消防員腦電活動(dòng)的功率譜分析

消防員腦電活動(dòng)的功率譜分析

在宇宙環(huán)境中，由于重量、噪聲和長(zhǎng)期隔離，乘客的一系列精神癥狀，如焦慮、易怒和憤怒，導(dǎo)致工作效率降低。因而在航天中航天員自始自終都處于心理生理應(yīng)激狀態(tài),這種應(yīng)激狀態(tài)主要表現(xiàn)為以情緒緊張、運(yùn)動(dòng)失調(diào)和植物性神經(jīng)機(jī)能紊亂為特征的癥候群。解決這一問題的關(guān)鍵是要求航天員的心理訓(xùn)練和支持小組采用各種有效的方法對(duì)其進(jìn)行訓(xùn)練,以預(yù)防和緩解航天員在航天中的不良情緒及緊張狀態(tài)。國(guó)內(nèi)外有關(guān)心理放松訓(xùn)練的方法較多,但涉及到航天員的心理放松訓(xùn)練的研究報(bào)道較少,因而應(yīng)根據(jù)每個(gè)航天員的個(gè)性特點(diǎn)探索一套行之有效的方法,其中音樂放松訓(xùn)練就是一種較有效的方法。本文通過分析12名飛行員在音樂聲和噪聲狀態(tài)下的腦電功率譜的變化規(guī)律探討了航天員心理放松訓(xùn)練方法。腦電記錄及分析被試者為12名男性,右利手,年齡為30±0.58歲,經(jīng)臨床檢查無中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病,臨床腦電圖檢查均為正常。實(shí)驗(yàn)按以下3種狀態(tài)連續(xù)進(jìn)行,每種狀態(tài)持續(xù)6min,每種狀態(tài)之間間隔3min:(1)背景噪聲為30~32dB的安靜狀態(tài);(2)聲壓級(jí)為70dB的噪聲狀態(tài);(3)聲壓級(jí)為70dB的中國(guó)名樂。聲源由愛華錄放機(jī)及帶有功率放大器的有源音箱組成,噪聲聲級(jí)由經(jīng)過精密聲級(jí)計(jì)(BK2231)校準(zhǔn)的聲級(jí)計(jì)(BK2236)監(jiān)測(cè),聲級(jí)波動(dòng)范圍不大于2dB。腦電記錄系統(tǒng)采用英國(guó)OXFORDMedilogMR95型16導(dǎo)數(shù)字式動(dòng)態(tài)腦電記錄系統(tǒng)記錄,單極導(dǎo)聯(lián)按國(guó)際10-20系統(tǒng)取前額、中額、中央、頂、枕、前顳、中顳、后顳區(qū)(FP1、FP2、F3、F4、C3、C4、P3、P4、O1、O2、F7、F8、T3、T4、T5、T6)16個(gè)部位放置頭皮電極,以耳電極(A1-A2)為無關(guān)電極,控制頭皮阻抗小于5kΩ,腦電波的采樣率為208Hz,記錄和采集3種狀態(tài)下的16導(dǎo)的腦電信號(hào)。采用富立葉公司研制的動(dòng)態(tài)腦電后處理系統(tǒng)對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。分析內(nèi)容包括腦電信號(hào)的數(shù)字濾波;應(yīng)用參數(shù)化模型(AR模型)方法計(jì)算16導(dǎo)腦電6個(gè)頻段的功率譜密度,6個(gè)頻段定義如下:δ(0.25~3.00)、θ(3.25~7.00)、α1(7.25~10.00)、α2(10.25~13.00)、β1(13.25~20.00)、β2(20.25~30.00)。組間數(shù)據(jù)比較由t檢驗(yàn)測(cè)定差別是否具有顯著意義。種狀態(tài)腦電能量的比較3種狀態(tài)下6頻段腦電標(biāo)準(zhǔn)功率譜的變化比較(圖1)與安靜狀態(tài)比較,在δ頻段聽音樂和聽噪聲時(shí)的腦電能量都呈增高趨勢(shì);在θ頻段聽音樂時(shí)腦電能量增高,聽噪聲時(shí)腦電能量降低;在α1頻段聽音樂時(shí)腦電能量降低,聽噪聲時(shí)的能量變化與平靜狀態(tài)相比沒有明顯變化。在α2、β1、β23個(gè)頻段則3種狀態(tài)下的腦電能量沒有明顯變化。從圖中還可以看出,在安靜狀態(tài)下,α主峰在α1頻段,在音樂狀態(tài)下,α主峰沒有移動(dòng)仍在α1頻段,但主峰能量降低,噪聲狀態(tài)下變化不明顯。3種狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)結(jié)果(表1、2)噪聲狀態(tài)和安靜狀態(tài)以及安靜狀態(tài)和音樂狀態(tài)腦電能量變化的比較在統(tǒng)計(jì)學(xué)上均無顯著性差異。噪聲狀態(tài)和音樂狀態(tài)的腦電能量的變化比較在統(tǒng)計(jì)學(xué)上有顯著性差異。