包佳儀 周前祥 白銀杰

摘要：噪聲作為一種廣泛性發(fā)生的負性事件，可引發(fā)焦慮情緒，導(dǎo)致注意分散。本文通過狀態(tài)-特質(zhì)問卷篩選出符合要求的高焦質(zhì)和低焦質(zhì)兩組被試，噪聲水平為安靜（<30 dB）、50dB和70dB白噪聲組，設(shè)計任務(wù)并采用E-Prime呈現(xiàn)，記錄事件相關(guān)單位，并分析其成分中的P300波幅，基于雙因素方差法進行數(shù)據(jù)處理。結(jié)果表明焦慮水平、噪聲水平及其交互作用對錯誤數(shù)目以及反應(yīng)時沒有明顯的影響;安靜時，高焦質(zhì)組P300波幅顯著高于低焦質(zhì)組，在50dB和70dB均下降且差異不顯著;低焦質(zhì)組P300波幅在50dB噪聲下呈下降趨勢，在70dB噪聲下下降不明顯。

關(guān)鍵詞：白噪聲? 特質(zhì)焦慮? P300? 行為學(xué)? 注意分散

Effect of Noise on the Attention Distraction of Trait Anxiety People

BAO Jiayi*? ZHOU Qianxiang? BAI Yinjie

（School of Biological Science and Medical Engineering， Beihang University， Beijing， 100191 China）

Abstract： As a widespread negative event， noise can cause anxiety and distraction. In this article， two groups， such as high trait anxiety group （HTA） and low trait anxiety group （LTA） were defined according to state-trait questionnaire. The intensity of white noise in the experiment included quiet（<30dB）， 50dB and 70dB. Design the task and present it with E-Prime， and then record the EPR when subjects perform the task. The two-factor analysis of variance was used to deal with behavioral data and the amplitude of P300. The results show that anxiety level， noise level and their interaction have no significant effect on the number of errors and reaction time. The amplitude of P300 for HTA is significantly higher than that for LTA under quiet condition. The amplitude for HTA drops and shows no obvious difference at 50 dB and 70 dB. The amplitude for LTA drops at 50 dB and has no obvious drop at 70 dB.

Key Words： White noise; Trait anxiety; P300; Behavior; Attention distraction

作為一種廣泛性發(fā)生的負性事件，噪聲不僅會損害人的聽覺系統(tǒng)，還會導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)以及心血管系統(tǒng)等的生理甚至病理學(xué)的改變，甚至?xí)绊懘竽X的認知功能，帶來多種消極效應(yīng)[1]。過度的噪聲會對人的認知和行為活動產(chǎn)生負面的影響。由于高焦慮特質(zhì)人群具有較高的負情緒喚醒水平，容易產(chǎn)生較多的焦慮，因此噪聲可能對他們的危害會更大[2]。Eysenck[3]指出焦慮情緒會影響注意抑制功能，如果注意抑制失敗，注意會被分散，進而會影響機體的認知行為?，F(xiàn)有研究表明，噪聲會誘導(dǎo)焦慮情緒，而不同焦慮特質(zhì)的個體對焦慮的負情緒喚醒水平不同[4]。

國內(nèi)外學(xué)者認為P300電位與人類的認知功能、心理活動有關(guān)，與定向活動及注意相聯(lián)系。吳文等人[5]研究發(fā)現(xiàn)注意與P300間存在極強的相關(guān)性，隨著注意分散程度增加，P300電位潛伏期逐漸延長，波幅逐漸降低。Toyoshima[6]對年輕被試在默記靶刺激、忽視靶刺激和閱讀其他材料等三種注意狀態(tài)下的P300進行了研究。此外，還有研究對不同注意狀態(tài)下事件相關(guān)電位的變化特點分析發(fā)現(xiàn)，P300能反映感知、注意、判斷和鑒別等心理過程，其中注意對P300的波幅起著決定性作用。因此P300電位可作為注意的指標(biāo)[7]。

