CC..png   

16plus.png

Юридический и почтовый адрес организации-издателя: САФУ, редакция «Журнала медико-биологических исследований», ул, Урицкого, 56, г. Архангельск, Россия, 163002
Местонахождение: редакция «Журнала медико-биологических исследований», ул. Урицкого, 56, г. Архангельск

Тел: (818-2) 21-61-00, вн. 18-20 
Сайт: https://vestnikmed.ru
e-mail: vestnik_med@narfu.ru

о журнале

Экспериментальные способы изучения нейрофизиологических особенностей киберспортсменов (обзор). C. 471-482

 Версия для печати

Рубрика: Научные обзоры

Скачать статью (pdf, 0.5MB )

УДК

[796.1.071.2/.077.2:004.946]:612.821

DOI

10.37482/2687-1491-Z166

Сведения об авторах

В. Ф. Пятин* ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9310-9413
Ю. В. Мякишева* ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0947-511X
Д. С. Громова* ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0650-0252
А. Ф. Павлов* ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0614-7914

 *Самарский государственный медицинский университет (г. Самара)

Ответственный за переписку: Павлов Андрей Федорович, адрес: 443001, г. Самара, ул. Арцыбушевская, д. 171; e-mail: a.f.pavlov@samsmu.ru

Аннотация

Электронные виды спорта, имеющие соревновательный характер, объединены в направление, называемое киберспортом. Соревновательная деятельность в киберспорте способствует формированию когнитивных навыков, развитию абстрактного мышления, памяти, пространственного мышления и способности ориентироваться в условиях дефицита времени в виртуальном пространстве. В связи с этим перспективным является изучение нейрофизиологических механизмов, обеспечивающих реализацию и регуляцию физиологических процессов в ходе занятий электронными видами спорта. Согласно классификации Л.П. Матвеева (2017), киберспорт относится к пятой группе видов спортивной деятельности, которая характеризуется абстрактно-логическим обыгрыванием при сниженной двигательной активности. Компьютерные игры стимулируют развитие когнитивных функций, таких как время реакции, скорость принятия решений, внимание, координация рук и др., что невольно наводит исследователей на мысль о сходстве психоэмоциональных и психофизиологических параметров киберспортсменов и спортсменов, занимающихся другими видами спорта. Однако следует отметить, что нейрофизиологические механизмы этих процессов у киберспортсменов практически не исследовались. Поскольку основой данных механизмов является деятельность центральной нервной системы, представляется интересным рассмотреть особенности биоэлектрической активности больших полушарий мозга киберспортсменов во взаимосвязи с особенностями их когнитивного стиля. Представленная обзорная статья составлялась при использовании электронных библиотек PubMed, Scopus, Google Scholar и ряда отечественных научных баз данных путем введения следующих поисковых запросов: «видеоигры», «игровая зависимость», «киберспорт», «когнитивные функции», «нейрофизиологические особенности киберспортсменов», «методы нейрофизиологического исследования в киберспорте», «неинвазивные методы исследования». На основе проведенного анализа литературных источников были выделены методы, позволяющие оценить функциональное состояние головного мозга в процессе обработки сенсорных сигналов, физиологические изменения функционирования высшей нервной деятельности, установить пиковую амплитуду мышечного усилия посредством интеграции сигнала. Перечислены методы, которые демонстрируют спорные результаты, поскольку не дают возможности установить механизмы функционирования нервной системы. Также отмечены перспективные методы, позволяющие считывать активность мозга путем применения инфракрасного света.