從頻域的變化來看,樂聲狀態(tài)腦電能量在α1頻段呈明顯減少趨勢(shì),在θ頻段呈增加趨勢(shì),在其他頻段則無明顯改變。從空間域的變化來看,θ頻段:聽完樂聲后的腦電的能量較聽完噪聲后的腦電能量在右額區(qū)、中額區(qū)及左右前顳區(qū)明顯增加。α1頻段:聽完樂聲后的腦電能量較聽完噪聲后的腦電能量在額區(qū)、中央?yún)^(qū)、前顳區(qū)明顯減少。因此,變化主要集中在前額顳區(qū)和中央?yún)^(qū),而頂枕區(qū)的變化不明顯。音樂和噪聲狀態(tài)下的腦電特征變化精神因素對(duì)腦電活動(dòng)有很大影響,早在三十年代,Berger就已觀察到在注意力集中或精神緊張時(shí),腦電中的α節(jié)律受到抑制或消失,部分人可出現(xiàn)θ節(jié)律,而在精神放松時(shí)α節(jié)律明顯增強(qiáng),但精神放松到一定階段而出現(xiàn)倦意時(shí),α節(jié)律則漸漸解體,同時(shí)θ活動(dòng)增強(qiáng)。因此,在四十年代,α指數(shù)就作為情緒穩(wěn)定性的指標(biāo)來反映人的情緒表現(xiàn),情緒穩(wěn)定的人的α指數(shù)較高,而情緒沖動(dòng)或處于焦慮狀態(tài)的人的α抑制較多。近年國(guó)外研究資料表明,腦電θ波的變化與人的心理活動(dòng)和情感變化密切相關(guān)。在聽了音樂后愉悅和放松狀態(tài)下或者思維高度活躍狀態(tài)下,θ頻段的能量明顯增高,α頻段的能量明顯降低,且α峰頻前移。在本實(shí)驗(yàn)中由于噪聲水平低,作用時(shí)間短,雖然沒有引起焦慮和煩躁,但被試者主訴不愛聽,有厭煩感,而在聽音樂時(shí)都表示心情愉悅,噪聲狀態(tài)和樂聲狀態(tài)出現(xiàn)的結(jié)果正好反應(yīng)了人的這種情緒的變化。樂聲狀態(tài)中人的精神放松,與噪聲和安靜狀態(tài)相比,α1頻段的能量降低,而θ頻段的能量增高,但由于我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)間較短,所以沒有出現(xiàn)α峰值的移動(dòng)。另外我們發(fā)現(xiàn)這幾個(gè)頻段的能量的變化主要集中在大腦的前額顳區(qū)和中央?yún)^(qū),這正與大腦的解剖位置相對(duì)應(yīng)。大腦的額葉前部即額極是人類高級(jí)精神活動(dòng)的中樞,它產(chǎn)生的神經(jīng)電沖動(dòng)反應(yīng)在腦電圖上即為前額顳區(qū)和和中央?yún)^(qū),國(guó)外研究也表明在聽音樂時(shí)腦電的變化主要集中在額區(qū)。另外,額區(qū)與植物神經(jīng)功能調(diào)節(jié)有著重要的關(guān)系。這就解釋了人在情緒波動(dòng)時(shí),除了腦電圖特定區(qū)域的變化外還有呼吸、血壓、心率等植物神經(jīng)方面的變化。既然噪聲是一種令人煩躁的聲音,那么為什么實(shí)驗(yàn)中噪聲狀態(tài)中的腦電功率譜的變化與安靜狀態(tài)相比沒有顯著性差異呢?考慮有以下幾個(gè)原因,我們所給的噪音是一個(gè)中強(qiáng)度噪音,且持續(xù)時(shí)間較短,因此這種刺激從時(shí)間和強(qiáng)度上都還沒有達(dá)到令人煩躁的狀態(tài)。另外,人對(duì)聲音的感受表現(xiàn)在腦電圖上有很大的個(gè)體差異,在一個(gè)群體中往往個(gè)體的差異會(huì)被群體所掩蓋,因此我們對(duì)這12名中每一位被試者樂聲和噪聲狀態(tài)前后的腦電變化進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果我們發(fā)現(xiàn),在噪聲狀態(tài)中有3名被試者的腦電的變化與平靜狀態(tài)相比有顯著性差異,其中9號(hào)被試者的腦電變化最為典型,表現(xiàn)為β1頻段能量明顯增高(表3)。同樣,在樂聲狀態(tài)中也有3名被試者的腦電變化與平靜狀態(tài)相比有顯著性差異。既然腦電的變化可以反映人的情緒的變化,那么這幾個(gè)對(duì)噪音或樂音很敏感的個(gè)體就需要我們特別關(guān)注了。國(guó)外有資料表明用音樂對(duì)人進(jìn)行放松訓(xùn)練時(shí),不同性格類型的人在腦電方面的變化不一樣,其中具有A型性格的人的變化最為明顯。由于我們?cè)趯?shí)驗(yàn)前未對(duì)被試者作人格類型分析,所以我們不能對(duì)這幾名受試前后腦電變化比較大的被試者進(jìn)行推測(cè)。另外由于