警覺性檢測方法、影響因素和藥物治療的研究進展

摘要：警覺性是應(yīng)對環(huán)境中發(fā)生微小變化的敏感能力，也是各種認知表現(xiàn)任務(wù)的主要組成部分。許多職業(yè)工作人員在工作過程中，都需要良好的身體和高警覺水平，以確保生產(chǎn)、工作場所及自身的安全。因此，本文從近年來國內(nèi)外對于警覺性的檢測方法、影響因素、藥物治療三方面來回顧和總結(jié)警覺性研究進展，以期提高對警覺性的認識，為警覺性的研究和臨床治療提供支持。

關(guān)鍵詞：警覺性；檢測方法；影響因素；藥物治療

中圖分類號： R318.6；R911.7" 文獻標(biāo)識碼： A" 文章編號：1000-503X（2024）04-0581-11

DOI：10.3881/j.issn.1000-503X.15785

Research Progress in Examination Methods，Influencing Factors，and Drug Treatment of Vigilance

YANG Liping，HUANG Lili，WANG Yanyan，YU Shuang，BIAN Hongsheng，JIN Yang

Department of Pharmacology of Chinese Medicine，Heilongjiang University of Chinese Medicine，Harbin 150040，China

Corresponding author：JIN Yang Tel：13804510024，E-mail：golden1027@139.com

ABSTRACT：Vigilance is a sensitive ability to respond to small changes in the environment and it is a major component of various cognitive performance tasks.Professionals in a variety of fields require high physical and vigilance performance during the working process to ensure productivity，workplace safety，and their own safety. This article reviews the research progress in vigilance in terms of the examination methods，influencing factors，and drug treatment in recent years，aiming to improve the understanding of vigilance and provide support for the research on vigilance and clinical treatment of vigilance-related dysfunctions.

Key words：vigilance；examination methods；influencing factors；drug treatment

Acta Acad Med Sin，2024，46（4）：581-591

警覺性被定義為在一定環(huán)境中覺察特定的、不能預(yù)期出現(xiàn)的事件的準(zhǔn)備狀態(tài)，其效率隨時間推移而下降。警覺性是對外界刺激敏感的精神狀態(tài)的量化，心理學(xué)家把警覺性描述為在一段時間內(nèi)對一項任務(wù)保持注意力的能力［1］。許多職業(yè)如飛行行業(yè)、醫(yī)療和教育行業(yè)等的從業(yè)人員，需要持續(xù)保持不同程度的警覺性，但人們在任務(wù)上花費的時間越多，且一直做重復(fù)工作，會逐漸降低對任務(wù)的專注力，導(dǎo)致注意力轉(zhuǎn)移，使警覺性降低，從而可能會造成財產(chǎn)損失、人員傷亡等嚴重的后果。此外，睡眠缺乏，周圍環(huán)境改變等也是影響警覺性的因素。

警覺性的研究對社會安全和醫(yī)學(xué)發(fā)展有著重大意義。目前主要通過填寫量表和客觀檢測來判斷警覺性的變化，也可以通過這些方法獲得的數(shù)據(jù)來分析警覺性藥物治療前后患者警覺性的變化，為臨床用藥提供有效地幫助。適當(dāng)睡眠、光照、溫度等因素的調(diào)節(jié)也可以提高工作者的警覺性，從而避免警覺性降低帶來的危害，使工作更有效進行。目前綜合性論述警覺性的文獻較少，本文將從警覺性的檢測方法、影響因素、藥物治療三方面來對警覺性的研究進展進行綜述。

1 警覺性與持續(xù)注意力

警覺性分為緊張性警覺性和階段性警覺性，緊張性警覺性描述為隨時間緩慢波動的內(nèi)在方面，例如，晝夜節(jié)律變化狀態(tài)；而階段性警覺性描述為快速反應(yīng)的刺激導(dǎo)致注意力的突然增加，例如，快速駛來的汽車［2］。

注意力是所有認知活動的第一步，注意力定義為心理活動對一定對象的指向和集中。注意力也可分為持續(xù)注意力與選擇注意力，持續(xù)注意力是在一段時間內(nèi)保持高度注意的能力，即長時間保持警覺狀態(tài)，選擇注意力是由定向和執(zhí)行控制共同形成的能力［3］。

