美國科學家開發的一種面部紋身可為參與者提供能追蹤大腦何時過度運轉的線索。這種可移除的無線電子紋身，能通過解碼腦電波來測量心理負荷，無需笨重的頭戴設備。該技術可用于追蹤空中交通管制員和卡車司機等工作人員的心理負荷，這類工作者注意力的短暫分散可能會帶來嚴重后果。相關成果近日發表于細胞出版社旗下多學科交叉應用技術期刊《設備》。
“科技發展速度超過了人類進化速度。我們的大腦容量跟不上，很容易過載。”論文作者、得克薩斯大學奧斯汀分校的魯南姝表示，“每個人都有最佳心理負荷閾值，以實現最佳表現。”
人類在認知負荷適中的“恰到好處”區域表現最佳，既不會不堪重負也不會感到無聊。找到這種平衡是實現最佳表現的關鍵。目前的心理負荷評估依賴于美國國家航空航天局任務負荷指數，但這是一種冗長且主觀的調查，一般參與者在完成任務后填寫。
電子紋身通過分析大腦和眼動的電活動（即腦電圖和眼電圖）來提供一種客觀的替代方案。與笨重、有線且涂滿凝膠的傳統腦電圖帽不同，這種無線電子紋身由輕便的電池組和紙一樣薄的貼紙式傳感器組成。這些傳感器能夠拉伸并無縫貼合皮膚，以確保舒適性和清晰的信號。
“令人驚訝的是，盡管腦電圖帽配備了用于大腦不同區域的多個傳感器，但由于每個人的頭型不同，無法獲得完美的信號。”魯南姝說，“但我們能通過測量參與者的面部特征來制造個性化的電子紋身，以確保傳感器始終位于正確的位置并接收信號。”
研究人員在6名參與者身上測試了這種電子紋身，這些參與者完成了一項難度逐漸增加的記憶挑戰。隨著心理負荷的增加，參與者的theta和delta腦電波活動增強，表明認知需求增加，而alpha和beta活動減少，表明心理疲勞。結果表明，該設備可以檢測到大腦何時處于混亂狀態。
該設備不僅能檢測心理負荷，還能預測心理壓力。研究人員訓練了一個計算機模型，基于電子紋身發出的信號來估算心理負荷，成功地區分了不同程度的心理負荷。結果顯示，該設備有可能預測心理疲勞。
成本是該設備的另一個優勢。傳統的腦電圖設備成本可能超過1.5萬美元，而電子紋身的芯片和電池組成本為200美元，一次性傳感器每個約20美元。“成本低使得該設備易于獲取。”得克薩斯大學奧斯汀分校的另一位作者 Luis Sentis 表示，“我的一個愿望是將電子紋身變成可以在家佩戴的產品。”
雖然這種電子紋身只能在無毛皮膚上使用，但研究人員正致力于將其與可在毛發上工作的油墨基傳感器結合。這將實現對整個頭部的覆蓋，從而進行更全面的大腦監測。隨著機器人和新技術越來越多地進入工作場所和家庭，該團隊希望這種技術能夠增強對人機交互的理解。
“長期以來，我們一直在監測工人的身體健康，跟蹤受傷和肌肉勞損情況。”Sentis 說，“現在我們有能力監測心理壓力，而這以前并未被跟蹤。這可能從根本上改變相關單位確保員工整體健康的方法。”
圖片來自：作者
相關論文信息：http://doi.org/10.1016/j.device.2025.100781
本文鏈接：電子紋身也是“壓力預警器”http://m.sq15.cn/show-11-21498-0.html
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