湿热环境暴露下人体认知表现衰减规律与评价

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全球变暖的加剧导致近年来极端气候事件频发(如热浪),湿热环境/气候以更高的频率出现并影响人们的工作和生活,如引起中暑、热射病等健康问题。最重要的是持续性的湿热环境会损伤人的认知功能,从而增加了作业风险、影响人的安全与健康。但是,很多情况下人们不得不在湿热环境下工作,尤其是认知需求较高的工作,如夏季室外精密仪器调试维修、湿热气候区的现代军事演习与行动等。因此,为了保证湿热环境暴露中作业人员的安全和健康,维持较高的工作效率,开展了湿热环境暴露下人体认知表现变化规律的研究非常必要。针对湿热环境暴露下人体认知表现的变化,本研究共招募了14名右利手男性受试者,采用试验方法(客观生理参数测量和主观量表调查相结合)在32、35、38和41℃,70%RH的湿热环境下进行长时间(180min)的暴露试验。试验期间全程测量受试者的皮肤温度、核心温度、出汗量,并实时记录心电数据以进行心率变异性分析。同时,受试者被要求在每种湿热环境温度下完成5组认知测试和5组调查问卷(共30min/组),每组认知测试包含5种不同类型的子认知测试任务,对应了人体不同的认知功能,子任务的顺序遵循Latin Square Design。5组问卷包含了人体对湿热环境的主观评价和对自身疲劳、努力程度与情绪的主观评价。最后基于试验数据从人体生理与心理层面出发,探索全暴露时段内多种认知负荷和湿热环境持续刺激下人体认知表现的衰减规律,并建立认知表现评价模型。本研究的主要结论如下:(1)核心温度与平均皮肤温度的差Δt可以反映人体对热环境的耐受能力,Δt=1℃可能是人体对湿热环境的耐受临界值。当Δt小于1℃时,受试者无法忍受当前的湿热环境。(2)受试者完成认知任务的平均正确率随着环境温度升高而降低,并且在同一湿热环境下正确率与暴露时间呈近似“U型”关系;平均反应时间随环境温度升高而增加,并且在同一湿热环境下反应时间与暴露时间呈近似“倒U”关系;受试者的平均认知表现随环境温度升高而降低,并且在同一湿热暴露下认知表现随暴露时间呈近似“U型”关系。(3)研究证实,在全暴露时间内受试者的认知表现受到生理和心理因素的综合影响。通过分析湿热暴露下人体相对认知表现与客观生理参数、主观心理因素之间的关系,探明了暴露过程中人体心理代偿和生理代偿的作用机理,验证了“心理因素如情绪和主观努力等可以抑制认知表现的衰减、热调节可以延缓认知表现衰减速率”的研究假设。在此基础上建立了湿热环境暴露下人体认知表现的分区评价模型:其中心理代偿相关的评价模型(RCP-PANAS)为一次函数关系,而生理代偿相关的评价模型(RCP-LF/HF)呈三次函数关系,且存在明显的分级衰减特征。
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