脑疲劳监测与抗疲劳的相关措施研究

樊双义，李剑波

脑疲劳监测与抗疲劳的相关措施研究

樊双义，李剑波

脑疲劳；监测；抗疲劳

机械化和信息化背景下，作战部队具备了强大机动能力的物质条件，战争对抗条件下，作战部队必须经常处在连续几十小时甚至数天的警戒状态。这些状况会导致疲劳，特别是脑疲劳。脑疲劳是指由于长时间工作或学习过程导致作业功能衰退、脑力能力下降，其主要表现为工作或学习效率低下，反应迟缓，记忆力下降，注意力不集中以及协调性变差等。脑疲劳表现多种多样，躯体和内脏感觉功能、运动功能和脑高级功能下降，造成认知能力和行为能力不同程度的损害，进而影响和决定战役甚至战争的走向[1]。因此，开展战时连续作业致脑疲劳的监测与抗疲劳的相关措施研究，提高我军作战能力具有十分重要的意义。国（军）内外已在提升持续高强度信息化作业能力方面就疲劳监测预警、物理干预、药物干预、心理干预等方面开展了系列研究工作[2-3]。

1 脑疲劳监测与预警

1.1 脑疲劳监测 脑疲劳评估一般包括主观评价法、行为学测试法、脑电分析法。（1）主观评价法：主观评估方法是根据作业者的自述感受来判断疲劳的程度，主要通过现场问卷调查的方式完成评估。此法简单、易行，不足之处是评分且易受主观因素的影响，如受试者故意隐瞒真实感受等。评估可信度无法保证[4]。（2）行为学测试法：行为学测试法主要通过测试序列特定脑力任务，根据反应时间和正确率，对脑疲劳进行评价。该法优点是评估结果与评估的实际目标更接近，但评估客观性亦无法保障，因为与被试者的主观意愿程度密切相关，同时必须事先对被试者进行较长时间的训练，因而不能即时监测脑疲劳。（3）脑电分析法：是目前研究较多的领域。在脑疲劳研究中，脑电分析一直是最广泛的评定中枢神经系统变化的指标之一，被视作监测评估脑疲劳的“金标准”[5]。脑电分析目前研究的热点主要是事件相关电位（ERPs），与普通诱发电位（EP）不同，ERPs的优势在于具有很高的时间分辨率，是研究认知过程中大脑活动不可多得的技术方法。事件相关电位P300的幅度和潜伏期大小一度被认为与脑疲劳相关，实验证实，脑疲劳程度增加时，事件相关电位潜伏期延长，幅度降低。目前更多采用脑电功率谱分析法。脑疲劳脑电分析法面临的主要问题是如何筛选真实反映脑疲劳状态的脑电特征指标。尽管既往一直将脑电活动作为监测脑疲劳的主要手段，但由于缺乏对疲劳本质的认识，疲劳的脑电信号无从鉴别和提取，仅作一般波谱分析。脑疲劳脑电分析法面临的另一主要问题是脑电采集系统的小巧化和无线化，以便对受试者作业和睡眠本身的影响要降到最小。最后需解决脑电系统的自适应性。由于脑电有着很强的个体性，现在许多系统需要使用者进行长时间的训练，是其脑电分析法实用化中的主要障碍之一。

1.2 脑疲劳预警 在脑疲劳预警信息化作业能力方面，美军开发眼睛移动测量、腕部活动监测、脑电图扫描、面部特征识别（包括眼、鼻、口周围的综合信息）等技术装备，用于实时动态监测预警人的作业能力变化，第一时间发现疲劳征兆[6-7]。2000年至今，美军通过实施一项扩展认知（AugCog）计划，即采用Augcog技术，使用人载心电图（ECG）和脑电图（EEG）传感器监测人体在大脑的认知活动和身体内血液流动情况，并通过无线电将这些信息实时传送给决策指挥机构，以便其掌握全面的战场信息并作出相应决策[8]。美军对不同作业人员的作业能力、能量消耗特点建立个人档案，开发多种疲劳管理系统[9]：如疲劳风险管理系统，睡眠、活动和疲劳作业效率等，供研究者和决策者量化各种工作-休息时间表对个人表现的影响。输入工作和睡眠数据，可预先估计受试者的认知能力、什么时候达到最优表现、什么时候睡眠最利于恢复。在打造未来战士的单兵装备计划中，英国FIST计划，法国Fél in项目，澳大利亚Land 125计划及德国IdZ计划都涉及疲劳监测预警方案[10]。

