李遠(yuǎn)飛,國(guó)耀宇,胡松林,楊振中,王 博,王健全,程 亮,馬紅磊,王紅暉,梁鴻影,牛聰敏
(中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心, 北京100094)
噪聲是航天、航空、航海中重要環(huán)境因素之一,噪聲暴露會(huì)對(duì)作業(yè)人員的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)、工作績(jī)效及情緒產(chǎn)生影響。 研究表明個(gè)體差異與人的噪聲敏感性(Noise Sensitivity)有關(guān)。
噪聲敏感者的學(xué)習(xí)績(jī)效、記憶和心算能力等受噪聲環(huán)境的影響更大,由于他們更關(guān)注噪聲,比那些對(duì)噪聲不敏感的人更容易發(fā)現(xiàn)噪聲的威脅性,并在聽(tīng)覺(jué)及非聽(tīng)覺(jué)效應(yīng)有所體現(xiàn)。 而且由于負(fù)性情緒出現(xiàn),對(duì)噪聲的適應(yīng)性可能會(huì)更慢。 噪聲敏感性被認(rèn)為是一種穩(wěn)定的人格特質(zhì)與噪聲暴露本身無(wú)關(guān)。 噪聲作為一種應(yīng)激源會(huì)令受試者產(chǎn)生煩惱等負(fù)面反應(yīng),這類應(yīng)激反應(yīng)直接影響健康狀態(tài),由于噪聲敏感者對(duì)噪聲煩擾程度更大,因此對(duì)身體健康的危害更大。
Job認(rèn)為噪聲敏感性由對(duì)刺激的生理反應(yīng)、聽(tīng)敏度、對(duì)一般噪聲的態(tài)度、關(guān)于噪聲具有負(fù)面影響的普遍信念、對(duì)噪聲以外的壓力因素同樣具有敏感性等幾方面構(gòu)成,而Ellermeier 等的研究結(jié)果卻認(rèn)為噪聲敏感與聽(tīng)敏度無(wú)關(guān),但可以反映對(duì)聲音的態(tài)度和評(píng)價(jià)傾向,不同個(gè)體對(duì)同一噪聲表現(xiàn)出不同的煩擾反應(yīng)。 噪聲敏感屬于心理聲學(xué)范疇,國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于噪聲敏感性尚無(wú)明確統(tǒng)一的概念定義。 明確可判定噪聲敏感性的效應(yīng)指標(biāo)尚未見(jiàn)報(bào)道,而利用噪聲敏感性問(wèn)卷測(cè)試的方法成為主要定義噪聲敏感的方式之一,其中Weinstein 噪聲敏感性(Weinstein Noise Sensitive,WNS)量表得到了廣泛的應(yīng)用,以預(yù)測(cè)噪聲引起的煩惱、憤怒等負(fù)面情緒反應(yīng)。
為探究噪聲敏感性作為影響因素,是否會(huì)對(duì)志愿者在短期噪聲暴露環(huán)境下表現(xiàn)出不同效應(yīng),本實(shí)驗(yàn)利用WNS 量表進(jìn)行噪聲敏感性分組,分析模擬航天噪聲環(huán)境短時(shí)間暴露對(duì)個(gè)體聽(tīng)閾、工作績(jī)效、煩擾度的影響,并研究不同噪聲敏感性分組與噪聲效應(yīng)之間的關(guān)系,進(jìn)而為噪聲敏感性人群判定指標(biāo)的選擇提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
本文旨在研究短時(shí)、中等強(qiáng)度噪聲對(duì)人的影響,且噪聲暴露以不出現(xiàn)志愿者永久性聽(tīng)閾偏移為前提。 結(jié)合前期研究結(jié)果,將噪聲強(qiáng)度設(shè)定為88 dBA,暴露時(shí)間為1 h,頻譜特性采用模擬載人航天艙內(nèi)噪聲譜。
