神经安全学核心原理研究

2022-06-14舒副教授黄云芳史秀志教授

安全 2022年5期

张舒副教授黄云芳史秀志教授

(1.中南大学资源与安全工程学院，湖南长沙 410083；2.中南大学安全理论创新与促进研究中心，湖南长沙 410083)

0 引言

现代社会，人类的安全需求不断提升，安全是一定时空内理性人的身心免受外界危害的状态[1]，深入神经层面开展安全研究是促进人类身心健康的题中之义。神经安全学是将神经科学的技术方法引入安全科学领域形成的交叉学科，主要研究人类活动中与安全相关的心理和行为的脑神经机制，以促进人类心理与行为安全为最终目标[2]。神经安全学属于新兴交叉学科，是神经科学应用于安全科学领域的理论基础。张舒等[2]从理论高度首次提出构建神经安全学，并论证该学科建设具有必然的背景和坚实的基础，然而神经安全学尚处萌芽期，其学科理论亟待在此基础上进一步开展研究。

科学原理是一门学科理论体系的支撑，也是指导学科建设发展的依据和保障[3]。现阶段，神经科学广泛应用于安全科学领域并得出一系列试验结果和结论[2]。但是这些成果尚缺乏系统规律的总结和提炼，难以很好地指导神经科学在安全科学领域更广范围、更深层次的渗透和应用。站在学科高度阐明学科建设与应用发展需遵循的最普遍规律，即学科核心原理，对学科建设具有指导性意义。因此，有必要从学科高度对神经安全学核心原理进行提炼和总结。

鉴于此，笔者以文献[2]和现有试验结果和结论为基础，运用分类法、归纳法和模型法，结合安全科学的学科特性及相关理论原理，总结提炼出神经安全学的8大核心原理，并借助学科核心原理体系结构模型，阐述各核心原理的地位功能及相互关系。神经安全学核心原理的研究，可以完善神经安全学学科理论体系，为学科发展提供系统的理论方法和科学手段，对神经安全学的发展具有里程碑意义。

1 神经安全学核心原理定义与特征

1.1 定义

原理是指自然科学和社会科学中，在大量观察实践的基础上，归纳、概括的既能指导实践，又能经受实践检验的基本规律[4]。学科基本原理是学科理论体系中必要的、基础的元素，而核心原理，则是基本原理中更为基本的内容，即最本质、最独特的东西，决定了该学科是该学科而非他学科。神经安全学是以安全科学为基础，将安全科学研究纵深至神经层面，研究人类(不)安全心理与行为的脑神经机制，揭示人类以认知过程为主的高级心理微观过程及其与行为决策的关系和行为发展规律的学科。

神经安全学核心原理是从神经安全学的定义出发，基于人类生存、生活、生产活动中与安全相关的心理行为的神经机制以及特定情境下各类生理、心理、环境等因素对行为活动的影响机理，结合安全科学学科原理和哲学、心理学、管理学等学科基本思想，总结归纳的用于指导学科建设发展和学科应用实践的一整套普适性基本规律。

1.2 特征

首先，神经安全学核心原理是学科领域应用的经验和规律总结，是学科理论体系的支撑，因此其具有理论上的指导性和应用上的普适性。其次，神经安全学是神经科学和安全科学的交叉学科，其核心原理兼具2个母学科的特性。神经科学属于自然科学，以试验为主要研究手段，探索大脑和神经系统客观存在的规律，因此神经安全学核心原理具有客观性、伦理性和实践性。安全科学是涉及自然科学和社会科学的交叉综合学科，涉及人类生产、生活、生存的各个方面，因此神经安全学核心原理具有综合性和社会性。再者，神经安全学属于理论与实践融合的应用型学科，其核心原理能为人类心理与行为的描述、解释、预测、引导和控制等一系列应用实践提供指导，因此神经安全学核心原理具有预测性、实用性和科学性。综上，神经安全学核心原理具有指导性、普适性、客观性、伦理性、实践性、综合性、社会性等10大基本特征。

