开发严肃的电子游戏来治疗注意缺陷多动障碍:教程指南

简介

注意缺陷多动障碍(ADHD)是最常见的神经发育障碍，全球患病率在4%至8%之间[1］．核心ADHD症状(注意力不集中、多动和冲动)对社交、情感和/或认知领域产生负面影响，影响日常生活的两个或两个以上领域[2］．预后受到诸如执行功能障碍等合并症的影响[3.]或情绪失调，等等[4］．如果未被发现或未经治疗，多动症患者发生事故、辍学、上瘾和死亡的可能性更高。5］．

根据指南，ADHD的治疗选择是多模式的[6］．服药依从性低很常见[7]，可由以下几个因素解释:不良影响、家长偏好、误用和/或遗漏[8］．认知行为疗法(CBT)是治疗多动症最有效的心理疗法[6］．尽管CBT对患有多动症的青少年有效9]，心理治疗通常不会在公共卫生系统内实施[10］．此外，缺乏动力和参与是多动症的核心特征[4］．因此，任何旨在康复多动症的干预都应该集中在乐趣上。新技术，尤其是电子游戏，有可能实现这一目标。的确，Sonuga-Barke [11证实电子游戏的好玩元素有助于保持参与治疗的动机。

根据欧洲交互软件联合会[12，目前欧洲市场上6-15岁年龄段的游戏玩家超过2400万。患有多动症的人更倾向于玩电子游戏，上瘾的可能性是其他人的三倍。13］．然而，适当使用电子游戏可以作为多模式治疗的补充。14］．事实上，有初步证据表明，严肃的电子游戏有可能用于治疗多动症。15-17］．此外，健康游戏的制作也有指导方针。例如，Duncan等人[18他为致力于开发严肃游戏疗法的多学科团队提出了有用的工具(Playbook)。金罗斯(19]提出了一种受当前医疗干预方法启发而创造健康游戏的方法。最后，Baranowski [20.]强调了在开发一款健康游戏时必须考虑的最小描述。

本教程的目的是通过考虑这种疾病的特殊性(如缺乏依从性，成瘾)，为针对ADHD的严肃电子游戏开发者提供一个基本指南。我们为对此领域感兴趣的公司、程序员和研究人员提供了路线图。我们利用自己的经验开发了严肃游戏“the Secret Trail of Moon”(TSTM) [21-23这是一款旨在治疗多动症的严肃电子游戏，已在一项随机临床试验中进行了测试(ClinicalTrials.gov NCT04355065)。

电子游戏的好处

电子游戏提供的内在好处可以被用于其他目的。一些研究强调电子游戏可以对成年人的注意力和视觉空间能力产生有益的认知影响[24];能提高注意力、努力和动力[25];或者在自上而下的注意力控制、任务切换、处理速度和增加的时间感知上有效[26］．其他研究概述了电子游戏对情感和社交技能的激励能力[27］．

以非游戏目标制作的电子游戏，被称为“严肃电子游戏”，已被开发用于不同的活动，如在非娱乐环境中的培训、教育或评估[28］．严肃的电子游戏活动具有激励挑战性，同时为用户提供有趣的学习体验。他们的叙述和技术资源可以提高用户追求特定目标的参与度。29］．参与程度与努力和克服障碍所产生的积极情绪有关，这是将电子游戏变成工具的重要方面。30.］．

基于电子游戏的治疗干预已被证明在医疗保健环境中是有用的。如前所述，患有多动症的儿童内在动机低，内部语言差，这使得他们很难完成任务，导致拖延。这种低内在动机会让他们更早感到无聊，更多地依赖外部刺激或更投入的任务。4］．基于游戏化和电子游戏的治疗干预可能是克服这一问题的好策略。事实上，基于电子游戏的治疗工具在治疗多动症方面似乎是有用和有效的。以电子游戏为基础的干预的参与率通常较高，辍学率较低(见[15，17)。

