%到6%的赌场赌徒被认为是成瘾的。因此，即使玩暴力电子游戏可能是有益的（正如詹蒂尔承认的那样），人们也需要警惕剂量过高的危险。
詹蒂尔也一直在更仔细地研究这些暴力游戏的内容，即总统谴责的炸毁东西。研究人员一致认为，此类游戏会导致短暂的攻击性增加。“即使你知道这只是一款游戏，你的身体也会将应激激素倾倒入你的血液中，让你做好战斗准备，”詹蒂尔说。“一旦你停止玩游戏，它会在半小时后消退。”
更令人担忧的是对数千名游戏玩家进行的研究表明，经常接触暴力电子游戏（意味着每周几个小时）占攻击性众多可能诱因的1%到4%。（其他预测因素包括挑衅、贫困和虐待儿童。）大多数人认为这个百分比代表的影响很小。詹蒂尔还强调，参与的父母和良好的社交技能等保护因素可以最大限度地减少问题。换句话说，游戏可能引发暴力的玩家通常还有其他麻烦。如果您关注暴力犯罪，詹蒂尔同意电子游戏几乎与之无关。不过，他补充说，游戏可能会对较温和的攻击性形式产生影响。“如果你关心的是你在七年级看到的日常攻击性——人们互相排斥、说刻薄的话、欺凌，”詹蒂尔解释说。“我说影响很大。游戏改变了孩子们看待世界的方式。”
达成和平
理想情况下，研究人员应该能够梳理出这些游戏中有益的成分，以创造出非暴力版本，从而同样有效地训练大脑。到目前为止，这些因素似乎包括以第一人称视角操作、管理多条信息流和目标以及快速决策。巴维利耶想象一个游戏，在游戏中你身处一个动物正在遭受致命疾病折磨的星球。你是必须找到它们并为它们注射救命药物的兽医。为了增加挑战，这种疾病对人类是致命的，所以你不能让它们碰到你。“它与动作游戏的所有动态都相同，”巴维利耶说，“但突然之间你就在做好事。”
使游戏有趣和吸引人的是丰富的图形和足够复杂的情节。所有这些都会刺激大脑的奖励系统——释放出多巴胺（一种与愉悦感相关的神经递质）的冲击，这既鼓励继续玩游戏，又激发学习。“似乎使商业上成功的游戏超级有趣的机制也正是那些在脑可塑性方面产生积极影响的机制，”E-Line Media总裁艾伦·格申菲尔德说，他与他人共同创立了该公司，旨在创建用于学习、健康和社会影响的游戏。
然而，在构建一套新的改变大脑的游戏方面的成功不仅需要良好的科学，还需要神经科学家和专家游戏设计师之间的合作。巴维利耶已经与格申菲尔德联手，两人正在筹集资金来开发他们所说的第一款“从头开始设计”的游戏，以利用新的研究成果：一款针对8至14岁儿童的非暴力动作游戏，旨在培养数感。
与此同时，一些现有的非暴力电子游戏可能会带来其他好处。在2009年的一项研究中，詹蒂尔发现，需要合作的亲社会游戏使儿童更乐于助人和更善于社交。“我不相信动作游戏会成为解决一切问题的方案——恰恰相反，”巴维利耶说。鉴于游戏将继续存在，充分利用它们可能是每个人的史诗般的胜利。