房小凱,李乃文,武興波,蘇子怡

(遼寧工程技術(shù)大學 工商管理學院,遼寧 葫蘆島 125105)

0 引言

隨著科學技術(shù)的發(fā)展,機械自動化逐漸在采礦行業(yè)普及,一些大型的現(xiàn)代化煤礦開始在國內(nèi)涌現(xiàn),而這些大型煤礦的安全投入和安全生產(chǎn)逐步引起社會的廣泛關(guān)注[1]。在此背景下,一些新的問題進入人們的視野。例如,采礦業(yè)自動化應用的增加將會使礦工工作欠載的狀況增加[2]。從前,1組礦工在礦場手動駕駛拖運卡車,現(xiàn)在,1個礦工就可以在遠程控制操作中心監(jiān)控多輛自動拖運卡車。在這種情況下,監(jiān)控屏幕、遠程操控等被動工作就會引起工作欠載,從而可能導致事故的發(fā)生[3]。因此,探究礦工在工作欠載情況下警覺性注意的變化,依此提出改善建議,對預防事故的發(fā)生具有較大的實際意義。

1979年,Karasek[4]最先對工作欠載進行明確的定義,其認為工作欠載是1種沒有回報甚至令人厭惡的體驗,通常與厭倦、不滿和沮喪等感覺聯(lián)系在一起;隨后,Young等[3]首次對易發(fā)生工作欠載的群體進行界定,認為很多涉及監(jiān)控任務和自動化活動的職業(yè)人群更傾向發(fā)生工作欠載;Ainslie[5]認為單調(diào)的任務甚至比無所事事更沒有價值,因為即使在空閑時,個人也能產(chǎn)生自己的獎勵和刺激(如白日做夢),而無聊和單調(diào)的任務的特點是“限制結(jié)構(gòu)性注意力”;基于此,Van等[6]研究發(fā)現(xiàn),在任務自主性較低的情況下,無聊的任務會帶來更多的挫敗感;Morris等[7]基于事件相關(guān)電位法,研究執(zhí)行單一監(jiān)督任務時個體的警覺性注意的變化特征,結(jié)果表明單一的監(jiān)督注意機制可能會導致警惕性下降。

在許多工作環(huán)境中,欠載表現(xiàn)為檢測或者監(jiān)督控制任務(例如,持續(xù)注意以檢測不常見的信號),這些工作的任務自主性水平均較低?，F(xiàn)實中,嚴重性的工作欠載更容易導致個體注意力的不集中,從而導致警覺性注意的下降,造成生產(chǎn)安全事故。目前,國內(nèi)學術(shù)界更多關(guān)注工作超載的誘發(fā)因素和作用效果[8],但是有關(guān)工作欠載的研究卻較少。鑒于此,本文擬從工作欠載的角度出發(fā),使用事件相關(guān)電位法(event-related potential,ERP),探究自動化條件下監(jiān)檢人員警覺性注意的變化特征,以期為有效管控其警覺性注意提供新思路和基礎(chǔ)依據(jù)。

1 研究方法

1.1 被試選擇和實驗環(huán)境

選取20名黑龍江省某礦業(yè)公司男性監(jiān)檢人員,均為右利手,平均年齡為35.15±10.15(平均值±標準差)歲,聽力正常,均無藥物濫用史,無任何腦部損傷史,視力或矯正視力正常,均無色覺障礙狀況。實驗環(huán)境模擬被試日常工作環(huán)境,室內(nèi)溫度為16～22 ℃。因為監(jiān)檢人員需要時刻關(guān)注屏幕,實驗素材的亮度可能會影響實驗結(jié)果。已有文獻表明[9],當處在750～1 500 lx的光照強度時,人眼最適合長時間工作。基于此,實驗將刺激材料亮度均調(diào)試至1 000 lx。

1.2 實驗材料

本文實驗采用oddball范式,視覺刺激材料中靶刺激與非靶刺激的比例為1∶5。通過搜集安全警示標志,實驗將礦工井下常見的安全警示標志作為靶刺激,其他無關(guān)標志作為非靶刺激,二者均通過圖片形式呈現(xiàn),其中靶刺激圖片20張,非靶刺激圖片100張,如圖1所示。

