驾驶疲劳对视觉非随意注意影响的ERP研究，本文主要内容关键词为：疲劳论文,随意论文,视觉论文,ERP论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：B845.66；U491.2[+]54文献标识码：A 文章编号：1006-8309（2009）02-0001-04
1 引言
驾驶疲劳是重要的交通问题之一，并且是重大交通事故发生的直接或间接原因[1，3]，大量有关交通事故的数据表明，疲劳的影响多集中在晚间或长时间驾驶时。有关疲劳驾驶的研究表明，驾驶疲劳后唤醒水平降低、感觉—运动系统功能下降、信息加工过程破坏、对非常规的和紧急情况处理能力下降[4]。当司机疲劳时，往往报告在他们需要注意的任务上集中注意的能力下降[5]，比如不能够将注意力集中在路面和交通信号上，因此，注意力很容易受疲劳的影响。
P3a研究的是注意研究中的早期成分，由新异刺激引起，潜伏期较短，最大波幅在额叶后部，比反映了注意过程的P3b明显靠前，是朝向反映的主要标志，是刺激物获得注意资源的过程，是非注意向注意转化的过程、注意开启的过程，属于非意识向意识转化的过程，反映注意开启完成。
很多研究已经表明睡眠缺失、驾驶疲劳后注意能力[7，8]的改变，但是有关非随意注意的研究还较少，本文试图通过P3a的变化考察出租车司机连续驾驶10h前后对视觉新异刺激的反应，从而探讨驾驶疲劳对视觉非随意注意的影响。
2 研究方法
2.1 被试
本研究采用组间对照研究。对照组为倒休的出租车司机，保证头一天晚上有很好的睡眠，在倒休那天早上8：00到实验室，共12人。实验组为早7：00接车到17：00交车，大约有10h驾驶的出租车司机，交车后到实验室进行测试，共27人，其中12人为对照组中的。被试均为男性，汉族，年龄（33.03±5.26岁），驾龄（6.15±1.76年），共27人。文化：大专23.1％；高中／中专／职高65.4％；初中11.5％。婚姻：已婚69.2％；未婚30.8％。均为右利手，视力（裸眼或矫正）正常，听力正常，身体健康。
2.2 实验材料
采用视觉oddball实验：（1）标准刺激：正立三角形，70％；（2）靶刺激：倒立三角形，15％；（3）新异刺激：乱线条，15％。共2个block，每个block有300个刺激（标准刺激240个，靶刺激30个，新异刺激30个），刺激间隔（SOA）900－1000ms，刺激呈现时间50ms。Block之间休息几分钟。
2.3 实验程序
电极安装完毕后，被试坐在隔音电磁屏蔽室内的椅子上，舒适坐位，右手在鼠标上，平视前方100cm处的计算机显示屏，在试验过程中尽量少眨眼。首先是预试验，保证被试能够区分靶刺激，然后开始正式试验，要求被试对靶刺激尽快尽准确地按鼠标反应。
2.4 脑电记录
采用美国Neuro Scan公司生产的ESI－32导脑电记录系统，用Ag／AgCl电极帽记录脑电，电极按国际10－20系统放置。参考电极为双侧乳突连线，接地点在Fpz和Fz的中点。另有两个电极分别位于左眼下方和左眼的眉骨上方，以记录垂直眼电。记录水平眼动的电极，分别位于两眼外侧。电极与皮肤接触阻抗小于5Ω，记录带宽为0.05～100 Hz，采样率为500 Hz／导。脑电数据存入硬盘，离线分析。
2.5数据分析
用Scan 4.3软件分析脑电数据。信号相关法去除眼电伪迹，分析时程（epoch）为1200ms，含刺激前200ms为基线矫正，波幅大于±100μV视为伪迹。以新异刺激为触发，得到新异刺激的ERP波形图。确定300－400ms分析时窗，分别对峰值和潜伏期进行2ANOVA，P3a：疲劳（2水平：疲劳和不疲劳），电极（9水平：F3、Fz、F4、FC3、FCz、FC4、C3、Cz、C4），方差分析使用Geisser- Greenhouse P值校正。
