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睡眠剥夺前后不同耐受组脑电网络功能链接特征差异性分析
杨昊平;叶珈妤;秦海波;徐鹏;曹子卿;张越;迟立忠;姜林;吴斌;目的 通过24 h睡眠剥夺试验,探讨24 h睡眠剥夺耐受人群和不耐受人群在静息态和Flanker任务下的脑电活动差异及其对认知控制功能的影响。方法 面向社会招募39名志愿者,剔除和脱落7例,纳入统计32例(耐受组16例,不耐受组16例),分别在24 h睡眠剥夺前后进行静息态和Flanker任务下的脑电测量。结果 不耐受组在睡眠剥夺后认知功能明显下降,而耐受组在睡眠剥夺后仍能保持稳定的认知表现。脑网络分析显示,不耐受组在睡眠剥夺前表现出高频段(Beta、Gamma)的超链接特征,而在睡眠剥夺后,这些连接性显著下降,尤其是Gamma频段的连接显著减弱。耐受组在任务下表现出Theta和Alpha频段的连接增强。通过结合空间模式网络特征,线性判别分析的分类性能在睡眠剥夺前后均显著提升,特别是在Flanker任务不一致的条件下,进一步验证了空间模式网络特征在鉴别耐受与不耐受人群方面的有效性。结论 本研究提供了睡眠剥夺对认知功能影响的新视角,为睡眠剥夺后耐受与不耐受人群的鉴别提供了新依据。
急性低压缺氧与常压缺氧对人体影响的比较研究
吉耀轩;黄正;徐墨涵;毛国赟;路志红;王云英;目的 比较两种缺氧耐力检查与体验方法对生理机能和认知能力的影响,为选择合适的缺氧耐力训练方法提供参考。方法 筛选7名青年男性志愿者,以空军军医大学学员为主,平均年龄20.5岁,分别采用载人低压舱与低氧混合气吸入进行急性高空缺氧暴露,采集志愿者血氧饱和度、心率、血压以及神经机能数据。结果 两种缺氧暴露均会导致志愿者血氧饱和度降低,心率和血压代偿性升高,认知能力下降。其中3 000 m缺氧暴露15 min后血氧饱和度稳定在90%水平,心率稳定在80次/min;5 000 m缺氧暴露15 min后血氧饱和度稳定在80%水平,低压缺氧心率稳定在90次/min,常压缺氧心率稳定在85次/min。血压在缺氧过程中有升高趋势但变化不明显。3 000 m缺氧暴露对工作能力影响较小,其中缺氧2 h后心算、图形记忆和曲线吻合能力值显著降低(P<0.05);5 000 min缺氧暴露对工作能力影响较大,在缺氧2 h后5项神经机能检测项目的能力值均显著降低(P<0.05)。结论 两种缺氧暴露方式均导致志愿者的血氧饱和度降低,心率和血压代偿性升高。常压缺氧训练和低压缺氧训练,在生理和认知能力等指标上无明显差异;但二者各有优势,可根据训练环境选择合适的方法,以更好地完成高空生理训练与研究工作。
基于人工神经网络的超重环境下人的多维效能评估模型
刘敏;宫献文;李乃良;石玉生;赵东明;谢岚;江源;郑剑;吴斌;黄伟芬;超重环境可对人体生理、情绪及认知功能产生诸多影响,载人登月和深空探测任务的超重环境更加复杂,对航天员的心理素质和操作能力提出了更高的要求。为了更加客观和精准地评价人在超重环境下的效能,利用人工神经网络误差反向传播算法,构建超重环境下基于人的生理、情绪及认知能力的多维效能评估模型。经过验证和比较,最终选定4层人工神经网络,2个隐含层,29个节点输入,1节点输出,本试验样本的模型精度可达93.55%,数据增强后精度可达98.3%。该模型可以实现对超重环境下受试者效能的自动化测评,减少对专家主观打分的需求,减弱对主试主观判断的依赖,更加全面精准定量评估人在超重环境下的能力,为后续利用人工智能技术建立超重主试/主教员的辅助决策系统提供了技术支撑。后续可根据在超重环境下构建的基于人的生理、情绪及认知能力的效能评估模型,利用人工智能技术建立超重主试/主教员的辅助决策系统,为更加高效精准的航天员/飞行员超重选拔、训练或鉴定提供支持。
低氧暴露后战斗机飞行员脑功能改变的静息态功能磁共振研究
梁明龙;徐建华;朱金旺;陈珊珊;姜贤豪;陆勤燕;目的 采用静息态功能磁共振成像技术结合低氧模拟实验,探究急性缺氧对战斗机飞行员脑功能及认知能力的影响。方法 筛选2022年6月至2023年10月于某单位疗养的健康战斗机飞行员60名,通过吸入氧浓度为11.1%的低氧混合气体模拟5 000 m高空环境,对比分析低氧暴露前后神经心理测评结果及脑功能影像数据。结果 神经心理测评显示,低氧暴露后飞行员空间旋转测验(P=0.01)与二维数字搜索测验(P<0.01)的单位时间正确率显著下降,表明其空间想象与信息加工能力受损,而其他认知维度(如空间定位、学习能力)未见明显变化。静息态功能磁共振成像分析结果表明,低氧暴露后飞行员双侧额上回局部一致性减弱,而初级视皮质(双侧矩状皮质)局部一致性值增强;全局功能连接密度(FCD)分析显示,默认网络核心脑区(双侧扣带回后部、楔前叶)的FCD值显著降低。相关性分析进一步表明,空间想象能力下降与楔前叶FCD值降低呈正相关(r=0.57,P<0.01),提示该脑区在空间认知中起关键作用。结论 低氧暴露通过削弱高级认知脑区的局部与全局连接,引发视觉相关脑区的代偿性增强,导致飞行员特定认知功能受损。研究结果为解析低氧暴露下飞行员行为异常的神经机制提供了影像学证据,对优化飞行训练、改进防护措施及保障航空安全具有重要意义。
深空探索作业人员辐射敏感性选拔基础与技术研究进展
娄鹏博;王红晖;张成普;赵亚丽;在深空探索任务中,高能带电粒子辐射构成的极端空间环境对载人航天构成重大威胁。作业人员可能面临辐射剂量超标及累积性辐射损伤风险,使辐射敏感性成为深空辐射防护体系的关键环节。本文基于Pub Med数据库发表的51篇高质量文献进行系统分析,总结了空间辐射敏感生物标志物与深空探索作业人员辐射敏感性选拔技术的研究进展,并对未来发展方向进行展望,以期为载人深空探测任务提供理论支撑,同时为核工业从业人员及核事故应急救援人员提供参考。