威斯康星大学学习科学教授詹姆斯·吉（James Gee）第一次玩一款名为《睡衣山姆：天黑了也不用躲藏》（Pajama Sam: No Need to Hide When It’s Dark Outside）的学龄前儿童视频游戏时，深感惭愧。吉的儿子山姆当时6岁，一直吵着要玩这款游戏，游戏讲述了一个小男孩打扮成他最喜欢的动作英雄“睡衣侠”，在一个由邪恶的反派“黑暗”统治的虚拟世界中冒险的故事。于是，吉把《睡衣山姆》带回家，自己尝试了一下。“我想我可以玩完它，这样就能帮到山姆了，”吉说。“结果，我不得不去找他帮忙。”
吉玩《睡衣山姆》玩得很开心，后来他决定尝试一款他随手从商店货架上拿的成人视频游戏——一款受H.G.威尔斯启发的科幻探险游戏，名为《时间机器新历险记》（The New Adventures of the Time Machine）。“我把它带回家时，简直被它有多难震惊了，”他说。“我心想，‘你不能告诉我人们会去商店花五十美元买这个！’然后我发现每年有数十亿美金花在这些游戏上。”
吉的学术兴趣也被激发了。当他努力完成《时间机器》中的谜题时，他立刻感觉到自己的大脑中发生了一些有趣的事情。“我从研究生院毕业后就再也没有进行过那种新的学习了。你知道，随着年龄增长，你多少会有点不思进取：你学会了某些模式，了解自己的领域，积累了很多经验。但这要求你以一种新的方式思考。我发现这种兴奋感来自挑战、困难和新的学习。这就是它的乐趣所在！”
吉的顿悟使他走在了研究视频游戏如何影响认知的前沿。在最近实验室实验结果的支持下，吉和其他研究人员大胆提出，游戏可能具有精神上的丰富性。这些学者首先承认游戏可能让人上瘾，事实上，他们的部分研究探讨了游戏如何与人脑的奖赏回路相连。但他们现在开始认识到玩视频游戏的认知益处：模式识别、系统思维，甚至是耐心。这项研究中隐含的观点是，游戏可以像体育锻炼身体一样锻炼大脑：它可能令人上瘾，因为具有挑战性。
所有这一切，当然，都与游戏玩家的经典刻板印象背道而驰：他们是注意力缺陷的刺激狂，容易被华丽的画面和屏幕上的血腥场面分散注意力。相反，成功的游戏玩家必须专注、有耐心、愿意延迟满足并优先分配稀缺资源。换句话说，他们会思考。
有史以来最受欢迎的视频游戏之一叫做《俄罗斯方块》。它涉及下落的瓷砖状四格拼块，玩家必须快速操作它们，使它们能适应屏幕底部的空间。在20世纪90年代初，加州大学欧文分校心理学教授理查德·海尔（Richard Haier）使用PET扫描仪追踪了《俄罗斯方块》玩家大脑中的脑葡萄糖代谢率。葡萄糖率显示大脑消耗了多少能量，因此可以作为大脑工作量的粗略估计。海尔测定了《俄罗斯方块》新手玩家的葡萄糖水平，当时他们的大脑努力将下落的方块引导到正确的位置。然后他在一个月定期游戏后再次测量了水平。尽管受试者的游戏表现提高了七倍，但海尔发现他们的葡萄糖水平下降了。似乎游戏的难度不断升级，训练了受试者以如此熟练的技巧在精神上操纵《俄罗斯方块》的方块，以至于他们在完成一个月前会完全困惑的关卡时几乎没有出认知上的汗。
在海尔的研究十年后，吉偶然发现了一个解释。他发现，即使是逃避现实的奇幻游戏也蕴含着学习的核心原则之一——当学科内容在学生能力边缘对其构成挑战时，学生才能茁壮成长。如果课程太难，学生会感到沮丧。如果太简单，他们会感到无聊。认知心理学家称之为“能力范围”原则。吉的洞察力在于认识到这个原则是视频游戏的核心：随着玩家的进步，谜题变得更复杂，敌人更快更数量更多，潜在模式更微妙。大多数游戏不允许玩家进步，除非你达到了某个专业水平。
这正是《俄罗斯方块》的工作模式：当你第一次启动游戏时，方块以悠闲的速度下落，给你足够的时间在它们下落时重新排列，使它们适合落下的空间，并逐渐建造起一堵填满屏幕的墙。随着你越来越擅长操纵方块，游戏开始以越来越快的速度下落它们。