Robertson等［4］將持續(xù)注意力稱為內(nèi)源性警覺性調(diào)節(jié)（自我持續(xù)注意），是在一段時間里有目的的保持注意力的狀態(tài)，包含了時間因素。同時，警覺性定義為對環(huán)境潛在變化的敏感能力，即在一定時間內(nèi)達到高于閾值水平的能力，有數(shù)量和時間因素。在對注意力的描述中常與警覺性聯(lián)系，警覺性是注意力的特殊形式，表現(xiàn)為人們對潛在的重要信號的持續(xù)關(guān)注［5］。此外，研究者認為警覺是一種特殊的注意，是機體對還沒有出現(xiàn)但可能出現(xiàn)的刺激保持準(zhǔn)備狀態(tài)［6］。保持注意力有益于個人學(xué)習(xí)和工作，是高效完成任務(wù)的保障，而持續(xù)注意力不足主要是缺乏警覺性，因此在實際臨床檢測中，測量警覺性往往是對持續(xù)注意力的測量［7］。

2 警覺性的檢測方法

研究顯示用來檢測警覺性的測試方法有很多，如警覺性評定的主觀量表、連續(xù)性能測試（the continuous performance tests，CPT）、字母劃銷實驗、精神行為警覺測驗（the psychomotor vigilance test，PVT）和生理信號檢測等，這些方法各有特色，適用于不同的檢測情形，要求受試者正確且快速的做出反應(yīng)。警覺性的測試方法分為主觀量表測試和客觀測試，研究者可通過受試者填寫量表、儀器設(shè)備記錄行為學(xué)測試結(jié)果、生理信號數(shù)據(jù)及其他方法來評估警覺性狀態(tài)。

2.1 主觀量表

警覺性評定的主觀量表主要有多倫多醫(yī)院警覺性T測試量表和警覺性問卷等［8-9］。除此以外，睡眠和晝夜節(jié)律都會導(dǎo)致警覺性的變化，可以使用嗜睡量表（如卡羅林斯卡嗜睡量表、愛潑沃斯嗜睡量表、斯坦福嗜睡量表等）中的困倦程度評分情況來推斷警覺性水平的高低，一般來說，困倦程度越高，警覺性越低［10-12］。認知疲勞是指在持續(xù)的腦力工作中認知功能的下降，如警覺性、執(zhí)行注意、工作記憶、判斷和長期記憶回憶等功能下降，因此測試疲勞的量表（如感知運動等級評定、疲勞嚴重程度量表、貝克抑郁量表、冷漠評估量表等）在一定程度上可以反映警覺性的變化［13-15］。表1是主觀評價量表內(nèi)容及評價指標(biāo)。

通過評價嗜睡或者疲勞情況推測警覺性變化是使用廣泛的有效方法，廣泛評估困倦的量表如卡羅林斯卡嗜睡量表、愛潑沃斯嗜睡量表等，具有使用簡單，數(shù)據(jù)易得等優(yōu)點。隨著研究深入，研究者發(fā)現(xiàn)警覺性低不等于困倦或疲勞，困倦和警覺性受損有不同癥狀。Pejovic等［16］調(diào)查了健康年輕人在輕度睡眠限制1周后，連續(xù)3晚恢復(fù)性睡眠的影響，受試者在恢復(fù)性睡眠后沒有表現(xiàn)出任何客觀或主觀的困倦，但他們在PVT中的表現(xiàn)仍然明顯受損。目前嗜睡量表評價警覺性的專業(yè)度較低，為了解決這一實際的問題，國外研究者已經(jīng)開發(fā)了兩種專業(yè)評估警覺性的量表，即多倫多醫(yī)院警覺性T測試量表和警覺性問卷，這兩種量表已證明非常有效，并在評估警覺性水平方面完全可靠，然而我國警覺性的研究工作開展較少，因此在國外測試量表的基礎(chǔ)上研究出適用于中國人群的警覺性測試量表可極大推動我國警覺性的研究工作發(fā)展［17］。

2.2 客觀測試

2.2.1 行為學(xué)測試

行為學(xué)測試通常要求受試者完成指定的任務(wù)，即對視覺或聽覺刺激等做出快速、準(zhǔn)確的反應(yīng)。研究者可以通過分析遺漏和錯誤、反應(yīng)時間和反應(yīng)變異性等測量結(jié)果，評估警覺性的狀態(tài)。