IDEAL-Games框架

概述

考虑到在引言中提到的关于创造基于健康的游戏的参考，我们改编了Kinross的[19]提议和邓肯等人的术语[18]和巴拉诺夫斯基[20.］．为了创造一款成功的治疗游戏，我们需要解决以下三个问题:31]:(1)关注治疗目标，(2)使用游戏设计原则，(3)结合患者的意见来调整他们的兴趣。图1展示了理想运动会提案。IDEAL-Games框架描述了电子游戏开发过程:(1)理念，(2)开发，(3)探索，(4)有效性评估，(5)长期评估以了解随着时间的推移的影响[19］．

在整个过程中，多学科团队的合作对于平衡临床和技术组成部分至关重要[31］．邓肯等人[18他指出，临床医生和研究人员掌握了健康行为改变的机制，但与游戏开发者相比，他们对创造最佳玩家体验的了解要少得多。因此，重要的是要“创造”一种共同的语言，并将知识浓缩在游戏剧本中。18或游戏设计文件，消除术语，并创建一个所有团队成员都能轻松理解的文件。就TSTM而言[21，该联盟包括:(1)医疗保健专业人员，(2)一个严肃的电子游戏顾问，(3)一个游戏开发公司。

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的想法

在电子游戏行业中，预制作阶段是很常见的。这个想法从发现一个未被满足的需求开始。项目计划是在预计的时间和成本内获得高质量产品的关键。在基于游戏的治疗中，团队应该强调主要的治疗目标，这是基于文献和所选择的理论模型。问题定义决定了最终目标。在我们的例子中，TSTM [21]是基于罗素·巴克利提出的模型[32]和托马斯·布朗[33］．参见Rodrigo-Yanguas等人[21，22]，以了解TSTM的一般特征。

创意阶段类似于电子游戏的前期制作，指的是一个多学科团队确定电子游戏治疗目标的过程。这一阶段提供了团队在游戏体验期间的目标，以及下一阶段将开发的游戏初稿的清晰概述。他们应该确定与治疗目标一致的目标变量，以及为达到预期结果将遵循的策略。以TSTM为例，开发这些游戏机制需要团队内部进行数小时的讨论，以找到心理学和技术之间的平衡:开发者想要一款有趣的游戏，而心理健康专家则要求基于心理学结构的游戏内部有效性。图2显示为TSTM构建的逻辑模型。

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新技术的使用可以通过在电子游戏开发过程中融入复杂性、新颖性和多样性来提高生态有效性[34］．然而，选择一种创新技术是一个挑战。这一选择将决定游戏和治疗机制，并影响整个发展阶段。开发人员必须考虑进入门槛、许可成本、以前的经验以及所选平台的可伸缩性。在患者方面，开发团队必须考虑公众常用的平台、价格及其商业可用性。这些因素的加入可以增强患者的积极性，使患者远离外界干扰，或补充其他素质的发展，从而增加治疗的有效性。例如，TSTM使用Playstation VR [22]， Benzing and Schmidt [35)使用微软Kinect开发了一款运动游戏，Lim等人[36他开发了一款注意力训练游戏，让孩子们通过脑电图电极检测到的信号进行游戏。

虚拟现实(VR)一直是TSTM发展的主要挑战。Kitsune游戏就是一个例子。21，但最终未能执行的原因有两个:失败的设计(Kitsune未能致力于抑制控制)和晕动病(由于界面非常接近玩家的视觉，并且是一个运动中的游戏)。因此，我们建议谨慎选择技术并建立良好的设计。

发展

以用户为中心的设计

在这个阶段，多学科团队根据Kinross强调的游戏组件构建游戏原型。19:游戏机制与游戏设计元素相平衡，以提高粘性、动机和强化。

因为电子游戏本质上具有动机设计。29，一款严肃的电子游戏也应该采用类似的设计。根据IDEAL-Games框架，我们建议以用户为中心的设计(UCD)作为一种设计方法。这种迭代方法的目的是考虑用户对游戏的期望。37］．最后，与商业游戏相比，严肃的电子游戏必须经过科学的测试，以检查可用性和效率是否足够。