2 神经安全学核心原理及其内涵

在明确神经安全学核心原理定义的基础上，以其基本特征为指导原则，总结、提炼、归纳出学科8大核心原理，即安全人因原理、人本安全原理、神经本源原理、神经安全闭环原理、风险认知特性原理、神经外引内推原理、神经安全管理原理、应急个体控制原理。

2.1 安全人因原理

安全科学是以保护人类身心健康和生命安全为目标的综合性学科[5]。作为安全科学的分支学科，神经安全学的核心是“人”，“安全”指的是“人的(心理和行为)安全”，既包括人身体免受外界直接或间接危害，也包括心理健康不受威胁。该原理内涵可从2方面理解：

(1)人因的“因”意为“因素”。人兼具自然属性和社会属性，在社会环境中，人是最重要、最活跃也最不确定的因素。人的“因素”属性具有双重性：人的安全行为能避免事故发生，保障自身与外部系统安全，因此，人是社会环境的“安全要素”，是促进安全的关键因素；人的异常行为可能会直接或间接导致伤害的发生，危及自身安全，因此，人也是社会环境的“事故要素”，是伤害发生的关键因素。

(2)人因的“因”意为“原因”。事故的发生原因可归结为3个方面：人的不安全行为、物的不安全状态和管理上的缺陷。首先，人的不安全行为毋庸置疑是事故发生最根本的原因；其次，事故发生原因即使是物的原因，背后也充分表现出人为错误的因素[6]，也即物的不安全状态在某种程度上是由人的不安全行为导致的，例如，超速的汽车处于不安全状态，这种状态是驾驶员盲目提速(不安全行为)导致的；最后，管理是“人”来管理，管理上存在缺陷归根是人的原因。

综上，事故的预防从人入手是治本之策。安全人因原理表明神经安全学的研究应从人出发、以人为本，通过揭示人的(不)安全心理与行为的深层机制以实现人的身心健康目标。安全人因原理是神经安全学研究的出发点。

2.2 人本安全原理

人本安全原理的“本”意为“本质”，人的本质化安全指个体具有高度的安全可靠性，这是神经安全学的最强劲动力和最根本目标。参考马克思主义“人本理论”和安全科学“本质安全原理”，该原理内涵可从2个方面理解：

(1)个体实现自身的本质化安全。神经安全学对个体生理、心理、行为的客观研究成果，有助于个体客观认知自身特质，自觉提高自身风险认知能力，在特定情境下能理性做好自身心理疏导、行为管控工作，以实现自身的本质化安全。

(2)外部保障个体的本质化安全。个体的本质化安全可通过外部手段去保障和实现。神经安全学的理论研究和应用实践将人放在首位，围绕人本身研究环境与物态对个体心理、行为影响的深层机制，利用外部手段提高其安全可靠性，营造本质安全条件，避免个体产生不安全心理与行为。

综上，人本安全原理表明神经安全学的研究应将人本安全原理奉为圭臬，内外兼顾以实现个体本质化安全，该原理是神经安全学研究的目标点。

2.3 神经本源原理

神经本源原理的“本源”意为“根源”，是“人因”更深层次总结。人的不安全行为是事故发生的最根本原因，而不安全行为产生的根源在于神经。该原理内涵可从3方面理解：

(1)人的行为是内在心理活动的外在表现，而心理活动的物质基础是神经系统。神经系统由中枢神经系统和外周神经系统组成，通过彼此连接的神经元细胞完成信息加工和传递任务，从而控制人类所有心理现象和行为活动(非条件反射除外)。概言之，神经系统是人的心理现象和行为活动的根源。

(2)大脑活动的本质是信息处理的过程[7]。外界环境的各种信息，由人体感觉器官接受后，转换为神经冲动通过传入神经输入大脑，在大脑进行认知加工和行为决策，并最终由传出神经输出指令，执行相应的决策行为。大脑信息处理过程，表明从神经根源研究人的安全心理行为现象是必要途径，如图1。

