IEEE：解决疲劳驾驶，有办法啦！

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疲劳驾驶是提高道路安全亟待解决地一个严重问题。已经有许多研究来解决此问题，例如适应性环境设置（adaptive environmental settings），这主要是对温度、声音和光的控制。近日，一篇名为A Drowsiness Reduction Strategy Utilizing Visual Stimulation With Different Colors of Light: An fNIRS Study 的研究在 IEEE Access 刊出。这项研究的目的是利用功能性近红外光谱和物理测量（例如心率、闭眼程度）来准确预测在不同颜色的光下对人类疲倦状态的影响。

▎引言

不同颜色的光已被纳入相关的医学治疗中，以改善患者的情绪、身体或行为。例如，蓝光用于治疗新生儿高胆红素血症，这是一种因婴儿肝功能异常而产生的效果，紫外线和红光用于皮肤科，强光用于暂时治疗精神障碍。我们知道，蓝光被皮肤高度吸收后，会限制褪黑素的产生，因此通常与寒冷有关。而红光穿透组织较深，因此会感到温暖。然而，很少有研究描述不同颜色的光对组织氧合和血流动力学的影响。

睡眠是神经元、神经胶质细胞和脑血管系统之间稳态控制的一个组成部分，以稳定身体健康、创造力和认知能力。这种现象在神经可塑性中起着重要作用，并在脑电图测量中可以进行观察。在导致交通事故的多种因素中，主要因素是驾驶员疲劳。交通事故与驾驶员疲劳的相关性已得到了科学验证，表明疲劳等因素与失去对车辆的控制有关。据已发表的统计数据显示，约有10%-20%的交通事故是由疲劳驾驶引起的。这些事故大多发生在夜间或正午之后，正是入睡时间。这些发现并不令人惊讶，因为我们的生理时钟会在那些时刻提示我们该睡觉了。

▎研究过程

研究人员针对大脑的两个区域（视觉区域和前额叶皮层），对23名健康受试者进行了与觉醒状态相关的变量调查，并对21名健康受试者进行了昏睡状态评估。最后，根据实验范式，研究人员观察了10名受试者在昏昏欲睡的状态下，对红光、绿光和蓝光的反应。

在彩色光照射前和照射后，实验场所都保持昏暗的光线，以限制结果只在对所需刺激的反应中产生。研究人员通过对受试者的闭眼情况、心率、氧和脱氧血红蛋白浓度的变化，来测量其状态（清醒或昏昏欲睡）。此次研究采用支持向量机分类器对清醒状态和昏睡状态的分类精度进行了识别。

图片显示了受试者处在清醒和昏睡状态下HbO浓度平均变化的地形图。蓝色表示HbO的减少，红色表示增加。左上和右上图分别代表了受试者在清醒和昏睡状态下的前额叶皮层反应。左下方和右下方的图片分别代表了受试者在清醒和昏昏欲睡状态下的视觉皮层反应。

图片显示的是缺乏睡眠和清醒状态下的心率和闭眼状态。蓝线代表缺乏睡眠状态，红线代表清醒状态。(a)在一段时间内，所有处于缺乏睡眠和清醒状态的受试者的平均心率；(b)在缺乏睡眠和清醒状态下，受试者的平均闭眼情况。每分钟测量每名受试者的心率和闭眼情况。

图片显示了所有参与者在不同颜色的光（红、绿、蓝）刺激过程中oxy-hemoglobin（HbO）浓度平均变化的地形图。蓝色表示HbO的减少，而红色表示HbO的增加。第一排的图片代表受试者处于红、绿、蓝光时的前额叶皮层的反应（从左至右），第二排的图片代表受试者处于红、绿、蓝光时的视觉皮层的反应（从左至右）。

▎结论

实验结果显示，蓝光会触发目标脑区氧血红蛋白的激活，但处于任何颜色的光下的脱氧血红蛋白都没有受到明显影响。研究表明，蓝光比红光和绿光更能有效地减少睡意。从实用和人类性能的角度来看，未来的研究建议使用彩色光曝光机制，设计更便携和实用的解决方案，使道路和工作场所更安全、更能提高生产效率。

原文链接：

           https://ieeexplore.ieee.org/document/9494367

图片来源：

1. https://ieeexplore.ieee.org/document/9494367；

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