上個月飛機發動機在空中飛行32,000英尺后爆炸，飛行西南航空公司1380航班的飛行員安全地將波音737飛機在費城緊急降落。Tammie Jo Shults上尉被稱為英雄，但另一個不同的飛行員可能無法做出嫻熟的回應。考慮一下她的想法：在哪里著陸，保持的速度和高度，如何幫助受傷的乘客以及安慰一個困惑的船員。法國圖盧茲的ISAE-SUPAERO教授FrédéricDehais博士和飛行安全專家表示，Shults可能正在經歷“認知超負荷”。rexel大學生物醫學工程，科學與健康系統學院的副研究教授asan Ayaz博士表示，人機系統的效率和安全性取決于人類操作員的認知工作量和態勢感知。

“不幸的是，許多人機界面使用戶面臨極端工作負荷，降低了操作員的注意力，并可能導致災難性后果，”Ayaz說。

一個理想的人機系統實際上能夠實時讀取其操作員的想法，知道他或她如何關注或能夠處理新信息。這樣的系統可能聽起來像科幻電影的材料。但Ayaz和Dehais以及Drexel和ISAE-SUPAERO的一組研究人員現在已經使用功能性近紅外光譜儀或fNIRS成功地實時測量了飛行員的大腦活動。他們的研究結果發表于本周的人類神經科學前沿。

與傳統的功能性磁共振成像(fMRI)不同，Drexel的便攜式fNIRS系統就像頭帶一樣佩戴在大型機器上，使其成為測量大腦活動的理想選擇，同時學習科目在自然中自由移動環境。

fNIRS系統通過監測前額葉皮層的血氧化變化來測量“工作中的大腦” - 前額下方涉及認知功能的區域，如解決問題，記憶，判斷和沖動控制。例如，當第一次學習新任務時，大腦的這個區域被高度激活。然而，隨著您越來越熟練，這些任務轉移到其他大腦區域，清除前額葉皮層中的重要資源，以獲得分秒決策等技能。

“令人興奮的是我們現在可以量化這個，”Ayaz說。在飛行場景中，Ayaz設想飛機本身可能有一天能夠評估飛行員的認知和情緒狀態，然后進行相應的調整。

為了確定這是否可行，研究人員將28名飛行員分為兩類：第一組駕駛真正的飛機，第二組駕駛飛行模擬器。在這兩種情況下，研究人員監測飛行員的大腦活動，因為他們完成了一系列記錄任務，這些任務來自預先記錄的空中交通管制指令，這些指令的難易程度各不相同。

結果表明，在完成認知要求的任務時，真實飛行條件下的飛行員犯了更多的錯誤，并且比模擬器中的飛行員具有更高的前額葉皮層激活。

Ayaz說，其含義是雙重的。首先，研究人員成功地證明了在現實飛行情況下監測認知工作量的可行性。其次，兩組之間的差異凸顯了“生態有效”研究的必要性。換句話說，單獨測量實驗室中的大腦活動可能不會產生最準確的結果。

在未來，了解飛行員平面相互作用的潛在神經認知過程有助于使模擬器更加真實，并提高飛機 - 飛行員互動的安全性和效率。

“我們相信這種方法將為研究航空環境中的參數以及最終設計更好的機器開辟一個全新的研究方向，”Dehais說。