33 名健康志愿者(男性25 人、女性8 人),年齡(32.5±2.48)歲。 實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行外耳道和鼓膜檢查,排除鼓膜充血及穿孔。 志愿者經(jīng)聽(tīng)力測(cè)試檢查,其中有26 名純音聽(tīng)閾水平在125 ~8000 Hz頻段聽(tīng)閾值均≤25 dB HL,另外7 名志愿者存在至少一個(gè)頻率聽(tīng)閾值大于正常閾值25 dB HL 的情況。 選擇受試者時(shí)考慮到如限制聽(tīng)力水平范圍,可能削弱噪聲敏感性與聽(tīng)閾關(guān)系的相關(guān)性影響數(shù)據(jù),因此本研究未排除這7 名輕度聽(tīng)力受損志愿者。 志愿者均充分了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,并簽署知情同意書(shū),本實(shí)驗(yàn)獲得中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。
噪聲暴露實(shí)驗(yàn)在聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行,噪聲由JBL 音箱播放,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)聲場(chǎng)均勻,噪聲強(qiáng)度控制以志愿者雙側(cè)耳邊噪聲聲壓級(jí)確定;純音測(cè)聽(tīng)在隔聲室內(nèi)測(cè)試,隔聲室聲場(chǎng)滿足純音測(cè)聽(tīng)要求。
聲場(chǎng)測(cè)試設(shè)備采用丹麥B&K2250 聲級(jí)計(jì),純音測(cè)聽(tīng)采用丹麥Astera 型純音聽(tīng)力計(jì),工效測(cè)試設(shè)備采用NeuroSky 公司的Mindwave mobile 便攜式腦波設(shè)備。
2.4.1 純音聽(tīng)閾測(cè)試
使用Astera 型純音聽(tīng)力計(jì)對(duì)志愿者進(jìn)行純音測(cè)聽(tīng)(125~8000 Hz)和擴(kuò)展高頻(9 ~16 kHz)測(cè)聽(tīng),測(cè)聽(tīng)在噪聲暴露前安靜條件下及噪聲暴露結(jié)束后即刻進(jìn)行。
2.4.2 績(jī)效測(cè)試
航天噪聲可影響航天員短時(shí)記憶、辨別和比較、多任務(wù)等績(jī)效表現(xiàn)。 針對(duì)上述可能受噪聲影響的任務(wù)類別,實(shí)驗(yàn)分別選取圈數(shù)字、心算,和工作記憶(2-Back)測(cè)試。 圈數(shù)字測(cè)試用于反映辨別和比較能力,測(cè)試設(shè)備為Mindwave mobile 便攜式腦波設(shè)備,分析參數(shù)為圈數(shù)字得分和時(shí)長(zhǎng);心算測(cè)試可反映志愿者思維能力并涉及記憶能力,測(cè)試時(shí)間為2 min,分析參數(shù)為完成的正確題數(shù)、錯(cuò)誤題數(shù)及正確率;工作記憶測(cè)試用于反映志愿者短時(shí)記憶力,分析參數(shù)為正確率。
為避免績(jī)效的學(xué)習(xí)效應(yīng),正式實(shí)驗(yàn)前受試者均進(jìn)行績(jī)效操作訓(xùn)練。
2.4.3 主觀噪聲敏感性測(cè)試
采用Weinstein 噪聲敏感性量表,WNS 量表原始版為21 題,采用6 點(diǎn)Likert 計(jì)分方式。WNS 得分越高,表明志愿者的噪聲敏感程度越高。 本文使用將英文版譯成中文版的WNS 量表。
2.4.4 煩擾度測(cè)試
煩擾度量表參照GB/Z21233—2007《聲學(xué)應(yīng)用社會(huì)調(diào)查和社會(huì)聲學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)噪聲煩惱度》,包括描述性等級(jí)量表和數(shù)字等級(jí)量表。描述性等級(jí)量表分5 個(gè)等級(jí): 一點(diǎn)沒(méi)有、輕微、一般、嚴(yán)重、非常嚴(yán)重,分別對(duì)應(yīng)數(shù)字等級(jí)值為0 ~10 來(lái)定量描述煩惱程度。
2.4.5 噪聲敏感性分組