图1 大脑信息处理过程

(3)人行为的失误称为人因失误[8]。在失误情况下，人的行为往往会产生不良后果。人因失误可在神经层面得到解释，根据人的行为原理和大脑信息处理过程，人因失误原因有：人感知外界信息时发生失误(如感知弱化)；大脑处理信息并做决策时发生失误(如锚定效应)；决策信息输出失误，行为表现与决策指令不一致(意识清楚的癫痫患者病发时不能自主刹车)。

综上，神经本源原理表明人的不安全心理与行为都能在神经层面找到对应的神经机制，神经安全学的研究应深入到神经层面，方能揭示众多安全问题的“黑箱”。

2.4 神经安全闭环原理

闭环是循环而不是封闭，神经安全闭环原理又称学科目标可实现性原理。顾名思义，神经安全闭环原理是在学科交叉应用基础上，结合安全科学、哲学、管理学的基本思想，以阐述神经安全学心理与行为安全这一学科目标的可实现性。闭环结构4个节点对应4个二级原理，解释如下：

(1)可知性原理。神经安全学的可知性原理是关于学科的研究对象、研究内容及需探寻的规律的基本原理。可知论是一个哲学观点，即“世界只有尚未被认识之物，不存在不能认识之物”。规律是客观存在不以人的意志为转移的“物质”，是可知的。人类对危险的注意、感觉、记忆等认知过程为主的高级心理微观过程及其与行为决策的关系和行为发展规律是可以被认识并掌握。同样，未来发展趋势在掌握规律和实践检验的基础上可以进一步被预测。

(2)可观测性原理。神经机制虽是一个抽象的概念，但现代的脑成像和脑电测量技术赋予其可观测性。现有研究多以脑电成分或脑区时空分布和连接、激活状态等表征神经机制，如Raine等[9]研究发现冲动性攻击者其前额叶激活水平降低，说明攻击行为与前额叶脑区有关；宋国萍等[10]试验发现疲劳驾驶非随意注意能力下降表现为N2幅值下降，而视觉随注意力下降表现为P300幅值下降。神经安全学可观测性原理表明神经安全学可实现用数据或指标客观、定量解释心理现象与安全行为之间的关系。

(3)可控性原理。可控性原理认为，在认识、掌握和利用规律的基础上，可以实现对研究对象的调节和控制。神经安全学的可控性原理又称可应用性原理，是关于神经安全学应用实践的基本原理，表明人类(不)安全心理与行为可以通过现象和规律的描述、解释，进而预测未知的发展趋势，以实现向既定安全目标和方向的引导和控制。如利用脑成像技术观测到长期暴露在暴力视频下的个体其前额皮层、杏仁核、前扣带皮层等脑区激活，说明增加了潜在攻击行为[11]，这为暴力和攻击行为的控制提供依据。

(4)反馈性原理。反馈是沟通2次循环的桥梁。神经安全学反馈性原理指的是通过对认识活动、预测活动、控制活动的现阶段结果与既定安全目标进行调节，以达到对人类(不)安全心理与行为背后的神经机制更深入的认识实现更可靠的引导和控制。如限制个体玩暴力电子游戏一段时间后，反馈大脑观测结果，循环几次以制定合理的游戏时间和强度规划。

神经安全闭环原理，如图2。对客观存在的认识从实践中来，也将于实践中接受检验。可知性原理和可观测性原理属于对客观规律的认识阶段，可控性原理属于认识和预测基础上的实践验证阶段，最终的偏差通过反馈性原理向前反馈，继而开始下一个完整的“认识—实践—认识”循环，最终保证神经安全学学科目标的可实现性。

图2 神经安全闭环原理

2.5 风险认知特性原理

风险认知是指个体对外界各种客观风险的感受和认识，包括对风险的主观评定和判断，以及由此引发的态度和决策倾向，涵盖感觉、知觉、理解、记忆、联想等认知过程[12-13]。风险认知属于心理学范畴，是神经安全学的重要研究内容。风险认知特性原理包括3个二级原理，以解释风险认知本身特性为主，为学科内容研究提供理论指导。具体内涵如下：

