研究背景:现代社会快节奏而繁忙的生活和工作使得人们需要参与许多与工作相关且对持续注意力要求很高的任务,例如长时间复习备考,长途驾驶等。这些任务都容易产生脑力疲劳,导致活力缺乏,自控力减弱,倦怠,心理压力增加以及任务表现下降等状况。集中注意力能力的下降是脑力疲劳的一种体现,表现为一种和效率下降相关且不愿意工作的心理生物学状态,在行为方面则反应在工作任务的反应时变慢及准确率下降。休息通常被作为缓解脑力疲劳的方法为人们使用,但近些年来已有研究显示短暂的体育锻炼可以帮助人们更清晰地思考,并改善认知功能和情绪,可以作为一种主动积极的行为方式用于脑力疲劳的恢复,甚至可能比被动的闭目休息方式取得更好的效果。然而,当前还缺乏足够的实验研究对体育锻炼和闭目休息的脑力疲劳恢复效果进行对比;尤其是在以持续注意力下降的恢复效果方面,目前还缺乏足够的实证研究证据讨论体育锻炼与闭目休息方式相比,对于持续注意力的恢复效果是否存在差异。研究目的:本研究选取脑力疲劳容易出现的大学生作为研究对象,重点关注持续注意力的恢复问题,比较体育锻炼和闭目休息两种不同的恢复方式对脑力疲劳的恢复效果,为寻找积极有效的脑力疲劳缓解方式,提高工作学习效率提供实证研究依据。研究方法:本研究使用精神运动警觉测试(PVT)任务进行脑力疲劳的诱发和测评。首先通过PVT这种标准化的反应时任务来诱发脑力疲劳,建立脑力诱发疲劳实验范式,然后在后续的干预实验中,通过PVT任务的行为学指标(反应时),结合主观疲劳问卷对脑力疲劳水平进行测评。采用时间X干预方式的双因素被试内实验设计,募集22名健康的大学生被试分别进行3次不同条件下的实验测试,分别为中等强度锻炼干预条件,闭目休息干预条件和不间断连续PVT任务控制对照条件。本研究假设:(1)15分钟的精神运动警觉测试(PVT)任务能有效诱发脑力疲劳,建立脑力疲劳的实验研究范式;(2)锻炼和休息都能有效恢复脑力疲劳,但在任务表现的反应时和主观疲劳感受,持续效果等方面,两种干预方式的效果有所不同。研究结果:(1)用于疲劳诱发的前1 5分钟PVT任务过程中,受试者的反应时间呈现持续下降趋势,时间主效应效应明显(F=16.595,p=.000,n2=0.683),同时,自我报告的主观疲劳感评分逐渐增高(F=132.00,p=.000,η~2=.767);另外3种实验条件下(对照控制,锻炼干预和休息干预)的前15分钟(干预施加之前)PVT测试得分不存在组间和时间的交互效应;说明在3次实验测试中,在干预实施之前的15分钟PVT任务有效地诱发了脑力疲劳,并且诱发效果不存在差异(F=0.596,p=.864,η~2=.141)。(2)本研究对对锻炼和闭目休息干预之前和之后的脑力疲劳评价进行了对比,从而比较两种干预方式对于脑力疲劳恢复的即刻效果。从客观行为学指标来看,重复方差分析显示,中等强度锻炼和闭目休息前后的PVT任务反应时均显著下降,脑力疲劳恢复的时间主效应显著(F=27.672,p=.000,η~2=.409),但不存在组间差异(F=.293,p=.591,η~2=.007),两种干预方式对脑力疲劳的即刻恢复效果并无统计学意义上的显著差异;然而,锻炼干预方式产生脑力疲劳恢复效果的效果量(η~2=.603)略高于闭目休息干预的脑力疲劳恢复效果量(η~2=.288)。睡眠指标作为协变量进行的重复方差分析发现,睡眠与时间和干预条件这两个因素之间并不存在交互效应,睡眠并不影响两种干预方式的即刻脑力疲劳恢复效果。从主观心理感受指标来看,两种干预方式对主观疲劳感评分没有显著的即刻降低作用(F=1.236,p=.273,n 2=.030)。(3)本研究对锻炼和闭目休息干预之后15分钟(脑力疲劳测评阶段)的脑力疲劳评价进行了对比,从而分析两种干预方式对于脑力疲劳缓解的持续效果。在锻炼和休息条件下,被试者在后15分钟PVT测试反应时呈现整体上升趋势,时间主效应明显(F=3.239,p=.010,η~2=.400),两种干预方式(锻炼和休息)表现无显著的组间差异(F=.494,p=.832,η~2=.092)。同时PVT反应时与睡眠指标(睡眠总时长,深睡眠时长,浅睡眠时长)和匹兹堡睡眠质量问卷得分之间无交互效应(F=1.068,p=.405,η~2=.185)。然而,干预完成后的15分钟PVT表现(脑力疲劳测评阶段)里,锻炼干预方式产生脑力疲劳恢复效果的效果量为η~2=.360,闭目休息干预的脑力疲劳恢复效果量为η~2=.800。(4)干预前后的主观疲劳评分差值与客观PVT反应时间的差值相关性不显著(r=0.73,p>.05)。研究结论:(1)15分钟PVT任务有效地诱发了脑力疲劳,而且疲劳诱发的效果在不同实验条件下是一致的,为本研究建立了可靠的脑力疲劳诱发实验范式。(2)在脑力疲劳的持续注意力方面,中等强度体育锻炼和闭目休息均具有显著的积极作用,两种干预方式均能起到即刻恢复脑力疲劳的效果,体育锻炼的脑力疲劳即刻恢复效果量略高于闭目休息。但在后续的持续注意力任务中,体育锻炼干预所产生的脑力疲劳延缓效果并不比闭目休息更好。(3)睡眠对于不同条件下持续注意力的变化并无显著影响,但对主观感知的疲劳状态有影响。(4)疲劳的客观评价指标(PVT反应时)和主观评价指标(主观疲劳评分)之间存在不一致。总体而言,体育锻炼能够有效促进脑力疲劳症状的缓解,并且在脑力疲劳的即刻缓解效果方面具有一定的优势,考虑到体育锻炼也能减少人们的久坐等不健康的习惯,提高心肺功能,增强人的身体素质,在脑力疲劳短期出现,并需要快速缓解的情况下,体育锻炼作为有效的脑力疲劳(尤其是持续注意力方面)缓解方式,值得推荐,将疲劳恢复和身体健康促进相结合对于学生、白领等脑力工作者和驾驶员等群体具有积极意义。然而,如果在后续还需要继续从事容易导致脑力疲劳的相关工作任务,体育锻炼的疲劳持续对抗效果并不具有优势。积极主动的体育锻炼和被动的闭目休息方式对于脑力疲劳的不同影响效果的神经心理学机制还有待深入探索研究。