基于脑电和事件相关电位的飞行疲劳生理心理研究

疲劳是严重威胁飞行活动的隐患之一，许多飞行事故都直接或间接地由疲劳所引起。飞行疲劳客观评价的基础研究对飞行疲劳实时监测技术的发展有良好的指导意义。脑电图是检测驾驶疲劳的金标准。脑电信号的检测与分析技术的发展使疲劳的测定有了很大进步，但目前国内外对飞行疲劳的脑电特征改变研究甚少。本研究建立长时持续飞行诱发飞行疲劳模型，采用适合于非平稳信号分析的小波转换以及适用于平稳信号分析的功率谱对不同脑力负荷状态下飞行员脑电及事件相关电位进行分析，筛选能够及时反映飞行疲劳的观察指标，构建飞行疲劳实时监测模型；利用脑核磁共振与脑电图、事件相关电位相结合的方法，观察不同脑力负荷状态下各脑区的功能变化，进一步阐明飞行疲劳发生机理，为飞行疲劳研究开辟一条新途径。

疲劳是严重威胁飞行活动的隐患之一，许多飞行事故都直接或间接地由疲劳所引起。飞行疲劳客观评价的基础研究对飞行疲劳实时监测技术的发展有良好的指导意义。本研究建立了长时间飞行诱发飞行疲劳的实验模型，并对长时飞行疲劳模型相关的脑电信号进行了系统的测量和分析。（1）飞行疲劳对信息自动加工的影响。不管是频率MMN、强度MMN还是持续时间MMN，均在疲劳后显著降低，表明飞行认知疲劳显著减弱了听觉信息的自动加工；在国际上首次开发了探查多特征视觉MMN的实验范式，在15分钟内可以观察到至少5种视觉MMN（颜色、朝向、大小、形状、持续时间）。（2）飞行疲劳对注意加工的影响。与疲劳前相比，P3a和P3b成分均显著降低，表明长时程飞行疲劳显著干扰了非随意注意和随意注意能力。（3）飞行疲劳对冲突加工的影响。飞行疲劳可以引起N2nogo和P3nogo的显著降低，表明认知疲劳显著削弱了冲突加工能力。（4）飞行疲劳对EEG震荡的影响。结果表明飞行疲劳引起δ频带的功率显著降低，同步化/去同步化显著减弱。（5）通过对各脑电参数指标的分析，本研究开发了疲劳实时预警系统的初步模型。该样机系统采用基于无线通讯技术的便携式脑电设备，具有佩戴简单、使用方便、安全舒适、稳定可靠等诸多等优势，可适应于各类人群和各种日常环境，可实时获取脑电数据以及反映心理和脑功能状态的多项参数，从而了解受测人员的心理和脑功能状态，指导受测人员的认知训练，并依据神经反馈原理，采用游戏、音乐、图像等多种方式进行训练，可以起到提高受测人员的注意力、认知功能、消除焦虑紧张情绪等作用。（6）初步建立飞行员脑磁共振图像数据库。初步分析显示飞行员各年龄组皮质厚度无显著性差异，与普通人群的结果不尽相同。