(1)可塑性原理。风险认知以风险大小、高低评估为结果，是个体的主观评判，影响个体在面对风险时的行为选择：过高风险认知会导致反应过度，产生非理性甚至不安全行为，如从众性抢购；过低风险认知有碍个体采取自我防护行为，如玩手机过马路。风险认知是具可塑性的，范东凯等[14]发现熟练驾驶员风险认知能力高于新手驾驶员，而培训后的驾驶员风险认知能力有很大提高。可塑性原理为神经安全学塑造个体风险认知能力的相关研究提供指导和依据。

(2)个体性原理。风险认知存在个体性差异。面对同一不确定情境时，有的个体倾向于冒险行为而有的个体倾向于规避行为。对于个体而言，风险认知受到种族、性别、年龄、遗传等生理因素和性格、记忆、情绪、意志等心理因素，以及语言、职业、生活状态等后天因素影响。个体性原理表明应从个体层面开展风险认知研究，将个体生理、心理以及后天因素纳入研究的范畴。

(3)社会性原理。人是社会性动物，个体的风险认知具有社会性。这种社会性体现在2个方面：一方面，个体所处的社会环境中如社会现状、历史背景、文化氛围、地位阶层、人际关系、具体情境等因素都会影响甚至参与塑造个体的风险认知；另一方面，社会是相互联系的巨系统，个体认知偏差导致的消极行为很可能在社会上引起连带效应。社会性原理表明风险认知研究时应囊括社会因素。

2.6 神经外引内推原理

神经安全学的提出为安全科学研究指出一个全新的发展方向，由此学界可以基于神经科学在更深层次、更微观领域开展安全研究。神经外引内推原理的内涵可分2点阐述：

(1)“外引”即“由外引入”。神经科学在国内外最早也最多应用于经济学、管理学领域，用以揭示人类经济、管理、消费等行为的神经机制，如Kuhnen等[15]通过现金冒险游戏实验，揭示了人们做冒险决策的神经学基础，被试做冒险决定前2s依伏神经核较活跃，做保守决定时其下丘脑会激活。尽管学界利用神经科学技术开展的“风险感知”“风险决策”“风险偏好”等研究中的“风险”多属经济学、管理学领域，这些“神经科学+其他学科”的研究成果具有普适共通性，引入安全科学领域具有重要参考意义。

(2)“内推”即“向内推广”。神经安全学是引入神经科学方法技术的安全科学分支学科，其研究成果可以在安全科学其他分支学科领域内推广应用。例如：在安全教育时利用神经科学技术测评安全教育效果、改善教育方式，寻找与教育对象大脑相契合的教育策略以加强教育效果(安全教育学)；依据生产活动中人脑神经活动特征及对声、光、色等信号的反应特征，对生产场所空间布局和管理调度进行设计规划，以减轻人体脑力和体力负荷(安全人机工程学)。

神经外引内推原理为安全科学的研究开拓新的方向与途径，无论横向交叉学科问题的拓展研究，还是纵向学科内部问题的深入研究，均可基于该原理进行探索。

2.7 神经安全管理原理

管理是人类最普遍和最重要的组织活动之一，是实现既定目标的过程和手段。神经安全管理原理从人行为/生理/心理与神经活动最本质关系和特征出发，结合管理学、组织学的基本思想，是指导个体、社会、政府利用神经安全学相关理论和研究开展管理工作的原理。原理包括3个二级原理，具体阐述如下：

