包佳儀 周前祥 白銀杰

摘要：噪聲作為一種廣泛性發(fā)生的負(fù)性事件，可引發(fā)焦慮情緒，導(dǎo)致注意分散。本文通過(guò)狀態(tài)-特質(zhì)問(wèn)卷篩選出符合要求的高焦質(zhì)和低焦質(zhì)兩組被試，噪聲水平為安靜（<30 dB）、50dB和70dB白噪聲組，設(shè)計(jì)任務(wù)并采用E-Prime呈現(xiàn)，記錄事件相關(guān)單位，并分析其成分中的P300波幅，基于雙因素方差法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。結(jié)果表明焦慮水平、噪聲水平及其交互作用對(duì)錯(cuò)誤數(shù)目以及反應(yīng)時(shí)沒(méi)有明顯的影響;安靜時(shí)，高焦質(zhì)組P300波幅顯著高于低焦質(zhì)組，在50dB和70dB均下降且差異不顯著;低焦質(zhì)組P300波幅在50dB噪聲下呈下降趨勢(shì)，在70dB噪聲下下降不明顯。

關(guān)鍵詞：白噪聲? 特質(zhì)焦慮? P300? 行為學(xué)? 注意分散

Effect of Noise on the Attention Distraction of Trait Anxiety People

BAO Jiayi*? ZHOU Qianxiang? BAI Yinjie

（School of Biological Science and Medical Engineering， Beihang University， Beijing， 100191 China）

Abstract： As a widespread negative event， noise can cause anxiety and distraction. In this article， two groups， such as high trait anxiety group （HTA） and low trait anxiety group （LTA） were defined according to state-trait questionnaire. The intensity of white noise in the experiment included quiet（<30dB）， 50dB and 70dB. Design the task and present it with E-Prime， and then record the EPR when subjects perform the task. The two-factor analysis of variance was used to deal with behavioral data and the amplitude of P300. The results show that anxiety level， noise level and their interaction have no significant effect on the number of errors and reaction time. The amplitude of P300 for HTA is significantly higher than that for LTA under quiet condition. The amplitude for HTA drops and shows no obvious difference at 50 dB and 70 dB. The amplitude for LTA drops at 50 dB and has no obvious drop at 70 dB.

Key Words： White noise; Trait anxiety; P300; Behavior; Attention distraction

作為一種廣泛性發(fā)生的負(fù)性事件，噪聲不僅會(huì)損害人的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)，還會(huì)導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)以及心血管系統(tǒng)等的生理甚至病理學(xué)的改變，甚至?xí)绊懘竽X的認(rèn)知功能，帶來(lái)多種消極效應(yīng)[1]。過(guò)度的噪聲會(huì)對(duì)人的認(rèn)知和行為活動(dòng)產(chǎn)生負(fù)面的影響。由于高焦慮特質(zhì)人群具有較高的負(fù)情緒喚醒水平，容易產(chǎn)生較多的焦慮，因此噪聲可能對(duì)他們的危害會(huì)更大[2]。Eysenck[3]指出焦慮情緒會(huì)影響注意抑制功能，如果注意抑制失敗，注意會(huì)被分散，進(jìn)而會(huì)影響機(jī)體的認(rèn)知行為?，F(xiàn)有研究表明，噪聲會(huì)誘導(dǎo)焦慮情緒，而不同焦慮特質(zhì)的個(gè)體對(duì)焦慮的負(fù)情緒喚醒水平不同[4]。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者認(rèn)為P300電位與人類的認(rèn)知功能、心理活動(dòng)有關(guān)，與定向活動(dòng)及注意相聯(lián)系。吳文等人[5]研究發(fā)現(xiàn)注意與P300間存在極強(qiáng)的相關(guān)性，隨著注意分散程度增加，P300電位潛伏期逐漸延長(zhǎng)，波幅逐漸降低。Toyoshima[6]對(duì)年輕被試在默記靶刺激、忽視靶刺激和閱讀其他材料等三種注意狀態(tài)下的P300進(jìn)行了研究。此外，還有研究對(duì)不同注意狀態(tài)下事件相關(guān)電位的變化特點(diǎn)分析發(fā)現(xiàn)，P300能反映感知、注意、判斷和鑒別等心理過(guò)程，其中注意對(duì)P300的波幅起著決定性作用。因此P300電位可作為注意的指標(biāo)[7]。