Ключевые слова

киберспорт, кибеспортсмен, когнитивная нагрузка, возбудимость нейронов, функциональное состояние головного мозга, нейрофизиологические механизмы

Список литературы

  1. Stepanov A., Lange A., Khromov N., Korotin A., Burnaev E., Somov A. Sensors and Game Synchronization for Data Analysis in eSports // 2019 IEEE 17th International Conference on Industrial Informatics (INDIN). Helsinki, 2019. P. 933−938. https://doi.org/10.1109/INDIN41052.2019.8972249

  2. Andreu-Perez A.R., Kiani M., Andreu-Perez J., Reddy P., Andreu-Abela J., Pinto M., Izzetoglu K. Single-Trial Recognition of Video Gamer’s Expertise from Brain Haemodynamic and Facial Emotion Responses // Brain Sci. 2021. Vol. 11, № 1. Art. № 106. https://doi.org/10.3390/brainsci11010106

  3. Gong D., Ma W., Liu T., Yan Y., Yao D. Electronic-Sports Experience Related to Functional Enhancement in Central Executive and Default Mode Areas // Neural Plast. 2019. Vol. 2019. Art. № 1940123. https://doi.org/10.1155/2019/1940123

  4. Koshy A., Koshy G.M. The Potential of Physiological Monitoring Technologies in Esports // Int. J. Esports. 2020. Vol. 1, № 1.

  5. Sharifat H., Suppiah S. Electroencephalography-Detected Neurophysiology of Internet Addiction Disorder and Internet Gaming Disorder in Adolescents − A Review // Med. J. Malaysia. 2021. Vol. 76, № 3. Р. 401−413.

  6. Watanabe K., Saijo N., Minami S., Kashino M. The Effects of Competitive and Interactive Play on Physiological State in Professional Esports Players // Heliyon. 2021. Vol. 7, № 4. Art. № e06844. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e06844

  7. Martin-Niedecken A.L., Schättin A. Let the Body’n’Brain Games Begin: Toward Innovative Training Approaches in eSports Athletes // Front. Psychol. 2020. Vol. 11. Art. № 138. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2020.00138

  8. Yang X., McCoy E., Anaya-Boig E., Avila-Palencia I., Brand C., Carrasco-Turigas G., Dons E., Gerike R., Goetschi T., Nieuwenhuijsen M., Pablo Orjuela J., Int Panis L., Standaert A., de Nazelle A. The Effects of Traveling in Different Transport Modes on Galvanic Skin Response (GSR) as a Measure of Stress: An Observational Study // Environ. Int. 2021. Vol. 156. Art. № 106764. https://doi.org/10.1016/j.envint.2021.106764

  9. Tsuji T., Arikuni F., Sasaoka T., Suyama S., Akiyoshi T., Soh Z., Hirano H., Nakamura R., Saeki N., Kawamoto M., Yoshizumi M., Yoshino A., Yamawaki S. Peripheral Arterial Stiffness During Electrocutaneous Stimulation Is Positively Correlated with Pain-Related Brain Activity and Subjective Pain Intensity: An fMRI Study // Sci. Rep. 2021. Vol. 11, № 1. Art. № 4425. https://doi.org/10.1038/s41598-021-83833-6

  10. DiFrancisco-Donoghue J., Werner W.G., Douris P.C., Zwibel H. Esports Players, Got Muscle? Competitive Video Game Players’ Physical Activity, Body Fat, Bone Mineral Content, and Muscle Mass in Comparison to Matched Controls // J. Sport Health Sci. 2020. Vol. 11, № 6. P. 725–730. https://doi.org/10.1016/j.jshs.2020.07.006

  11. Sousa A., Ahmad S.L., Hassan T., Yuen K., Douris P., Zwibel H., DiFrancisco-Donoghue J. Physiological and Cognitive Functions Following a Discrete Session of Competitive Esports Gaming // Front. Psychol. 2020. Vol. 11. Art. № 1030. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2020.01030

  12. Yamagata K., Yamagata L.M., Abela M. A Review Article of the Cardiovascular Sequalae in Esport Athletes: A Cause for Concern? // Hellenic J. Cardiol. 2022. Vol. 68. P. 40−45. https://doi.org/10.1016/j.hjc.2022.06.005

  13. Church D., Stapleton P., Vasudevan A., O’Keefe T. Clinical EFT as an Evidence-Based Practice for the Treatment of Psychological and Physiological Conditions: A Systematic Review // Front. Psychol. 2022. Vol. 13. Art. № 951451. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2022.951451

  14. Melentev N., Somov A., Burnaev E., Strelnikova I., Strelnikova G., Melenteva E., Menshchikov A. eSports Players Professional Level and Tiredness Prediction Using EEG and Machine Learning // 2020 IEEE SENSORS. Rotterdam, 2020. P. 1−4. https://doi.org/10.1109/SENSORS47125.2020.9278704