2.2.1.1 視聽整合持續(xù)操作測試

視聽整合持續(xù)操作測試是一種計算機輔助信息處理的注意力診斷測試，測定受試者的反應(yīng)控制力商數(shù)（謹慎、一致性和毅力）、注意力商數(shù)（注意集中和反應(yīng)速度）和警醒商數(shù)［18］。測試過程由熱身、練習(xí)、主測試、恢復(fù)4個階段組成；測試時讓受試者在看到靶目標(biāo)“1”或聽到“one”時，快速點擊鼠標(biāo)左鍵一次，而看到“2”或聽到“two”時，則不點擊鼠標(biāo)，對受試者進行反復(fù)的聽覺和視覺刺激，測試完畢系統(tǒng)自動記錄結(jié)果；通過分析遺漏錯誤頻率、反應(yīng)時間和反應(yīng)變異性等測量數(shù)據(jù)，可以評估持續(xù)注意力、注意力穩(wěn)定性和大腦反應(yīng)速度［19-20］。

2.2.1.2 CPT

CPT是受試者在一段時間內(nèi)對快速呈現(xiàn)一系列視覺或聽覺刺激（通常是數(shù)字、字母、數(shù)字/字母序列或幾何圖形）做出反應(yīng)，是最常用的持續(xù)注意力測試方法［21-22］。 CPT一般是在一定的測試期間（即15～20 min）內(nèi)通過記錄受試者完成一個簡單的任務(wù)（如“去/不去”任務(wù)）情況，在進行任務(wù)時要求受試者集中注意力并保持警惕，臨床醫(yī)師分析記錄數(shù)據(jù)，可客觀評估受試者持續(xù)注意力水平［23］。隨著測試要求的精細和分類，CPT存在多個版本，但整體范式相同。早期版本的CPT要求受試者對一系列字母做出反應(yīng)，并指示他們只有在字母“X”出現(xiàn)時才擊中目標(biāo)，這種形式的任務(wù)與警覺性的結(jié)構(gòu)相關(guān)。當(dāng)擊中非目標(biāo)時稱為委托錯誤，對目標(biāo)刺激“X”沒有反應(yīng)被稱為遺漏錯誤，其中遺漏錯誤被認為是衡量持續(xù)注意力的主要指標(biāo)［24］。康納斯CPT增加了任務(wù)需求，擴展了對持續(xù)注意力、沖動等方面量化的檢測功能，可以用于更好地評估持續(xù)注意力和沖動性，目前廣泛用于持續(xù)注意力測量［25］。

2.2.1.3 字母劃銷實驗

Lojo-Seoane等［26］報道一種字母劃銷紙筆任務(wù)的實驗，可用于檢查選擇性持續(xù)注意、視覺搜索能力和精神運動速度。盡管研究人員已構(gòu)建9種不同的消去任務(wù)（使用字母、數(shù)字、單詞、形狀和圖片），但目前廣泛使用的仍是單字母劃銷任務(wù)。這些字母、數(shù)字等以隨機空間分布呈現(xiàn)，要求受試者快速且準(zhǔn)確地把目標(biāo)字符劃去。字母劃銷實驗和功能磁共振合用研究視覺運動搜索和相關(guān)大腦激活之間的相互作用，結(jié)果顯示較好的實驗表現(xiàn)與額中回活動增加和小腦活動減少相關(guān)，這些研究有助于臨床醫(yī)生后續(xù)評估異常大腦和行為之間的關(guān)系［27］。

2.2.1.4 PVT

PVT是用于測量行為警覺性及持續(xù)性注意能力的一項測試，受試者在指定的刺激間隔（2～10 s）后對隨機呈現(xiàn)的視覺（或聽覺）刺激迅速觸摸屏幕，使用以毫秒為單位的計時器進行計時，顯示受試者對刺激的反應(yīng)時間 ［28］。PVT是使用廣泛的警覺性測量工具，用于評估睡眠剝奪引起的警覺性和持續(xù)注意力的損害［29］。標(biāo)準(zhǔn)的10 min PVT可通過記錄受試者在不同指定的刺激間隔出現(xiàn)視覺（或聽覺）刺激的反應(yīng)時間來衡量持續(xù)注意力，因此，刺激間隔和反應(yīng)時間數(shù)據(jù)化了警覺性的變化［30］。PVT提供了一種簡單的方法來跟蹤警覺性變化，且不會受到天資和學(xué)習(xí)能力的影響。睡眠缺乏引起PVT測試出反應(yīng)時間整體延長、遺漏錯誤（即注意力缺失，定義為反應(yīng)時間≥平均反應(yīng)時間的兩倍）數(shù)量增加以及錯誤次數(shù)（即沒有刺激的反應(yīng)錯誤啟動）增加［31］。