目前，噪聲對(duì)認(rèn)知及執(zhí)行功能的影響方面的研究有待進(jìn)一步展開(kāi)。本文擬對(duì)不同噪聲對(duì)不同焦慮人群在注意力分散方面的影響開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)采用腦電設(shè)備采集腦電信號(hào)并提取事件相關(guān)（Event related potential，ERP），從行為和事件相關(guān)電位兩方面分析不同噪聲強(qiáng)度對(duì)不同焦慮水平人群注意力的影響機(jī)制。

1 被試篩選方法與任務(wù)設(shè)計(jì)

1.1 被試篩選方法

本文采用狀態(tài)—焦慮特質(zhì)問(wèn)卷（SATI）篩選被試，問(wèn)卷包括兩個(gè)分量表：狀態(tài)焦慮問(wèn)卷（S-AT）和焦慮特質(zhì)問(wèn)卷（T-AI）。每個(gè)問(wèn)卷各有20項(xiàng)，其中，1～20題屬于狀態(tài)焦慮問(wèn)卷，是用于評(píng)定即刻的或最近某一特定時(shí)間或情景下的害怕、憂慮和神經(jīng)質(zhì)的感受，其中半數(shù)為描述負(fù)性情緒的條目，半數(shù)為正性情緒條目。20～40題屬于焦慮特質(zhì)量表，被用來(lái)評(píng)定被試經(jīng)常性出現(xiàn)的情緒體驗(yàn)，11項(xiàng)為描述負(fù)性情緒條目，9項(xiàng)為正性情緒條目。

在每個(gè)問(wèn)卷中，每項(xiàng)均為1～4級(jí)評(píng)分，狀態(tài)焦慮問(wèn)卷中的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為：1-完全沒(méi)有，2-有些，3-中等程度，4-非常明顯。焦慮特質(zhì)問(wèn)卷中的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為：1-幾乎沒(méi)有，2-有些，3-經(jīng)常，4-幾乎總是如此。凡正性情緒項(xiàng)目（1、2、5、8、10、11、15、16、19、20、21、23、24、26、27、30、33、34、36、39項(xiàng)，在計(jì)分單上標(biāo)*）均為反向積分，即按上述順序：4-完全沒(méi)有或幾乎沒(méi)有，3-有些，2-中等程度或經(jīng)常，1-非常明顯或幾乎總是如此。如此設(shè)計(jì)的目的是使問(wèn)卷本身心理誘導(dǎo)作用降到最低限度，自動(dòng)糾正自評(píng)者夸大或縮小其主觀感覺(jué)的傾向。分?jǐn)?shù)越高，焦慮程度越高。

針對(duì)某高校男生發(fā)放230份問(wèn)卷，最終得到有效問(wèn)卷204份。統(tǒng)計(jì)問(wèn)卷答案，按照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)算出每個(gè)參與者的得分，按照得分由高到低將參與者排序，選出得分?jǐn)?shù)高的前20%被試為高分組和得分低的后20%的被試為低分組，再分別從高分組內(nèi)選出分?jǐn)?shù)最高的6個(gè)男生作為高焦慮特質(zhì)組，從低分組內(nèi)選出分?jǐn)?shù)最低的6個(gè)男生作為低焦慮特質(zhì)組。最終共有12名男性被試參加了后續(xù)試驗(yàn)。其中，高焦慮特質(zhì)組平均年齡為23.52歲，標(biāo)準(zhǔn)差為1.56，焦慮特質(zhì)得分平均值為56，標(biāo)準(zhǔn)差為3.52;低焦慮特質(zhì)組的平均年齡為22.98歲，焦慮特質(zhì)平均值為32，標(biāo)準(zhǔn)差為2.89。T檢驗(yàn)結(jié)果表明兩組被試的年齡差異不顯著，因此在結(jié)果分析時(shí)可排除年齡因素，且兩組被試焦慮特質(zhì)得分差異顯著。

1.2 任務(wù)設(shè)計(jì)與呈現(xiàn)

為研究不同噪聲強(qiáng)度水平對(duì)高低特質(zhì)焦慮人群在注意力分散方面影響，確定被試內(nèi)因素為噪聲水平，分別為安靜時(shí)（低于30dB）、50dB白噪聲、70dB白噪聲;被試間因素為特質(zhì)焦慮水平，即高特質(zhì)焦慮和低特質(zhì)焦慮。任務(wù)總共包含有320個(gè)trial，分為4個(gè)大組，分別為練習(xí)組，安靜組，50dB白噪聲組和70dB白噪聲組。其中練習(xí)組還設(shè)計(jì)有20個(gè)trial，其他3個(gè)組有100個(gè)trial。

