综述人的脑力负荷，疲劳并且举例说明？
引言：科学技术的进步，特别是电子计算机等先进技术的飞速发展，导致生产和办公逐步向自动化和微机化方向转变，人类社会正在经历一场信息革命或计算机革命。现代人机系统中的操作人员正在逐步从直接控制人员变成监视人员和决策者，大多数传统的体力劳动正逐步被脑力劳动所代替。整个社会中，体力劳动所创造的价值所占比例越来越小，而脑力劳动创造的价值所占比例越来越大。工作对脑力需求的提高比人导致脑力负荷的增加，过高的脑力负荷将使系统中的操作人员感到大脑疲劳，进而影响到人们正常的生活和工作。因此，为保护劳动者健康，提高工作效率。研究人的脑力负荷具有越来越重要的现实意义。
1脑力负荷概述
1.1脑力负荷的定义
1976年，北大西洋公约组织国家的一些科学家在美国麻省理工学院谢尔顿教授的主持下召开了“监视行为和控制”的专题学术会议，讨论技术进步环境下人在劳动系统中的作用。在这次会议上，一些学者提出了在新的劳动系统中测量人的脑力负荷的重要性。1977年，北大西洋公约组织的一些著名学者在著名心理学家和人因工程学家N.Moray教授的召集下又召开了“脑力负荷理论和测量”专题学术研讨会。在这次会议上，人们系统的讨论了脑力负荷的定义，理论和测量方法。有关脑力负荷的研究也逐渐成为心理学家和人因工程等领域的重要研究课题。
脑力负荷是与体力负荷相对应的一个术语，英文术语是Mental Workload，也可称为心理负荷、精神负荷、脑负荷、脑力负担等，表示人在工作中的心理压力。目前，对脑力负荷的定义没有严格同意的描述，以下几种是比较有代表性的模式。
○1脑力负荷是人们在工作时的信息处理速度，即决策速度和决策的困难程度。
○2脑力负荷是工作者用于执行特定任务时使用的那部分信息处理能力，脑力负荷的测量就是对这部分信息处理能力的测量。
○3脑力负荷不仅与任务有关，也与个体有关，个体能力、工作动机、工作决策、工作情绪以及工作者的状态等都是影响脑力负荷的因素。
○4脑力负荷是人们为满足客观和主观的业绩标准而付出的注意力大小，它与任务需求、社会支持和个体的经历有关。
○5脑力负荷是衡量人的信息处理系统工作是被使用情况的一个指标，并与人的闲置未用的信息处理能力成反比，人的闲置未用的信息处理能力越大，脑力负荷越低，反之，人的闲置未用的信息处理能力越小，脑力负荷则越大。脑力负荷可以用两个因素概括表示；一个是时间占有率，一个是信息处理强度。时间占有率是指在给定的时间内，人的信息处理系统为了完成给定的任务不得不工作的时间。时间占有率越低，脑力负荷越轻；时间占有率越高，脑力负荷越重。信息处理强度是指在单位时间内需要处理的信息或处理信息的复杂程度，信息处理强度越大，脑力负荷越重，反之则脑力负荷越轻。
1.2脑力负荷的测量方法
目前，用于脑力负荷的测量方法也是多种多样的，这些方法可归纳为三类：工作测量法、生理测量法以及主观测量法，其中工作测量法又分为主任务测量法与副任务测量法。这里就以上几种方法展开说明。
1.21主任务测量法
主任务测量法是把操作者在工作中的表现结果如：作业速度、作业时间、成绩错误率等作为脑力负荷的指标，它反映操作人员努力的结果。
1.22副任务测量法 （也有人称次任务测量法）
这种方法是让操作者进行负荷作业 （称为主任务） 的同时再完成另一选定的作业 （称为副任务），操作者把主要精力放在主任务上，当他有多余的能力时，尽量做副任务，通过副任务的表现来评估主任务的脑力负荷，这一方法是用来测定人的多余的或主任务尚未用的能力，副任务的水平是操作者在完成主任务时剩余能力的一个反映指标。
1.23生理测量法
