极端环境下个体绩效的负性表现.doc

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极端环境下个体绩效的负性表现摘要极端环境是指太空、深海、南北极、大型竞技比赛等对人的心理、生理功能提出较高要求的复杂恶劣环境条件。个体与环境之间的相互作用会对绩效表现产生一定影响。本文通过系统回顾国内外研究，并结合最新的认知神经科学研究结果，将极端环境下负性绩效表现的相关研究进展进行梳理与探讨。关键词极端环境；绩效表现；神经基础分类号B849：C93极端环境被定义为对个体生理、情绪、认知和社交功能均提出较高要求并产生复杂影响的复杂恶劣环境条件，如战场、太空、深海、南北极、大型竞技比赛环境等。极端环境的存在会对个体的绩效表现产生一定干扰，如一项Meta分析显示，极冷或极热环境会对个体绩效表现产生负面影响，在高于90华氏度(32.2℃)、低于50华氏度(10℃)的环境中个体绩效表现分别比在正常温度条件下低14.88％和13.91％(Pricher,Nadler，&Busch，2002)。在运动心理学领域，近年来受到关注较高的“Chocking”现象即已经具备一定训练水平的运动员在关键时刻发挥失常、以先赢后输的形式丢掉冠军的现象，也表明由于极端环境的存在，个体在完成同样的任务时将变得富有挑战。研究者通过利用实地考察及仿真环境模型(Lieberman，Niro，Tharion，Nindl，Castellani，&Montain，2006)对极端环境下的绩效表现问题开展了一系列研究，目前已经探明了与绩效表现相关的一些影响因素。由于针对某一种环境开展的研究存在生态学效度差的问题，有研究者尝试采用心率、语音和运动活跃性等生理指标对绩效表现进行评定(RuSSO，Stetz，&Thomas，2005)，也有研究者创建出计算机化模型，通过测试认知状况对绩效表现作出评定(o’Donnell，Moise，&Schmidt，2005)。近些年随着认知神经科学的发展，研究者开始关注与绩效表现相关的神经机制研究，目前已经明确了两个与绩效表现密切相关的脑区一岛叶及前扣带回，试图探索出更精准的可对绩效表现做出评定与预测的方法。本文将对以下问题进行探讨：影响极端环境下负性绩效表现的相关因素、与绩效表现相关的预测与干预研究，以期对极端环境下的负性绩效表现问题有一个更系统的认识。1影响极端环境下负性绩效表现的相关因素分析1.1极端环境对认知功能的影响目前的研究认为极端环境对个体的逻辑推理、学习、记忆、警觉性和反应时间都将产生一定影响。如长期低氧环境暴露，登山队员“认知评量”功能受低氧干扰将影响其注意力的功能表现，并延迟信息处理过程中刺激评量的阶段(谢新民，文亚兰，2008)。Paul，Mandal，Ramachandran和Panwar(2010)发现在极地连续居住达14个月的科考队员再认、学习、注意集中能力均有所下降。参加过“伊拉克自由行动”的士兵(2003年4月～12月)与未参加过战斗的配对组士兵相比(Vasterling，Proctor,Amoroso，Kane，Heeren，&White，2006)，执行军事任务的能力下降，具体表现为持续性注意、言语学习、视觉空间记忆能力受损、判断和决策能力下降。极端环境对认知的影响与环境类型和个体暴露在极端环境中的时间有很大关系，如有研究发现对比冷热两种环境，热应激会改变机体内部的稳定状态，损害工作记忆，被试的信息保持和信息处理能力均有所下降(Hoeking，Lau，Stough，Roberts，&Silberstein，2001)。冷应激对认知造成的损害则与时间有关，如在南极居住超过4个月即对个体的认知功能造成损害(Reed，Reedy,Palinkas，Van，Finney,Case，LeMar,Wright，&Thomas，2001)，刚开始认知功能逐步下降，然后维持在一个稳定值，一段时间后甚至有所回升，而在低温环境下进行为期9天的生存挑战则未发现被试认知功能的改变(Maruff，Snyder,MeStephen，Collie，&Darby，2006)。在一项持续3天、长达216公里的耐力跑中，研究者发现运动员的认知功能在第二天午睡后表现最佳，随后认知功能出现持续下降(Doppelmayr,Finkernagel，&Doppelmayr,2005)。需要注意的是即使暴露在极端环境中的个体没有出现明显的应激反应，认知损害也有可能发生。如Liebermana，Bathalona，Faleoa，Kramerb，Morgan和Niroa(2005)等人发现美国特种部队士兵(包括海豹突击队和游骑兵部队)接受战场仿真训练期间，虽然士兵皮质醇水平正常，即并未出现生理应激反应，但与训练前相比还是出现简单反应时变长、注意力、记忆力和警觉性下降、推理功能受损等现象。受损程度甚至高于因醉酒、服用镇定剂及低血糖造成的认知损害。