(1)神经生理心理原理。神经生理心理原理是阐述个体心理与生理关系的原理。个体心理与生理独立存在，但相互联系、相互制约。不良的生理状态会影响心理状态，如人体甲状腺素分泌过多会引起机体产生紧张心理(如焦虑不安)，分泌过少会降低机体心理活动(如反应迟钝)；同样，不良心理状态也会造成不良生理状态，如生气、焦虑会导致个体食欲减退，久而久之会引起胃病。在心理和生理之间架有一座桥梁——神经系统，两者的相互作用以神经系统为中介，如Soon等[16]发现人类有意识(心理)体验手指动作(生理)的决策前几秒，大脑前额叶和顶叶皮层已经启动了这个动作决策的神经过程。神经生理心理原理表明在对个体心理/生理/行为之间关系和深层机理研究的基础上，神经安全学可在神经层面归纳出导致个体不安全行为的生理和心理状态，以制定相应的应对机制，如考虑到饮酒对生理心理甚至行为有不良影响，安全驾驶血液酒精浓度设定了通用标准。

(2)个性心理内因原理。个性心理内因原理是阐述个性心理(包括个性心理特征和个性倾向性)对于行为内在影响的原理。个性心理是带有个体特色的个性化心理活动，其物质基础依然是神经系统。基于神经科学对个性心理开展相对客观的研究，可为日常安全管理工作提供指导和依据，如用神经科学技术科学测评个体心理特征，为高危、高要求等特定行业制定严谨的招聘标准或员工心理测量方法，或开展个性化、针对性安全教育培训、心理矫正或灾后心理治疗等工作。神经安全学的应用实践将为这项工作提供理论、技术和数据支撑。

(3)安全行为激励原理。安全行为激励原理是关于直接对心理和行为进行管理的原理。安全激励是利用人的心理过程和行为规律以激发和调动人的积极性，规范和引导行为的方法[6]。现有研究发现人受到奖惩时，大脑会诱发脑电变化，前额叶皮层、前扣带回等能够根据相关的奖惩信息对当前行为进行监控，做出最佳的行为选择[17-18]。神经安全学可以利用科学手段揭示个体对于不同激励条件反馈的神经机制，安全行为激励原理表明在对人类(不)安全心理与行为活动深层机制研究的基础上，神经安全学可在安全管理领域另辟蹊径，从个体行为驱动的根源(如动机、需要)出发，提供有针对性、具体化的安全行为激励措施。

2.8 应急个体控制原理

对于神经安全学，神经安全管理原理与应急个体控制原理并行，前者指“未雨绸缪”时的管理，后者指“山雨欲来”时的控制。应急个体控制原理是应急情境下，从不同主体(个体和环境、个体自身、个体与群体)互相影响、作用的机理及相应行为出发，结合管理学、组织学的基本思想，指导个体、社会、政府开展心理行为应急管控工作的原理。

(1)环境刺激反馈原理。环境刺激反馈原理是关于应急情境下个体识别环境中的异常、危险信息，经由大脑认知、决策最终做出相应反馈的原理。中枢神经系统控制个体的所有脑力活动，能灵敏地感知外界环境刺激。当个体捕捉到外界环境中的不安全信息时，个体通过大脑信息认知加工和行为决策以相应生理特征(如心电、肌电)、心理特征(如注意力、记忆力)指标的非常规变化或神经活动(如脑区的异常激活、异常脑电成分)作为反馈，这些异常变化的反馈会对个体的行为造成影响。如Rotton等[19]通过模拟实验证实恶臭情境相比无污染情境能激发被试更高水平攻击性行为。环境刺激反馈原理表明神经安全学可在突发情境下控制环境异常对人的危害等方面做出实践。

(2)应急决策偏好原理。应急决策偏好原理是关于个体在应急情境下的决策偏好(保守或冒险)与相应行为选择的原理。在应急情境下，时间压力和由此引起的决策信息匮乏是应急决策与普通决策的区别所在。心理因素是决策者应急决策的最大影响因素，分为2个部分：决策者心理反应，如焦虑、悲伤、恐惧等情绪；决策者自身特质，如风险偏好、认知能力等。朱序[20]发现应急情境激发的负性情绪个体相比普通负性情绪个体更偏向于冒险决策；于华[21]则发现其决策偏好更偏向保守，2人均发现被试视觉MMN波幅变小，说明应急情境下大脑自动信息加工能力受阻。应急决策偏好原理表明掌握不同个体、同质群体行为之间的差异性和应急决策偏好影响规律，能够为应急情境下可能出现的个体、群体差异性行为管控措施提供指导。如研究突发事件下产生的情绪对公众行为决策影响的内在机制，相关部门可做好情绪干预、行为控制、事态遏制工作。