生理测量法是通过测量操作者的某些生理指标的变化来反映其脑力负荷的改变(目前研究得较多的生理指标主要有X心率及其变异性，眨眼率，眼电图，脑电图，脑事件相关电位 如
（P300）、瞳孔变化、呼吸间期及呼吸变异性等。由于生理指标的实时性和客观性，它是一个评定脑力负荷的很好的指标。
1.24主观测量法
最简单也是最流行的关于脑力负荷评定的方法是主观测量法(在这种方法中，研究人员要求操作人员判断并报道某一工作强加在他们身上的脑力负荷，其理论基础是操作者脑力资源的占用与其能较精确报道的个人的努力程度是相关的(用于脑力负荷评价的主观测量方法很多，目前国外研究报道较多的主观评价方法主要有美国航空航天局开发的国家航空和航天管理局任务负荷指标美国宇航局的作业负荷指数。
1.3各种测量指标适宜性的比较
廖建桥、王文弼在研究工作时间对脑力负荷的影响中他们发现用时间占有率和主观测量法测量脑力负荷的结果有明显差异，时间占有率表现出的高脑力负荷被试的主观报告却不一定高，反而表现出一定的保守性，因而他们提出在没有客观指标的情况下，可使用主观脑力负荷，但在有客观指标存在的情况下，使用客观指标更好些。同时，他们也提出用时间占有率来测量脑力负荷的两个主要问题，一是时间占有率对连续事件不敏感，二是时间占有率对工作任务的困难程度有时不敏感，它只反应出工作困难的增加会导致需要的工作时间的增加，而反应不出工作困难的增加会导致工作业绩的下降。
董明清，马瑞山的研究比较了脑力负荷主要测量方法25种评定指标的敏感性，结果表明主任务绩效(主任务评定油主要反映主任务脑力负荷的变化。附任务绩效虽可反映双任务条件下完成主任务外的剩余工作能力，但附任务的存在对完成主任务有一定干扰，附任务绩效的敏感性有待进一步研究。生理指标心率(HR?和心率变异性(HRVJ与脑力负荷虽有一定关系，但由于其受多种因素影响的特点并不能可靠地反映脑力负荷的变化，只能作为与脑力负荷相关的一个指标来应用。生理指标呼吸率及其变异性(RR及RRVJ中，RR通常随脑力负荷增加而增快，RRV与脑力负荷的关系还不确定。
2脑力疲劳的研究与分析
随着人类生产现代化的进程，人的脑力劳动强度日趋加剧。其中有一些特殊的劳动如:飞机的驾驶、机动车的驾驶、某些仪表的监控等等诸如此类需要精确操作的活动，这些劳动对人的反应速度和思维能力有特殊要求，在脑力疲劳状态卜进行相应活动容易造成操作事故。人们一直试图对脑力疲劳进行评价，但是由于不同人的个体差异性和研究脑力疲劳的实验方法较复杂以及实验精度难以保证等因素的限制，所以至今还没有一套有普遍意义和实际应用脑力疲劳测评体系。目前对人的脑力疲劳评测出现了种类繁多的方法，这些方法从评测角度和技术手段上有很大差异。
2.1脑力疲劳模型的构建
脑力疲劳主要表现为头脑昏沉，注意力不易集中，思考困难，健忘，欲望降低，工作绩效卜降且易出差错等。为了准确把握和理解脑力疲劳的概念应在四个层面上加以考虑。首先从工作绩效的表现，或操作层面讲，脑力疲劳会导致工作绩效的降低，操作水平的卜降。第二从心理层面上讲，个体具有明显的主观疲劳感，表现为缺乏动机，头脑昏沉等。第三从生理层面讲，个体的内稳态系统遭到破坏，产生多种不良生理表现，注意力不易集中，思考困难，健忘第四个层面就是抛开脑力疲劳的各种外在的、心理的表现，直接去探究脑力疲劳的发生机制。在脑力疲劳的研究中，尽管前人已进行了多年的探索，但离彻底揭示脑力疲劳的发生机理还很遥远，目前的研究多局限于脑力疲劳前三个层面的研究。脑力疲劳研究最大的难点之一就是脑力疲劳模型的建立。现拟采用睡眠剥夺((sleep deprivation,SD)的方法来建立脑力疲劳的模型。一方面SD对人体造成的负性影响与脑力疲劳有多种相似之处，都会导致操作水平降低，警觉性卜降;另一方面对SD的可控制性明显提高，剥夺时问可长可短;第三，SD比较安全，能以正常人为研究对象，且不至于对人体生理、心理机能造成不可逆的创伤。尽管从严格意义上讲，不能将脑力疲劳与SD所导致的人体生理、心理机能的负性状态划等号，可后者作为前者的一种特例还是可以为人们所接受的。