综上所述，从极端环境对认知的影响来看，尽管许多研究都证实极端环境会引发个体认知功能的下降。但具体的实验环境(极端环境的类型及严酷程度)、实验任务、暴露时间及个体对环境的适应性、个体唤醒程度和动机因素等中介因素也会对在一定程度上影响认知表现。极端环境下个体认知表现并非呈匀速下降，需要注意的是如果被试暴露在极端环境中的时间过长。将有可能造成不可逆的认知功能损害。1.2极端环境对情绪体验的影响从仿真训练、实战训练到战地战略部署，研究者对不同层次军事环境对个体情绪表现的影响进行了研究。结果表明，在一项剥夺食物及睡眠并持续进行高强度体能训练的仿真训练中，Lieberman等人(2006)发现大多数士兵均出现紧张感增加、抑郁、易激惹、疲劳和思维混乱等情绪恶化症状。在寒冷、高海拔地区持续训练30天的海军战士(Bardwell，Ensign，&Mills，2005)，简明心境量表(POMS)疲劳、愤怒和活力因子得分达到临床上的显著水平，由此产生的影响可持续长达90天。类似的情绪变化在优秀运动员参加大型比赛时也有出现。Lane，Terry,Stevens，Barney和Dinsdale(2004)的研究表明运动员在高海拔、极冷或极热环境中训练、比赛时负性情绪显著上升。Vasterling等人(2006)发现参加过“伊拉克自由行动”的士兵均有不同程度的情绪低落、紧张和思维混乱状况。在极地心理学研究中，早在上世纪60年代，研究者就发现个体在极地环境呆的时间过长会引发抑郁、失眠、敌视和易激惹等多种心理问题。Strange和Youngman(1971)等人提出“越冬综合症”(winter-over syndrome)概念，用以指代极地环境对人情绪、认知和行为表现造成的综合影响。Palinkas(1991)通过研究进一步完善了该综合症的表征，包括抑郁、失眠、敌视、易激惹、认知损伤、注意集中程度下降及记忆力缺损等。同时极地地区缺少日照还有可能诱发季节性情感失调(seasonal affective disorder)(Palinkas&Suedfeld，2008)。另外，来自极地、边卡哨所、高海拔地区的研究均表明(闫巩固，叶芊，2009)，个体在这些极端环境中的心境均存在一种与时间相关的“四分之三现象”(the third-qlaarter phenomenon)，即在执行任务过半后心境降到最低点。极端环境并不总是使个体的情绪状态产生不适，如果个体能以积极的心态应对挑战，把严酷自然环境对自身的考验看作是促进个人成长、提升自信和学习应激应对策略的机会，通过调节自身状态适应环境，则有可能给个体带来积极的情绪体验，并对其未来生活产生有利的影响(Palinkas，Suedfeld，&Steel，1995；Palinkas&Houseal，2000；Palinkas，2003)。综上所述，极端环境对个体情绪的影响与环境类型、任务要求、个体特征也有一定关系。极端环境所诱发的负性情绪主要表现为抑郁、焦虑或易激惹，负性情绪有可能会影响面临紧急情况和任务准备期的个体表现。极端环境中对人际交往造成的负面影响与隔离、交往对象固定和团队间信息交流不畅等因素有关。1.3极端环境对社交及人际关系的影响极端环境除了影响人的认知和情绪，还会带来一系列社交及人际关系问题。如在一系列针对太空飞行环境中社会交往的研究(Kanas，Salnitskiy,Boyd，Gushin，Weiss，Saylor,Kozerenko，&Marmar,2007；Kanas，Sandal，Boyd，Gushin，Manzey,North，Leon，Suedfeld，Bishop，Fiedler,Inoue，Johannes，Kealey,Kraft，Matsuzak，Musson，Palinkas，Salnitskiy,Sipes，Stuster,&Wang，2009)发现，美国和俄罗斯宇航员均存在不同程度的人际关系紧张状况，同时团队成员关系的紧张程度、团队凝聚力、领导风格、语言和文化差异均可对载人航天飞船飞行任务完成产生一定影响。参加极地科考的探险队员也面临着同样的人际关系紧张和冲突问题，Johnson，Boster和Palinkas(2003)认为这是由于其工作区域紧挨生活区域，个体无论在工作还是生活中都必须和同组的其他成员保持密切合作与联系，这种稳定的联系、缺乏私密空间及过分强调群体规范是造成队员和上级、同事之间产生人际冲突的重要原因。同时科考队员工作与生活之间没有明显的界限，缺乏休闲娱乐活动和自家人朋友的情感支持，也会对其社会人际交往产生负面影响(Palinkas，1992)。1.4认知、情绪、社交及人际关系与绩效表现的关系大量针对极地、战场、大型竞技比赛等不同类型极端环境的研究表明，极端环境对个体身心造成的影响主要体现在认知、情绪及人际交往方面。认知功能的下降、负性情绪体验的增加及人际关系紧张等问题有可能对个体绩效表现与产生负面影响，但这种影响并不是绝对的。