包佳仪 周前祥 白银杰
摘要：噪声作为一种广泛性发生的负性事件，可引发焦虑情绪，导致注意分散。本文通过状态-特质问卷筛选出符合要求的高焦质和低焦质两组被试，噪声水平为安静（<30 dB）、50dB和70dB白噪声组，设计任务并采用E-Prime呈现，记录事件相关单位，并分析其成分中的P300波幅，基于双因素方差法进行数据处理。结果表明焦虑水平、噪声水平及其交互作用对错误数目以及反应时没有明显的影响;安静时，高焦质组P300波幅显著高于低焦质组，在50dB和70dB均下降且差異不显著;低焦质组P300波幅在50dB噪声下呈下降趋势，在70dB噪声下下降不明显。
关键词：白噪声 特质焦虑 P300 行为学 注意分散
Effect of Noise on the Attention Distraction of Trait Anxiety People
BAO Jiayi* ZHOU Qianxiang BAI Yinjie
（School of Biological Science and Medical Engineering， Beihang University， Beijing， 100191 China）
Abstract： As a widespread negative event， noise can cause anxiety and distraction. In this article， two groups， such as high trait anxiety group （HTA） and low trait anxiety group （LTA） were defined according to state-trait questionnaire. The intensity of white noise in the experiment included quiet（<30dB）， 50dB and 70dB. Design the task and present it with E-Prime， and then record the EPR when subjects perform the task. The two-factor analysis of variance was used to deal with behavioral data and the amplitude of P300. The results show that anxiety level， noise level and their interaction have no significant effect on the number of errors and reaction time. The amplitude of P300 for HTA is significantly higher than that for LTA under quiet condition. The amplitude for HTA drops and shows no obvious difference at 50 dB and 70 dB. The amplitude for LTA drops at 50 dB and has no obvious drop at 70 dB.
Key Words： White noise; Trait anxiety; P300; Behavior; Attention distraction
作为一种广泛性发生的负性事件，噪声不仅会损害人的听觉系统，还会导致中枢神经系统、免疫系统以及心血管系统等的生理甚至病理学的改变，甚至会影响大脑的认知功能，带来多种消极效应[1]。过度的噪声会对人的认知和行为活动产生负面的影响。由于高焦虑特质人群具有较高的负情绪唤醒水平，容易产生较多的焦虑，因此噪声可能对他们的危害会更大[2]。Eysenck[3]指出焦虑情绪会影响注意抑制功能，如果注意抑制失败，注意会被分散，进而会影响机体的认知行为。现有研究表明，噪声会诱导焦虑情绪，而不同焦虑特质的个体对焦虑的负情绪唤醒水平不同[4]。
国内外学者认为P300电位与人类的认知功能、心理活动有关，与定向活动及注意相联系。吴文等人[5]研究发现注意与P300间存在极强的相关性，随着注意分散程度增加，P300电位潜伏期逐渐延长，波幅逐渐降低。Toyoshima[6]对年轻被试在默记靶刺激、忽视靶刺激和阅读其他材料等三种注意状态下的P300进行了研究。此外，还有研究对不同注意状态下事件相关电位的变化特点分析发现，P300能反映感知、注意、判断和鉴别等心理过程，其中注意对P300的波幅起着决定性作用。因此P300电位可作为注意的指标[7]。