在警覺性測試研究中，儀器設(shè)備測試具有客觀性和實時性的優(yōu)點，同時數(shù)據(jù)分析簡單，且能直觀地反映警覺性的變化。目前警覺性的客觀測試有視聽整合持續(xù)操作測試、CPT、字母劃銷實驗和PVT等，使用廣泛的還是PVT，PVT具有用時少、敏感度高、數(shù)據(jù)處理快、學(xué)習(xí)效應(yīng)小、個體差異影響小的優(yōu)勢，是一種非常靈敏的警覺性測試方法（表2）。研究人員可以根據(jù)年齡段、使用情況的不同去調(diào)整測試時間和條件，盡量在短時間內(nèi)收集大量數(shù)據(jù)，以檢測到警覺性的微小變化為標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適儀器設(shè)備來測試警覺性。

除對人類警覺性的研究之外，科學(xué)家們在動物警覺性研究上開發(fā)與應(yīng)用了嚙齒類動物PVT儀器，為揭示警覺性的神經(jīng)發(fā)生機制、探討疾病對警覺水平的危害，以及篩選具有潛在提高警覺性的藥物，提供了可靠的工具和方法［32］。嚙齒類動物具有晝行夜出的行為特點，在進行實驗設(shè)計時，需充分考慮其晝夜節(jié)律特點，選擇在嚙齒類動物的夜間進行測試，以確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.2.2 生理信號

生理信號主要包括腦電、眼電、肌電、心電信號（electrocardiography，ECG）、呼吸強度和幅度、血氧飽和度、體溫等。

腦電圖為評估警覺性狀態(tài)的金標(biāo)準(zhǔn)，是在頭皮上通過電極記錄腦細胞群的自發(fā)性、節(jié)律性的電活動，將生物電位放大記錄并獲得圖形的技術(shù)［33］。國際上常用的Walter分類法依據(jù)頻率將腦電波分為：δ波（0.5～3.5 Hz）、θ波（4～7 Hz）、α波（8～13 Hz）、β波（14～26 Hz）和γ波（26 Hz 以上）。大腦的疲勞狀態(tài)與α波、θ波密切相關(guān)，隨著工作時間增加，警覺性逐漸下降，α和θ波段的相對能量增加，β波段的相對能量減少［34］。

肌電圖（electromyography，EMG）是應(yīng)用電子學(xué)儀器記錄肌肉靜止或收縮時的電活動以及應(yīng)用電刺激檢查神經(jīng)、肌肉興奮及傳導(dǎo)功能的方法，可以確定周圍神經(jīng)、神經(jīng)元、神經(jīng)肌肉接頭及肌肉本身的功能狀態(tài)。目前用于評價警覺性的肌電圖指針主要包括表面EMG信號線性分析中時域分析的振幅、積分肌電值、均方根值和頻域分析的肌電功率譜、平均功率頻率和中位頻率等，除此之外，還能通過EMG信號的樣本熵和圖的復(fù)雜程度來檢測警覺性狀態(tài)［35］。警覺性下降時肌電圖的一般特征為：（1）表面EMG積分肌電值下降（腰背?。┗蛏仙ㄋ闹。?；（2）表面EMG傅立葉頻譜曲線左移，平均功率頻率和中位頻率線性下降；（3）表面EMG信號的復(fù)雜性下降，熵值減小；（4）功能性電刺激誘發(fā)的EMG峰值下降。

疲勞程度在一定程度上可以反映警覺性的變化，因此也可用ECG來評價警覺性狀態(tài)。有研究報道飛行員在飛行任務(wù)中，心率檢測能夠在飛行階段提供大量數(shù)據(jù)來動態(tài)地評定疲勞程度，是評定疲勞程度的敏感指標(biāo)［36］。Lee等［37］使用可穿戴ECG傳感器采集心率變異性信息來檢測駕駛員的疲勞程度，實時反映駕駛員警覺性變化。

