综述：运动游戏中的电生理洞察——脑电图数据记录与运动伪迹检测的系统评价

这篇系统评价深入探讨了运动游戏（exergaming）中脑电图（EEG）信号记录的可行性，重点分析了运动伪迹（artifact）的检测与处理方法。通过筛选17项研究，揭示了当前EEG设备（如独立成分分析ICA）和运动游戏系统（如Kinect、Nintendo Wii）的应用现状，同时指出数据丢失率高达50%的挑战，为认知康复领域提供了关键方法学参考。

　　

背景

运动游戏（exergaming）作为结合身体活动与认知训练的交互式工具，已广泛应用于康复与学习领域。其核心优势在于通过物理动作驱动游戏进程，从而提升用户参与度。在认知康复场景中，脑电图（EEG）成为评估干预效果的重要技术，通过头皮电极捕捉神经元电活动信号（如α、β、θ波）。然而，运动游戏中的大幅度肢体动作会引入运动伪迹，严重干扰EEG信号质量。尽管已有研究采用独立成分分析（ICA）或带通滤波等方法处理伪迹，但针对全身性运动产生的“大尺度伪迹”仍缺乏系统指南。

研究方法

本研究遵循PRISMA框架，检索5大数据库（PubMed、IEEE Xplore等）截至2024年2月的文献。纳入标准包括：人类参与者、运动游戏干预、EEG实时记录及伪迹处理细节。最终17项研究入选，涵盖欧洲、亚洲等多地区，样本量普遍较小（10-30人），主要聚焦年轻健康成人群体。质量评估显示仅2项研究为“低偏倚风险”，8项存在显著方法学缺陷。

关键发现

设备与信号分析：12项研究详细报告了EEG设备，其中头戴式无线设备（如Emotiv EPOC）因便携性受青睐。频域分析为主流方法（14项研究），α波（10项）和β波（7项）是关注焦点，前额叶与顶叶电极布局最常见。
伪迹处理挑战：6项研究采用带通滤波，4项使用ICA，但仅2项量化了数据丢失率（5%-50%）。德国团队报告需剔除50%信号，而另一研究仅损失7%，凸显方法标准化缺失。
认知关联性：注意力（4项）和专注力是最常评估的认知域，但长期效应研究空白，且缺乏跨年龄段（如儿童vs老年人）或族群的比较数据。

局限与展望

当前研究存在三大短板：伪迹处理细节披露不足、短期干预为主、样本同质化（青年健康人群）。未来需开发针对全身运动的专用算法，并开展多中心纵向研究。例如，作者团队设计的HapHop-Physio游戏正探索儿童学习障碍康复，其EEG协议已在开放科学平台注册，有望填补儿童群体数据空白。

结论

尽管运动伪迹导致显著信号损失，EEG仍可有效捕捉运动游戏中的神经活动特征。推动设备标准化、优化实时伪迹消除技术（如改进ICA），并加强跨学科合作，将是实现可靠认知康复评估的关键突破点。