汽车驾驶员疲劳的心理生理检测及神经机制

A large part of traffic accidents result from the driver fatigue. Therefore, the detection of driver fatigue has received more and more attention of public transportation safety. Due to driver fatigue is concealed, determining appropriate and accurate methods and indicators of driver fatigue detection are most important. Previous studies have not formed a complete detection model from physiology, cognition, behavior and brain mechanism using a single evaluation method. This project intends to discuss the effect of combining vision, perceptual judgment, driving behavior, physiology, brain mechanism on driver fatigue based on behavior, eye movement and ERP data. Combining experimental result and computing a fatigue detection model, we will provide fully evidence for understanding internal mechanism and external performance of driving fatigue, and develop more effective and durable methods of prevention and intervention, also provide a theoretical basis for develop fatigue monitoring device.

疲劳驾驶已经成为交通事故的主要隐患之一，也成为公共交通安全领域的重要问题。由于驾驶疲劳具有隐蔽性，因此确定合适、精准的检测方法和指标是对驾驶疲劳检测的关键。以往的研究多采用单一评定方法，至今未能形成一套从生理、认知、行为及相应脑机制的完备检测模型。本项目拟通过行为、眼动和脑电相结合的方法，集中研究疲劳状态下的驾驶员视觉、知觉判断、动作等心理认知与生理、脑机制共同对驾驶疲劳的影响，进一步探索能够更精准地用以检测和评价驾驶疲劳的各项心理、生理和脑电指标，进而加以整合，为认识驾驶疲劳的内部机制和外部表现提供更充分的依据，最终建立一套疲劳检测模型，发展出更加有效、持久的预防和干预手段，为设计开发疲劳监测装置的实际应用提供理论依据。

疲劳驾驶一直是政府和公众关注的重要议题，调查显示疲劳导致了20%的死亡和严重事故。本项目旨在深入探究驾驶员疲劳后的生理、心理、行为特点和神经机制，并尝试检测和预测疲劳状态，为疲劳驾驶的干预提供帮助，以最大程度提升驾驶安全。研究一考察了疲劳的心理检测指标。结果显示，驾驶员在疲劳时相较于清醒时对距离估计误差的反馈学习效应下降，对较慢速度车辆位置判断误差增加，在风险决策任务中选择更保守。研究二考察了疲劳的眼动和行为检测指标。结果显示，驾驶员在疲劳时眼睑闭合程度更高，车辆横向位置标准差、纵向速度标准差增加。研究三考察了疲劳的脑电检测指标。结果显示，驾驶员在疲劳时alpha等频带功率谱值增加，且额区和颞区增加更明显。研究四建立了基于脑电和行为的疲劳预测模型。结果显示可以利用脑电信号提前预测出疲劳诱发的控制失误阶段，并且可以更精细地区分出清醒、中度疲劳、重度疲劳三个状态，预测准确率达60%左右。研究五探究了嗅觉刺激对疲劳干预的影响。结果发现，雄甾二烯酮可提升女性驾驶员的持续性警觉能力，薄荷和雄甾二烯酮混合液可提升男性驾驶员的唤醒度。本项目首次探索了疲劳对驾驶相关决策任务的影响；实现了对即将发生的驾驶控制失误阶段的提前预测，拓展了前人模型的预测情景，使模型具备更高的生态效度；首次探索了以雄甾二烯酮为代表的信息素对疲劳干预的影响。总的来说，项目进一步丰富了驾驶疲劳领域的理论讨论，研究结果可为疲劳驾驶的检测、预警和干预提供指导。