  15. Seidel-Marzi O., Ragert P. Neurodiagnostics in Sports: Investigating the Athlete’s Brain to Augment Performance and Sport-Specific Skills // Front. Hum. Neurosci. 2020. Vol. 14. Art. № 133. https://doi.org/10.3389/fnhum.2020.00133

  16. Glass J., McGregor C. Towards Player Health Analytics in Overwatch // 2020 IEEE 8th International Conference on Serious Games and Applications for Health (SeGAH). Vancouver, 2020. P. 1−5. https://doi.org/10.1109/SeGAH49190.2020.9201733

  17. Friedl K.E. Military Applications of Soldier Physiological Monitoring // J. Sci. Med. Sport. 2018. Vol. 21, № 11. P. 1147–1153. https://doi.org/10.1016/j.jsams.2018.06.004

  18. Soler-Dominguez J.L., Gonzalez C. Using EEG and Gamified Neurofeedback Environments to Improve eSports Performance: Project Neuroprotrainer // Proceedings of the 16th International Joint Conference on Computer Vision, Imaging and Computer Graphics Theory and Applications (VISIGRAPP 2021). Vol. 1: GRAPP. SciTePress, 2021. Р. 278−283.

  19. Gong A., Gu F., Nan W., Qu Y., Jiang C., Fu Y. A Review of Neurofeedback Training for Improving Sport Performance from the Perspective of User Experience // Front. Neurosci. 2021. Vol. 15. Art. № 638369. https://doi.org/10.3389/fnins.2021.638369

  20. Bolkenius D., Dumps C., Rupprecht B. Nahinfrarotspektroskopie: Technik, Entwicklung, aktueller Einsatz und Ausblick // Anaesthesist. 2021. Vol. 70, № 3. Р. 190–203. https://doi.org/10.1007/s00101-020-00837-z

  21. Crispin P., Forwood K. Near Infrared Spectroscopy in Anemia Detection and Management: A Systematic Review // Transfus. Med. Rev. 2021. Vol. 35, № 1. Р. 22–28. https://doi.org/10.1016/j.tmrv.2020.07.003

  22. Pratiher S., Radhakrishnan A., Sahoo K.P., ALAM S., Kerick S.E., Banerjee N. Ghosh N., Patra A. Classification of VR-Gaming Difficulty Induced Stress Levels Using Physiological (EEG & ECG) Signals and Machine Learning // TechRxiv. Preprint, 2021. https://doi.org/10.36227/techrxiv.16873471.v1

  23. Pedraza-Ramirez I., Musculus L., Raab M., Laborde S. Setting the Scientific Stage for Esports Psychology: A Systematic Review // Int. Rev. Sport Exerc. Psychol. 2020. Vol. 13, № 1. P. 319–352. https://doi.org/10.1080/1750984X.2020.1723122

  24. Listman J.B., Tsay J.S., Kim H.E., Mackey W.E., Heeger D.J. Long-Term Motor Learning in the “Wild” with High Volume Video Game Data // Front. Hum. Neurosci. 2021. Vol. 15. Art. № 777779. https://doi.org/10.3389/fnhum.2021.777779

  25. Toth A.J., Ramsbottom N., Kowal M., Campbell M.J. Converging Evidence Supporting the Cognitive Link Between Exercise and Esport Performance: A Dual Systematic Review // Brain Sci. 2020. Vol. 10, № 11. Art. № 859. https://doi.org/10.3390/brainsci10110859

  26. Herold F., Gronwald T., Scholkmann F., Zohdi H., Wyser D., Müller N.G., Hamacher D. New Directions in Exercise Prescription: Is There a Role for Brain-Derived Parameters Obtained by Functional Near-Infrared Spectroscopy? // Brain Sci. 2020. Vol. 10, № 6. Art. № 342. https://doi.org/10.3390/brainsci10060342

