különbségek

  • elemeket
  • absztrakt
  • bevezetés
  • az eredmény
  • vita
  • mód
  • Vizsgálati populáció és fMRI protokoll
  • Az fMRI adatok általános lineáris modelljének (GLM) előzetes feldolgozása és elemzése
  • További részletek
  • Hozzászólások

elemeket

  • Hibaelhárítás
  • Szenzoros feldolgozás

absztrakt

A SPASA hiánya és az információk háromdimenziós ábrázolásának téves értelmezése egyértelműen a balesetek oka, ezért ezeket a fontos készségeket tesztelik a pilóta értékelések során. A légitársaság jogszabályaitól függően a pilóta értékelések különböző teszteket tartalmaznak, és azokat különböző tanúsított szervezetek végzik. Ezeket az értékeléseket általában multimodális értékelési folyamatban hajtják végre, amely általában különféle kognitív képességeket tesztel, mint például a mechanikai megértés és a technikai ismeretek, a numerikus érvelés, a hallási és vizuális információk rövid távú memóriája, az észlelés sebessége, a figyelem ellenőrzése, a reakcióidő, a pszichomotor több feladat és térbeli orientáció 6. A többfeladatos koordináció teszteléséhez gyakran többfeladatos koordinációs tesztet használnak, amely három különböző feladat egyidejű végrehajtását igényli: kompenzációs megfigyelési feladat, akusztikus feladat és műszerfigyelő feladat.

Ezen fogalmi megfontolások mellett számos empirikus különbséget találtak a valós térbeli megismerés és az absztrakt mentális forgatás között. A viselkedés szintjén különbségeket figyeltek meg a mentális rotációban (azaz a külső tárgy forgása) és az egocentrikus nézet (azaz adaptáció) keresésében7, ami a megfelelő kognitív mechanizmusok eltérésére utal. Ezenkívül a mentális forgatás és az űrhajtómű tényleges teljesítménye közötti kapcsolatot vizsgáló tanulmányok csak tapasztalatlan vagy képzetlen pilótákban 8, 9 sofőrökben és 10 sebészekben találtak ilyen kapcsolatot. Wolf és mtsai. A 9. például megmutatta, hogy a kezdő járművezetők parkolási képességeiket és mentális rotációs paradigmájukat értékelték a megfelelő vezetési tapasztalattal rendelkező férfiak csoportjához képest. Amikor azonban a kísérletet később megismételték, ez a nemi különbség csak az absztrakt mentális rotációs paradigma esetében volt megfigyelhető, de nem a vezetési feladat esetében, ahol a feladat teljesítését a vezetési élmény szintje határozta meg szerzett.

Ezek az eredmények együttvéve nemcsak azt a kérdést vetik fel, hogy a Shepard-Metzler mentális rotációs funkció végrehajtása valóban tükrözi-e a valós készségek aktuális szintjét az űrteljesítményben egy adott szakmában, hanem a jövőbeni egyén számára előrejelző funkcióját is. képzésen és tapasztalaton alapuló fejlesztés. Ebben a tanulmányban olyan műszerértelmezési (IIT) feladatot terveztünk és hajtottunk végre, amely nagyon hasonlít a helyzetjelzőhöz, amely a pilóta által a repülőgép helyzetének meghatározásához használt fő eszköz, és ezáltal közelíti a pilóta tényleges követelményeit és feltételeit a való életben. . miközben még mindig nagyon hasonlítható Shepard-Metzler (SMT) szerepéhez a mentális rotáció terén a vizuális ingerek és az alany reakcióinak bemutatása tekintetében a két gomb egyikének megnyomásával (1. ábra).

A feladat feltételeit váltakozó blokkokban mutattuk be (időtartama 20 s). Az alanyoknak a gombbal kellett eldönteniük, hogy a bal és a jobb kép megegyezik-e (azaz ugyanaz az objektum-e, és hogy a helyzetjelző egybeesik-e a repülőgép háromdimenziós tájolásával a magasság és a görgetés tekintetében). A gomb megnyomása után új inger jelent meg; a teszt maximális időtartama nem volt. A példa megoldásai: SMT: helyes, helytelen, helyes; IIT: rossz, helyes, helyes.