3 结果
疲劳引起新异刺激P170额区幅值显著降低（F（1，13）＝8.75，P＜0.05；FCz：疲劳前5.5uV，疲劳后2.8uV），枕区N1幅值显著降低（F（1，13）＝10.01，P＜0.01；Oz：疲劳前－6.9uV，疲劳后－3.8uV），表明疲劳引起对视觉新异刺激的早期认知障碍，具体见图1。
图1 驾驶疲劳前后视觉N2、P3a总平均图和电压地形图
从总平均图和电压地形图（图1）可以看到，新异刺激产生明显的额中央区分布的N2和P3a。
图2 驾驶疲劳前后视觉N2皮层电流密度
从总平均图和电压地形图、N2皮层电流密度图及功率谱分析，都可以看到N2幅值疲劳后显著降低。2因素方差分析：疲劳（2水平：疲劳和对照组），电极（9水平：F3、Fz、F4、FC3、FCz、FC4、C3、Cz、C4）。P3a无明显的疲劳效应，疲劳组N2幅值的显著降低（F（1，13）＝6.71，P＜0.05），潜伏期无显著变化。
4 讨论和结论
驾驶疲劳是一种渐进的累积过程[5]，由于长时间驾驶造成一种心理生理状态，有主观和客观的各种表现。以往研究[6]已表明连续驾驶10h后，司机有明显的疲劳感受，我们可以认为本实验中ERP的变化为驾驶疲劳的结果。
非随意注意是对非意识的新异刺激自动觉察的功能，是自下而上激发的。这种心理活动的指向性是不随意的、主观不能控制的。引起注意的新异刺激是一种未预料到的突然的刺激，朝向反应使机体觉知与应对不测事件，使之优先进入认知加工，对机体有保护意义。现已公认ERP中P3a成分是朝向反应的主要标志。
本实验中，视觉新异刺激是乱线条，相对靶刺激和标准刺激而言是新异刺激。视觉P3a的变化并不明显，视觉主要以N2为主，也是只在注意条件下出现，并且与“朝向反应”有关[9]，它通常与P3a同时出现，称为N2－P3a复合体，而P3a是朝向反应出现的标志。因此，N2也是只在非注意条件下出现，与刺激的意义无关，在头皮上分布于广泛的中央部[9]。实验中要求对靶刺激做出反应，而乱线条是一种未预料的突然刺激，产生朝向反应，这些刺激具有足够的强度和新异性，心理活动从而本能地、被动地被它吸引过去，从而把非注意对象变成了瞬间注意的对象，是对外界刺激的注意力转移过程，与主动注意及记忆过程无关。如果这一对象有意义，就能再进一步加工，对机体有重要的保护意义。
尽管目前缺乏P3a和驾驶疲劳的研究，但是有关睡眠及睡眠剥夺的P3a研究[10]表明在睡眠质量不够好的情况下，P3a幅值下降。而本实验证实了连续工作后会有同睡眠剥夺同样的效果，表明驾驶疲劳后对于突然出现的新异刺激反应性下降，从而增加了出现交通事故的可能性。也就是在驾驶过程中，如果出现意外事件，被试的反应性明显降低。很有意思的是，本实验并没有发现明显的潜伏期改变，意味着对于新异刺激的觉察速度并没有下降。所以，我们认为，在驾驶疲劳的研究中，可以将视觉N2的波幅作为一个评价指标。
我们认为，长时间驾驶耗费大量心理资源，对于脑干的影响就是唤醒水平下降[11]，进而影响丘脑的感觉、知觉加工，因此出现了早期认知障碍，表现为疲劳引起新异刺激P170额区幅值显著降低和枕区N1幅值显著降低。在对靶刺激加工过程中，虽然出现新异刺激，疲劳后心理资源不足够应对新异刺激，从而出现了N2幅值的降低。
总之，本研究表明，驾驶疲劳后视觉非注意能力下降，表现为N2幅值的下降，因此，司机在驾驶疲劳后对于危险信号的觉察判断能力下降，从而增加了驾驶危险性。另外目前为止，尚没有一个可以信赖的有效的测量疲劳的方法，本研究也可以为驾驶疲劳的评测提供依据。
致谢：本研究完成于第四军医大学心理学教研室，感谢苗丹民教授、吕静博士、李靖硕士
［收稿日期］2008－03－24
［修回日期］2008－06－17