目前，噪聲對認知及執(zhí)行功能的影響方面的研究有待進一步展開。本文擬對不同噪聲對不同焦慮人群在注意力分散方面的影響開展實驗研究，通過采用腦電設(shè)備采集腦電信號并提取事件相關(guān)（Event related potential，ERP），從行為和事件相關(guān)電位兩方面分析不同噪聲強度對不同焦慮水平人群注意力的影響機制。

1 被試篩選方法與任務(wù)設(shè)計

1.1 被試篩選方法

本文采用狀態(tài)—焦慮特質(zhì)問卷（SATI）篩選被試，問卷包括兩個分量表：狀態(tài)焦慮問卷（S-AT）和焦慮特質(zhì)問卷（T-AI）。每個問卷各有20項，其中，1～20題屬于狀態(tài)焦慮問卷，是用于評定即刻的或最近某一特定時間或情景下的害怕、憂慮和神經(jīng)質(zhì)的感受，其中半數(shù)為描述負性情緒的條目，半數(shù)為正性情緒條目。20～40題屬于焦慮特質(zhì)量表，被用來評定被試經(jīng)常性出現(xiàn)的情緒體驗，11項為描述負性情緒條目，9項為正性情緒條目。

在每個問卷中，每項均為1～4級評分，狀態(tài)焦慮問卷中的分級標(biāo)準為：1-完全沒有，2-有些，3-中等程度，4-非常明顯。焦慮特質(zhì)問卷中的分級標(biāo)準為：1-幾乎沒有，2-有些，3-經(jīng)常，4-幾乎總是如此。凡正性情緒項目（1、2、5、8、10、11、15、16、19、20、21、23、24、26、27、30、33、34、36、39項，在計分單上標(biāo)*）均為反向積分，即按上述順序：4-完全沒有或幾乎沒有，3-有些，2-中等程度或經(jīng)常，1-非常明顯或幾乎總是如此。如此設(shè)計的目的是使問卷本身心理誘導(dǎo)作用降到最低限度，自動糾正自評者夸大或縮小其主觀感覺的傾向。分數(shù)越高，焦慮程度越高。

針對某高校男生發(fā)放230份問卷，最終得到有效問卷204份。統(tǒng)計問卷答案，按照評分標(biāo)準算出每個參與者的得分，按照得分由高到低將參與者排序，選出得分數(shù)高的前20%被試為高分組和得分低的后20%的被試為低分組，再分別從高分組內(nèi)選出分數(shù)最高的6個男生作為高焦慮特質(zhì)組，從低分組內(nèi)選出分數(shù)最低的6個男生作為低焦慮特質(zhì)組。最終共有12名男性被試參加了后續(xù)試驗。其中，高焦慮特質(zhì)組平均年齡為23.52歲，標(biāo)準差為1.56，焦慮特質(zhì)得分平均值為56，標(biāo)準差為3.52;低焦慮特質(zhì)組的平均年齡為22.98歲，焦慮特質(zhì)平均值為32，標(biāo)準差為2.89。T檢驗結(jié)果表明兩組被試的年齡差異不顯著，因此在結(jié)果分析時可排除年齡因素，且兩組被試焦慮特質(zhì)得分差異顯著。

1.2 任務(wù)設(shè)計與呈現(xiàn)

為研究不同噪聲強度水平對高低特質(zhì)焦慮人群在注意力分散方面影響，確定被試內(nèi)因素為噪聲水平，分別為安靜時（低于30dB）、50dB白噪聲、70dB白噪聲;被試間因素為特質(zhì)焦慮水平，即高特質(zhì)焦慮和低特質(zhì)焦慮。任務(wù)總共包含有320個trial，分為4個大組，分別為練習(xí)組，安靜組，50dB白噪聲組和70dB白噪聲組。其中練習(xí)組還設(shè)計有20個trial，其他3個組有100個trial。