基于E-Prime心理學(xué)操作平臺(tái)編寫相應(yīng)操作程序，根據(jù)整體流程時(shí)間軸和不同噪聲水平流程時(shí)間軸，依次出現(xiàn)提示界面、練習(xí)組、休息界面、安靜組、休息界面、50dB白噪聲組、休息界面、70dB白噪聲組。在測(cè)試時(shí)E-Prime會(huì)自動(dòng)記錄下被試的反應(yīng)時(shí)和答案，在用E-Prime編程時(shí)預(yù)設(shè)了每個(gè)trial的正確答案，因此E-Prime會(huì)自動(dòng)將被試答案與正確答案相比較，記錄下被試每個(gè)trial是否正確。然后屏幕就會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)trial，直到100個(gè)trial結(jié)束。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)采用Synamps RT放大器和配套的Curry 7軟件完成腦電信號(hào)的采集。針對(duì)得到的不同噪聲水平下被試正確反應(yīng)時(shí)的平均數(shù)和被試在不同噪聲水平下的錯(cuò)誤trial的個(gè)數(shù)，基于SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

2.1 反應(yīng)時(shí)分析

考慮到焦慮水平和噪聲水平二者之間的交互作用，在SPSS里進(jìn)行雙因素方差分析，結(jié)果如表1所示，分析可得焦慮水平、噪聲水平及兩者之間的交互作用對(duì)反應(yīng)時(shí)都沒(méi)有明顯的影響。

2.2 錯(cuò)誤數(shù)目分析

將焦慮水平作為被試間變量，噪聲水平作為被試內(nèi)變量，對(duì)被試在不同條件下的錯(cuò)誤數(shù)目進(jìn)行雙因素方差分析，結(jié)果如表2所示，分析可得焦慮水平、噪聲水平及兩者之間的交互作用對(duì)錯(cuò)誤數(shù)目都沒(méi)有明顯的影響（P>0.05）。C2為焦慮組數(shù)據(jù)，C3為噪聲水平數(shù)據(jù)列

2.3 P300波幅分析

測(cè)試得到了每種噪聲水平情況下68個(gè)通道的ERP波形。P3b的產(chǎn)生是跟機(jī)體的生理特性有關(guān)的，即P3b是由大腦特定區(qū)域的神經(jīng)元產(chǎn)生，大多數(shù)研究表明P3b的產(chǎn)生是在大腦頂葉，對(duì)應(yīng)電極帽上的38號(hào)FZ通道，表現(xiàn)出明顯的P3b波形，其它通道沒(méi)有發(fā)現(xiàn)P3b波形，因此選擇FZ及FZ通道附近的P3b波幅進(jìn)行疊加平均，得到的就是該噪聲水平下P3b的波幅。

圖1和圖2分別給出了一個(gè)高焦質(zhì)和低焦質(zhì)被試在安靜、50dB噪聲和70dB噪聲時(shí)的ERP波形，圖中藍(lán)線代表安靜狀態(tài)，綠線代表50dB，紅線代表70dB狀態(tài)。由圖1可見(jiàn)，P300的波幅隨著噪聲強(qiáng)度的增大而減小，因?yàn)镻300表示對(duì)靶刺激注意力分散的程度，注意力越被噪聲分散，P300的波幅就越小，因此這個(gè)高焦質(zhì)的被試隨著噪聲強(qiáng)度的增大，被噪聲分散的注意力就越多，集中在靶刺激的注意力越少。由圖2可見(jiàn)P300的波幅隨著噪聲強(qiáng)度增大變化不大，被噪聲分散的注意力并不多;在70dB時(shí)P300的波幅比前兩組稍大。研究表明在70dB附近，人的工作記憶能力提升，可能喚醒程度提高。

安靜時(shí)，高低焦慮組P300波幅的值差別較大，低焦慮組P300波幅為（3.69±1.29），高焦慮組P300波幅為（6.69±0.88），兩者差別顯著（P<0.05）。由于P300波幅的減小與注意分散程度有關(guān)，因此將安靜組作為參照組，根據(jù)幅值變化率=（實(shí)驗(yàn)組-對(duì)照組）/對(duì)照組，可計(jì)算出50dB和70dB噪聲組P300幅值變化率，結(jié)果如表2所示。