  27. Forcione M., Chiarelli A.M., Perpetuini D., Davies D.J., O’Halloran P., Hacker D., Merla A., Belli A. Tomographic Task-Related Functional Near-Infrared Spectroscopy in Acute Sport-Related Concussion: An Observational Case Study // Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21, № 17. Art. № 6273. https://doi.org/10.3390/ijms21176273

  28. Yokota Y., Soshi T., Naruse Y. Error-Related Negativity Predicts Failure in Competitive Dual-Player Video Games // PLoS One. 2019. Vol. 14, № 2. Art. № e0212483. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0212483

  29. Deng X., Wang J., Zang Y., Li Y., Fu W., Su Y., Chen X., Du B., Dong Q., Chen C., Li J. Intermittent Theta Burst Stimulation over the Parietal Cortex Has a Significant Neural Effect on Working Memory // Hum. Brain Mapp. 2022. Vol. 43, № 3. P. 1076−1086. https://doi.org/10.1002/hbm.25708

  30. Sun W., Guo Z., Yang Z., Wu Y., Lan W., Liao Y., Wu X., Liu Y. A Review of Recent Advances in Vital Signals Monitoring of Sports and Health via Flexible Wearable Sensors // Sensors (Basel). 2022. Vol. 22, № 20. Art. № 7784. https://doi.org/10.3390/s22207784

  31. Antal A., Luber B., Brem A.K., Bikson M., Brunoni A.R., Cohen Kadosh R., Dubljević V., Fecteau S., Ferreri F., Flöel A., Hallett M., Hamilton R.H., Herrmann C.S., Lavidor M., Loo C., Lustenberger C., Machado S., Miniussi C., Moliadze V., Nitsche M.A., Rossi S., Rossini P.M., Santarnecchi E., Seeck M., Thut G., Turi Z., Ugawa Y., Venkatasubramanian G., Wenderoth N., Wexler A., Ziemann U., Paulus W. Non-Invasive Brain Stimulation and Neuroenhancement // Clin. Neurophysiol. Pract. 2022. Vol. 7. P. 146−165. https://doi.org/10.1016/j.cnp.2022.05.002

  32. Fang Q., Fang C., Li L., Song Y. Impact of Sport Training on Adaptations in Neural Functioning and Behavioral Performance: A Scoping Review with Meta-Analysis on EEG Research // J. Exerc. Sci. Fit. 2022. Vol. 20, № 3. P. 206–215. https://doi.org/10.1016/j.jesf.2022.04.001

  33. Kiani M., Andreu-Perez J., Hagras H., Papageorgiou E.I., Prasad M., Lin C.-T. Effective Brain Connectivity for fNIRS with Fuzzy Cognitive Maps in Neuroergonomics // IEEE Trans. Cogn. Dev. Syst. 2022. Vol. 14, № 1. P. 50–63. https://doi.org/10.1109/TCDS.2019.2958423

  34. Merletti R., Muceli S. Tutorial. Surface EMG Detection in Space and Time: Best Practices // J. Electromyogr. Kinesiol. 2019. Vol. 49. Art. № 102363. https://doi.org/10.1016/j.jelekin.2019.102363

  35. Campanini I., Disselhorst-Klug C., Rymer W.Z., Merletti R. Surface EMG in Clinical Assessment and Neurorehabilitation: Barriers Limiting Its Use // Front. Neurol. 2020. Vol. 11. Art. № 934. https://doi.org/10.3389/fneur.2020.00934

  36. Besomi M., Hodges P.W., Clancy E.A., Van Dieën J., Hug F., Lowery M., Merletti R., Søgaard K., Wrigley T., Besier T., Carson R.G., Disselhorst-Klug C., Enoka R.M., Falla D., Farina D., Gandevia S., Holobar A., Kiernan M.C., McGill K., Perreault E., Rothwell J.C., Tucker K. Consensus for Experimental Design in Electromyography (CEDE) Project: Amplitude Normalization Matrix // J. Electromyogr. Kinesiol. 2020. Vol. 53. Art. № 102438. https://doi.org/10.1016/j.jelekin.2020.102438