基于E-Prime心理學(xué)操作平臺編寫相應(yīng)操作程序，根據(jù)整體流程時間軸和不同噪聲水平流程時間軸，依次出現(xiàn)提示界面、練習(xí)組、休息界面、安靜組、休息界面、50dB白噪聲組、休息界面、70dB白噪聲組。在測試時E-Prime會自動記錄下被試的反應(yīng)時和答案，在用E-Prime編程時預(yù)設(shè)了每個trial的正確答案，因此E-Prime會自動將被試答案與正確答案相比較，記錄下被試每個trial是否正確。然后屏幕就會自動跳轉(zhuǎn)到下一個trial，直到100個trial結(jié)束。

2 實驗結(jié)果分析

實驗采用Synamps RT放大器和配套的Curry 7軟件完成腦電信號的采集。針對得到的不同噪聲水平下被試正確反應(yīng)時的平均數(shù)和被試在不同噪聲水平下的錯誤trial的個數(shù)，基于SPSS軟件對數(shù)據(jù)進行分析處理。

2.1 反應(yīng)時分析

考慮到焦慮水平和噪聲水平二者之間的交互作用，在SPSS里進行雙因素方差分析，結(jié)果如表1所示，分析可得焦慮水平、噪聲水平及兩者之間的交互作用對反應(yīng)時都沒有明顯的影響。

2.2 錯誤數(shù)目分析

將焦慮水平作為被試間變量，噪聲水平作為被試內(nèi)變量，對被試在不同條件下的錯誤數(shù)目進行雙因素方差分析，結(jié)果如表2所示，分析可得焦慮水平、噪聲水平及兩者之間的交互作用對錯誤數(shù)目都沒有明顯的影響（P>0.05）。C2為焦慮組數(shù)據(jù)，C3為噪聲水平數(shù)據(jù)列

2.3 P300波幅分析

測試得到了每種噪聲水平情況下68個通道的ERP波形。P3b的產(chǎn)生是跟機體的生理特性有關(guān)的，即P3b是由大腦特定區(qū)域的神經(jīng)元產(chǎn)生，大多數(shù)研究表明P3b的產(chǎn)生是在大腦頂葉，對應(yīng)電極帽上的38號FZ通道，表現(xiàn)出明顯的P3b波形，其它通道沒有發(fā)現(xiàn)P3b波形，因此選擇FZ及FZ通道附近的P3b波幅進行疊加平均，得到的就是該噪聲水平下P3b的波幅。

圖1和圖2分別給出了一個高焦質(zhì)和低焦質(zhì)被試在安靜、50dB噪聲和70dB噪聲時的ERP波形，圖中藍線代表安靜狀態(tài)，綠線代表50dB，紅線代表70dB狀態(tài)。由圖1可見，P300的波幅隨著噪聲強度的增大而減小，因為P300表示對靶刺激注意力分散的程度，注意力越被噪聲分散，P300的波幅就越小，因此這個高焦質(zhì)的被試隨著噪聲強度的增大，被噪聲分散的注意力就越多，集中在靶刺激的注意力越少。由圖2可見P300的波幅隨著噪聲強度增大變化不大，被噪聲分散的注意力并不多;在70dB時P300的波幅比前兩組稍大。研究表明在70dB附近，人的工作記憶能力提升，可能喚醒程度提高。

安靜時，高低焦慮組P300波幅的值差別較大，低焦慮組P300波幅為（3.69±1.29），高焦慮組P300波幅為（6.69±0.88），兩者差別顯著（P<0.05）。由于P300波幅的減小與注意分散程度有關(guān)，因此將安靜組作為參照組，根據(jù)幅值變化率=（實驗組-對照組）/對照組，可計算出50dB和70dB噪聲組P300幅值變化率，結(jié)果如表2所示。

