5种量表在测量飞行活动主观脑力负荷中的适用性比较

目的比较5种量表在飞行活动中的脑力负荷测量适用性,筛选最适用于测量飞行活动主观脑力负荷的量表。方法27名飞行员受试者每人完成1次起落航线飞行训练,训练后根据飞行过程起飞阶段、平飞巡航阶段以及降落阶段的实际体会,分别填写NASA任务负荷指数(NASA-TLX)量表、主观负荷评价技术(SWAT)量表、修正的库柏-哈柏(MCH)量表、工作负荷描述(WP)量表和多资源问卷(MRQ)。比较并分析5种量表在测量不同飞行阶段主观脑力负荷的敏感性、诊断性和可接受性。结果敏感性方面,NASA-TLX量表最高,WP量表次之,MRQ量表最低;诊断性方面,NASA-TLX量表在脑力负荷分类诊断中具有优势,而WP量表在信息加工过程不同脑力资源的使用情况诊断中具有优势;可接受性方面,MRQ量表可接受性差,表现为量表填写时间长和理解难度大。结论 NASA-TLX量表具有很好的敏感性和诊断性,可作为飞行活动脑力负荷主观测量的首选。WP量表能从信息加工过程中不同脑力资源的使用情况进行诊断,可与NASA-TLX量表相结合测量飞行活动的脑力负荷。     

认知训练对“蛟龙号”模拟驾驶作业脑力负荷影响评估

目的研究认知训练对"蛟龙号"模拟驾驶作业脑力负荷影响,为潜航员的实际训练提供参考。方法实验采用被试内设计,实验共13天,8名受试者在第1、7、13天每天进行1次模拟驾驶作业,在第2～6天与第8～12天每天进行1h的认知训练。记录受试者第1天作业前静息状态脑电图(EEG)作为对照组,并记录第1、7、13天驾驶作业中EEG与绩效数据,在每次作业后受试者填写NASA-TLX量表。结果随着认知训练的进行,Pz(顶点)、Cz(中央点)与Fz(额中点)3个测试点的受试者EEGδ波相对功率下降、β波与γ波相对功率上升,作业绩效改善,NASA-TLX量表评分降低,差异具有统计学意义(P0.05)。同时,认知训练使作业前静息状态与作业中的EEG功率谱间差异降低。结论随着认知训练的进行,受试者进行"蛟龙号"模拟驾驶作业时的脑力负荷显著降低,在潜航员的实际训练中采用认知训练具有积极意义。     

监控作业脑力疲劳综合评定方法研究

目的探讨眼动、心率变异性指标与监控作业脑力疲劳间的关系,寻找客观指标,构建脑力疲劳综合评定方法。方法20名受试者进行1 h模拟监控作业,利用眼动仪和Holter记录作业过程中的眼动和心电数据。以闪光融合频率和监控作业反应时为依据,将受试者分为疲劳组与不疲劳组,对作业前后各指标进行对比分析。结果作业后,主观疲劳感、眼睑闭合度、LF/CF上升,反应时延长,闪光融合频率、HF(AU)下降。结论脑力疲劳后,可利用心理学、眼睑闭合度、心率变异性等指标对监控作业脑力疲劳进行多层次综合定性、定量评定。     

机械臂遥操作任务难度对工作负荷的影响

目的研究机械臂遥操作任务中任务难度对绩效指标、生理指标和主观工作负荷指标的影响,判断各个指标评价工作负荷的敏感性和有效性。方法招募64名受试者开展遥操作任务模拟实验,抽象化3种不同难度的机械臂任务,分别为"点对准"、"避障"、"线对准"任务,采集操作者的绩效指标、生理指标以及主观工作负荷值。结果在不同难度的机械臂遥操作任务之间,任务完成时间、操作失误次数、平移偏差、碰撞次数、扫视频率、绩效满意度和NASA-TLX量表的总负荷值存在显著性差异(P0.05)。结论机械臂遥操作任务中,绩效指标中的任务完成时间、操作失误次数、平移偏差、碰撞次数和主观工作负荷指标能够敏感地反映工作负荷的变化,可用于综合评价模型的建立。     