Teljes méretű kép

Megvizsgáltuk az új IIT-hez kapott biológiai szubsztrátumokat, összehasonlítva a Shepard-Metzler mentális rotáció elvont szerepével. Továbbá összehasonlítottuk a feladat-specifikus teljesítményt és a feladat-specifikus agyi aktiválást a két feladat között annak felmérése érdekében, hogy az SMT megbízható eszköznek tekinthető-e a repülési térbeli felismerési képességek vizsgálatához.

az eredmény

Az egyéni repülési tapasztalatok (pl. Repülési órák, repülőgép-típusok és életkor) nem jártak szignifikáns különbségekkel az egyéni viselkedésben vagy az agyi aktivációban. A résztvevők átlagosan szignifikánsan teljesítettek (páros t-teszt, T = 4,62, p

Az egymást átfedő feltételek lila színnel jelennek meg. A t-statisztika statisztikai küszöbértékét p-ben határoztuk meg

A t-statisztika statisztikai küszöbértékét p SMT-re állítottuk.

vita

Ez a tanulmány a hivatásos légitársaság pilóták térbeli megismerésének neurobiológiai összefüggéseit vizsgálta a reális helyzetmutatón megjelenített információk (műszerértelmezés, IIT) értelmezésében vagy egy általános mentális rotációs feladat végrehajtásában (Shepard-Metzler feladat, SMT).

Noha a repülési rendszerek és az automatizálás folyamatos fejlesztése miatt magas szintű biztonságot sikerült elérni a repülésben, az eljárások, valamint a pilóta kiképzése, a balesetek és események továbbra is fennállnak, valamint olyan emberi tényezők, mint az SA és különösen a térbeli SA elvesztése. A baleseti/eseményes jelentésekben kulcsfontosságúként jelentik 5 Bár a térbeli dezorientáció eredete gyakran a központi idegrendszeren kívüli fiziológiai folyamatokkal függ össze (pl. a vestibularis rendszerben) 11, a térbeli dezorientáció leküzdését a rendszer és a kijelző kialakítása befolyásolhatja. Ezért a térbeli dezorientáció megelőzését célzó képzési programok többsége ezekre a fiziológiai folyamatokra összpontosít. A neurológiai folyamatok ismerete több olyan kognitív tréningre összpontosító prevenciós programhoz vezethet.

Ami a legfontosabb, hogy nem találtunk szignifikáns összefüggést mindkét típusú feladat pontossága között a pilóták között, ami arra utal, hogy az absztrakt mentális rotációs készségek önmagukban nem elegendőek a feladat pontosságának előrejelzéséhez a műszer értelmezése során. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy az absztrakt mentális kompetenciák jobb eredményekhez vezethetnek az adott űrhajtómű-feladatok képzésének kezdeti szakaszában. Tapasztalt előadók esetében azonban megállapították, hogy ezek a kezdeti különbségek enyhülnek, és főként az adott tapasztalati szinttől függenek 9, 10. Felfedezéseik egyértelműen azt sugallják, hogy az űrhajtómű-szakértelem egy valós forgatókönyvben, például a műtétben vagy a vezetésben csak részben támaszkodik az absztrakt mentális rotációs készségekhez szükséges agyi hálózatra. A perspektíva szerepének megkülönböztetése a motoros mentális forgatással szemben szintén nagy jelentőséggel bír a kijelzők és az eszközök kialakítása szempontjából. A térbeli tudatosság fenntartása és (újbóli) létrehozása, azaz a repülőgépek jelenlegi és jövőbeli hozzáállásának tudatosítása központi követelmény a pilóták számára.