UCD方法还允许记录用户表现;通过真实用户收集这些初步数据，可以更贴近患者的需求进行调整。在TSTM的发展过程中[21，22，在用户测试中出现了两个事件。为了提高对工作记忆的影响，谜机必须进行改进，而对于Smasher，包括一个代表干扰物的bug(一只以奇怪方式飞行的鸟)，心理学家认为，这种不连贯的刺激可能会更分散注意力，因此被纳入了高级干扰物。UCD方法让我们能够根据ADHD患者在游戏中的表现重新设计游戏机制。

最初的TSTM设计根据ADHD患者关于美学、游戏难度或奖励的建议进行了修改[22］．UCD方法实现了另外两个目标:设计师检查了游戏的正确功能，以及ADHD患者感觉自己参与到了开发过程中。

让ADHD患者开始治疗

治疗性电子游戏的治疗可能有助于提高ADHD多模式治疗的依从性，使患者更接近治疗。

游戏主题在设计过程中很重要，因为不同玩家的偏好可能不同。如《endeavour orrx》[38]或Plan-it-Commander [39都是受到太空和宇航员的启发。关于TSTM，每个小游戏都发生在森林里，因为定期与自然互动对多动症患者有益。40］．此外，还可以设计与不同游戏环境兼容的练习。因此，用户可以在不修改游戏机制的情况下选择游戏设置。通过这样做，任务的动机可能会随着治疗依从性的增加而增强。虽然本指南是针对通常选择的6至18岁的年龄范围，但根据患者的年龄产生不同的外观可能是在个体生长发育期间治疗ADHD的好方法。通过采用更成熟和复杂的主题，同样的机制甚至可以用于成人游戏。

严肃的电子游戏也有以下要求:(1)容易理解，(2)需要最小的认知负荷(基线)，(3)逐步的难度。基线可以设计成游戏内教程。重要的是要确保这个人已经理解了任务以及如何执行它。所有这些元素都在之前提到的TSTM可用性研究中得到了检验[22］．前面提到的以用户为中心的模式[37可以帮助调整设计指南。

用严肃的电子游戏激励病人

Sampayo-Vargas等[41他强调，为了使教育电脑游戏具有内在的动机，提供最佳水平的挑战是至关重要的。难度曲线不能太无聊，也不能太令人沮丧。玩家在玩游戏时，会尝试学习正确的模式，以通过给定的任务并掌握它。最初，他们是娱乐的;然而，当游戏不再具有挑战性时，用户便会感到厌倦并放弃游戏。42］．对于患有多动症的人来说，新的挑战可能会通过增加动力来提高对治疗的坚持。此外，游戏必须自动调整到个人的表现水平[37，41］．如《endeavour orrx》[38改变难度等级，直到玩家的准确率达到80%。这里需要强调的是，人工智能(AI)可以通过调整特定时刻(如游戏类型、强度)来帮助个性化和更新每个人在特定环境和时间的需求。

为了避免无聊，任何严肃的电子游戏都应该包含与对象、机制、动态和情感相关的游戏设计组件。43］．“多趣味”是一个新概念，指的是添加视觉装饰、声音和其他类型的非功能性元素，从而让开发者能够改善玩家在游戏中的体验。29］．丰富多彩不应影响游戏机制，而应只关注额外元素(如菜单、过渡、反馈)，追求开发简单、简约、直观和易于理解的界面。

患有多动症的人在任务执行中自我认知和客观性有限[4］．因此，在玩家不断前进的过程中提供简单而直接的反馈是严肃电子游戏设计的基本要求。42］．为了避免玩家因为沮丧而放弃电子游戏，可以使用积分、徽章、排行榜和其他游戏组件。此外，引入小剂量的挑战可能有助于提高挫折容忍度。通过任务的吸引力来实现参与可能有利于情绪失调。事实上，最近的一项研究[44有规律地、不过度地玩电子游戏有助于增强儿童的情绪调节能力。emgalaxy就是一个很好的例子。45这是一款电子游戏，可以改善被诊断患有多动症的儿童的情绪调节能力。