2.2脑力疲劳的评测方法
脑力疲劳的成因是多种多样的，表现形式也不尽相同，但总的来说都表现出头脑昏沉，注意力不易集中，思考困难，欲望下降，工作绩效降低等症状。因此，对脑力疲劳现象所进行的观察研究，其评测方法必须是多维的。评测方法区分为两大类:主观评测法和客观评测法。
2.21主观评测法
对脑力疲劳的主观评测主要是通过问卷凋查的形式来进行的。这种方式能够提供关于脑力疲劳的多种信息，如脑力疲劳出现的时问、造成疲劳的原因和主观上的不舒适感觉等。实际上有很多关于脑力疲劳的研究就是通过问卷调查的方式来进行的，如飞行疲劳的评测。主观评测法不仅可以应用于疲劳的评测，还可以用于情绪情感，脑力负荷等多种心理表现的评测。根据评测是由被试本人做出，还是由他人做出，主观评测法又可分为主观自评和主观他评。平常应用最多的仍然是主观自评的方法。主观他评多采用人面部的视频图像来进行评估。实验员根据被试的特点，例如而部表情、缓慢的眼睑闭合、和举比(如擦拭、打哈欠和点头)估计出被试的困倦水平。曾有人使用驾驶员面部的视频摄像，并配合即时的生理测量来进行研究。由于种种原因的限制，在实验中加入“面部表情评测”的研究鲜见。尽管主观评测法具有评分主观、评分标准不易统一、受记忆及其它个人能力的影响，甚至还存在有被试故意隐瞒真实感受、猜测题目含义、迎合主试期望等多种缺点。但由于这种评测方法操作简单、直接、费用低廉、加之对任务完成无干扰、易被接受等优点，它仍是一种被广为采用的评测脑力疲劳的方法。有研究曾对8名被试者在63 h完全SD条件卜的元认知能力变化进行了全程监测，结果表明，个体自我监控的元认知能力是一种相对独立的能力，不超过63 h的SD时问内，基本上是没有受到损害的，但更长的时问则不得而知。因此，在实际的脑力疲劳评测工作中仅用主观评测法是不够的，还需有客观的评测方法予以支持。
2.22客观计侧法
所谓客观评测法是指借助于仪器、设备等辅助工具记录人体行为、生理、生化方面的某些指标的变化并进行评测的方法。这些指标是客观的，不以观察者的个人喜好、经验而发生变化，因而这种方法被称之为客观评测法。根据对脑力疲劳客观评测的层面不同，可将客观评测法区分为:①心理学、行为学指标评测法;②生理学指标评测法;③生化指标评测法。
心理学、行为学指标评测法用于评测脑力疲劳的心理学、行为学指标评测法主要是指采用心理运动测验和心理测验方法对脑力疲劳所进行的评测。心理运动测验可以测量人的知觉、认知解释和运动反应。这些测验包括模拟驾驶、打字和反应时测验等。
生理学指标评测法关于脑力疲劳，还有一个隐含的假设，即认为脑力疲劳是中枢性质的，影响全身的。因此脑力疲劳的生理学指标主要是一些电生理指标，如脑电图、眼电图、心电图、事件相关电位等。其中研究最多，影响最大的目前仍是月u电图。
生化指标评测法在脑力疲劳的评测中，前人还做过一些关于睡眠激素或多肤的研究，但在对这方面的文献进行总结时发现，关于睡眠所需要的化学指标方面，就目前而言，尚无一致的结论，实验结果也各不相同。生化指标用于评测脑力疲劳在很多场合卜是不合适的。但随着技术的进步，情况可能会发生一些改变，因为现在已经有人发明出厂能够分析血液成
分的敏感性微光谱仪，使用时只需在耳垂上放置一个感受器即可，这一技术的出现很可能会使疲劳评测生化方法在不久的将来变得切实可行。
3.展望