仪表飞行时直升机飞行员脑力负荷的主观评价

目的 脑力工作超负荷可影响人的工作绩效并威胁飞行安全;大部分飞行事故发生在脑力工作负荷强度大的起飞、仪表或手动进近和着陆阶段,而且多是由人为差错引起.因此,为提高飞行作业绩效,维护飞行安全,测量和评定飞行员空中脑力工作负荷具有越来越重要的现实意义.本研究的目的是观察直升机飞行员仪表飞行时的脑力负荷变化.方法 采用修改的美国国家航空航天局任务负荷指数(NASA-TLX)评价量表,对15名直升机飞行员仪表飞行时不同阶段的脑力负荷进行了主观评价;对总脑力负荷评价值和飞行小时数进行了线性回归分析.结果 在起飞爬升阶段、巡航平飞阶段、下滑着陆阶段飞行员的总脑力负荷值分别为34.46±17.25、32.11±13.11和53.95±17.76.下滑着陆阶段飞行员的总脑力负荷值显著高于起飞爬升阶段和巡航平飞阶段的总脑力负荷值(F=25.767,P＜0.01).3个阶段的总脑力负荷的评价值均与飞行小时数呈显著负相关.在起飞爬升阶段,总脑力负荷的评价值与飞行小时数的线性回归方程为:总脑力负荷评价值=42.20-0.012 03×飞行小时数(r=-0.810,P＜0.01);在巡航平飞阶段,线性回归方程为:总脑力负荷评价值=38-51-0.006 04×飞行小时数(r=-0.535,P＜0.05).在下滑着陆阶段,线性回归方程为:总脑力负荷评价值=62.57-0.008 14×飞行小时数(r=-0.532,P＜0.05).结论 军用直升机飞行员仪表飞行时总脑力负荷的评价值与飞行小时数呈显著负相关,在下滑着陆阶段脑力负荷最大.     

利用fNIRs研究噪声环境下脑力负荷变化规律

目的研究噪声环境下操作者的脑力负荷(mental workload,MWL)变化规律。方法采用功能性近红外光谱技术(functional near-infrared spectroscopy,fNIRs)、心电、皮肤电和脉搏波多种生理测量手段结合脑力负荷敏感脑区的氧合血红蛋白幅值变化、主观量表评价和脑力负荷评估模型输出来评估噪声刺激下操作者的MWL变化。选用16名参试者完成中性图片N-back任务,分为噪声组和对照组,噪声环境采用(80±3)d B,对照组的外界声源控制为45 d B以下。结果在同一任务负荷状态下,噪声环境中参试者的脑力负荷水平高于对照组,其中噪声组2-back任务诱发的脑力负荷水平等同于对照组3-back任务诱发的脑力负荷水平,但其在3-back任务阶段脑力负荷仅略高于对照组的同等任务阶段。结论参试者在噪声环境下执行同等工作记忆任务时脑力负荷水平可以提高,但任务难度较高时提升幅度降低;利用fNIRs监测大脑前额叶皮层血氧生理参数方法能够有效评估噪声环境下的脑力负荷变化,值得进一步深入研究。     

基于脑电功率谱特征的脑力疲劳分析

目的 研究连续数学运算对脑力疲劳的影响,探讨脑电的功率谱特征与脑力疲劳之间的关系,寻找脑力疲劳程度评价的客观指标.方法 对连续数学运算前后以及休息后3种状态下脑电的功率谱重心频率以及功率谱熵进行了分析,并采用主观评价和行为学方法对3种状态进行对照分析.结果 连续数学运算后脑电功率谱重心频率以及功率谱熵显著降低,主观感觉疲劳程度、数学运算及PVT测试的平均反应时间显著增加;休息后脑电功率谱特征、主观感觉疲劳程度及反应时间的变化规律相反.结论 脑电功率谱重心频率以及功率谱熵与脑力疲劳有较强的相关性,随着脑力疲劳程度的增加,脑电功率谱重心频率以及功率谱熵降低.同时脑电功率谱特征与主观评价和行为学分析结果有较强的一致性,有望成为衡量脑力疲劳程度的客观指标.     

脑力负荷评定指标敏感性的比较研究

目的 比较常用脑力负荷评定指标的敏感性。方法 记录分析了受试者完成了１１种不同难度任务时的主任务绩效,附任务绩效,主观评分和心理生理指标共２５种脑力负荷评定指标。结果追踪误差,反７尖时,正确率,类别量表评分,多级估量量表评分,多维量表评分,Ｐ３潜伏期,逐次心跳间期,逐次呼吸间期和眨眼率在不同任务之间有显著差异,ＣＳ,ＭＥＳ和ＭＤＳ对任务总负荷,Ｅ,ＲＬＡＴ,ＩＢＩ和ＩＲＩ对主任务负荷,ＲＴ和ＣＲ对     

基于人体姿势控制的作业者疲劳早期功能调节机制研究进展

疲劳状态是诱发安全事故的重要人为因素之一,但作业人员早期的脑力疲劳不易检测,干预措施无法及时精准介入,影响疲劳恢复效果。人体姿势控制功能的调节涉及认知、肌肉运动等多系统整合机制,可能与疲劳时生理心理功能调节联系紧密。因此,笔者以包含认知-运动成分的姿势控制功能作为切入点,从感觉信息输入与中枢认知改变方面探索姿势控制上游通路中大脑感觉运动区功能激活状态,从预期姿势调节与补偿姿势调整方面探索下游通路中肌肉的激活改变,以阐明疲劳早期人体功能的调节机制,为作业者疲劳早期及时预警与精准干预提供理论基础,进而降低疲劳引起的人因失误和事故发生风险。     