2.2.3 其他方法

除了上述檢測警覺性的方法外，機體生理變化引起血液、唾液、尿液等生物液體中化學(xué)成分的改變信息直接反映警覺性變化，因此持續(xù)監(jiān)測這些成分含量變化，可用來評估警覺性。唾液的性質(zhì)較穩(wěn)定且檢測所需樣本量小，是評估警覺性的理想生物液體之一，唾液含有表達警覺性的相關(guān)生物標(biāo)志物，如皮質(zhì)醇和睪酮的游離組分、免疫球蛋白和α-淀粉酶，有研究發(fā)現(xiàn)，持續(xù)監(jiān)測α-淀粉酶可評估警覺性變化情況［38-41］。

3 影響警覺性的因素

3.1 物理因素

3.1.1 睡眠缺乏

睡眠缺乏會導(dǎo)致警覺性的顯著損害，并可加速警覺性下降甚至出現(xiàn)精神失常［42-44］。睡眠缺乏和警覺性之間的關(guān)系主要用PVT來檢測，PVT可敏感地檢測對睡眠缺乏造成的警覺性變化，且適用于頻繁的、重復(fù)的檢測來探究警覺性的時間動態(tài)［45］。睡眠和清醒取決于兩個關(guān)鍵的生理過程：體內(nèi)平衡和晝夜節(jié)律。體內(nèi)平衡調(diào)節(jié)是指高效睡眠后會警覺和清醒，隨著時間推移會困倦、不清醒，但再次高效睡眠后，警覺性會提高；晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)是指在警覺性和困倦中出現(xiàn)的周期變化，白天警覺性高，困倦度低，而在夜間則相反。這兩個生理過程相互調(diào)節(jié)，驅(qū)動了警覺性的時間動態(tài)［46-47］。

警覺性隨著睡眠缺乏時間的延長而降低，因為睡眠的內(nèi)穩(wěn)態(tài)壓力隨著晝夜清醒壓力的增加而積累，當(dāng)內(nèi)穩(wěn)態(tài)壓力高時，睡眠壓力越大，困倦程度越高，警覺性越低。通過對睡眠缺乏引起警覺性降低的現(xiàn)象進行遺傳機制研究，研究者發(fā)現(xiàn)睡眠和警覺性的聯(lián)系與腺苷能機制相關(guān)基因以及晝夜節(jié)律相關(guān)時鐘基因有關(guān)［48-49］。腫瘤壞死因子α是一種睡眠調(diào)節(jié)物質(zhì)，其基因具有單核苷酸多態(tài)性，能影響睡眠剝奪期間受試者的表現(xiàn)及警覺性變化。研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤壞死因子α G308A位點等位基因突變的受試者在完全睡眠剝奪期間有明顯的恢復(fù)能力，進行PVT時表現(xiàn)更好［50］。此外，多巴胺能系統(tǒng)的多巴胺轉(zhuǎn)運蛋白和多巴胺D2受體的功能性遺傳變異能明顯調(diào)節(jié)睡眠缺乏引起的主觀嗜睡和警覺性降低，解釋了紋狀體-丘腦-皮質(zhì)多巴胺能通路能調(diào)節(jié)人類睡眠缺失的神經(jīng)行為和神經(jīng)生理后果［51］。

3.1.2 光照

光照可以對情緒和認知產(chǎn)生直接影響［52］。我們大腦的中央時鐘——下丘腦視交叉上核參與啟動生命的代謝、生化及物理過程，同時也驅(qū)動許多生理和行為節(jié)律，特別是晝夜節(jié)律［53］。當(dāng)光信號通過視網(wǎng)膜的自主感光神經(jīng)節(jié)細胞傳入視交叉上核，激活皮質(zhì)醇大量分泌，也會激發(fā)大腦產(chǎn)生更多的5-羥色胺，同時啟動其他影響覺醒的重要環(huán)節(jié)，提高機體狀態(tài)及活力；到了夜間，視交叉上核抑制皮質(zhì)醇的分泌，促使松果體分泌褪黑素，降低機體的警覺性及反應(yīng)能力［54］。有研究發(fā)現(xiàn)，光照的波長、照度和色溫均會影響個體的警覺性，如夜晚照射藍光或富含短波長的白光會促進警覺性；與昏暗的光線相比，明亮的光線可提高夜間的警覺性和工作效率，并對白天的情緒產(chǎn)生積極影響；冷光在提高警覺性方面優(yōu)于暖光［55-59］。可見在不同的生活情況下，優(yōu)化光照可提高機體警覺性，增加工作效率和工作安全性。