由表2可知，在50dB噪聲時(shí)，無(wú)論高低焦慮特質(zhì)組的P300波幅都呈下降趨勢(shì)，高焦慮組的P300波幅變化率的（-0.291±-0.139）相對(duì)與低焦慮組變化率（-0.016±0.354）更小，說(shuō)明低焦慮組P300波幅下降幅度小于高焦慮組的下降幅度。且在低焦慮組中P300波幅的變化還有正數(shù)，說(shuō)明50dB時(shí)，低焦慮被試中有個(gè)別被試的P300波幅升高了。在50dB噪聲時(shí)，高焦慮特質(zhì)被試的注意力均被噪聲所分散，低焦慮特質(zhì)被試的注意力也呈分散趨勢(shì)，但是注意力分散相較于高焦慮特質(zhì)被試分散的更少，并且個(gè)別被試的注意力反而更為集中了。

此外，在70dB噪聲時(shí)，高焦慮組的P300波幅仍在減小，進(jìn)行T檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，50dB噪聲組與70dB噪聲組P300的變化率差異不顯著，因此對(duì)于高焦慮特質(zhì)被試來(lái)說(shuō)，不同強(qiáng)度的噪聲在注意力分散的程度上是沒(méi)有差別的。低焦慮組的P300波幅下降不明顯，且更多的被試P300波幅增加，這說(shuō)明被試的注意力分散情況減輕了，且更多被試的注意力相對(duì)于安靜時(shí)刻更為的集中。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)噪聲對(duì)特質(zhì)焦慮人群注意影響研究主要得出如下結(jié)論：（1）焦慮水平、噪聲水平及兩者之間的交互作用對(duì)錯(cuò)誤數(shù)目和反應(yīng)時(shí)都沒(méi)有明顯的影響，但在70dB情況下，高低焦慮特質(zhì)被試的正確反應(yīng)時(shí)都得到了明顯的改善。（2）對(duì)于高焦慮特質(zhì)被試，在50dB和70dB時(shí)，所有被試的P300波幅相對(duì)于安靜時(shí)都有所下降，且50dB與70dB對(duì)P300波幅的減少?zèng)]有顯著性差異，噪聲都會(huì)使高焦慮被試對(duì)靶刺激的注意分散，且沒(méi)有顯著性差別。（3）對(duì)于低焦慮特質(zhì)被試，在50dB作用下，P300波幅整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，個(gè)別被試P300波幅上升說(shuō)明被試對(duì)靶刺激注意力存在分散作用;在70dB作用下，低焦質(zhì)人群P300波幅沒(méi)有明顯的下降趨勢(shì)，反而有更多被試P300波幅增加，說(shuō)明噪聲可讓低焦質(zhì)被試對(duì)靶刺激的注意更為的集中。

參考文獻(xiàn)

[1] S. Shiva， A. Mohsen， G. Rostam， B. Mohammad. The Effects of Noise on Human Cognitive Performance and Thermal Perception under Different Air Temperatures. [J].Journal of Research in Health Sciences，2019，19（4）：e00464.

[2] 季淑梅，步鑫鑫，荀興苗，等.高特質(zhì)焦慮個(gè)體執(zhí)行控制功能及其腦網(wǎng)絡(luò)研究[J].中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào)，2021，40（3）：272-279.

[3] C. Elisa， G. Simona， L. Mark. Digital Antianxiety Treatment and Cognitive Performance： an Experimental Study [J].European Economic Review，2020，132：103636.

[4] B. Hadiatou， G. Philippe， B. Parya， et al. Cognitive function during passive heat exposure is not affected by short‐term heat acclimation [J].The FASEB Journal，2020，34（S1）：1.

[5] 杜好瑞，穆俊林，李六一，等.精神分裂癥患者注意狀態(tài)對(duì)事件相關(guān)電位P300的影響[J].中國(guó)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志，2015，25（5）：49-52.

[6] K. Toyoshima， A. Toyomaki， A. Miyazaki， et al. Associations between cognitive impairment and P300 mean amplitudes in individuals with bipolar disorder in remission [J].Psychiatry Research，2020，209（5）：113125-113131.

[7] S. Ahuja， R. K. Gupta， D. Damodharan， et al. Effect of music listening on P300 event-related potential in patients with schizophrenia： A pilot study [J].Schizophrenia Research，2020，216：85-96.

中圖分類號(hào)：F810 DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2109-5640-1231 第一作者：包佳儀，（1991—），女，博士，無(wú)，研究方向?yàn)楹娇蘸教旃ばW(xué)、生理信號(hào)監(jiān)測(cè)

作者簡(jiǎn)介：包佳儀（1991—），女，博士研究生，研究方向：航空航天工效學(xué)、生理信號(hào)監(jiān)測(cè) 。

E-mail： bjy5700@163.com