Các nhà nghiên cứu đã quét MRI để nghiên cứu não của 27 người chơi game chuyên nghiệp và 30 người chơi không chuyên. Họ tập trung nghiên cứu võ não, khu vực quản lý cảm giác, cảm xúc và là trung tâm liên kết các vùng não. Kết quả cho thấy, các chuyên gia trò chơi hành động có khả năng kết nối não tốt hơn và tăng lượng chất xám. Điều này có thể là do sự phối hợp giữa các chức năng chú ý và cảm biến khi chơi game hành động. Họ có khoảng 150 phản hồi cảm biến trong vòng 1 phút bằng cả bàn phím và chuột. Người tham gia nghiên cứu là những game thủ đã chơi trong ít nhất 6 năm và đã từng thi đấu tại các giải game vô địch quốc gia, quốc tế. Một nghiên cứu gần đây được thực hiện tại đại học Havard, các nhà nghiên cứu đã so sánh 32 "game thủ" và 29 người không chơi game. Tất cả tình nguyện viên trong nghiên cứu đều là nam giới, và tuổi trung bình vào khoảng 25 thỏa mãn các tiêu chuẩn của nghiên cứu. Các nhà nghiên cứu cũng đã sử dụng phương pháp chụp cộng hưởng từ trường (MRI) để tìm ra sự khác biệt về cấu trúc ở não bộ của các tình nguyện viên. Bên cạnh đó, những tình nguyện viên còn làm thử nghiệm thời gian phản xạ não trong khi được chụp.  Kết quả là nghiên cứu chứng minh rằng người chơi trò chơi điện tử có phần chất xám gia tăng ở những vùng não bộ chi phối các vận động của cơ thể. Sự thay đổi về cấu trúc này đã giúp cho những "game thủ" thực hiện được những động tác đơn giản mà không cần vận dụng tới những nỗ lực tập trung não bộ. Các nhà nghiên cứu cũng cho rằng những lợi ích của chơi trò chơi điện tử có thể rất có ích đối với các can thiệp trong quá trình điều trị bệnh lý rối loạn tâm thần như chứng tâm thần phân liệt, rối loạn stress sau chấn thương hay các bệnh liên quan tới thoái hóa thần kinh như Alzheimer.

Ngoài ra, các nhà nghiên cứu tại đại học California thuộc San Francisco đã thiết kế thành công một loại game để giúp người cao tuổi duy trì và cải thiện các kỹ năng tư duy trong cuộc sống hằng ngày của mình. Trò chơi này có tên gọi là NeuroRacer bao gồm việc làm hai điều cùng một lúc. Người chơi sử dụng một cái cần điều khiển để điểu khiển chiếc xe chạy trong các đường ngoằn ngoèo trong game. Cùng lúc đó, một loạt các dấu hiệu (thường là một hình màu nào đó) xuất hiện trên màn hình. Người chơi được yêu cầu phải lái chiếc xe để chạm các hình màu này và mức độ khó sẽ tăng dần. Trò chơi này đã giúp cải thiện trí nhớ ngắn hạn của các tình nguyện viên thể hiện qua việc nhớ được 7 chữ số điện thoại trong một thời gian đủ lâu để viết ra. Bình thường thì các khả năng nhận thức này giảm theo tuổi và dẫn tới các tình trạng mà chúng ta hay gọi ông bà mình là "bị lẫn".