3.1.3 聲音

外界環(huán)境的變化影響著機體的生理活動，特別是聲音改變會影響機體警覺性。Helton等［60］發(fā)現(xiàn)應(yīng)激因素（噪聲、光刺激等）會影響警覺性，當(dāng)受試者在高強度（90 dB或更高）噪聲的情況下執(zhí)行精密任務(wù)時，持續(xù)注意力會下降。疲勞駕駛是引起交通事故的主要原因之一，試驗顯示聲音刺激能提高駕駛員警覺性，在聲強70 dB、頻率5800 Hz、刺激時間7 s和刺激間隔時間30 s的聲音刺激下駕駛員警覺性較高［61］。音樂可改善情緒和提升認知能力，還能夠提高注意力和集中力，讓人有更好的工作表現(xiàn)［62-63］。Davies等［64］研究表明背景音樂增加了在視覺警戒任務(wù)中目標(biāo)檢測準(zhǔn)確度，當(dāng)情況更復(fù)雜時，準(zhǔn)確度提升尤其明顯，表明音樂對警覺性狀態(tài)有良好調(diào)節(jié)作用。

3.1.4 溫度

溫度影響人們的體溫、生產(chǎn)力和警覺性。皮膚溫度不僅受環(huán)境調(diào)節(jié)，還受到內(nèi)源性中樞和自主神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。皮膚溫度的內(nèi)源性晝夜節(jié)律變化可影響大腦區(qū)域，使警覺性發(fā)生變化，積極調(diào)節(jié)血液流動，又會調(diào)節(jié)體溫［65］。皮膚溫度的輕微升高可能會使大腦的不同區(qū)域產(chǎn)生更像睡眠的放電模式，導(dǎo)致警覺性降低。Romeijn等［66］發(fā)現(xiàn)當(dāng)皮膚溫度較低時，能提高警覺性。有研究發(fā)現(xiàn)較低溫環(huán)境能夠激活大腦以及交感神經(jīng)系統(tǒng)，從而促進大腦的覺醒，提高警覺性［67］。

3.1.5 震動

外部震動可使機體肌肉重新激活，消除部分疲累感，提高機體警覺性。Watling等［68］通過正常輪班的工人在模擬道路上駕駛移動基地模擬器，研究反復(fù)的轟鳴條撞擊對生理和主觀困倦水平以及模擬駕駛表現(xiàn)的影響，以卡羅林斯卡嗜睡量表為評價指標(biāo)，結(jié)果表明第1次震動會減少生理性嗜睡，提高警覺性，但隨后的震動并沒有明顯提高警覺性，因此這種效果是短暫的。有研究表明，15 Hz的震動增強了受試者對警覺性任務(wù)的短期注意，提高了注意力水平、反應(yīng)速度和準(zhǔn)確性［69］。另有研究證明，觸覺刺激能提高飛行員在飛行任務(wù)中的警覺性水平，與視覺影響相比，觸覺刺激為意外事件提供了更高的安全性和更短的反應(yīng)時間［70］。

咀嚼等機體自身活動也可提高警覺性，咀嚼碾碎食物不僅有助于吞咽和消化，還能改善情緒和緩解壓力，咀嚼對注意力，尤其是持續(xù)注意力有積極作用［71］。Yu等［72］發(fā)現(xiàn)嚼口香糖可以通過減弱外部壓力源的感官刺激和抑制大腦壓力網(wǎng)絡(luò)中與壓力相關(guān)的信息傳播來緩解壓力。Allen等［73］研究發(fā)現(xiàn)，咀嚼可以改變與警覺性表現(xiàn)相關(guān)的中樞和交感神經(jīng)系統(tǒng)活動。

3.2 生理病理因素

注意缺陷/多動障礙（attention-deficit/hyperactivity disorder，ADHD）是兒童和青少年精神病學(xué)中最常見的行為障礙之一，其特征是注意力缺陷、多動或者沖動［74］。在注意力缺陷癥狀中，9個檢測項目中有3個明確或隱含地涉及持續(xù)注意力不足，這表明持續(xù)注意力不足是ADHD診斷的重要臨床特征。磁共振功能成像研究發(fā)現(xiàn)ADHD患者在執(zhí)行反應(yīng)抑制、持續(xù)注意、選擇性注意和工作記憶等認知任務(wù)時，大腦前額葉、頂葉、皮層下的紋狀體等區(qū)域活動模式異常［75］。Cao等［76］研究發(fā)現(xiàn)ADHD兒童在額葉和頂葉區(qū)域的內(nèi)在警覺性和階段警覺性的激活都有所減少，右側(cè)楔前葉、右側(cè)額葉中回和左側(cè)下頂葉的激活減少，這說明異常區(qū)域的核磁共振信號變化可能與注意力不集中的癥狀嚴重程度有關(guān)。雙側(cè)額中回和左額上回的功能障礙可能解釋ADHD兒童具有警覺性較差行為表現(xiàn)。

