馬佳馨，李敬強(qiáng)，秦 朗，袁洲旅，吳 玉，王 超

(中國(guó)民航大學(xué) 天津 300300)

目前，眾多公共服務(wù)行業(yè)如交通運(yùn)輸、公共衛(wèi)生、社會(huì)治安等崗位人員處在晝夜倒班等多種違背生物節(jié)律的工作環(huán)境中[1]。為維持社會(huì)公共服務(wù)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，他們的警覺(jué)度、反應(yīng)特性至少應(yīng)保持在正常水平狀態(tài)[2]。周鵬等[3-4]研究表明大腦的警覺(jué)度具有節(jié)律性，在睡眠限制后生物節(jié)律紊亂、大腦各區(qū)域連接性在紊亂階段顯著降低，短暫休息后能有所恢復(fù)但不足以恢復(fù)到基準(zhǔn)水平。本研究欲尋找除睡眠以外的方法來(lái)提升和維持人的警覺(jué)度和反應(yīng)水平。

劉景玉等[5]在對(duì)小鼠針灸研究中發(fā)現(xiàn)足三里穴能補(bǔ)益中氣，針灸足三里穴能夠延緩運(yùn)動(dòng)性疲勞發(fā)生；徐桂芝等[6]研究表明，由于磁場(chǎng)容易透過(guò)皮膚和骨骼而達(dá)到深層組織，磁刺激效果較理想，且磁刺激線圈與被試者身體無(wú)接觸，無(wú)需對(duì)皮膚進(jìn)行預(yù)處理就可以直接施加刺激，對(duì)機(jī)體無(wú)痛無(wú)害，安全性較高?；谝陨涎芯靠芍糯碳な且环N較為理想的刺激神經(jīng)方式，但前期關(guān)于磁刺激的研究?jī)H驗(yàn)證了磁刺激對(duì)身體的無(wú)害性，對(duì)于具體身體某部分磁刺激的作用效果仍有待進(jìn)一步研究。

刺激足三里穴可以激活腦的大部分區(qū)域和增加去甲腎上腺素及多巴胺含量，通過(guò)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用達(dá)到在調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力、增強(qiáng)抗病能力的基礎(chǔ)上提升警覺(jué)度的目的。本論文基于前期研究提出了電刺激足三里穴維持、提升大腦警覺(jué)度的科學(xué)假設(shè)。

結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)際技術(shù)水平，本研究選擇了極低頻(20～100Hz)磁刺激人體足三里穴這一方式研究其對(duì)提升和維持人的警覺(jué)度的作用[7]。通過(guò)對(duì)磁刺激前后被試者自評(píng)量表和選擇反應(yīng)時(shí)測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理和綜合分析，結(jié)果表明磁刺激的確有利于改善人體反應(yīng)特性和提升警覺(jué)度；同時(shí)，本研究也為基于神經(jīng)系統(tǒng)興奮的人體警覺(jué)度提升技術(shù)項(xiàng)目提供了前期理論基礎(chǔ)。

1 研究方法

我們招募了45名被試者(男性和女性數(shù)量大致均等)，將其設(shè)置為真假刺激等對(duì)照組，并進(jìn)行低頻磁刺激實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)利用N-back工作記憶任務(wù)進(jìn)行大腦警覺(jué)度下降建模，通過(guò)真假刺激對(duì)比研究磁刺激對(duì)警覺(jué)度的調(diào)控作用，采用KSS自評(píng)量表獲得主觀疲勞程度。綜合得到量表評(píng)分、行為參數(shù)來(lái)研究電刺激調(diào)控警覺(jué)度的可行性。

經(jīng)皮穴位電刺激(Transcutaneous electrical acupoint stimulation，TEAS)綜合運(yùn)用了中醫(yī)針灸療法和物理電刺激療法，具有安全無(wú)創(chuàng)、簡(jiǎn)捷方便、易于操作的特點(diǎn)。

我們?cè)诤Y選符合要求的被試自愿簽署知情同意書(shū)參與本次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上采用KSS自評(píng)量表測(cè)定被試疲勞程度基線，警覺(jué)度評(píng)估量表得分越高表示警覺(jué)度越差，疲勞量表得分越低則表示越疲勞。然后讓被試通過(guò)電腦程序進(jìn)行約20min的N-back實(shí)驗(yàn)，使被試疲勞程度提升、警覺(jué)度下降，并再次通過(guò)自評(píng)量表記錄被試第二次自評(píng)KSS量表的疲勞程度。之后不間歇地讓被試通過(guò)電腦程序進(jìn)行第一次選擇反應(yīng) 時(shí)測(cè)試，數(shù)據(jù)結(jié)果體現(xiàn)了被試在疲勞狀態(tài)下的反應(yīng) 能力。

