模拟航母着舰下滑阶段心理训练对操作人员脑功能网络影响的研究

《Frontiers in Psychology》：Study on the effects of mental training on brain functional networks in operators during the glide phase of simulated carrier-based aircraft landing

　　

为提升航母着舰下滑阶段的飞行表现与安全裕度，研究人员从飞行表现、脑电图（electroencephalogram, EEG）功率谱密度（power spectral density, PSD）、样本熵（sample entropy, SE）及功能连接（functional connectivity, FC）四个维度，系统探究综合心理训练对受训人员脑功能网络的影响。研究招募46名参与者并随机分为训练组与对照组，所有参与者佩戴EEG设备，在模拟航母着舰平台完成动态着舰任务。结果显示，心理训练后训练组飞行表现显著优于训练前，表现为下滑轨迹偏差减小、飞行时间缩短，而对照组无显著变化。EEG分析表明，训练组训练后在额叶、顶叶及枕叶α频段，中央区θ频段，以及枕叶β频段的PSD显著升高，提示注意力与工作记忆增强。SE分析显示训练组中央区与顶叶θ频段复杂度升高，反映相关区域脑活动增强。FC分析发现训练组δ频段与α频段连接增强，主要涉及额叶与其他脑区的协作。综上，本研究所采用的心理训练范式显著提升了下滑阶段操作的稳定性、精确度与效率，其机制可能与脑功能网络的优化有关，可为完善航母飞行员着舰训练体系提供参考。

本研究由研究人员发表于《Frontiers in Psychology》，旨在解决航母着舰下滑阶段高风险、高认知负荷情境下的飞行员心理训练机制不明的问题。当前，航母在高海况下运动复杂，甲板长度有限，着舰环境风险显著高于陆基操作，飞行员需在极短时间内完成精确感知、决策与控制。尽管心理训练已应用于提升飞行员抗压能力与认知表现，但其对高动态着舰阶段即时表现及神经可塑性机制的研究仍不足。因此，研究人员结合EEG技术，从行为表现与脑功能变化两方面评估综合心理训练的效应。

研究采用的关键技术方法包括：招募46名健康右利手男性志愿者（年龄22.58±3.44岁），随机分为训练组与对照组；使用自研模拟航母着舰平台复现真实操作环境与电刺激应激条件；采用六模块便携式心理训练系统（多任务、三维轨迹、距离感知、方位感知、速度感知、注意记忆训练）进行为期一个月的训练；使用32导无线便携EEG系统（LiveAmp放大器，采样率250 Hz）按国际10-20系统采集脑电信号，离线重参考至平均参考并进行ICA去噪；采用PSD分析各频段能量变化，SE评估信号复杂度，相位滞后指数（phase lag index, PLI）构建FC网络；使用非参数检验与t检验比较组间与组内差异，并通过Pearson相关分析脑功能指标与飞行表现的关系。

研究结果如下：

3.1 心理训练前后航母着舰下滑表现比较

训练组综合飞行表现指标F显著提升（Z=-2.859, p=0.004），对照组无变化（Z=-0.395, p=0.693）。训练组下滑轨迹偏差与飞行时间均显著低于对照组（p<0.05）。

3.2 心理训练前后EEG PSD结果比较

训练组在α频段（F7、CP5、Pz、O1、Oz）、θ频段（C3、CP5、CP1）及β频段（O1、Oz）PSD显著升高（p<0.05），对照组无显著变化。

3.3 心理训练前后样本熵结果比较

训练组α频段Pz与β频段Pz的SE显著降低，θ频段Fp1、P7、CP2、C4及α频段Cz的SE显著升高（p<0.05）。对照组α频段Pz、F7、FC1的SE显著降低，δ频段P3的SE显著升高。

3.4 心理训练前后功能连接结果比较

训练组δ频段在额-顶、额-颞、额-枕、枕-顶、顶-中央区等多组连接强度下降，α频段在额-顶、额-颞、额-枕、额-中央、颞-中央区连接增强（p<0.05）。对照组连接变化模式与训练组相反。

3.5 EEG指标与飞行表现的相关性

训练组α频段CP5、Pz、O1的PSD与飞行时间呈显著负相关（p<0.05），并与综合表现F正相关；δ频段P7-Cz连接的增强与下滑轨迹偏差减小显著相关（r=-0.433, p=0.003）。

讨论部分指出，心理训练显著优化了下滑阶段的稳定性、精确度与效率，其神经机制可能涉及α频段选择性注意调控、θ频段工作记忆负荷提升及δ/α频段跨脑区协同增强。研究局限性包括单次任务设计无法评估试次内可靠性，以及未能分离认知与运动训练的独立贡献。结论表明，针对情绪稳定、注意分配、空间距离与方位感知的专项心理训练可有效提升航母着舰表现，相关EEG指标可作为未来干预研究的潜在靶点。