3.3 任務(wù)因素

工作的任務(wù)特性和作業(yè)時長是影響工作人員注意力的重要因素。注意力表現(xiàn)出穩(wěn)態(tài)（清醒時間、睡眠剝奪）和晝夜節(jié)律（一天中的時間）的變化。合理安排注意力晝夜節(jié)律的時間可有效規(guī)劃工作和提高工作效率［77］。警覺性在白天較高，而在夜間和清晨處于較低水平，因此在夜間和清晨，人們工作表現(xiàn)和生產(chǎn)力下降，出錯和事故的可能性增加。航空、學(xué)習(xí)記憶和模擬駕駛等任務(wù)盡量在白天執(zhí)行，以降低睡眠節(jié)律紊亂和睡眠缺失等情況，晝夜節(jié)律導(dǎo)致警覺性的周期性變化指導(dǎo)人類日常工作時間的安排，警覺性的存在對所有這些工作的執(zhí)行至關(guān)重要［78］。

此外，在多任務(wù)工作中，任務(wù)工作的增加會導(dǎo)致認知負荷過大和認知能力下降，單調(diào)的任務(wù)工作也會導(dǎo)致警覺性下降和效率降低，研究表明，在單調(diào)任務(wù)工作中，工作人員的警覺性在30 min內(nèi)下降15%［79］。因此，及時的休息和工作崗位的輪換對于提高工作人員警覺性有極其重要的意義。

3.4 其他因素

3.4.1 氣體味道

氣體味道會影響情緒、注意力和工作能力，在生理影響中起著重要作用，有些特別氣體味道會影響人類行為，減少壓力。有研究報道，在執(zhí)行打字、記憶和字母排序等警覺性任務(wù)時，在環(huán)境中施加薄荷、肉桂等氣體味道，能提高警覺性，減少反應(yīng)時間，有效改善注意力、情緒和認知能力［80-81］。此外，氣體味道的濃度也能影響警覺性水平，Matsubara等［82］研究低劑量和高劑量月桂葉釋放的揮發(fā)物對視覺辨別任務(wù)中警覺性的影響，結(jié)果顯示，低劑量的揮發(fā)物導(dǎo)致了高水平的警覺性表現(xiàn)，提高了任務(wù)的速度和準(zhǔn)確性，高濃度的揮發(fā)物在改善負面情緒方面更明顯。

3.4.2 動作電子游戲

動作電子游戲（action video game，AVG）對感知、警覺性、記憶、認知技能和決策等基本心理過程有積極的影響［83-85］。與非游戲玩家相比，游戲玩家的認知能力顯著提高。有研究發(fā)現(xiàn)，在存在干擾物的情況下，AVG提高了受試者在定位快速呈現(xiàn)的目標(biāo)和跟蹤移動物體方面的表現(xiàn)。AVG的持續(xù)時間也對警覺性有積極影響，在一定時間限制內(nèi)持續(xù)時間越長警覺性越高［86］。但關(guān)于警覺性的AVG還沒有發(fā)現(xiàn)明顯的性別差異，Narra等［87］研究發(fā)現(xiàn)兒童和成人參與者在聽覺和視覺警戒任務(wù)上的也沒有性別差異。

4 藥物治療

4.1 化學(xué)藥物

在化學(xué)合成藥物中，具有代表性的藥物有奧拉西坦、苯丙胺和莫達非尼等，這些藥物可以通過刺激神經(jīng)生長或改變神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)提高大腦的氧氣供應(yīng)來增強認知能力［88-89］。奧拉西坦是益智藥的代表性藥物，可提高注意力、警覺性和記憶力，同時也能改善受試者的認知功能［90-91］。有研究發(fā)現(xiàn)，小劑量的莫達非尼也會對人的警覺性產(chǎn)生積極影響，如100 mg劑量的莫達非尼可降低了飛行員在連續(xù)37 h清醒狀態(tài)下的抑郁和憤怒自我評級，同時提高了活力、警覺性和信心評級［92］。Ehlert等［93］發(fā)現(xiàn)UH-60飛行模擬器的飛行員在睡眠剝奪40 h條件下服用右旋苯丙胺可減輕疲勞，保持良好的情緒、數(shù)學(xué)計算和邏輯推理，能提高睡眠剝奪條件下飛行員的警覺性和飛行操作能力。