參考文獻(xiàn)[7]的分組方法,按照WNS 得分將志愿者分為低敏感組(低于平均值-標(biāo)準(zhǔn)差) 和高噪聲敏感組(高于平均值+標(biāo)準(zhǔn)差),并取得分范圍在平均值±標(biāo)準(zhǔn)差內(nèi)為中敏感組。 本文參照文獻(xiàn)[7]分組方法,但在確定中敏感組時(shí),如按取平均值±0.5 標(biāo)準(zhǔn)差范圍定義中敏感組,會(huì)排除10 名志愿者樣本。 考慮到總樣本偏少,更容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)分散,不具有趨勢(shì)性,故對(duì)中敏感組取值范圍進(jìn)行了調(diào)整:分組后低敏感組(n =5)得分為34.8±6.57,中敏感組(n =24)得分為59.8±8.89,高敏感組(n =4)得分為86.5±17.14。 各組之間敏感度得分差異具有顯著性(P<0.001)。
實(shí)驗(yàn)前對(duì)志愿者進(jìn)行工效訓(xùn)練, 使志愿者操作熟練且績(jī)效得分達(dá)到穩(wěn)定后方可視為訓(xùn)練完成。
志愿者完成WNS 調(diào)查后,首先在隔聲室完成125~8000 Hz 純音測(cè)聽(tīng)和擴(kuò)展高頻9 ~16 kHz 測(cè)聽(tīng);然后在實(shí)驗(yàn)室安靜環(huán)境下(本底噪聲35.0 dBA),進(jìn)行績(jī)效測(cè)試,作為安靜條件下的對(duì)照組數(shù)據(jù);隨后志愿者開(kāi)始接受噪聲暴露,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用B&K2250 型聲級(jí)計(jì)進(jìn)行聲級(jí)監(jiān)測(cè),使志愿者耳邊聲壓級(jí)保持在(88 ± 1) dBA,噪聲暴露持續(xù)時(shí)間1 h、頻譜特性采用航天艙內(nèi)噪聲譜。噪聲暴露開(kāi)始20 min 后,志愿者再次進(jìn)行績(jī)效測(cè)試,作為噪聲組績(jī)效數(shù)據(jù);噪聲暴露開(kāi)始45 min后進(jìn)行煩擾度測(cè)試。 噪聲暴露1 h 中止后,志愿者即刻進(jìn)行純音和擴(kuò)展高頻測(cè)聽(tīng)。
33 名志愿者噪聲暴露前后聽(tīng)閾變化結(jié)果如表1 所示。 對(duì)照組與噪聲組配對(duì)樣本t 檢驗(yàn)結(jié)果顯示:噪聲暴露后多個(gè)頻率出現(xiàn)暫時(shí)性聽(tīng)閾偏移,在頻率125 Hz、1 kHz,和2 kHz 變化具有顯著性(P<0.05)。 表1 結(jié)果表明在88 dBA、暴露1 h 模擬航天噪聲的短時(shí)暴露下,可引起志愿者在中低頻段出現(xiàn)暫時(shí)性聽(tīng)閾偏移。
表1 噪聲暴露前后聽(tīng)閾變化結(jié)果(n=33,±s)Table 1 Results of hearing changes before and after noise exposure(n=33,±s)
噪聲暴露前后志愿者績(jī)效測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。將噪聲環(huán)境下與對(duì)照相比,噪聲下圈數(shù)字得分、速算正確率降低,圈數(shù)字所用時(shí)長(zhǎng)在噪聲下縮短;速算在噪聲下的正確題數(shù)和錯(cuò)誤題數(shù)均有所增加,但正確率降低;工作記憶的正確率在噪聲下提高。但各績(jī)效參數(shù)結(jié)果的改變未見(jiàn)顯著性(P>0.05)。
主觀噪聲敏感性得分未發(fā)現(xiàn)男性和女性之間的性別差異。 得分具有較大的分布范圍(24 ~112分),分布呈現(xiàn)正態(tài)分布(shapiro-Wilk 檢驗(yàn),P =0.226)。 平均值為59.3,標(biāo)準(zhǔn)差為16.62。 對(duì)問(wèn)卷進(jìn)行了信度檢驗(yàn),Cronbach 一致性系數(shù)為0.937,每個(gè)信度指標(biāo)均達(dá)到了可接受的水平,由此可見(jiàn)本文采用的噪聲敏感性量表可靠性較高。
