基于多模态成像的运输航空飞行员安全能力相关的脑网络机制研究

With the improvement of the reliability of equipment, the human factors of the pilot became the main cause of flight accidents. Currently, it is one of the most important issues to improve the safety of flight by investigating the neural mechanism and influence factors of the safety ability of pilots. And, magnetic resonance imaging has potential to solve these problems and gain new technique innovations. In the project, we will carry out a comprehensive study on the brain structure and functional network of pilot’s safety ability, whose core is the basis of graph theory related to complex network. these work can shed light on the brain networks and regulatory mechanisms associated with safety ability and fill the gaps in domestic research. In addition, they could be a new approach to pilot selection and training.

随着设备可靠性的不断提升，当前的飞行事故主要成因是飞行员的人为因素。考察飞行员安全能力相关的神经机制和影响因素是当前提升飞行安全性的最重要课题之一。而使用磁共振成像技术的脑网络机制研究有望解决这些问题，并获得重大理论创新与实际成果。本项目将以核磁共振成像技术为工具，利用图论理论知识对飞行员安全能力相关脑结构和功能网络进行比较全面的研究。在理论方面，可以明确飞行员安全能力相关的关键脑网络及其可能的调节机制，填补国内飞行员高级神经机制研究领域的空白。在应用方面，相关研究成果可以加深我们对安全能力的理解，有望为实际工作中的选拨飞行员和后期培训提升飞行员安全能力提供新的思路与可能性。

随着飞行设备的可靠性不断提升，当前的飞行事故主要成因是飞行员的人为因素，占比达到70%以上。因此，提升飞行员的个人素质是提升飞行安全的最有效措施，考察飞行员安全能力相关的神经机制和影响因素是当前提升飞行安全性的最重要课题之一。以往的研究多关注飞行员的身体素质和心理能力，对造成其素质差异的根本原因——高级神经机制的了解知之甚少。磁共振成像技术是目前国际公认的研究大脑最有效的工具，使用这一工具考察飞行员这一群体的脑功能结构特征，具有重大的理论创新与实际应用价值。本研究使用磁共振成像工具，采集了30名飞行员和性别年龄文化程度匹配的对照组24人，从多模态的角度全面考察飞行员群体高级神经机制的特殊之处。主要结果如下：1）大脑静息态特征：飞行员的视觉区域激活更强，其默认模式网络的内部连接更强，从脑功能网络的角度来看，飞行员群体的并行加工能力更强，认知灵活性更高；2）大脑任务态特征：使用磁共振下的情绪冲突任务，结果发现，在加工情绪冲突任务时，飞行员相比其他人群，其大脑的激活范围更小，耗费脑力更少；3）大脑灰质结构特征：对比两组被试的大脑灰质结构，结果发现飞行员群体的左侧缘上回灰质密度显著增加，这可能与飞行员更好的视空间能力和身体平衡能力相关。由于被试人数有限，以上结果尚需验证，但这已经是本领域的开创性研究，具有重要的意义。