Másrészt a reakcióidők szignifikáns összefüggését figyeltük meg két különböző feladat között. A válaszidő kritikusan függ az egyéni teljesítménymutatóktól, például az éberségtől és a magabiztosságtól. A gyors feldolgozás azonban nem elengedhetetlen cél a vizsgálatunkban használt feladatokban, és a résztvevőket megfelelő utasításokkal látták el. Légi pilóták esetében a repülőgép aktuális állapotának helyes értelmezése az alapja a vonatkozó döntéshozatalnak. Általában nem figyeltünk meg szignifikáns összefüggést a feladat pontossága és a válaszidők között. Az SMT-k esetében azonban jelentős negatív összefüggés van a válaszidők és a feladat pontossága között, amelyet az IIT nem figyelt meg. Ez további támogatást nyújt arra vonatkozóan, hogy az SMT teljesítménye nem megbízható előrejelzője más térfelismerési feladatoknak, például az IIT-nek, és így nem megbízható rétegzési eszköz a kísérleti értékelés során.

Összefoglalva, bár megmutatjuk, hogy a neurális hálózatokban az aktiváció jelentős átfedése van a feladat mindkét körülményében, azt tapasztaltuk, hogy az aktivációs modellekben is jelentős különbségek vannak a műszer értelmezése és a nem esztétikai mentális forgatás között. E feladat két pontossága közötti korreláció hiányával kombinálva eredményeink azt sugallják, hogy az absztrakt mentális rotációs készségek nem biztos, hogy jó előre jelzik a pilóták és esetleg más képzett valós szakemberek valódi tér-motoros képességeit. Kísérleti tervezésünk során bemutatjuk a repüléssel kapcsolatos kijelzők alkalmazhatóságát fMRI-ingerként. Az agyi aktivációban mutatkozó fontos különbségek kiváltása mellett az új IIT hasznos lehet a jövőbeni repüléstechnikai tanulmányokban, az arc magasabb érvényessége miatt az absztrakt tesztekhez, például az SMT-hez képest.

mód

Vizsgálati populáció és fMRI protokoll

18 férfi hivatásos légi pilótát vizsgáltunk (életkor: 37 ± 7 év, repülési óra: 5500 ± 3000 óra). Az alanyok Shepard-Metzler mentális forgatás (SMT) és műszer értelmezési feladatot (IIT) blokkolt kivitelben (blokkhossz = 20 s, 5 ismétlés, váltakozó SMT és IIT) mutatnak be (1. ábra), funkcionális mágneses rezonancia képalkotáson (fMRI) ) a Bécsi Orvostudományi Egyetem MR Kiválósági Központjában. Valamennyi szervezetnek pénzügyileg megtérültek a részvételük, és erről tájékozott írásbeli beleegyezést nyújtottak be. A vizsgálati protokollt a Bécsi Orvostudományi Egyetem Intézményi Felülvizsgálati Testülete hagyta jóvá. Valamennyi módszert egy jóváhagyott vizsgálati protokollnak, a helyes tudományos gyakorlatra vonatkozó iránymutatásoknak és a Helsinki Nyilatkozatnak (1964) megfelelően hajtották végre, beleértve a jelenlegi módosításokat.

Az alanyokat 3 Tesla TIM Trio MR szkennerrel (Siemens Medical, Erlangen, Németország) szkenneltük a gyártó 32 csatornás fejtekercsével. Ismételt idõkben az egész agy 270 térfogatát kaptuk sík képalkotó szekvencia (EPI) felhasználásával, több hanggal (TR/TE = 1800/33 ms, felbontás = 1,2 x 1,25,5 mm3, mátrixméret: 128 x 128 × 54 szelet). ).

Az fMRI adatok általános lineáris modelljének (GLM) előzetes feldolgozása és elemzése

Az előzetes feldolgozást és az adatok elemzését az SPM12b-ben végeztük, és 23 szakasz-időzítés korrekciót, igazítást, letekerést, normál MNI sablonnal történő normalizálást és Gauss-féle magsimítást (6 mm FWHM) tartalmazott.

Az egyoldalú GLM elemzés két regresszorból állt (azaz a mentális forgatásból és a műszer értelmezéséből), amelyekben a kanonikus HRF SPM megerősítette az adott állapot kialakulását és időtartamát kódoló boxbox funkciót. Az eredményül kapott kontraszttérképeket a későbbi csoportanalízishez használtuk, hogy megtaláljuk a megfelelő feladatfeltételekhez kapcsolódó agyi aktivációt (p