要理解为什么游戏可能对大脑有益，首先要摒弃“游戏是关于提高手眼协调和发射虚拟武器”的陈词滥调。畅销榜上的大多数视频游戏所含的流血事件并不比一场《风险》游戏多。最受欢迎的游戏不仅在挑战手动灵巧性方面很难；它们也挑战“心理”灵巧性。有史以来最畅销的游戏《模拟人生》几乎不涉及手眼协调或快速反应。它管理着一个由人物组成的家庭，每个人物都具有独特的动机和个性特征，每个人物都在无休止的一系列短期需求（例如，陪伴或食物）中循环，每个人物都纠缠在与其他人物的关系网络中。玩游戏是一个不间断的平衡行为：让一个人物去工作，用另一个人物打扫厨房，用另一个人物在分类广告中寻找工作。即使是像《侠盗猎车手》这样的暴力游戏也涉及玩家必须驾驭和掌握的人物网络，拾取线索和检测模式。《侠盗猎车手III》的文本攻略——一份描述玩游戏直到通关所涉及的所有变量的文档——长达53,000字，相当于一本短篇小说的长度。但是，尽管这些环境复杂，大多数玩家完全回避阅读手册或攻略，更喜欢在游戏空间中摸索前进。
吉认为，玩家探索虚拟世界的方式，反映了大脑在现实世界中处理多个相互关联的信息流的方式。“基本上，我们思考的方式是通过在大脑中进行感知模拟，为我们即将采取的行动做准备，”他说。“通过模拟这些模拟，视频游戏将大脑的工作方式外化了。”
在当今所有流行的媒体中，视频游戏因其对能力原则的依赖而独树一帜。电影或电视节目不会以简单的对话或叙事结构开始，然后根据观看者个人的能力逐渐增加复杂性。书籍不会在章节中间停顿，以确认读者的词汇量是否已足够进步，可以继续阅读更复杂的单词。相比之下，视频游戏的训练结构可以追溯到该媒介的起源；即使是《Pong》也会随着玩家技能的提高而变得更具挑战性。此外，今天只有一小部分游戏涉及明确的暴力，而性内容则很少见。但能力原则无处不在。
即使吉是对的，游戏是学习机器，一个问题仍然存在：在虚拟世界中习得的技能能否转化为现实世界？
游戏玩家的内心
复杂的视频游戏需要的远不止简单的手眼协调。《细胞分裂：混沌理论》是根据汤姆·克兰西作品改编的流行系列的最新作品，它考验玩家的潜行和导航技能，玩家扮演一名卧底联邦特工，探索巨大的虚拟环境。要完成游戏，你需要同时在四个不同的层面上思考。
1. 手动界面 要控制屏幕上角色的动作和行为，你必须记住视频游戏机手柄或电脑键盘上的几十种不同的按键组合（最左边）。这与原始街机游戏简单的跳跃或射击界面相去甚远。
2. 角色视角 随着游戏的进行，你会接收到虚拟世界中不断变化的信息，例如敌人的突然出现、暗示存在待解谜题的视觉线索，以及叠加的界面元素，这些元素会跟踪你角色的健康状况。
3. 内化地图 大多数游戏都涉及探索广阔的世界，你努力学习规则。你必须记住你所走过的所有曲折，否则你会彻底迷路。在《细胞分裂：混沌理论》中，如果你在这艘巨型飞船上迷失方向，你的角色可能会死亡。
4. 平衡行为 玩复杂游戏涉及处理多重目标，选择优先处理哪些，推迟哪些。这些目标会影响其他概念层面的决策：按哪些按钮，如何与其他角色互动，以及选择探索哪些区域。
2003年春，罗切斯特大学认知科学系研究助理肖恩·格林（Shawn Green）开始协助认知科学教授达芙妮·巴维利尔（Daphne Bavelier）研究视觉感知项目。与传统观点相反，巴维利尔的实验室发现，先天失聪的人并非在所有视觉技能上都优于常人；相反，他们拥有非常具体的技能，包括监测外围视野的能力。于是，巴维利尔和格林开始开发计算机化测试来追踪这些能力。但在他们开发软件时发生了一件奇怪的事情。当格林自己进行测试时，他的得分超出了图表。“因为我是一名狂热的动作视频游戏玩家，”他说，“我们决定检验以下假设：动作视频游戏经验是观察到的差异的来源。”
格林和巴维利尔设计了一项实验，包括一系列快速视觉识别测试，例如辨别字母颜色或计算屏幕上的物体数量。研究揭示了游戏玩家和非游戏玩家之间显著的感知差异，这些差异比听力正常者和失聪者之间的差异更为明显。当格林调整测试使其足够具挑战性，以至于游戏玩家无法获得满分时，非游戏玩家有时表现得非常糟糕，他们的答案可能就像是随机猜测。研究人员还驳斥了视觉智能的人更容易被视频游戏吸引的说法。他们让一组非玩家花一周时间沉浸在二战游戏《荣誉勋章》中，发现该组在视觉测试中的技能也有所提高。证据确凿：游戏确实让人们更清晰地感知世界。
