每日视讯：当游戏遇上神经科学，如何“玩转”大脑？

游戏设计师如何将神经科学的知识应用到游戏设计,神经科学家如何将游戏设计的理念融入科学实验?你可以选择成为一名游戏设计师或是神经科学家,也可以站在它们之间,这都是在脑科学与游戏设计的交叉领域创造影响力的可行途径。

日前,天桥脑科学研究院(Tianqiao and Chrissy Chen Institute,TCCI)携手卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University,CMU)共同举办了“玩转大脑 BrainPlay”研讨会。

多位神经科学和游戏设计领域的专家同年轻学者们齐聚一堂,通过学术讲座和游戏互动的方式推动跨学科的交流与合作。

(资料图片)

会议由卡内基梅隆大学的创新学习研究所所长杰西卡·汉默(Jessica Hammer)与神经科学研究所所长、听觉神经科学教授芭芭拉·希恩-坎宁安(Barbara Shinn-Cunningham)以及TCCI共同组织策划。

图注:会议首日,神经科学家及游戏设计领域专家作科学演讲

实现神经科学与游戏设计之间的双向对话

神经科学与游戏关系密切,并能够双向赋能。Shinn-Cunningham教授指出,游戏可以使神经科学实验设计更为贴近现实生活。反过来,神经科学在游戏中也具有重要作用。Hammer副教授认为,游戏制作中最关键的技术就在于对大脑活动的洞察和理解。

“神经科学需要使用更丰富、更自然的刺激物和更少受限的行为来开展研究。为了获取优质的数据,过去的研究往往重复沉闷,将任务切分为简短的‘试验’来控制变量。所获取的信息也并不像现实生活中那样有趣和富有意义。然而,游戏设计师可以告诉我们如何让枯燥的实验变得有趣起来,这可能会改变我们研究大脑运作的方式。” Shinn-Cunningham教授表示。

在一项研究听觉神经科学的代表性实验中,传统的试验可能会让被试者坐在一个小房间里,让他们在听到声音时就点击一下按钮。Shinn-Cunningham教授认为,诸如此类的实验一直以来都是神经科学研究的基础,但它们与生活中的实际情况却相差甚远。

“当涉及到更高阶的认知过程时,这些简单的任务和单一的刺激所激活的神经机制和日常生活中真实情况下的表现并不相同。游戏玩法为大脑提供了奖励,让一些事情变得更有趣、更有吸引力。由此,游戏确实能让我们了解大脑在现实世界中是如何运作的。”Shinn-Cunningham教授补充道。

Shinn-Cunningham教授和Hammer副教授在2022年夏天带领团队,开发了外星人咖啡馆、仙境这两款融合神经科学研究实验的概念验证性游戏,卡内基梅隆大学娱乐技术中心的两位硕士生罗希特· 沙玛(Rohit Sharm)和Jinman (Valerie) Li为主设计,这是这两名学生首次与神经科学家合作。

图注:Jessica Hammer副教授在“玩转大脑 BrainPlay”会议上展示游戏界面

“与神经科学领域的科学家合作让我开始重新思考一些在游戏设计师眼中理所当然的事情,”Sharm表示。“它帮助我了解为什么玩家会记住某个声音,为什么玩家会有学习的动力。我们学习了神经学方面的知识,了解到玩家是如何思考或感知某些事情的,这有助于让我们更好地以玩家为中心,设计更有趣的游戏。”

建立线上游戏社群,帮助失语症患者

如果游戏可以正向改变玩家的大脑状态,那么玩游戏就能够对玩家有益。Hammer副教授主要研究创新性游戏(transformational games),这是一种可以改变玩家思维、感觉或行为方式的游戏方式,甚至可以辅助治疗,帮助研究人员更好地了解大脑的工作方式。

“我们的游戏能使玩家进入一种不同的状态。玩游戏时,他们的大脑会成为游戏系统的一部分。这时候,玩家并不是被动的,而是要积极主动地运用自己的头脑和身体参与其中。”在介绍设计改变性游戏的机理时,Hammer副教授说道。同时,她指出,游戏可以让患者更容易接受强制性的治疗活动。例如,一些神经系统疾病的康复治疗需要患者反复地练习某种特定的活动,通过游戏可以让患者对此充满期待。

据Hammer副教授介绍,她与匹兹堡大学的威廉·埃文斯(William Evans)等人合作开发了一款游戏,名为《失语症患者康复游戏》(Aphasia Games for Health),旨在帮助失语症病人恢复健康。失语症(aphasia)是一种影响人们交流能力的疾病。这套免费的游戏可以让失语症患者和他们的朋友、家人和线上社群里的用户一起享受游戏世界的乐趣。

“失语症患者可能需要多年的康复治疗,但并不是每个人都能获得这种治疗”, Hammer副教授解释道。“无法与他人正常交流沟通会让他们感觉非常孤立无援。为此,我们创建了一个活跃的在线社区,汇聚了一群失语症病患和家属。通过将游戏作为催化剂,使他们重新参与到社会互动中去。而我们想做的,就是确保他们在玩的游戏对其疾病的康复也有益处。”

在《失语症患者康复游戏》中,所有的游戏都只需一台打印机和视频会议软件(如Zoom)就能开始。在一款名为《部长的猫》(Minister’s Cat)的游戏中,玩家会使用一副可供打印的卡片作为提示来描述记忆中的故事。而在另一款名叫《见我所见》(Do You See What I See)的游戏中,4至16名玩家需要从其他玩家的视频聊天背景中识别出有趣的物体。

图注:会议次日,神经科学家、游戏设计师生进行互动

本次会议的主办方TCCI一直致力于通过支持全世界的高水平学术会议,推动脑科学领域的跨国界、跨学科交流。仅2022年,就在亚洲、北美、欧洲主办、资助了200多场学术会议,包括主办“面向大众的神经技术”国际论坛、“对话大脑”院士论坛系列、世界人工智能大会脑机接口主题论坛,与Science杂志合作主办“神经调节与脑机接口”主题论坛,资助欧洲神经科学学会联盟年度论坛、中国神经科学学会全国学术大会、国际认知计算神经科学大会、全球华人青年科学家认知论坛等。

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