4.2 天然興奮類物質(zhì)

咖啡因?qū)Υ竽X有許多積極的作用，能夠上調(diào)腺苷受體，刺激人體中樞系統(tǒng)，使機體興奮度升高，從而保持清醒和警覺［94］?？Х纫蚰芴岣呔X性和幸福感，幫助集中注意力，改善情緒，減少抑郁。有研究表明，低至中等劑量的咖啡因?qū)X性表現(xiàn)有積極影響，32～256 mg的咖啡因可以明顯提高聽覺和視覺警覺性［95］。警覺性下降時，如午飯后、感冒和夜班工作，適當(dāng)補充咖啡因?qū)μ岣呔X性特別有效［96］。Revner等［97］發(fā)現(xiàn)200 mg的咖啡因可以顯著改善駕駛員在下午2 h和清晨駕駛過程的困倦情況，提高視覺注意力；在這項研究中，咖啡因顯著減少了平均反應(yīng)時間，并使10 min的警覺性任務(wù)從開始到結(jié)束的反應(yīng)時間減少。

有研究發(fā)現(xiàn)，綠茶中的L-茶氨酸可提高警覺性，且與咖啡因結(jié)合可明顯提高注意力水平和任務(wù)表現(xiàn)［98］?；谀X電圖數(shù)據(jù)，Kelly等［99］研究證明咖啡因和L-茶氨酸在聯(lián)合使用時具有協(xié)同作用，與單獨使用咖啡因相比，咖啡因和L-茶氨酸聯(lián)合使用能提升反應(yīng)速度和準(zhǔn)確性。此外，中藥多來源于天然植物且藥食同源資源豐富，相比于化學(xué)藥物來說，不良反應(yīng)較少、作用較溫和，從中開發(fā)出具有提高警覺性水平、促進睡眠質(zhì)量的中藥藥物，對于提升青少年學(xué)習(xí)效率、保障身心健康具有重要意義。

5 總結(jié)與展望

警覺性是完成其他認知過程的必要條件，單位時間內(nèi)保持注意力或?qū)μ囟ù碳け３志X的能力，對于學(xué)生學(xué)業(yè)成績的提高，軍人作業(yè)效能的影響越發(fā)顯著，因此警覺性測試結(jié)果為警覺性預(yù)警和高警覺性人才的選拔提供了依據(jù)。

主觀量表作為警覺性檢測的初步篩查工具，因其便捷性與廣泛適用性，在大規(guī)模檢測中占據(jù)重要地位。多倫多醫(yī)院警覺性T測試量表和警覺性問卷為專屬測試警覺性的量表，但因缺乏大規(guī)模的針對這些量表效度和信度的驗證研究，目前在中國人群中使用較少，同時在進行主觀量表評估警覺性水平時，需要充分考慮并規(guī)避多種可能影響評測結(jié)果的因素，尤其是睡眠缺乏以及環(huán)境因素如聲音、光線和溫度等。相較于主觀量表，客觀測試檢測敏感度更高，結(jié)果更客觀、準(zhǔn)確，其中PVT在衡量警覺性水平方面被廣泛使用，在專業(yè)檢測中更為推薦。

藥物治療可提高注意力、警覺性和記憶力，同時也能改善受試者的認知功能，特別是不良反應(yīng)較少、作用較溫和的中藥具有提高警覺性水平、促進睡眠質(zhì)量作用，可有效提升青學(xué)習(xí)效率、保障身心健康，也是今后研究方向。

利益沖突 所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻聲明 楊麗萍：選題設(shè)計、數(shù)據(jù)搜集和分析，論文撰寫和修改；黃莉莉：選題設(shè)計，解答學(xué)術(shù)問題；王艷艷：文稿的修訂和核修；于爽：解答學(xué)術(shù)問題，并協(xié)助數(shù)據(jù)分析工作；卞宏生：文稿的審閱和定稿；金陽：選題設(shè)計和學(xué)術(shù)問題解答，并同意對研究工作誠信負責(zé)

參 考 文 獻

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（收稿日期：2023-08-07）