格林最初的研究是其荣誉毕业论文的一部分。毕业后，他和巴维利尔继续这项研究。《自然》杂志于2003年发表了研究结果。“通过玩视频游戏产生的学习发生得相当快，并且可以推广到游戏体验之外，”格林说。“我们的测试非常枯燥，与游戏本身大相径庭。它们要求受试者在无聊的显示屏上使用几何图形或字母反复执行相同的高度专业化任务。没有角色，没有故事情节，没有目标，也没有挑战来提高赌注。但显然，游戏玩家所学到的无论是什么，都转移到了使用不同任务和不同刺激的情境中。”
游戏能教授适用于现实世界的通用技能这一前提已得到近期研究的证实。纽约市贝斯以色列医疗中心高级医疗技术研究所所长詹姆斯·罗瑟（James Rosser）发现，每周玩游戏超过三小时的腹腔镜外科医生比不玩游戏的同行少犯错误37%，这得益于手眼协调和深度感知的提高。哈佛商学院出版社最近出版的一本书考察了针对三类白领专业人士（铁杆玩家、偶尔玩家和非玩家）的研究。作者调查的研究几乎与所有关于游戏影响的既有观念相悖。事实证明，游戏人群始终更具社交性、更自信、更擅长创造性地解决问题。与非玩家相比，他们也没有表现出注意力持续时间缩短的迹象。
美军长期以来一直支持通过游戏学习可以为士兵在复杂的、快速决策的战斗中做好准备的论点。2002年，他们发布了自己的游戏《美国陆军》（America's Army），旨在提供士兵职业能力档案。新兵现在可以在报名参军时提交他们的游戏分数，这有助于建立陆军征兵手册所吹嘘的“潜在士兵的属性和兴趣与职业领域和训练机会的属性之间的最佳匹配”。人们越来越认识到游戏技能可以转化为现实世界的技能，这也促使私人研究团队的成立，其中包括麻省理工学院资助的教育街机（Education Arcade）小组和由学者组成的国际联盟“严肃游戏倡议”（Serious Games Initiative），他们正在探索如何将游戏的积极影响融入传统教育环境。
史蒂文·约翰逊的顶级脑力游戏
像书籍或其他形式的媒体一样，有些视频游戏在认知上比其他游戏更具挑战性。虽然相对无脑的射击游戏招致了大量的负面新闻，但近年来许多最受欢迎的游戏提供了刺激的脑力锻炼，即使它们的叙事有时差强人意。最好的游戏是多维复杂性的诱人世界，通过迫使你即时做出开放式决策来考验你的认知敏捷性。这里有一些当前的游戏，它们会给你的大脑带来剧烈的锻炼。
《黑与白》 像《模拟人生》或《模拟城市》这样的游戏通常被称为上帝游戏，因为玩家从上方控制世界，塑造多个屏幕角色的命运。《黑与白》则将这个想法字面化，邀请你想象自己是一位强大的神，与其他神灵争夺一个岛屿居民的忠诚。正如游戏标题所示，游戏具有道德维度：你可以是一位愤怒的神，也可以是一位仁慈的神。
《魔兽世界》 不要被这款最新的大型多人在线游戏《龙与地下城》的民间传说外表所迷惑，数千名玩家通过互联网连接到共享的虚拟环境。这是一个极其复杂的世界，能够维持庞大的游戏内经济和 sprawling 城市发展。
《模拟人生2》 你以为家政学能教会你成年人的生活？试着玩几个小时的《模拟人生》——同时兼顾两份工作，在给孩子们做饭时厨房起火——你就会得到一个惊人且令人上瘾的模拟，体验现代家庭生活中的挑战。
《块魂》 这款奇特但引人入胜的日本进口游戏在三维空间中挑战你的几何视觉技能，并加入了物理效果以增加乐趣：你将一个巨大而奇怪的粘性球滚过卡通世界，收集你滚过的物体，这反过来又会改变球的轨迹。它可能是过去五年中最具原创性的视频游戏。
2003年秋，南加州大学的两名媒体研究员建立了一项研究，旨在观察暴力视频游戏引发的大脑活动模式。彼得·沃德勒（Peter Vorderer）和勒内·韦伯（René Weber）预约了功能性磁共振成像（fMRI）机器的使用时间，在一台相邻的电脑控制台上加载了一款名为《战术行动》（Tactical Ops）的流行游戏，然后观察了一位又一位受试者假装自己是特种部队的一员，试图阻止恐怖袭击。每位受试者都将头部伸入fMRI中心的三英尺腔体中，一个直接位于他们眼睛上方的小镜子使他们能够看到电脑屏幕。在游戏过程中，扫描仪追踪了大脑不同部位的血流量，绘制出神经活动图。
