中國(guó)載人航天發(fā)展迅速，但是空間飛行環(huán)境對(duì)航天員認(rèn)知的挑戰(zhàn)尚有諸多未知，特別是航天員在太空中的感知和動(dòng)作控制能力的變化規(guī)律尚不明確。
北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院魏坤琳教授課題組與中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心團(tuán)隊(duì)合作在Nature出版的期刊npj Microgravity上發(fā)表題為 Stressors affect human motor timing during spaceflight（https://www.nature.com/articles/s41526-024-00439-8）的論文，提出空間飛行環(huán)境下的非特異性壓力因素影響了航天員的感知?jiǎng)幼骺刂颇芰Α?/p>
長(zhǎng)期以來(lái)，航天界認(rèn)為在軌工作環(huán)境中的非特異性壓力因素（包括隔離密閉環(huán)境、高工作負(fù)荷、睡眠干擾等因素）影響了航天員的感知與動(dòng)作控制。但是，在軌的微重力也可以直接影響人類的感知和動(dòng)作控制，因此非特異性壓力因素能否通過(guò)影響認(rèn)知系統(tǒng)造成動(dòng)作控制特征的改變還存在爭(zhēng)議。本研究采用了極簡(jiǎn)的手指按鍵任務(wù)（圖1A），最小化了微重力對(duì)動(dòng)作控制的直接影響，并通過(guò)在中國(guó)空間站任務(wù)中開(kāi)展的行為學(xué)實(shí)驗(yàn)，量化研究了航天員在飛行前、飛行中、飛行后的動(dòng)作時(shí)間控制特征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在軌飛行期間航天員的動(dòng)作時(shí)間控制的變異性增加，且這種增加具有在軌特異性：航天員飛行前與飛行后無(wú)變化，同時(shí)地面控制組的多次測(cè)量也沒(méi)有變化。
通過(guò)對(duì)動(dòng)作時(shí)間的認(rèn)知建模（圖1B），該研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，動(dòng)作時(shí)間控制變異性增加并沒(méi)有伴隨動(dòng)作執(zhí)行能力的下降，而是伴隨著神經(jīng)中樞的動(dòng)作計(jì)劃的變異性上升（圖1C）。因此，該結(jié)果提示在軌的非特異性的壓力因素造成了認(rèn)知改變，進(jìn)而造成了動(dòng)作控制的改變。
圖1.同步+延續(xù)的節(jié)奏性按鍵任務(wù)。A)：任務(wù)示意圖。被試按鍵以同步于節(jié)律聲音刺激，聲音結(jié)束后，延續(xù)其按鍵節(jié)奏直至試次結(jié)束。B）將按鍵的時(shí)間節(jié)律分離成中樞噪音和外周動(dòng)作噪音的數(shù)學(xué)模型示意圖。C）航天員在飛行前、中、后的動(dòng)作同步的噪音變化情況。動(dòng)作噪音沒(méi)有變化，而中樞噪音顯著增加。
空間飛行環(huán)境為研究人類認(rèn)知提供了獨(dú)特的平臺(tái)，同時(shí)對(duì)航天員認(rèn)知的研究也為載人航天任務(wù)的安全高效實(shí)施帶來(lái)了啟示。感知?jiǎng)幼髂芰κ怯绊懞教靻T在軌工作績(jī)效的基礎(chǔ)能力，對(duì)其規(guī)律的掌握將有助于航天員未來(lái)的長(zhǎng)時(shí)間空間駐留，對(duì)航天人因設(shè)計(jì)和人員訓(xùn)練也有一定的指導(dǎo)意義。
北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院魏坤琳教授和中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心人因工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王春慧研究員為本文共同通訊作者，魏坤琳課題組已畢業(yè)博士生、中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心副研究員田雨和魏坤琳課題組博士后張昭然為論文的共同第一作者。該研究得到了載人航天工程航天醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域項(xiàng)目、科技創(chuàng)新2030-“腦科學(xué)與類腦研究”重大項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等多個(gè)基金的資助。
2024-11-21