科學家發現「皮卡丘腦區」:小時候遊戲玩多了,竟能在大腦留下特殊烙印

2021-01-15 環球科學



有沒有想過打遊戲也能打出一片特異腦區?最近發表在《自然·人類行為》的一篇文章告訴我們,這是完全可以的。小時候經常玩任天堂Pokémon遊戲的人,成年後大腦中就會有一個特殊識別Pokémon的腦區。研究人員認為小時候大腦還處在發育期的時候,經常接受Pokémon刺激,是特異腦區形成的原因。而對已成年的中國人來說,說不定腦袋中會有馬裡奧或者魂鬥羅腦區?而下一代估計會新生出許多有「王者榮耀」腦區的特異人士了。


撰文 | 楊心舟



人類在接受視覺刺激時,具有很強的辨別能力,因此我們能清晰地知道看到的東西是什麼。而我們在辨別事物的時候,都會不同程度地對我們大腦產生影響。神經科學家認為這種能力得益於大腦皮層對視覺流的計算,會涉及從初級視覺皮層到腹側顳葉皮質(VTC)一系列腦區


而人類之所以能夠識別不同的面孔、文字、數字、地點,也正是得益於顳葉的存在。該腦區正好位於耳朵裡側的位置,由一簇豌豆大小的神經元組成,但是在不同年齡、性別的人之間會有一定差異。


早在2005年,加州理工學院的科學家就已經發現顳葉腦區存在一些對特定圖像發生反應的細胞,其中一位受試者大腦中的某個細胞對美國前總統柯林頓的各種圖像有反應;而還有人大腦中的某個細胞會特別對美國情景喜劇《老友記》中雷切爾的扮演者珍妮弗·安尼斯頓產生反應;甚至還有受試者一看到動畫片《辛普森一家》或「披頭四」樂隊成員的形象,其大腦中的某個細胞就會變得興奮。


這讓許多神經科學家對大腦的可塑性著迷不已,現在已知個人經歷對VTC的發育和認知能力非常重要,尤其是幼年期的看到的東西會對大腦產生深遠影響,比如給幼年獼猴觀察一些特殊的物體,就會造成大腦產生識別該特殊物體的腦區;而如果讓它們幼年看不到面孔,它們的大腦皮層甚至都沒有對應識別面孔的區域。這也讓史丹福大學的一群科學家非常感興趣,人類是不是也會因幼年經歷塑造特殊的腦區,關鍵是用什麼證明呢?


「我們最常想到的可能就是,強制讓大腦還處在發育期的小孩持續觀察給定的實驗物體」論文作者之一的Jesse Gomez表示,「但是想想要把一個小孩關起來看某個物體長達幾小時,這聽上去就有違倫理。」想要讓頭腦對新物體產生足夠的刺激,往往需要拿著相同的圖像,相似的對比度和觀察距離,反覆觀看。儘管研究團隊不能直接進行這一操作,但現實中還真有東西可以完美符合實驗條件的要求,那就是當年在美國流行的任天堂掌中寶Pokémon



1996年,任天堂推出了第一代精靈寶可夢(Pokémon)的掌上手遊GameBoy,因為年齡大於5歲的兒童都可以進行遊戲操作,這在當年成為了風靡一時的兒童玩具。而十幾年後,這種掌中寶遊戲機卻成了一種極佳的實驗工具。因為每個小孩在玩遊戲機的時候,遊戲機與眼睛的距離基本一致,但每個小孩玩的時間可能不一樣,有的甚至可能一天玩上幾個小時,然後持續了很多年,這就可以將玩遊戲的時間作為實驗條件來探究其對大腦的影響。



目前神經科學認為有4種因素會影響大腦皮層新區域的形成

1. 不同物體在視網膜上的聚焦位置,比如看人臉主要是利用視網膜中央視覺,而看地點則使用了更廣的視網膜周邊視覺;

2. 觀測物體的邊緣,比如現實人臉是有空間曲線感,而動畫人物是平面線性感;

3. 是否有生命特徵,比如人臉來自生命個體,景色則不是;

4. 物體大小。人臉一般比房子、汽車等物體小。


而研究人員認為Pokémon是非常特殊的,在遊戲機屏幕中Pokémon的人物幾乎都限制在2.5×2.5 cm的大小。這與我們平時看到的人臉或者景觀地點不一樣,這種固定大小、各有特徵的寶可夢角色似乎更容易形成視網膜中央視覺。


此外,寶可夢角色大多都是虛構的(或許喵喵、阿柏蛇和鯉魚王還能在現實中尋到蹤跡),因此大腦裡的所有這些角色刺激都是單一來源,並且都固定在屏幕上的角色構成的都是線性畫面感。這似乎符合上面構建新腦區的全部要素,科學家不禁想到了一個有意思的問題,這些陪伴小孩長大的遊戲動畫角色會怎樣改變我們的大腦?



「因為Pokémon很小,看的時候只使用了中央視網膜很小的部分,」Gomez解釋道,「它與面孔、地點都不一樣,因此這部分信息應該會送到大腦另外的區域進行處理。」


Gomez招募了11名平均年齡24歲的Pokémon高手,這些人大約5-8歲時就是寶可夢的忠實粉絲,每天幾乎要花上幾個小時的時間打遊戲,直到現在成年了也不例外。研究者利用功能性核磁成像,觀察了受試者看不同內容下的大腦,包括人臉、動物、卡通、單詞、地點和Pokémon等。



對於兩組受試者來說,他們在觀察人臉和場景地點時,腦區的反應幾乎是一樣的。儘管每個人的大腦解剖學上會有一定差異,但是在VTC腦區所有人都有固定的位置負責識別人臉和場景。然而Pokémon就明顯出現了差異,小時候的Pokémon遊戲高手,他們在觀察平面的Pokémon角色時,VTC的腦區某些區域會產生劇烈反應,並且發生反應的區域與識別人臉和場景地點的都不一樣。而對照組的人就對Pokémon完全沒有特殊反應。


下面是Pokémon老手看到不同圖像時,VTC腦區的反應。上面是對照人群。


研究人員同樣分析了受試者觀測Pokémon的四種要素,並與觀測人臉和場景的反應進行了對比。結果顯示,人類在觀測Pokémon時,視野更向視網膜中央集中,範圍比人臉還小;更趨於直線感知;物體極小;對生命特徵的判斷介於人臉與場景之間。Pokémon這些特殊的條件會向VTC異於負責人臉和場景的腦區輸送信息,最終形成了「Pokémon腦區」



「這項研究告訴我們大腦是有能力形成識別特殊物體的腦區的,這與我們之前的認知完全不一樣,」Gomez表示,「我們的大腦並不是一成不變,至少我們兒時的經歷會顯著改變大腦。」而對那些擔心小時候打遊戲,打出新腦區會影響孩子成長的家長們,Gomez同樣指出,新腦區的誕生並不會影響孩子長大成材,畢竟實驗裡挑選的這些Pokémon高手,不是理科博士就是谷歌大公司的員工。而過度沉迷遊戲,影響了學習進程,這才是影響孩子成材的主要原因。


論文:Extensive childhood experience with Pokémon suggests eccentricity drives organization of visual cortex

地址:https://doi.org/10.1038/s41562-019-0592-8


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