静态负荷诱发肌肉疲劳时表面肌电信号(sEMG)变化与主观疲劳感之间的关系

目的 探讨静态负荷诱发肌肉疲劳时肌电信号指标与主观疲劳感之间的数量关系。方法 记录11名被试持续负重时主观疲劳感量表得分及肱二头肌相应表面肌电信号,分析MPF、MF和Lempel-ziv复杂度以及持续时间与主观疲劳感量表分数之间的相关,并对其间的数量关系进行拟合。结果 主观疲劳评定分数与持续时间成显著正相关,而与各肌电信号指标成不同程度的显著负相关。以主观疲劳评定分数为因变量,以持续时间及各肌电信号指标为自变量的对数函数和幂函数的拟合均具有统计学意义。结论 主观疲劳感得分与表面肌电信号指标及持续时间对反映肌肉疲劳状态具有较高一致性;其间的数量关系比较符合心理物理学中Stevens幂定律。     

临界闪光融合频率和眼动反应检测在不同作业任务中枢疲劳评价中的应用

目的 综述有关临界闪光融合频率（critical flick fusion frequency,CFF）和眼动反应检测在不同作业任务中枢疲劳评价中的应用研究进展. 资料来源与选择 国内外相关领域的文献资料.资料引用 引用公开发表的文献资料68篇,其中论文62篇,学术专著6部. 资料综合 回顾了CFF和有关眼动反应检测方法及其在不同作业任务中枢疲劳评价中的应用研究现状.CFF是较常用的中枢疲劳测评方法,操作简便易行,但该经典方法测试结果的判定具有一定的主观性.眼动反应检测的主要指标或参数包括瞳孔初始直径或瞳孔面积、瞳孔对光收缩反应潜伏期、瞳孔对光收缩反应速率、眼扫视速率、眼扫视峰值等,具有快速、自动和客观测评等特点.国内外大量研究表明,CFF和有关眼动反应检测可用于评价睡眠不足或睡眠节律紊乱条件下完成持续认知任务时的中枢疲劳以及视屏显示终端监视、雷达操作、车辆驾驶、飞行作业等多种条件下的中枢疲劳. 结论 研究资料表明,CFF和眼动反应检测可用于多种作业任务的中枢疲劳评价.     

Changes in postural stability with fatigue of lower extremity frontal and sagittal plane movers

The purpose of this study was to quantify changes in postural stability with fatigue of the frontal and sagittal movers of the lower extremities. There were four test sessions, with a randomized order assigned according to the muscles tested and the plane of motion. Subjects were 20 healthy men (age: 22.6+/-2.4 years, height: 173.7+/-3.6 cm, weight: 63.3+/-7.9 kg). During each session, one set of muscle groups was fatigued using isokinetic contractions: ankle plantar/dorsi flexors, ankle evertor/invertors, hip flexor/extensors or hip abductor/adductors. The Biodex Stability System was used to assess anterior/posterior and medial/lateral stability before and after muscle fatigue. Repeated measures ANOVAs revealed that fatigue was associated with a significant increase in all stability indices. Fatigue of the hip movers, whether in the frontal or sagittal planes, led to greater increments in stability indices than fatigue of the ankle musculature. Fatigue of the frontal movers resulted in greater increases in the medial/lateral stability index compared to fatigue of the sagittal movers. In conclusion, fatigue of proximal lower extremity muscles affects postural stability and fatigue of the frontal movers is associated with postural instability in the frontal plane.     

Influence of artificial saddle riding on postural stability in children with cerebral palsy.

Stability of quiet upright stance was investigated in 25 children with cerebral palsy at the beginning and the end of a 3-month period of therapy involving 20 min microprocessor-controlled saddle riding, performed twice a week. The traditional parameters of postural sway based on the centre-of-pressure analysis (range, standard deviation, mean speed and mean radius) dropped significantly over time confirming advantageous influence of this treatment. As a complementary tool, an autoregressive modelling technique was used allowing us to establish after each single ride considerable decreases in the frequency of the feet adjustments, which represent the control variable of the postural system in sagittal plane. These changes reflect diminished ankle joints stiffness resulting from a single session, and are supposedly a basic reason for substantial progress of the patients. The autoregressive approach proved to be a powerful method, which corroborates and reinforces stabilographic investigations. The findings confirm that the therapy led to a noteworthy improvement in the postural performance of the CP children in sagittal as well in frontal planes. Moreover, they let us to infer about biomechanical properties of joints involved in maintaining posture, thus giving more insight into the operation of the neuro-muscular system and allowing us to better understand the reason of progress in motor control of posture.     