圖1 刺激圖片F(xiàn)ig.1 Stimulus images

1.3 實驗流程

實驗開始前,指導被試簽署知情同意書,確保被試熟悉實驗流程,所有被試均要進行預實驗和正式實驗2個環(huán)節(jié)。實驗采用E-Prime 3.0軟件編寫刺激程序,所有的刺激材料用電腦屏幕來呈現(xiàn)。預實驗共設置5個block,每個block有36～60個刺激,靶刺激以16.7%的概率出現(xiàn)。被試的任務是當靶刺激出現(xiàn)時按下空格鍵,否則不做反應(每1個刺激出現(xiàn)時,不管被試是否做出反應,圖片都將在1 000 ms后自動消失)。在每個block結(jié)束后,屏幕都會出現(xiàn)1個探針問題:“您是否感覺當前工作量不足,無法激起您的注意力?”,該問題采用Likert-10級量表計分,得分越高,表明工作欠載情況越嚴重,本文將選擇1～5的被試認定為其狀態(tài)處于工作欠載前,將選擇5～10的被試認定為其狀態(tài)處于工作欠載后,被試回答探針問題的時間不計。正式實驗環(huán)節(jié)共設置40個block,實驗流程與預實驗相同,刺激序列如圖2所示。

圖2 刺激序列Fig.2 Stimulus sequence

1.4 數(shù)據(jù)采集與分析

腦電指標選取P300的波幅和潛伏期來衡量煤礦監(jiān)檢人員的警覺性注意力[10]。實驗使用EegoTMmylab便攜式腦電儀,使用數(shù)據(jù)線和并口線將放大器與刺激呈現(xiàn)電腦、數(shù)據(jù)記錄電腦串聯(lián)起來。打開腦電儀配備的Eego軟件,讓被試佩戴好32導電極帽,根據(jù)已有研究[11-12],主要選取額葉區(qū)(Fz,F3,F4),中央?yún)^(qū)(Cz,C3,C4)和頂葉區(qū)(Pz,P3,P4)9個記錄電極(電極位置如圖3所示),雙側(cè)乳突為參考電極,參照國際10-20系統(tǒng)標準[13],使用導電膏將記錄電極固定于32導電極帽上,腦電信號采樣率設置為500 Hz/導,保證每個電極處的頭皮抗阻在10 kΩ以下。在測量腦電數(shù)據(jù)的同時,用E-Prime 3.0軟件記錄被試的行為數(shù)據(jù)。

圖3 電極位置Fig.3 Electrode position

使用MathWorks公司研發(fā)的MATLAB R2014a軟件中的EEGLAB工具包及其插件ERPLAB對腦電(electroencephalogram,EEG)數(shù)據(jù)進行離線分析。首先對腦電數(shù)據(jù)進行預處理,帶通濾波設置為0.5～30.0 Hz,降采樣來減少數(shù)據(jù)量提高計算速度,再利用獨立成分分析對眼電偽跡進行剔除,然后分段和條件歸類,進行疊加平均,最后需要對被試在實驗中的平均反應時和正確率以及刺激誘發(fā)的腦電位成分P300進行分析。

2 實驗結(jié)果

2.1 行為數(shù)據(jù)分析

本文通過探針問題將被試分為工作欠載前與工作欠載后2種狀態(tài),2種狀態(tài)下監(jiān)檢人員在實驗中的平均反應時和正確率如表1所示。使用SPSS 27.0數(shù)據(jù)處理軟件對被試的平均反應時間和正確率進行單因素方差分析,結(jié)果如表2所示。

表1 平均反應時間和正確率Table 1 Average response time and accuracy

表2 單因素方差分析Table 2 One-way analysis of variance

本文使用p值0.05來區(qū)分顯著性水平。由表1～2可知,工作欠載前和工作欠載后被試的平均反應時間有顯著差異(p<0.05),工作欠載后監(jiān)檢人員的平均反應時延長;工作欠載前和工作欠載后被試的正確率有顯著差異(p<0.05),工作欠載后監(jiān)檢人員的平均正確率降低。

2.2 腦電數(shù)據(jù)分析

分別對20個被試9個電極工作欠載前后的P300成分的峰波幅和峰潛伏期進行測量和整理,并計算20名被試的均值,得到實驗結(jié)果如表3所示。

表3 波幅和潛伏期的實驗結(jié)果Table 3 Experimental data of amplitude and latency

工作欠載前后各個電極點的波幅、潛伏期變化曲線如圖4～5所示。

圖4 工作欠載前后各個電極點的波幅變化曲線Fig.4 Amplitude change curves of all electrode points before and after work underload