虽然电子游戏通常是基于视觉效果，但音乐和声音也是促进电子游戏流的基本元素。然而，这些因素不应该是压倒性的，因为患有多动症的人更容易分心。因此，视听整合可以用来改变情绪体验状态的强度[46］．为了促进进步感，任务可以完成。性能可以量化，并在用户界面、计数器和分数等元素的变化中可见[42］．这种反馈可以通过使用尽可能多的感官来提供，包括视觉刺激(例如，显示表现水平的颜色)、听觉刺激(例如，指向命中、错误、任务更改的声音)或伤害性刺激(例如，游戏控制器的振动可以指示已经犯了错误)。

改善多动症症状

注意力缺陷多动障碍患者有广泛的临床和认知差异[3.］．因此，任何严肃的治疗干预都应该理想地针对每个患者的具体困难和情况提供量身定制的治疗。换句话说，严肃的电子游戏应该在个性化医疗框架下开发。47］．

多维斯等[48的研究表明，与正常发育的儿童相比，患有多动症的儿童受到强化的刺激更少(可能是由于多巴胺能缺陷)，因此需要更高数量和频率的奖励才能达到最佳表现。这些奖励应该在游戏开始时更频繁地出现(外在动机)，并随着游戏进程而逐渐减少，以更大的奖励奖励表现良好的玩家(内在动机)。然而，多动症患者可能有延迟厌恶:喜欢小的、即时的奖励，而不是大的、延迟的奖励。49］．因此，通过强化系统研究冲动性可能会很有趣[50］．出色的任务执行也可以通过丰富的装饰和游戏内成就获得奖励。

避免上瘾

如前所述，多动症患者可能更依赖外在动机[51，52］．患有多动症的儿童也更容易沉迷于电子游戏[13］．为了避免这种情况，我们应该限制玩家玩游戏的时间。此外，这些时间限制可以通过避免疲劳来积极地影响参与度。

研究估计，学生的平均注意力持续时间为10-20分钟。53];然而，多动症的症状之一是持续注意力不集中。患有多动症的儿童在玩电子游戏时经常会过度专注(专注于某件事的体验，几乎完全排除了所有其他刺激)[54］．尽管如此，正如刻意练习理论所说明的那样，过度专注并不能确保患者继续获得益处。55］．

因此，我们必须在加强患者的注意力超过他们自己的注意力范围和减少游戏时间以避免上瘾之间达成妥协。紧跟最新发展趋势[15-17]，每周4-5天，每次20-40分钟的治疗似乎能取得更积极的效果。

金等人[56]提出了游戏的5个特征及其被滥用的可能性:社交特征、操作和控制特征、叙事和身份特征、奖励和惩罚特征以及呈现特征(见下文)表1）.

疗程应根据患者的年龄持续约20-30分钟。我们建议将会话划分为各种任务[52］．每隔10分钟，可以改变任务(更大的可变性)或短暂休息[4］．此外，计划足够数量的课程来巩固学习也很重要。例如，每个TSTM培训课程持续25-30分钟，分为三个部分。两个10分钟的模块分别用于两种游戏机制(Smasher, Kuburi, Tekateki或Enigma)的训练，以及第三个5分钟的基于国际象棋的游戏机制。会议是平衡的，随机的块的顺序，以避免重复或无聊(见[23])。

游戏机制

根据Koster的[57在《游戏设计乐趣理论》中，游戏机制是“基于规则的系统/模拟，通过使用反馈机制，促进并鼓励用户探索和学习其可能性空间的属性。”