由表2可知，在50dB噪聲時，無論高低焦慮特質(zhì)組的P300波幅都呈下降趨勢，高焦慮組的P300波幅變化率的（-0.291±-0.139）相對與低焦慮組變化率（-0.016±0.354）更小，說明低焦慮組P300波幅下降幅度小于高焦慮組的下降幅度。且在低焦慮組中P300波幅的變化還有正數(shù)，說明50dB時，低焦慮被試中有個別被試的P300波幅升高了。在50dB噪聲時，高焦慮特質(zhì)被試的注意力均被噪聲所分散，低焦慮特質(zhì)被試的注意力也呈分散趨勢，但是注意力分散相較于高焦慮特質(zhì)被試分散的更少，并且個別被試的注意力反而更為集中了。

此外，在70dB噪聲時，高焦慮組的P300波幅仍在減小，進行T檢驗發(fā)現(xiàn)，50dB噪聲組與70dB噪聲組P300的變化率差異不顯著，因此對于高焦慮特質(zhì)被試來說，不同強度的噪聲在注意力分散的程度上是沒有差別的。低焦慮組的P300波幅下降不明顯，且更多的被試P300波幅增加，這說明被試的注意力分散情況減輕了，且更多被試的注意力相對于安靜時刻更為的集中。

3 結(jié)語

本文通過對噪聲對特質(zhì)焦慮人群注意影響研究主要得出如下結(jié)論：（1）焦慮水平、噪聲水平及兩者之間的交互作用對錯誤數(shù)目和反應(yīng)時都沒有明顯的影響，但在70dB情況下，高低焦慮特質(zhì)被試的正確反應(yīng)時都得到了明顯的改善。（2）對于高焦慮特質(zhì)被試，在50dB和70dB時，所有被試的P300波幅相對于安靜時都有所下降，且50dB與70dB對P300波幅的減少沒有顯著性差異，噪聲都會使高焦慮被試對靶刺激的注意分散，且沒有顯著性差別。（3）對于低焦慮特質(zhì)被試，在50dB作用下，P300波幅整體呈現(xiàn)下降趨勢，個別被試P300波幅上升說明被試對靶刺激注意力存在分散作用;在70dB作用下，低焦質(zhì)人群P300波幅沒有明顯的下降趨勢，反而有更多被試P300波幅增加，說明噪聲可讓低焦質(zhì)被試對靶刺激的注意更為的集中。

參考文獻

[1] S. Shiva， A. Mohsen， G. Rostam， B. Mohammad. The Effects of Noise on Human Cognitive Performance and Thermal Perception under Different Air Temperatures. [J].Journal of Research in Health Sciences，2019，19（4）：e00464.

[2] 季淑梅，步鑫鑫，荀興苗，等.高特質(zhì)焦慮個體執(zhí)行控制功能及其腦網(wǎng)絡(luò)研究[J].中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報，2021，40（3）：272-279.

[3] C. Elisa， G. Simona， L. Mark. Digital Antianxiety Treatment and Cognitive Performance： an Experimental Study [J].European Economic Review，2020，132：103636.

[4] B. Hadiatou， G. Philippe， B. Parya， et al. Cognitive function during passive heat exposure is not affected by short‐term heat acclimation [J].The FASEB Journal，2020，34（S1）：1.

[5] 杜好瑞，穆俊林，李六一，等.精神分裂癥患者注意狀態(tài)對事件相關(guān)電位P300的影響[J].中國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志，2015，25（5）：49-52.

[6] K. Toyoshima， A. Toyomaki， A. Miyazaki， et al. Associations between cognitive impairment and P300 mean amplitudes in individuals with bipolar disorder in remission [J].Psychiatry Research，2020，209（5）：113125-113131.

[7] S. Ahuja， R. K. Gupta， D. Damodharan， et al. Effect of music listening on P300 event-related potential in patients with schizophrenia： A pilot study [J].Schizophrenia Research，2020，216：85-96.

中圖分類號：F810 DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2109-5640-1231 第一作者：包佳儀，（1991—），女，博士，無，研究方向為航空航天工效學(xué)、生理信號監(jiān)測

作者簡介：包佳儀（1991—），女，博士研究生，研究方向：航空航天工效學(xué)、生理信號監(jiān)測 。

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