采用常規(guī)家用理療儀進(jìn)行30min的雙側(cè)足三里穴位電刺激。實(shí)驗(yàn)組：電極貼片置于被試雙側(cè)足三里穴處，刺激參數(shù)為頻率100Hz的連續(xù)波，刺激強(qiáng)度分為1.8mA組和2.4mA組。對(duì)照組：電極貼片置于被試雙側(cè)足三里穴處，刺激參數(shù)為頻率100Hz的連續(xù)波，刺激強(qiáng)度為0mA。

在刺激過(guò)程中講解數(shù)獨(dú)規(guī)則后讓被試做數(shù)獨(dú)練習(xí)，以保持被試處于持續(xù)工作狀態(tài)。刺激結(jié)束后記錄被試第三次自評(píng)KSS量表的疲勞程度。被試進(jìn)行第二次選擇反應(yīng)時(shí)測(cè)試，數(shù)據(jù)體現(xiàn)了被試在刺激后的反應(yīng)能力。在磁刺激后讓被試進(jìn)行第二次選擇反應(yīng)時(shí)測(cè)試，數(shù)據(jù)結(jié)果體現(xiàn)了被試在進(jìn)行30min極低頻磁刺激足三里后的反應(yīng)活性。通過(guò)對(duì)2次數(shù)據(jù)結(jié)果的處理和分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并分析性別等變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中嚴(yán)格控制單一變量確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

2 實(shí)驗(yàn)任務(wù)

2.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

實(shí)驗(yàn)對(duì)象為某大學(xué)在校本科生，共計(jì)45人。具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 被試人員信息統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Chart of experimenters’ information

2.1.1 納入標(biāo)準(zhǔn)

①年齡在18～23周歲之間。

②聽(tīng)力正常，身體健康，心理正常。無(wú)重大疾 病史。

③自愿接受實(shí)驗(yàn)，并知曉實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)和實(shí)驗(yàn)流程。

2.1.2 排除標(biāo)準(zhǔn)

①正在服用或3個(gè)月內(nèi)服用過(guò)有益智功能的保健品或藥物者。

②正在參加或3個(gè)月內(nèi)參加過(guò)任何記憶力提高班、學(xué)習(xí)輔導(dǎo)班者。

③有器質(zhì)性疾病，如腦性癱瘓、精神分裂癥、視聽(tīng)運(yùn)動(dòng)缺陷、情感障礙、社會(huì)適應(yīng)不良和軀體疾病等患者。

2.2 實(shí)驗(yàn)材料

2.2.1 電腦程序

①N-Back警覺(jué)度下降模型。

②選擇反應(yīng)時(shí)測(cè)試。

2.2.2 自陳量表

采用卡羅林斯卡嗜睡量表(KSS)。

2.3 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)儀器為SDZ-II型電子針療儀，可調(diào)電流檔位分別是2、4、6、8、10mA，可調(diào)磁刺激頻率檔位分別是20、40、60、80、100Hz。

3 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)實(shí)驗(yàn)自變量控制確定被試的分組結(jié)果如表2所示。根據(jù)分組結(jié)果確定刺激和刺激強(qiáng)度對(duì)反應(yīng)速度的影響是否顯著，運(yùn)用SPSS22.0進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)和威爾科克森符號(hào)秩檢驗(yàn)。

表2 被試者分組統(tǒng)計(jì)表Tab.2 Group statistical table of experimenters

4 結(jié)果分析

4.1 自評(píng)量表數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

如表3所示，通過(guò)自評(píng)得分可以看出，男女被試主觀感受N-Back警覺(jué)度下降建模后疲勞程度均增加，但在刺激后疲勞程度均有所緩解，且疲勞分?jǐn)?shù)低于基線值。

表3 自評(píng)量表數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表Tab.3 Statistical table of self-rating scale data

4.2 刺激前后測(cè)得的反應(yīng)時(shí)差異

如表4所示，當(dāng)刺激強(qiáng)度為0mA時(shí)，前后測(cè)得的反應(yīng)時(shí)差異為0.135＞0.05，差異不顯著；當(dāng)刺激強(qiáng)度為6mA、8mA時(shí)，前后測(cè)得的反應(yīng)時(shí)差異為0.000＜0.05，差異顯著。可知，在真刺激的情境下，被試的神經(jīng)系統(tǒng)的興奮狀態(tài)有所改變。