分組后比較3 組的絕對(duì)聽(tīng)閾結(jié)果,3 組在125~16 000 Hz的絕對(duì)聽(tīng)閾差異不顯著,噪聲敏感程度與噪聲暴露后聽(tīng)閾變化水平未見(jiàn)相關(guān)性(P >0.05)。 1 kHz 以下3 組的絕對(duì)聽(tīng)閾均值差異不大,而在1 kHz 頻率以上高敏感組在多個(gè)頻率閾值低于低敏感組,甚至差值超過(guò)10 dB。 3 組的絕對(duì)聽(tīng)閾結(jié)果和噪聲暴露1 h 后的聽(tīng)閾變化見(jiàn)圖1。由圖1 可以看出,高敏感組的聽(tīng)閾變化在多個(gè)頻率出現(xiàn)負(fù)值,即聽(tīng)敏度有提高趨勢(shì)。 其中在4 kHz頻率處組間差異顯著(P<0.001),其他頻率差異不顯著。 高敏感組在噪聲暴露后出現(xiàn)多個(gè)頻率聽(tīng)敏度提高的現(xiàn)象與以往認(rèn)為的噪聲暴露后出現(xiàn)聽(tīng)閾偏移的結(jié)論有所偏差,該結(jié)果是高敏感者表現(xiàn)的特殊生理反應(yīng)還是其他原因,需要增大樣本量進(jìn)一步研究驗(yàn)證。
圖1 噪聲暴露前后志愿者絕對(duì)聽(tīng)閾與閾移Fig.1 Threshold of audibility and threshold shift of volunteers before and after noise exposure
不同敏感組之間的3 種績(jī)效測(cè)試結(jié)果表現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì),測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。 各組在噪聲環(huán)境下的圈數(shù)字時(shí)長(zhǎng)均縮短,但得分均有所下降,各組之間差異不具顯著性(P>0.05)。 速算方面,低敏感組正確題數(shù)下降,而錯(cuò)誤題數(shù)上升;而中敏感組的正確題數(shù)和錯(cuò)誤題數(shù)均上升,高敏感組卻表現(xiàn)為正確題數(shù)上升、錯(cuò)誤題數(shù)下降,正確率升高的趨勢(shì)。 低敏感組正確率下降,高敏感組正確率上升,中敏感組正確率基本不變。 在工作記憶測(cè)試方面,各組在噪聲環(huán)境下的正確率均提升,各組之間差異不顯著。 為探究績(jī)效測(cè)試結(jié)果與不同敏感組和噪聲環(huán)境的相關(guān)性,使用一般線性模型(GLM)對(duì)噪聲敏感性和是否噪聲暴露兩因素進(jìn)行方差分析,兩因素對(duì)績(jī)效水平的交互作用不顯著(P>0.05)。
表2 安靜環(huán)境與噪聲環(huán)境績(jī)效變化結(jié)果(n=33,±s)Table 2 Results of performance changes in quiet environment and noise environment(n=33,±s)
表3 不同噪聲敏感組之間績(jī)效表現(xiàn)結(jié)果(n=33, ±s)Table 3 Results of performance among different noise sensitive groups(n=33, ±s)
將煩惱度選項(xiàng)的一點(diǎn)沒(méi)有、輕微、一般、嚴(yán)重、非常嚴(yán)重5 項(xiàng)量化為1~5 的數(shù)字,各組敏感程度見(jiàn)圖2。 結(jié)果表明對(duì)噪聲主觀越敏感,煩擾程度越大,煩惱值也越高,其中煩惱度之間差異具有顯著性。 此外噪聲敏感程度與煩惱度及煩擾值之間均具有相關(guān)性。 噪聲敏感性與煩惱度的r =0.511,P =0.02;噪聲敏感性與煩惱值的r =0.435,P =0.011。
噪聲暴露對(duì)聽(tīng)力損傷一般從10 ~20 kHz 的擴(kuò)展高頻開(kāi)始,其變化是從20 kHz 向10 kHz 處發(fā)展。 此時(shí)如不加以防護(hù),10 ~20 kHz 聽(tīng)閾值損傷達(dá)到一定程度,則可波及到3 ~6 kHz 聽(tīng)閾,甚至出現(xiàn)語(yǔ)言聽(tīng)力障礙。 然而本實(shí)驗(yàn)志愿者在1 h 的噪聲暴露前后擴(kuò)展高頻變化不顯著,而在125 Hz、1 kHz、2 kHz 變化具有顯著性,這可能與模擬航天噪聲低頻段能量豐富的頻譜特性有關(guān);需要注意的是1 kHz、2 kHz 均在語(yǔ)頻范圍之內(nèi),相對(duì)擴(kuò)展高頻聽(tīng)閾偏移可能帶來(lái)更大的負(fù)面影響。 航天器內(nèi)低頻噪聲成分較豐富,除了對(duì)聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的損傷外,還是影響思維能力的主要頻率成份,因此,需更加注重航天器艙內(nèi)噪聲低頻段控制問(wèn)題。