关于脑力疲劳的主观评测方法具有操作简单、直接、费用低廉、对任务完成无干扰等优点。但主观评测法尤论从理论上，还是从实际操作上，都存在一定的缺陷。从理论上讲，当人处于脑力疲劳状态时，人对自身状态的自我监控能力是否仍然能够保持完整，是值得进一步探讨的。在实际操作过程中，可能会出现被试故意隐瞒自己真实感受，随意涂鸦，迎合主试意图等现象。因此，尽管有文献认为主观评测具有一定的参考价值，但在实际的研究中主观评测法仍然不宜单独使用，还必须有其它客观指标的予以支持。脑力疲劳评测的客观评测法中目前使用最广、研究最多的是心理学、行为学指标评测法。一方面是因为心理学、行为学指标评测方法费用低廉，方法多样，易于操作，且效果良好;另一方面还因为其它方法的发展还很不成熟。例如生理学指标评测法的EEG，尽管可以反映大脑的唤醒水平，但在实际操作方面，脑电图的测量不仅需要昂贵的设备，而且测试的操作也相当复杂。脑电图如果应用于现场研究，则必须开发出便携式装备，因此脑电图的研究几乎全部局限于实验室研究，这就自然使得它的研究受到了很大的限制。对于生化指标，正如前面所讲不仅数据收集困难，而且难于分析，再加上收集这些指标会涉及到侵人性技术，因此，作为评测脑力疲劳的工
具在很多场合卜也是不合适的。
4 案例分析
我国道路事故分析表明因驾驶人观察不足、判断失误、操作不当等因素造成的交通事故占到事故总量的90 %以上。观察不足会造成驾驶人不能够及时获取必要信息, 进而会影响到后续的决策及车辆操控行为, 增加事故风险。造成驾驶人观察不足的因素很多, 驾驶过程打手机就是其中一类重要因素。认知心理学理论认为, 人在完成一项心理作业时, 他们的认知资源是有一定限度的, 这种限度使人们必须把有限的资源有控制地分配到不同的活动的不同的地方去。在驾驶过程中拨打手机必然会造成认知资源耗费和脑力负荷的增加, 这必然使得驾驶人对交通环境信息的处理能力下降, 进而会影响到驾驶行为及安全性。美国国家安全委员会2009 年的最新研究报告指出:美国每年由于驾驶中使用手机通话直接或间接导致的交通事故占到了所有事故的6 %,约636 000 起, 导致330 000 人受伤, 12 000 重伤2 600 人死亡时, 研究结果还指出驾驶中使用手机时发生受伤交通事故的概率是不使用手机的4 倍。国外对打手机对驾驶行为地影响开展了大量研究:以色列Bar Ilan 大学的Tova Rosenbloom研究了手机通话对驾驶人的车头间距保持以及车速分布的变化特性;美国Michael E .Rakauskas 等人通过驾驶模拟器研究了不同通话难度对驾驶行为的影响。瑞典道路与运输研究所、新西兰Ro land Mat thew s 等研究了驾驶人在不同交通环境下, 手持机通话、免提通话以及不进行通话3 种状态的驾驶行为表现。加拿大的Jeff K .Caird 等人分析了驾驶人拨打手机时反应时间, 车辆横向位置, 车头间距以及车速等指标的变化规律。国内在拨打手机对驾驶行为的影响研究尚处于起步阶段, 一些必要的分析设备、方法相对缺乏。本文借鉴已有研究内容及方法,确定将拨打手机对驾驶人信息获取能力及驾驶行为所造成的影响作为分析重点, 基于驾驶模拟实验平台对不同交通场景下正常驾驶与拨手机2类情形下的驾驶人心率变异性各项指标进行了全
程监测, 通过一系列客观指标分析了拨打手机造成的脑力负荷变化、信息获取能力及驾驶行为造成的影响。一方面希望能够找到一种合理可行的驾驶人信息获取能力及驾驶行为的标准评估方法;另一方面, 希望能通过实验分析得出一些有价值的结论。
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