表4 刺激前后反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)分析Tab.4 Data analysis of response time before and after stimulation

4.3 刺激前后測(cè)得的反應(yīng)正確率差異

如表5所示，在所有分組的情況下，男女生前后測(cè)得的反應(yīng)正確率差異均大于0.05，沒(méi)有顯著性差異且后測(cè)的正確率均值均高于前測(cè)。表明刺激后男女生反應(yīng)正確率均有所提高。

表5 反應(yīng)正確率數(shù)據(jù)分析Tab.5 Data analysis of response accuracy

4.4 男女生前后測(cè)反應(yīng)時(shí)差異

去除0mA刺激強(qiáng)度，對(duì)6mA和8mA刺激強(qiáng)度進(jìn)行性別差異分析，分析結(jié)果如表6所示。得到男生的反應(yīng)時(shí)前后測(cè)差異為0.006＜0.05，有顯著性差異；而女生的反應(yīng)時(shí)前后測(cè)差異為0.562＞0.05，差異不顯著。表明男生的神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)于一定強(qiáng)度電刺激的敏感度更高。

表6 性別差異反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)分析Tab.6 Data analysis of response time for gender differences

4.5 6mA刺激強(qiáng)度不同反應(yīng)時(shí)間隔的差異

如表7所示，在6mA刺激強(qiáng)度下，500ms的反應(yīng)時(shí)間隔差異為0.068＞0.05，無(wú)顯著差異；在6mA刺激強(qiáng)度下，1000、1500ms的反應(yīng)時(shí)間隔差異均小于0.05，有顯著性差異。從前后測(cè)反應(yīng)時(shí)的平均值來(lái)看，刺激后的反應(yīng)時(shí)均較刺激前下降，表明6mA的電刺激可以提高神經(jīng)系統(tǒng)的反應(yīng)速度。

表7 6mA不同刺激強(qiáng)度反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)差異分析Tab.7 Analysis of data differences in response timeof different stimulation i ntensities at 6 mA

4.6 8mA刺激強(qiáng)度不同反應(yīng)時(shí)間隔的差異

如表8所示，在8mA刺激強(qiáng)度下，500、1000和1500ms的反應(yīng)時(shí)間隔差異均小于0.05，有顯著性差異。從前后測(cè)反應(yīng)時(shí)的平均值來(lái)看，刺激后的反應(yīng)時(shí)均較刺激前上升。

表8 8mA不同刺激強(qiáng)度反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)差異分析Tab.8 Analysis of data differences in response time of different stimulation i ntensities at 8mA

5 結(jié) 論

使用30min極低頻對(duì)被試進(jìn)行刺激，通過(guò)分析刺激前后的反應(yīng)時(shí)差異和KSS主觀疲勞程度量表得分可以得到：頻率為100Hz、強(qiáng)度為6mA時(shí)，35名被試平均反應(yīng)速度變快且正確率提高，神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性有所提升，其中男性被試的前后測(cè)反應(yīng)時(shí)差異顯著；但相同頻率、強(qiáng)度為8mA時(shí)反應(yīng)速度減慢且相同頻率，強(qiáng)度為0mA時(shí)反應(yīng)速度變快，初步推測(cè)是由于這2種強(qiáng)度下被試均僅有5名，數(shù)量較少，存在誤差。

通過(guò)對(duì)2次選擇反應(yīng)時(shí)測(cè)試時(shí)間的反應(yīng)時(shí)和正確率做出統(tǒng)計(jì)性描述和差異性檢驗(yàn)后得出以下結(jié)論：頻率為100Hz電流刺激提高神經(jīng)系統(tǒng)的傳導(dǎo)速度，使其在警覺(jué)度測(cè)試中反應(yīng)時(shí)間縮短，其中男性被試的前后測(cè)反應(yīng)時(shí)差異更顯著；實(shí)驗(yàn)中假刺激前后測(cè)在反應(yīng)時(shí)上無(wú)明顯差異；在KSS自評(píng)量表的統(tǒng)計(jì)中，刺激后的被試對(duì)覺(jué)醒程度的主觀感受明顯高于刺激前，且較基線水平有上升趨勢(shì)。