驾驶人的疲劳驾驶是发生交通事故的一大原因,是产生特大交通事故的主要原因。驾驶疲劳是中枢神经系统长时间的精神做功导致能量消耗而造成的;同时驾驶行为的单调、枯燥、频繁重复性也极容易引发中枢性抑制,出现驾驶疲劳。因此,对驾驶员在驾驶过程中大脑疲劳及其神经机制的研究是一项重要课题,可为研究疲劳驾驶提供一种客观而有效的指标,并能为研究其对应的对抗措施提供一定的理论依据。本文通过设计模拟驾驶实验采集被试的脑电信号(electroencephalogram,EEG),利用功率谱分析方法、样本熵分析方法以及复杂脑网络理论研究被试在模拟驾驶过程中不同时间段不同节律下脑电信号的变化和大脑网络状态的转变,并依此探讨长时间的模拟驾驶任务诱发大脑疲劳的神经机制。本文主要研究内容有以下几点:1、开发了用于警觉度监测的模拟驾驶系统V1.0,并设计简单、枯燥且尽可能逼真的采集EEG信号的模拟驾驶实验任务。2、研究被试在模拟驾驶过程中T0-T6阶段不同节律下脑电信号的功率谱和样本熵的变化情况及其神经机制。在模拟驾驶过程中,总体上,delta节律和theta节律的相对功率谱在驾驶过程中的中后段或者后段的中央区、中央顶区、顶区、顶枕区显著升高。而对于样本熵,所有节律下大部分导联呈下降趋势,在驾驶过程的后半段开始显著下降,在额中央区、中央区、中央顶区和顶区尤为显著。表明了,随着模拟驾驶时间的增加,大脑疲劳程度会加深,脑电信号的相对功率谱会增加;脑电信号的复杂度降低,在额中央区、中央区、中央顶区和顶区活动减弱。3、基于复杂网络理论构建脑功能网络。利用Pearson相关度量不同脑区之间的功能连接,选取一系列阈值确定网络节点间的边连接,最终构建脑功能网络。4、系统分析了脑功能网络中各网络特征量:平均路径长度、平均聚类系数、全局效率、局部效率和度中心度在驾驶疲劳过程中的变化规律并分析其神经机制。结果表明,随着疲劳程度的加深,alpha、delta和theta节律的平均聚类系数、全局效率和局部效率增大,平均路径长度变短;各节点度中心度有上升趋势,alpha、theta节律在大脑右侧大部分导联显著增大,delta节律大部分导联显著增大。可以得出结论,大脑在疲劳过程中的规律性变化是由大脑不同区域之间的同步化效应所导致。大脑在疲劳状态时,必须激活更多的功能连接来提高大脑皮层信息处理和传递的效率,使大脑能够顺利完成模拟驾驶任务,从而导致大脑所需要的能量供应不足,直至发生困倦、警觉度下降。