  37. Taborri J., Keogh J., Kos A., Santuz A., Umek A., Urbanczyk C., van der Kruk E., Rossi S. Sport Biomechanics Applications Using Inertial, Force, and EMG Sensors: A Literature Overview // Appl. Bionics Biomech. 2020. Vol. 23. Art. № 2041549. https://doi.org/10.1155/2020/2041549

  38. Hyland-Monks R., Marchant D., Cronin L. Self-Paced Endurance Performance and Cerebral Hemodynamics of the Prefrontal Cortex: A Scoping Review of Methodology and Findings // Percept. Mot. Skills. 2022. Vol. 129, № 4. P. 1089–1114. https://doi.org/10.1177/00315125221101017

  39. Tuesta M., Yáñez-Sepúlveda R., Verdugo-Marchese H., Mateluna C., Alvear-Ordenes I. Near-Infrared Spectroscopy Used to Assess Physiological Muscle Adaptations in Exercise Clinical Trials: A Systematic Review // Biology (Basel). 2022. Vol. 11, № 7. Art. № 1073. https://doi.org/10.3390/biology11071073

  40. Campanini I., Merlo A., Disselhorst-Klug C., Mesin L., Muceli S., Merletti R. Fundamental Concepts of Bipolar and High-Density Surface EMG Understanding and Teaching for Clinical, Occupational, and Sport Applications: Origin, Detection, and Main Errors // Sensors (Basel). 2022. Vol. 22, № 11. Art. № 4150. https://doi.org/10.3390/s22114150

  41. Sun J., Liu G., Sun Y., Lin K., Zhou Z., Cai J. Application of Surface Electromyography in Exercise Fatigue: A Review // Front. Syst. Neurosci. 2022. Vol. 16. Аrt. № 893275. https://doi.org/10.3389/fnsys.2022.893275

  42. Novak J. Assessment of the Impact of Acute Stress in Cases of Necessary Defense by Czech Courts // Ido Mov. Cult. J. Martial Arts Anthropol. 2019. Vol. 19. P. 89−91.

  43. Domínguez-Jiménez J.A., Campo-Landines K.C., Martínez-Santos J.C., Contreras-Ortiz S.H. Emotion Detection Through Biomedical Signals: A Pilot Study // Proceedings of the 14th International Symposium on Medical Information Processing and Analysis. Vol. 10975. SPIE, 2018. Art. № 1097506. https://doi.org/10.1117/12.2511598

  44. VaezMousavi S.M., Barry R.J., Clarke A.R. Individual Differences in Task-Related Activation and Performance // Physiol. Behav. 2009. Vol. 98, № 3. P. 326−330. https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2009.06.007

  45. Mavros P., Wälti J.M., Nazemi M., Ong C.H., Hölscher C. A Mobile EEG Study on the Psychophysiological Effects of Walking and Crowding in Indoor and Outdoor Urban Environments // Sci. Rep. 2022. Vol. 12, № 1. Art. № 18476. https://doi.org/10.1038/s41598-022-20649-y

  46. Mirifar A., Keil A., Ehrlenspiel F. Neurofeedback and Neural Self-Regulation: A New Perspective Based on Allostasis // Rev. Neurosci. 2022. Vol. 33, № 6. P. 607−629. https://doi.org/10.1515/revneuro-2021-0133

  47. Abed Alah M., Abdeen S., Selim N. Healthy Minds for Healthy Hearts: Tackling Stress-Induced Cardiac Events During the FIFA World Cup 2022 // Vasc. Health Risk Manag. 2022. Vol. 18. P. 851−856. https://doi.org/10.2147/vhrm.s390549

  48. Hoenig T., Tenforde A.S., Strahl A., Rolvien T., Hollander K. Does Magnetic Resonance Imaging Grading Correlate with Return to Sports After Bone Stress Injuries? A Systematic Review and Meta-Analysis // Am. J. Sports Med. 2022. Vol. 50, № 3. P. 834−844. https://doi.org/10.1177/0363546521993807

  49. Leis O., Lautenbach F. Psychological and Physiological Stress in Non-Competitive and Competitive Esports Settings: A Systematic Review // Psychol. Sport Exerc. 2020. Vol. 51. Art. № 101738.