圖5 工作欠載前后各個電極點的潛伏期變化曲線Fig.5 Latency change curves of all electrode points before and after work underload

本文采用SPSS 27.0數(shù)據(jù)分析軟件對監(jiān)檢人員工作欠載前后的波幅、潛伏期數(shù)據(jù)指標進行配對樣本t檢驗,結(jié)果如表4所示。結(jié)合表3中的數(shù)據(jù)進行分析,波幅數(shù)據(jù)中,工作欠載前的均值為17.32 μV,工作欠載后的均值為14.04 μV,p=0.000<0.05,t=11.032>0,表明工作欠載后煤礦監(jiān)檢人員在視覺刺激任務中誘發(fā)的P300成分的波幅減弱,與工作欠載前相比具有顯著差異;潛伏期數(shù)據(jù)中,工作欠載前的均值為388.89 ms,工作欠載后的均值為477.76 ms,p=0.000<0.05,t=-30.217<0,表明工作欠載后煤礦監(jiān)檢人員在視覺刺激任務中誘發(fā)的P300成分的潛伏期增加,與工作欠載前相比具有顯著差異。

表4 配對樣本t檢驗結(jié)果Table 4 Results of paired sample t test

2.3 腦電地形圖分析

選取1位被試,其工作欠載前、后的腦電地形圖如圖6～7所示。由圖6～7可知,該被試的P300成分在額葉區(qū)和頂葉區(qū)比較明顯。工作欠載前,P300成分始于340 ms,最大波幅為18.7 μV;工作欠載后,P300成分始于380 ms,最大波幅為15 μV。對比圖6～7可知,個體從工作欠載前到工作欠載后潛伏期變長,波幅變小;工作欠載前P300成分更明顯活躍于額葉區(qū)和頂葉區(qū),而工作欠載后額葉區(qū)和頂葉區(qū)P300成分的活躍程度下降。已有研究表明[14-15],大腦額葉區(qū)主管人的情緒和思維等,大腦頂葉區(qū)主管人的認知和注意力等。工作欠載后個體的思維和注意力均受到限制,根據(jù)工作欠載的動機控制理論[16]:當動機不足時被試容易處于工作欠載狀態(tài),其警覺性下降,因而大腦額葉區(qū)和頂葉區(qū)的活躍程度下降。

圖6 工作欠載前腦電地形圖Fig.6 EEG topography before work underload

3 結(jié)論

1)本文使用事件相關(guān)電位法綜合分析工作欠載對煤礦監(jiān)檢人員警覺性注意的行為數(shù)據(jù)和腦電數(shù)據(jù)。分析行為數(shù)據(jù)結(jié)果表明,工作欠載后監(jiān)檢人員的正確率下降、平均反應時間延長;工作欠載前后的腦電數(shù)據(jù)的配對樣本t檢驗結(jié)果顯示,工作欠載后監(jiān)檢人員在視覺刺激任務中誘發(fā)的P300成分的潛伏期增加、波幅減弱;腦電地形圖分析可知,受到視覺圖片刺激時P300成分更明顯活躍于額葉區(qū)和頂葉區(qū),在個體處于工作欠載狀態(tài)后大腦額葉區(qū)和頂葉區(qū)的P300成分活躍程度下降。

2)煤礦企業(yè)應該合理規(guī)劃生產(chǎn)作業(yè)時間,使輪班制更科學化和人性化,以減少監(jiān)檢崗位的工作欠載現(xiàn)象;同時,企業(yè)應定期進行問卷調(diào)查,隨時關(guān)注存在工作欠載狀況的監(jiān)檢人員并及時給予心理輔導,以此來減少因不能及時識別安全隱患而導致的事故頻率。

3)本文僅探討工作欠載狀態(tài)下監(jiān)檢人員警覺性注意的變化特征,多數(shù)情況下,由于輪班制的存在,工作超載和工作欠載是同時存在的,后續(xù)可繼續(xù)探究工作超載和工作欠載對監(jiān)檢人員注意力的聯(lián)合影響。