中國載人航天發(fā)展迅速，但是空間飛行環(huán)境對航天員認(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航天員科研訓(xùn)練中心團隊合作在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動作控制能力。
長期以來，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作控制，因此非特異性壓力因素能否通過影響認(rèn)知系統(tǒng)造成動作控制特征的改變還存在爭議。本研究采用了極簡的手指按鍵任務(wù)（圖1A），最小化了微重力對動作控制的直接影響，并通過在中國空間站任務(wù)中開展的行為學(xué)實驗，量化研究了航天員在飛行前、飛行中、飛行后的動作時間控制特征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在軌飛行期間航天員的動作時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變化，同時地面控制組的多次測量也沒有變化。
通過對動作時間的認(rèn)知建模（圖1B），該研究進一步發(fā)現(xiàn)，動作時間控制變異性增加并沒有伴隨動作執(zhí)行能力的下降，而是伴隨著神經(jīng)中樞的動作計劃的變異性上升（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，進而造成了動作控制的改變。
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）將按鍵的時間節(jié)律分離成中樞噪音和外周動作噪音的數(shù)學(xué)模型示意圖。C）航天員在飛行前、中、后的動作同步的噪音變化情況。動作噪音沒有變化，而中樞噪音顯著增加。
空間飛行環(huán)境為研究人類認(rèn)知提供了獨特的平臺，同時對航天員認(rèn)知的研究也為載人航天任務(wù)的安全高效實施帶來了啟示。感知動作能力是影響航天員在軌工作績效的基礎(chǔ)能力，對其規(guī)律的掌握將有助于航天員未來的長時間空間駐留，對航天人因設(shè)計和人員訓(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航天員科研訓(xùn)練中心人因工程全國重點實驗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)實驗領(lǐng)域項目、科技創(chuàng)新2030-“腦科學(xué)與類腦研究”重大項目和國家自然科學(xué)基金項目等多個基金的資助。
2024-11-21