持续性警戒任务是指人们在保持压力下警戒状态的同时，长时间持续地将注意力集中投入在相对单调枯燥的操作任务之上。常见的持续性警戒任务有重要仪表的连续监控，长途汽车驾驶，以及长时间的空间站任务等。现代新兴技术日新月异，由过去机械原因造成事故的情况日益减少，相反，人的不当操作致使事故频发的情况却有增无减。诸多岗位的高警戒任务常导致脑力疲劳（Mental fatigue, MF），尤其在军、警及要务行业更为突出一些，由此对从事这个职业领域人的生理和心理活动产生不利影响。许多研究成果证实，疲劳后唤醒水平降低，认知功能下降，其明显的特征是注意力水平的下降。但是以往研究多采用主观评定，研究的客观性与可信性受到了一定程度的限制。本研究以事件相关电位(Event-related potentials, ERP)技术为手段，利用新的实验范式诱发出更加精确的失匹配负波(Mismatch Negativity, MMN)以及P3a、P3b，对持续性警戒任务下的人员前注意和注意加工能力的变化，以及非注意-注意转化的过程进行研究，并同时建立三种持续性警戒任务脑疲劳模型，包括实验室模型，半现场模型和仿真模拟器现场监控模型。利用认知电生理指标（MMN、P3a、P3b），分别对三种持续性警戒任务下的脑力疲劳进行系统研究，探索脑力疲劳对前注意加工和注意加工能力的影响及生理心理机制，提取有效认知电生理监测指标，探讨各指标对脑力疲劳监控的敏感性，从而为解决脑力疲劳实时监控的应用性研究提供新思路，为进一步研发脑疲劳实时监控装置提供理论依据。建立三种持续性警戒任务脑疲劳模型，包括实验室模型，半现场模型和仿真模拟器现场监控模型。在疲劳前后分别进行ERP实验，得到各ERP成分波的相关指标，对疲劳前后的前注意和注意加工能力的变化进行研究。实验分为三部分：第一部分，实验室研究，采用计算机模拟的雷达监控器作为持续性警戒任务的实验室模型，根据实验表现的不同给予被试不同的奖惩。使用ERP和主观疲劳评定探讨在此模型下的脑力疲劳对前注意和注意加工能力的影响，筛选出有效的疲劳检测指标。本研究采用自身前后对照设计，具体研究指标如下：（1）ERP中的oddball-control（优化）MMN成分。该成分反应了脑力疲劳对自动信息加工能力的影响；（2）ERP中的P3a成分，该成分反应了脑力疲劳对非随意注意能力即朝向反应的影响；（3）ERP中的P3b成分，该成分反应了脑力疲劳对选择性注意能力的影响；（4）主观疲劳症状问卷，可以评定被试在实验室模型下的主观疲劳感以及证明实验室模型是否建立了有效的脑力疲劳状态。第二部分，半现场研究，以长途运输汽车司机为研究对象，探讨长时间驾驶任务对前注意和注意加工能力的影响。观察指标同上。第三部分，仿真模拟器现场监控研究，以部队某汽车训练基地驾驶员为研究对象，在被试使用仿真模拟器期间实时监控长时间持续性驾驶任务下前注意与注意能力的改变，以及对非注意-注意转化的影响。本研究要求连续记录被试在模拟器工作期间的所有脑电信号，并从中提取出有效的MMN成分，以期对自动信息加工能力在整个疲劳过程中的变化情况作一分析。本研究的主要结果及结论：1.脑力疲劳后脑的自动信息加工能力受到影响，即疲劳后出现前注意能力受损。支持该结论的指标有：三种持续性警戒任务脑力疲劳模型中，无论是oddball（传统）范式的MMN还是oddball-contro（l优化）范式的MMN的波幅均在疲劳后明显减小。因此，两种范式的MMN都可以作为脑力疲劳检测的有效指标。2.不同声音物理属性刺激诱发的MMN在脑力疲劳后发生不同的变化：声音频率和强度刺激下MMN呈下降趋势，而声音持续时间刺激下MMN没有显著性变化。因此，声音频率和强度的MMN可以作为评价和监测脑力疲劳的有效指标，而声音持续时间的MMN则对疲劳不敏感，不适合作为评价疲劳的指标。3.通过对脑力疲劳的MMN实时连续监测，获得了大脑自动信息加工能力的变化曲线。从总体趋势上来看，自动信息加工能力（前注意加工能力）在警戒任务中逐渐下降，表明MMN可以作为脑力疲劳实时监控的可靠指标。支持该结论的指标有：现场监控模型中的oddball范式声音强度MMN以及oddball-control范式声音频率和强度的MMN，均在模拟驾驶的过程中逐渐下降；oddball范式声音频率的MMN在模拟驾驶第4个小时才明显下降，以后一直维持比较低的水平，它不具备随时间变化的特点，不适合作为脑力疲劳的实时监控指标。因此，只有oddball范式声音强度的MMN以及oddball-control范式声音频率和强度的MMN可以作为脑力疲劳实时监控的有效指标。4.脑力疲劳后非随意注意也就是朝向反应的能力下降，注意转移的开启减弱。朝向反应的削弱提示脑力疲劳后可能会对危险信号的觉察判断能力下降，自我保护能力缺乏。支持该结论的指标有：三种持续性警戒任务脑力疲劳模型中，被试疲劳后的P3a波幅均较疲劳前减小。因此P3a可以作为评价脑力疲劳的有效指标。5.警戒性任务导致的脑力疲劳对选择性注意的影响较小或没有影响。支持该结论的指标有：三种持续性警戒任务脑力疲劳模型中，仅实验室模型下被试疲劳后的P3b波幅较疲劳前减小，其它两种模型中P3b的波幅在疲劳前后均没有显著性差异。6.持续性警戒任务下的脑力疲劳对前注意能力（使用oddball和oddball-control范式的MMN衡量）和注意能力（使用P3a和P3b衡量）的影响并不完全相同。尽管MMN和P3a在三种不同的持续性警戒任务后都出现下降，但是前注意能力的下降幅度比注意能力要大的多。这提示我们，前注意能力的变化与原先研究的注意能力变化在脑力疲劳中的表现是有差别的。而且，前注意能力的变化更加明显和敏感。7.主观评定结果显示了被试在完成任务后疲劳感加重，主观疲劳症状问卷总分与疲劳前相比存在显著性差异，各疲劳因子分均显著增高。本研究的实验结果表明：在长时间警戒任务导致的脑力疲劳状态下，脑的自动信息加工能力受到影响，即疲劳后出现前注意加工能力受损；非随意注意也就是朝向反应的能力下降，注意转移的开启减弱；警戒性任务导致的脑力疲劳对选择性注意的影响较小或没有影响；前注意加工能力在警戒任务中随着时间的增加而逐渐下降；疲劳状态下前注意加工能力的变化比注意加工能力的变化更加明显和敏感；oddball范式声音强度的MMN以及oddball-control范式声音频率和强度的MMN可以作为脑力疲劳的评价及实时监控的有效指标；P3a可以作为评价脑力疲劳的有效指标，但不适用于对脑力疲劳的实时监控。