在严肃的电子游戏中，游戏机制是患者获得元认知策略和技能以提高认知能力的主要干预成分[18］．游戏机制促进了任务的学习和重复，这有助于建立泛化。

分析近期评论中出现的严肃电子游戏[15-17]让我们得出结论，目前几乎所有的ADHD治疗都是在小游戏的编译中构建的，这些小游戏通常倾向于类似于常规的电子游戏(在叙事、传说、美学等方面)。相比之下，用于多动症评估的严肃游戏很少超过一个小游戏，灵感来自单一测试。这与一般建议相一致，即为多动症患者开发简短而离散的任务。43］．小游戏的使用提供了一个明显的优势:小游戏的组合有助于每个患者的个性化治疗，能够区分哪些认知过程需要更多的训练。

小游戏可以通过使用游戏和映射技术调整认知任务来创建[43或从零开始。为了吸引注意力，我们可以引入设计策略，如游戏化认知任务刺激，以产生积极的感觉。然而，这一过程是针对所要治疗的疾病所特有的。Khaleghi等人[43]建议遵循对象、机制、动态、情感(OMDE)设计准则。在设计游戏机制时，验证游戏的认知层面非常关键。例如，对于患有多动症的人来说，控制分心、认知负荷和花费的时间是必要的。事实上，有三个主要的认知方面会影响ADHD患者:注意力、执行功能和日常技能。

注意力不集中是多动症的核心症状之一。2］．在传统的注意力训练任务中，患有多动症的儿童比正常发育的儿童表现更差。52］．新的小游戏可以用来治疗不同类型的注意力。此外，多动症与执行功能障碍有很大的共病性[3.］．有些游戏可以帮助训练执行功能，如抑制控制、工作记忆、计划或推理。

最后，对于严肃电子游戏使用的一个主要批评是缺乏生态有效性。39，40］．因此，建议的电子游戏应该诱导认知技能转移到日常生活功能领域(可转移性)。可转移性是基于不同执行功能的改善，这可能有助于学术发展和动机。如果病人在日常生活中应用认知训练是有效的。例如，患有多动症的儿童在社交技能方面表现出障碍，这可能会产生严重的长期后果。探索合作技巧的游戏，如“太空俱乐部”[39，可提高社会效益。例如，TSTM结合了国际象棋机制，因为国际象棋可以提高数学成绩，从而证明转移到教育领域[21］．

探索

理想游戏框架的探索阶段[19]通过概念验证和试点研究测试游戏的可行性、可用性、可靠性和有效性，确保视频游戏满足治疗目标[39，43］．如果不满意，开发团队可以回到设计阶段，修改目标、理论模型、目标变量和玩家体验。18］．这个阶段应该验证严肃的电子游戏是否已经为测试有效性做好了准备。然而，在测试效果之前，验证用户是否喜欢游戏是很关键的。18］．电子游戏可能对治疗多动症有效，但如果患者因为游戏无聊而不玩，那就没有用处了。因此，来自患者的反馈可能有助于重新设计某些元素。此外，概念验证、可用性和有效性研究有助于发现可能干扰后续阶段的bug，并识别设计错误，这意味着要回到设计阶段，避免进行注定失败的临床研究。

在视频游戏TSTM中，我们使用了UCD方法[22，37]来遵循精确游戏功能、难度参数和上面强调的其他元素。通过与专业人士进行市场调查来研究可行性。TSTM的可用性研究在ADHD患者中进行评估，以验证游戏是可用的，目标群体感兴趣，容易理解，没有副作用[22］．可靠性分析允许探索测量随时间的持久性(测试-重新测试)或评分者之间(评分者之间)，游戏的一致性(例如，难度级别)，或确定两个版本的游戏(有和没有VR)是否有相似的结果(平行形式可靠性)。在效度方面，TSTM从一开始就被认为具有内容效度。对于生态效度，我们监测了其可移植性。