目前，噪声对认知及执行功能的影响方面的研究有待进一步展开。本文拟对不同噪声对不同焦虑人群在注意力分散方面的影响开展实验研究，通过采用脑电设备采集脑电信号并提取事件相关（Event related potential，ERP），从行为和事件相关电位两方面分析不同噪声强度对不同焦虑水平人群注意力的影响机制。
1 被试筛选方法与任务设计
1.1 被试筛选方法
本文采用状态—焦虑特质问卷（SATI）筛选被试，问卷包括两个分量表：状态焦虑问卷（S-AT）和焦虑特质问卷（T-AI）。每个问卷各有20项，其中，1～20题属于状态焦虑问卷，是用于评定即刻的或最近某一特定时间或情景下的害怕、忧虑和神经质的感受，其中半数为描述负性情绪的条目，半数为正性情绪条目。20～40题属于焦虑特质量表，被用来评定被试经常性出现的情绪体验，11项为描述负性情绪条目，9项为正性情绪条目。
在每个问卷中，每项均为1～4级评分，状态焦虑问卷中的分级标准为：1-完全没有，2-有些，3-中等程度，4-非常明显。焦虑特质问卷中的分级标准为：1-几乎没有，2-有些，3-经常，4-几乎总是如此。凡正性情绪项目（1、2、5、8、10、11、15、16、19、20、21、23、24、26、27、30、33、34、36、39项，在计分单上标*）均为反向积分，即按上述顺序：4-完全没有或几乎没有，3-有些，2-中等程度或经常，1-非常明显或几乎总是如此。如此设计的目的是使问卷本身心理诱导作用降到最低限度，自动纠正自评者夸大或缩小其主观感觉的倾向。分数越高，焦虑程度越高。
针对某高校男生发放230份问卷，最终得到有效问卷204份。统计问卷答案，按照评分标准算出每个参与者的得分，按照得分由高到低将参与者排序，选出得分数高的前20%被试为高分组和得分低的后20%的被试为低分组，再分别从高分组内选出分数最高的6个男生作为高焦虑特质组，从低分组内选出分数最低的6个男生作为低焦虑特质组。最终共有12名男性被试参加了后续试验。其中，高焦虑特质组平均年龄为23.52岁，标准差为1.56，焦虑特质得分平均值为56，标准差为3.52;低焦虑特质组的平均年龄为22.98岁，焦虑特质平均值为32，标准差为2.89。T检验结果表明两组被试的年龄差异不显著，因此在结果分析时可排除年龄因素，且两组被试焦虑特质得分差异显著。
1.2 任务设计与呈现
为研究不同噪声强度水平对高低特质焦虑人群在注意力分散方面影响，确定被试内因素为噪声水平，分别为安静时（低于30dB）、50dB白噪声、70dB白噪声;被试间因素为特质焦虑水平，即高特质焦虑和低特质焦虑。任务总共包含有320个trial，分为4个大组，分别为练习组，安静组，50dB白噪声组和70dB白噪声组。其中练习组还设计有20个trial，其他3个组有100个trial。
基于E-Prime心理学操作平台编写相应操作程序，根据整体流程时间轴和不同噪声水平流程时间轴，依次出现提示界面、练习组、休息界面、安静组、休息界面、50dB白噪声组、休息界面、70dB白噪声组。在测试时E-Prime会自动记录下被试的反应时和答案，在用E-Prime编程时预设了每个trial的正确答案，因此E-Prime会自动将被试答案与正确答案相比较，记录下被试每个trial是否正确。然后屏幕就会自动跳转到下一个trial，直到100个trial结束。
2 实验结果分析
实验采用Synamps RT放大器和配套的Curry 7软件完成脑电信号的采集。针对得到的不同噪声水平下被试正确反应时的平均数和被试在不同噪声水平下的错误trial的个数，基于SPSS软件对数据进行分析处理。
2.1 反应时分析
考虑到焦虑水平和噪声水平二者之间的交互作用，在SPSS里进行双因素方差分析，结果如表1所示，分析可得焦虑水平、噪声水平及两者之间的交互作用对反应时都没有明显的影响。
2.2 错误数目分析
将焦虑水平作为被试间变量，噪声水平作为被试内变量，对被试在不同条件下的错误数目进行双因素方差分析，结果如表2所示，分析可得焦虑水平、噪声水平及两者之间的交互作用对错误数目都没有明显的影响（P>0.05）。C2为焦虑组数据，C3为噪声水平数据列
2.3 P300波幅分析