圖2 不同噪聲敏感組之間煩惱程度的結(jié)果Fig.2 Results of annoyance degree among different noise sensitive groups
國(guó)外學(xué)者認(rèn)為噪聲敏感性的絕對(duì)聽(tīng)閾未見(jiàn)明顯差異的測(cè)試,是基于1 kHz 單頻的測(cè)試結(jié)果。 本研究結(jié)果顯示隨著頻率升高,低敏感組與高敏感組的聽(tīng)閾差異逐漸變大,個(gè)別頻率超過(guò)10 dB,但組間差異不具顯著性(P>0.05)。 雖然噪聲敏感高、低的人群絕對(duì)聽(tīng)閾無(wú)明顯差異這一結(jié)論與之前的研究一致,但在擴(kuò)展高頻的差異現(xiàn)象不容忽視。 因此,主觀噪聲敏感度反映的不僅僅是對(duì)噪聲的主觀感受,還可能也與個(gè)體的聽(tīng)敏度相關(guān)(感受到了更多的聲音),后續(xù)需要增大樣本量以進(jìn)一步驗(yàn)證假設(shè)。
不同噪聲敏感組之間在圈數(shù)字、速算和工作記憶的績(jī)效差異不顯著,但其各組間在噪聲環(huán)境下績(jī)效表現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì),這可能與選擇的3 項(xiàng)測(cè)試項(xiàng)目反映的腦力工作模式有關(guān)。 按照腦力工作模式可分為淺加工工作(比較物理特征)和深加工工作(對(duì)意義進(jìn)行比較,如是否屬于同一語(yǔ)義范疇)。 深度處理比表面處理需要更多的時(shí)間,因此,更容易受到刺激(如噪聲)的影響。而本文研究績(jī)效主要屬于淺加工層面。 另外噪聲暴露是影響準(zhǔn)確性或是影響速度,還是兩者均有,常與指導(dǎo)語(yǔ)有關(guān),本實(shí)驗(yàn)的提示語(yǔ)為“又好又快”地完成,使志愿者努力克服噪聲影響,盡可能快而準(zhǔn)確地完成績(jī)效任務(wù)。 影響噪聲對(duì)工作的表現(xiàn)也可能與性格有關(guān),內(nèi)向或外向性格在噪聲環(huán)境也會(huì)表現(xiàn)出不同的工作能力。 上述原因使噪聲環(huán)境下的績(jī)效結(jié)果未出現(xiàn)顯著性改變。
“煩人”的主觀體驗(yàn)是對(duì)噪聲的常見(jiàn)反應(yīng)。不同的個(gè)體對(duì)相同的噪聲可能表現(xiàn)出不同的煩擾反應(yīng),這些個(gè)體的差異可以部分歸因于噪聲靈敏度的差異。 人對(duì)噪聲其中一個(gè)反應(yīng)是煩惱,反應(yīng)對(duì)健康的影響比噪聲暴露本身相關(guān)性更大。因此利用噪聲敏感性與煩惱度顯著正相關(guān)關(guān)系,可以預(yù)測(cè)噪聲對(duì)個(gè)體健康影響的程度。
在88 dBA 模擬航天艙內(nèi)頻譜特性的噪聲環(huán)境下暴露1 h,可導(dǎo)致人耳在個(gè)別頻率出現(xiàn)暫時(shí)性聽(tīng)閾偏移,需要有針對(duì)的開(kāi)展噪聲控制以及聽(tīng)力防護(hù),以應(yīng)對(duì)未來(lái)長(zhǎng)期飛行環(huán)境所面臨的噪聲問(wèn)題。 88 dBA 的噪聲環(huán)境對(duì)本實(shí)驗(yàn)采用的腦力要求不高的注意力、記憶力、速算測(cè)試影響不顯著。高噪聲敏感組與低敏感組的絕對(duì)聽(tīng)閾差異不顯著,但隨著頻率的升高,聽(tīng)閾差異呈增大趨勢(shì)。 高噪聲敏感組噪聲環(huán)境下的簡(jiǎn)單績(jī)效工作與低噪聲敏感者差異不顯著。 主觀噪聲敏感與煩惱程度顯著正相關(guān),因此可將WNS 量表作為預(yù)測(cè)噪聲煩惱程度的指標(biāo)。 今后可進(jìn)一步增加受試者數(shù)量,并重點(diǎn)關(guān)注中低頻的聽(tīng)閾變化,同時(shí)擴(kuò)展其他更為復(fù)雜的績(jī)效操作測(cè)試,以進(jìn)一步研究其與噪聲敏感性的關(guān)系。