目前，脑疲劳预警装置主要是依靠血压、脉搏等基本生理指标来提示作训人员，由于引起血压、脉搏变化的因素比较复杂，其检测出的数据特异性不高。而一些民用仪器，虽然采用了眼部活动、语音识别等特异性较高的指标，但是装置并不符合军事作业环境的特点和要求[11-13]。近年来，我军对军事作业所致疲劳的防护措施开展了部分相关研究。如第四军医大学主要采用量表和各类任务检测睡眠剥夺（即持续觉醒）对人视反应能力、双手协调能力、作业效率等工作能力的影响，研发出单兵生命状态监测系统，实时监测心率、呼吸、体温和血氧饱和度4个生理指标[14]。第二军医大学通过检测唾液皮质醇，实现快速评估人员的心理应激水平及疲劳状况[15]。空军航空医学研究所已较系统开展了睡眠剥夺对飞行员脑功能、认知等作业能力的研究[16]。

2 抗疲劳相关措施

在提升持续高强度信息化作业能力措施方面，各国军队提出采用物理、药物和营养等综合措施，提升持续高强度信息化作业能力[17-20]。（1）英国国防部研究人员研制了一种特殊眼镜。这种眼镜的工作原理是用一副特制的眼镜框装上光纤，光纤释放出白色强光，令人常感到犹如刚睡醒一样。南非“非洲勇士”系统也配备了类似的睡眠调节装置，影响人体的生物钟，使人持续作战达36 h而无须睡眠。（2）研发刺激和兴奋中枢神经药物一直是外军提升持续高强度作业能力的主要策略。传统的中枢兴奋剂包括可可碱，咖啡因，安非他明，右苯丙胺。美国、法国和英国国防部等力推另一种兴奋剂药物莫达非尼，可使作战人员在连续48 h不眠的情况下，保持较好的觉醒水平和作业能力[21-22]。美军研究发现三唑仑和唑吡坦有延长睡眠时间增强睡眠连续性作用，氟马西尼能催醒上述两种安眠药，并发现褪黑激素能有效预防睡眠障碍和保持作业效率[23]。另外，新型控制和促进觉醒的药物正在研发中[24-25]。（3）加强持续作业营养支撑是军事作业医学新的趋势。此方面核心研究是依据生物能量学原理，掌握持续作业条件下大脑和全身营养代谢的特点，进而制定优化能针对每位作战人员的最佳膳食口粮。美军甚至正实施一项生理监测和预测计划，该计划通过研究作战人员军服的热传导，动态了解个体实时营养信息，尽可能保证作业效能和脑功能不受营养因素的影响。（4）针对持续高强度信息化作业中出现的心理问题，美军提出研究开发生物医学措施，如对抗应激精神训练、缓解认知负荷过重和过度警戒的对策。美军正在尝试将“思想医师”派到前沿阵线。“思想医师”包括心理学家和军队牧师[26-27]。他们认为，许多战斗疲劳综合征的病例可以在前线得到很快地处理，并能够重返战斗岗位，不需要被送往后方医院进行全面治疗。通过立即给作战人员心理治疗，可以降低日后发生压力失调综合征的发病概率。

国内的主要研究：（1）物理疗法：监测声、光、电、磁和气味刺激的有效部位和有效参数，间断低流量吸氧。（2）传统中医疗法：按摩术、拍打术、吐纳术、观想术，提神醒脑类中药；用冰片、麝香中药制剂抗疲劳，但是研究单一，综合预防、对抗疲劳方面研究不够。（3）促觉醒药物：尽管目前开展了大量关于咖啡因、莫达非尼及传统中药材抗疲劳作用的研究，一些药物也取得了肯定的效果，但是对信息化作业部队在不同作业强度下如何合理搭配药物、服药时间、剂量，以使长时间维持高作业效能的同时尽可能减低副作用，目前尚未制定标准。（4）营养学：近年来对于补充营养提高士兵作业能力方面进行了系统研究，但是适合我军平、战时执行不同任务部队的科学的营养素补给量标准，即在不同的环境、创伤、生理、心理条件下人体的各种营养素需要量，尚未见报道。（5）心理学：缺乏一套行之有效的战场心理损伤防治体系，有待进一步完善心理损伤救治方案系统化、规范化。

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（收稿：2014-05-05 修回：2014-06-09 编校：齐 彤）

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A

2095-3496（2014）03-0194-03

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100071 北京，解放军第307医院神经内科（樊双义）；总参四部管理保障办公室（李剑波）

樊双义，E-mai l：fanshy309@sina.com