在Vorderer和Weber查看任何脑部扫描之前，他们就被十几个左右志愿参与测试的成年人的行为惊呆了。参与fMRI研究意味着长时间躺在一个极其狭窄且嘈杂的空间里。即使是轻微的幽闭恐惧症患者也会发现这种体验难以忍受，大多数人在20分钟后就需要休息。但大多数《战术行动》的玩家却愉快地在机器里待了至少一个小时，完全没有意识到不适和噪音，因为他们完全沉浸在游戏中。
《战术行动》玩家对于被“埋葬”在一个嘈杂的扫描仪中表现出的轻松反应，可能会促使一些人得出一种可预见的结论：视频游戏具有危险的成瘾性。但是，如果游戏真的像这项新研究表明的那样，对大脑构成如此大的挑战，那么为什么那些寻求消遣娱乐的人会觉得它们如此引人入胜呢？
答案可能与神经递质多巴胺有关。许多研究表明，玩游戏会触发大脑中多巴胺的释放，这一发现是合理的，因为多巴胺在大脑处理奖赏和探索方面都发挥着重要作用。西北大学法尔克分子治疗中心（Falk Center for Molecular Therapeutics）的神经科学家雅克·潘克塞普（Jaak Panksepp）称多巴胺系统为大脑的“寻求”回路，它推动我们在环境中探索新的奖赏途径。游戏世界充满了提供明确奖励的物体：更多生命、进入新关卡、新装备、新法术。游戏界面设计中的大部分关键工作都围绕着让玩家了解他们可获得的潜在奖励以及这些奖励有多么重要。
在某种意义上，神经科学提出了一个预测，而游戏也顺理成章地证实了这一点。如果你创建一个系统，其中奖励明确且通过探索环境即可获得，你就会发现人类大脑会被这些系统所吸引，即使它们是由虚拟角色和模拟人行道组成的。很可能那些在fMRI机器中的《战术行动》玩家之所以能忍受机器的身体不适，正是因为游戏环境强烈刺激了大脑的多巴胺系统。
当然，多巴胺也与药物成瘾有关。“关于多巴胺，要记住的是，它与快乐完全不同，”埃默里大学医学院（Emory University School of Medicine）亚特兰大分校的神经科学家格雷戈里·伯恩斯（Gregory Berns）说。他将在即将于9月出版的著作《满足》（Satisfaction）中，从文化角度探讨多巴胺。“多巴胺不是奖励；它是让你首先去探索的东西。没有多巴胺，你就无法正常学习。”
时尚科技、多巴胺友好环境和耸人听闻叙事的视频游戏组合，意味着一些玩家会过于沉迷于他们的操纵杆。不可否认，有些游戏过于强调无谓的暴力，另一些则强调荒谬的淡化版托尔金式幻想。如果说游戏存在健康问题，那很可能是因为整天坐在显示器前缺乏体育锻炼。“我们遇到的最大问题，尤其是来自媒体的，是每个人都想知道一款游戏在货架上究竟是对你有益还是有害，”吉说。“对于小孩子来说，《宝可梦》是一款很棒的认知开发工具，如果父母加以引导，让孩子们讨论它的话。但如果它只是一个被动的保姆，那么它就对你没有好处。”
我问吉，我们应该期待在《宝可梦》一代中找到什么样的认知技能。不出所料，他列举了一系列：“他们将擅长系统思考；他们将擅长探索；他们将擅长根据经验重新构思目标；他们不会仅仅根据人们的速度和效率来判断他们的智力；他们将进行非横向思考。在我们当前这个复杂且相当危险的世界中，这些都是非常好的思维方式。”
吉的话让我想起几年前的一次经历，我向我7岁的侄子介绍了《模拟城市2000》，这款畅销的城市模拟器让你可以在电脑上创建一个虚拟大都市，修建高速公路和桥梁，规划开发区域，提高或降低税收。根据玩家的决策，街区可能繁荣或衰落成贫民窟，街道可能被交通堵塞或保持荒芜，罪犯可能猖獗或消失。当我带着侄子玩游戏时，我只是非常粗略地概述了规则；我主要只是带他参观我建造的城市。但他仍然在吸收规则。有一次，我给他看了一片锈迹斑斑、犯罪猖獗、被废弃的工厂区，并解释说我很难让我的城市这一部分重新焕发生机。他转向我，平静而自信地说：“我想你需要降低你的工业税率。”他说话的语气就好像在说：“我想我们需要干掉坏人。”
在20分钟的《模拟城市》之旅中，我的侄子学会了城市经济学的一个基本原理：如果特定用途区域的税收过高，这些区域可能会衰落。当然，如果你把我7岁的侄子放在一间城市研究的教室里，他会在10秒钟内睡着。但就像那些《战术行动》的玩家一样，他们开心地被困在fMRI里一个小时，游戏世界中的某种东西吸引了他。他在不知不觉中学习着。