测试得到了每种噪声水平情况下68个通道的ERP波形。P3b的产生是跟机体的生理特性有关的，即P3b是由大脑特定区域的神经元产生，大多数研究表明P3b的产生是在大脑顶叶，对应电极帽上的38号FZ通道，表现出明显的P3b波形，其它通道没有发现P3b波形，因此选择FZ及FZ通道附近的P3b波幅进行叠加平均，得到的就是该噪声水平下P3b的波幅。
图1和图2分别给出了一个高焦质和低焦质被试在安静、50dB噪声和70dB噪声时的ERP波形，图中蓝线代表安静状态，绿线代表50dB，红线代表70dB状态。由图1可见，P300的波幅随着噪声强度的增大而减小，因为P300表示对靶刺激注意力分散的程度，注意力越被噪声分散，P300的波幅就越小，因此这个高焦质的被试随着噪声强度的增大，被噪声分散的注意力就越多，集中在靶刺激的注意力越少。由图2可见P300的波幅随着噪声强度增大变化不大，被噪声分散的注意力并不多;在70dB時P300的波幅比前两组稍大。研究表明在70dB附近，人的工作记忆能力提升，可能唤醒程度提高。
安静时，高低焦虑组P300波幅的值差别较大，低焦虑组P300波幅为（3.69±1.29），高焦虑组P300波幅为（6.69±0.88），两者差别显著（P<0.05）。由于P300波幅的减小与注意分散程度有关，因此将安静组作为参照组，根据幅值变化率=（实验组-对照组）/对照组，可计算出50dB和70dB噪声组P300幅值变化率，结果如表2所示。
由表2可知，在50dB噪声时，无论高低焦虑特质组的P300波幅都呈下降趋势，高焦虑组的P300波幅变化率的（-0.291±-0.139）相对与低焦虑组变化率（-0.016±0.354）更小，说明低焦虑组P300波幅下降幅度小于高焦虑组的下降幅度。且在低焦虑组中P300波幅的变化还有正数，说明50dB时，低焦虑被试中有个别被试的P300波幅升高了。在50dB噪声时，高焦虑特质被试的注意力均被噪声所分散，低焦虑特质被试的注意力也呈分散趋势，但是注意力分散相较于高焦虑特质被试分散的更少，并且个别被试的注意力反而更为集中了。
此外，在70dB噪声时，高焦虑组的P300波幅仍在减小，进行T检验发现，50dB噪声组与70dB噪声组P300的变化率差异不显著，因此对于高焦虑特质被试来说，不同强度的噪声在注意力分散的程度上是没有差别的。低焦虑组的P300波幅下降不明显，且更多的被试P300波幅增加，这说明被试的注意力分散情况减轻了，且更多被试的注意力相对于安静时刻更为的集中。
3 结语
本文通过对噪声对特质焦虑人群注意影响研究主要得出如下结论：（1）焦虑水平、噪声水平及两者之间的交互作用对错误数目和反应时都没有明显的影响，但在70dB情况下，高低焦虑特质被试的正确反应时都得到了明显的改善。（2）对于高焦虑特质被试，在50dB和70dB时，所有被试的P300波幅相对于安静时都有所下降，且50dB与70dB对P300波幅的减少没有显著性差异，噪声都会使高焦虑被试对靶刺激的注意分散，且没有显著性差别。（3）对于低焦虑特质被试，在50dB作用下，P300波幅整体呈现下降趋势，个别被试P300波幅上升说明被试对靶刺激注意力存在分散作用;在70dB作用下，低焦质人群P300波幅没有明显的下降趋势，反而有更多被试P300波幅增加，说明噪声可让低焦质被试对靶刺激的注意更为的集中。
参考文献
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[4] B. Hadiatou， G. Philippe， B. Parya， et al. Cognitive function during passive heat exposure is not affected by short‐term heat acclimation [J].The FASEB Journal，2020，34（S1）：1.
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中图分类号：F810 DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2109-5640-1231 第一作者：包佳仪，（1991—），女，博士，无，研究方向为航空航天工效学、生理信号监测
作者简介：包佳仪（1991—），女，博士研究生，研究方向：航空航天工效学、生理信号监测 。
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