针刺改善运动性心理疲劳的观察与研究

目的　探讨运动性心理疲劳对运动性疲劳本质的意义。方法　对某全训部队官兵运动性心理疲劳相关指标进行观察。结果　对照组POMS随着运动量的增加 ,抑郁越来越重、疲劳亦逐渐产生 ;精力下降的同时 ,紧张、愤怒等情绪较运动前明显。RT与CFF集训前后对比均有差异 ,集训后RT延长 ,CFF降低。观察组通过针刺 ,上述各项指标均明显改善。结论　针刺可以反射性地引起中枢神经向应激态转变 ,而起到调节和改善机体的疲劳状态     

精神疲劳与运动疲劳状态下心率变异性的不同特征(英文)

目的以心率(HR)与心率变异性(HRV)作为应激水平的评价指标,分别探讨精神疲劳与运动疲劳时应激水平的变化规律。方法基于读书任务和笔算作业,研究精神疲劳时HR与HRV的变化;基于上肢力竭型运动,研究运动疲劳时HR的变化。结果高强度精神负荷过程中,受试者在实验伊始就达到了较高的应激水平,随着精神疲劳程度的增加,HR减小而HRV增大,表明精神疲劳程度与应激水平反相关,可能与生理抑制性保护有关;随着运动疲劳程度的增加,HR增加,表明运动疲劳程度与运动应激水平通常正相关,体现了机体的补偿性调整。结论精神疲劳与运动疲劳过程中,自主神经系统的活动存在较大差异,这可以从精神应激与运动应激的机理、主要承载器官和负荷强度的差别来解释。     

Detecting spinal posture change in sitting positions with tri-axial accelerometers

A method of using three tri-axial accelerometers for monitoring postural changes in sitting was introduced. Subjects were requested to perform forward trunk flexion and lateral bending. A motion analysis system and a three-dimensional rotation alignment device were used to verify the measurements of the accelerometers. The precision and reliability of the accelerometers for measuring static calibration was demonstrated as < or =1 degrees for the RMS error and 1.000 for ICC(3,1). For measurements of sitting posture, the averaged RMS difference between the measurements of the accelerometers and the motion analysis system were < or =5 degrees for all sitting postures on the coronal and sagittal planes. The results of this study demonstrated that tri-axial accelerometers could be used for tracking spinal postural changes on the sagittal and coronal planes in the sitting positions.     

雷达作业人员白班作业后工作绩效和主观工作负荷的变化

目的 观察雷达作业人员白班作业后工作绩效和主观工作负荷的变化.方法 根据某雷达部队正常工作班次,对21名男性雷达作业人员白班(8:00-12:00为上午班,12:00-18:00为下午班)作业前后分别进行跟踪计算机模拟雷达信号、识别目标绩效、临界闪光融合频率(critical flicker fusion frequency,CFF)和数字划消成绩测试,同时对工作负荷进行主观测评.结果 上、下午班后的CFF值(分别为30.34±1.49、31.11±1.53)较班前(分别为31.61±1.84、32.41±2.13)显著降低(t=5.49、4.64,P＜0.01),班后的主观工作负荷(分别为4.94±0.85、5.06±0.77)较班前(分别为1.88±0.72、1.63±0.50)明显升高(t=9.91、14.26,P＜0.01).此外,与班前相比,上午班后的雷达信号标识任务时间明显延长(t=2.51,P＜0.05),下午班后的数字错划数与漏划数明显增多(t=2.85、2.24,P＜0.05).结论 雷达作业人员在白班连续作业后出现明显疲劳,表现为工作绩效下降、主观工作负荷增加. Abstract： Objective To compare the change of performance and subjective workload of radar operators after day shift. Methods Twenty-one radar operators in a troop were selected as subjects. Their performances of pursuing computer simulated radar signal and recognizing target and fatigue degree, which scaled by the critical flicker fusion frequency (CFF) and the score of crossing out, were tested before and after the duty of day shift(8:00-12:00 and 12:00-18:00 was defined as morning and afternoon shift respectively). The subjective evaluation of workload was done at same time.Results CFF value that measured after morning and afternoon shift was respectively 30.34±1.49 Hz and 31.11±1.53 Hz, which was significantly lower than that before morning (31.61±1.84)and afternoon shift (32.41±2.13) (t=5.49, 4.64, P＜0.01). The subjective workload after shifts (4.94±0.85, 5.06±0.77) was respectively increased (t=9.91, 14.26, P＜0.01) comparing with that before shifts. In comparison of the state before shift, the time of recognizing radar signal after morning shift was significantly longer (t=2.51, P＜0.05) and the errors of crossing out after afternoon shift was significantly increased (t=2.85, 2.24, P＜0.05). Conclusions Continued day shift would cause radar operators' significant fatigue that appeared as decreased performance and increased subjective workload.