(3)个体群体交互原理。个体群体交互原理是关于应急情境下个体和群体在心理规律和行为规律上相互影响、相互作用的原理。一般来说，个体群体的交互有积极和消极2面，后者更需引起重视。消极交互多指应激心理反应的蔓延，表现为：应急情境下的个体行为往往冲动且易变，情绪往往是负性的(如恐慌、畏惧)；个体的应激心理通过暗示、感染、模仿等方式在群体中传播，使群体内各主体表现出一致的心理和行为(个体心理蔓延至群体心理)；个体心理与行为逐渐被群体同化和控制，行为表现更加从众、盲目甚至极端(群体心理反作用于个体心理)。现有研究证明，在应急情境下，人体中枢神经系统可能会产生结构可塑性的变化，前额叶功能减弱和杏仁核活性增强是个体对突发事件有敏感反应的生理基础[22]。个体群体交互原理表明对个体和群体在特定情境下交互规律的探寻极为重要，为个体心理干预和行为管控、控制个体心理应激反应向群体蔓延提供研究依据。如事后心理干预的询问和记忆重现往往会使个体再受反复刺激，此时可尝试脑成像技术观测个体脑结构和功能区的变化，评估并制定最优干预方案。

3 神经安全学核心原理体系结构模型

神经安全学的核心原理以安全人因原理和人本安全原理为双足，风险认知特性原理和神经外引内推原理为双腿，神经安全管理原理和应急个体控制原理为双臂，神经安全闭环原理为躯干，以及神经本源原理为头部，构建“人形”体系结构模型，如图3。“人形”结构模型充分展示学科发展的“根基原理”“建设原理”“应用原理”以及“导向原理”，具体内涵解释如下。

图3 神经安全学核心原理“人形”体系结构模型

(1)双足是人体之根。安全人因原理和人本安全原理明确学科应以“以人为本”为出发点、“人本安全”为目标点，这是神经安全学的学科根基和立身之本，属学科发展的“根基原理”，后续开展的建设研究和实践研究都基于这2点。故为“人形”结构的双足。

(2)双腿是人体行走的支柱。风险认知特性原理指导学科内容研究，神经外引内推原理指导学科层次和领域研究，两者同属“建设原理”，是神经安全学学科体系建设和相关研究应遵循的最基本规律和依据，是支撑学科发展的支柱。故为“人形”结构的双腿。

(3)双臂是人体结构中参与劳动的部分，双手的精细操作是人类进化的重要标志。神经安全管理原理指导常态化管理工作，应急个体控制原理指导非常态化控制工作，两者同属“应用原理”，是神经安全学在应用实践时应遵循的最基本原理，而应用实践是学科向前发展的动力和源泉。故两者为“人形”结构的双臂，对应的二级原理从属一级原理，是为双手。

(4)躯干连接四肢和头部，支撑人体结构，人体以五脏为中心，完成机体统一的机能活动。神经安全闭环原理以循环形式从理论层面阐述神经安全学学科目标的可实现性，指导神经安全学认识活动和实践活动的循环进行。故为“人形”结构的躯干。

(5)头居于人体之巅，脑是人体活动的指挥中心。神经本源原理明确了“神经是心理和行为产生的根源”，是神经科学引入安全科学的基础和依据，也是学科一切研究的中枢系统。故为“人形”结构的头部。神经安全闭环原理和神经本源原理同属“导向原理”。

神经安全学核心原理体系结构模型之所以为“人形”，代表神经安全学“从人出发、以人为本”的核心理念。同时，人体的各个部分是协调运作的，神经安全学的各核心原理也并非孤立存在，而是相互影响、协调作用，共同促进学科理论体系的完善。