效能评估

评估是决定一款严肃电子游戏有效性的关键。40］．尽管关于健康类游戏的研究越来越多，但科学基础仍然不够，无法给出普遍的建议。19］．有足够样本量和时间进行干预的高质量研究(即随机临床试验)仍然是必要的[43］．经常遇到的主要方法限制是控制不足，训练的可持续性，以及认知功能或不当行为的测量[40］．因此，我们采用TSTM进行了一项随机试验[23，58］．患者的自我报告显示，情绪调节和对社会环境(积极印象和人际关系量表)的适应有显著改善;96%的患者报告说，他们喜欢视频游戏的临床试验体验，并感受到所有认知能力的改善(特别是工作记忆和冲动控制)。面部有效性似乎也表明，由于辍学率较低，这种治疗更有动力[58］．

长期的评估

如上所述，研究有时在证明转移和生态有效性方面存在困难。尽管一些研究表明，玩16个小时的电子游戏已经对大脑产生了某些变化。59，你就有必要了解游戏的哪些方面是产生这种效果的必要因素，以及这些积极效果能持续多久。监测电子游戏等新疗法的长期影响是必要的，即使它们的短期效益已经明确确立。

讨论

总结

本指南旨在为电子游戏开发者和研究人员提供一个路线图，以建立一个严肃的电子游戏是有趣的，激励，并有效地治疗多动症，同时避免上瘾属性。根据理想游戏的建议[19]和邓肯等人的建议[18]和巴拉诺夫斯基[20.]，其中，拟议的指南试图汇集有关这一主题的当前知识。我们遵循IDEAL过程的顺序来开发本指南中最重要的部分。我们利用自己的经验开发和测试TSTM，这是一款专门用于治疗多动症的严肃电子游戏。本指南和TSTM都是基于来自游戏设计方法、临床医生的专业知识、设计师的经验、儿童的兴趣和家庭反馈的信息。TSTM可用性结果良好[22］．

优势与局限

使用电子游戏治疗多动症有很多优点:(1)它便宜、舒适、灵活、经济高效(例如，避免独自旅行节省的时间也会间接地有益于环境);(2)新平台(即虚拟现实/替代现实)的使用不仅可以提高依从性，而且如果证明可转移性，还可以提高临床效果;(3)人工智能的加入可以为每个患者提供更个性化的治疗。

尽管严肃的电子游戏有望成为一种有效而有趣的治疗平台，但也存在一些局限性。例如，严肃的电子游戏必须为每个患者量身定制(个性化药物)。我们还必须考虑一些可能影响效果的情况，如运动困难、视觉障碍、阅读障碍或色盲等，并在必要时引入适应措施。此外，患者可能不熟悉技术平台。因此，建议采用渐进的方法。此外，技术平台可能会产生副作用[22］．例如，虚拟现实可能会导致一些用户头晕或不适。事实上，不建议癫痫患者或12岁以下儿童使用VR技术。另一个限制是上瘾。13];因此，监测这一风险非常重要[51］．最后，在严肃的电子游戏被纳入多动症的多模式治疗之前，后续研究是必须的。

结论及未来发展方向

我们希望本指南能帮助开发针对多动症的严肃电子游戏。我们强调拥有一个多学科团队以平衡临床和技术技能的重要性[31］．此外，在享受和沉迷之间找到平衡是必须的。此外，新的人工智能技术可能有助于为每个患者量身定制认知训练计划。虚拟导师还可以通过提供积极的强化来帮助孩子坚持治疗，同时由治疗师进行监控。

尽管缺乏比较商业电子游戏和严肃电子游戏对多动症的效果的研究，但我们认为严肃电子游戏有几个优点，例如针对症状的特定设计和执行功能缺陷，尽管防止电子游戏上瘾是至关重要的。

最后，基于证据的严肃视频游戏可以帮助补充多模式治疗。目前，ADHD的诊断是基于临床标准、客观测试和护理人员和教师的主观观点。然而，最近的研究表明，电子游戏也可能有助于改善多动症的诊断。未来的行动，如在使用严肃的电子游戏时，采用新技术(如眼球追踪、身体追踪器、脑机接口)，可能有助于改善目前对注意力缺陷多动障碍的主观诊断。