如Maruff(2006)等人发现在沙漠酷热环境进行的持续17天的探险中，随着时间的推移，被试的精神运动速度、注意力及执行功能与正常环境下的对照组相比均有所下降，但个体的绩效表现并未因此而受到影响。在情绪方面的研究中，研究者也发现与工作绩效有关的职业行为却与四分之三现象并无显著关系(闫巩固，叶芊，2009)。另外极端环境中的任务要求和绩效表现也会反作用于个体认知、情绪及人际关系状况。如一项在高压氧舱内进行的工作记忆与决策测试表明(Hoekey&Sauer,1996)，在实验中始终维持低错误决策率的被试需要付出额外的认知努力，引起的疲劳程度最高。这提示研究者必须寻找更加直接的可对绩效表现作出评定及预测的指标。2极端环境下个体绩效表现的预测2.1基于认知评价理论的绩效预测认知评价理论(Matthews，Campbell.Falconer,Joyner，Huggins，Gilliland，Grier,&Warm，2002)强调情境对产生绩效表现的重要意义。情境是指一介人根据任务要求、个人应对能力、应对措施方面对当前面临状况做出的评价。具体来说，就是控制感、动机和奖励等对于确定情境意义来说非常重要的变量能够决定人在面对应激情境时的绩效表现。如Bartone，Adler和Vaitlcus(1998)通过对曾被派往南斯拉夫执行维和任务的美国陆军医疗队进行研究，发现以下五个因素可预测个体的绩效表现：(1)环境的隔离程度；(2)对执行任务的明确程度；(3)能力等级；(4)职业倦怠感；(5)完成任务的危险程度。Siena和Murray(1994)分析了60个与完成飞行任务和团队管理任务有关的因素后，发现责任心对个体绩效表现起到的影响最大。一项由50项研究组成的Meta分析显示(Martinussen，1996)，飞行员绩效表现的预测因素包括训练表现、认知和信息处理能力、飞行知识掌握程度和个人经验。还有研究者通过对军事档案记录进行系统回顾(Taylor，Miller，Mills，Potterat，Padilla，&Hoffman，2006)，选出了64个与通过海军基本水中爆破训练(Basic UnderwaterDemolition／SEAL，BUD／s)相关的代表性因素，采用半结构式访谈在通过考核训练的士兵中验证，结果发现心理柔韧性(mental toughness)、成就动机(achievement motivation)、身体耐受力(physicalendurance)、情绪稳定性cemotional stability)、团队合作倾向(tealn orientation)因素在训练的不同阶段均对个体绩效表现均有较大影响，可作为绩效表现的预测指标。2.2基于系统神经科学理论的绩效预测系统神经科学(Matthews et al.，2002)将极端环境下的绩效表现看作是高强度要求下目标导向任务的完成。这种观点突出强调了应激相关的神经处理过程、认知控制及学习对于适应极端环境的重要意义。绩效表现较佳的个体已将身体状态调整到与环境最相适宜的水平，相反，表现不佳者是由于无法对外界环境做出合适应对或反应造成。根据塞里理论，应激被用来描述情绪和心理上经受的异乎寻常的挑战(selye，1956)。应激反应的主要特征是自主神经系统和HPA轴的共同激活(McEwen，2007)。同许多动物模型相比，人类倾向于通过延长HPA轴的激活时间来应对紧急的应激挑战。但也有可能因此产生一系列不良后果。McEwen提出的“非稳态”(allostasis)概念有助于理解应激对机体的长时间作用机制，尤其是由慢性、过度、消极的应激反应所导致的机体内环境紊乱和衰竭(McEwen，1999)。McEwen使用“非稳态负荷”(allostasis load)或“超荷”(overload)来指代机体偏离自身稳态的程度，尤其是当调节反应没有充分激活或反应过度时(如应激过后依然保持激活状态)，非稳态负荷代表由非稳态造成的对机体和大脑的损伤程度(McEwen，2007)。目前，研究者认为内源性促肾上腺皮质激素释放激素(CRF)系统是机体最基本的行为激活系统，可对应激反应进行调节(Koob，1999)。如有研究者发现中央杏仁核中CRF基因表达的减少与恐惧和焦虑有关(Hwang，Stewart，Zhang，Lu，&Li，2004)。也有一些研究者认为在腹侧海马中CRF和五羟色胺的交互作用对应激相关行为的表达具有重要作用(Kagamiishi，Yamamoto，&Watanabe，2003)。CRFl受体可以调节NMDA神经元，并影响钙调蛋白依赖的蛋白激酶Ⅱ在基底外侧杏仁核的表达(Rainnie，Bergeron，sajdyk，Patil，Gehlert，&Sheldaar,2004)。CRFRl和CRFR2受体的异常表达可能是应激相关疾病的潜在病理生理基础(Dautzenberg&Hauger,2002)。同时有证据表明促CRF能神经元能够调节前额皮质中抑制性GABA能神经元的表达(Tan，Zhong，&Yan，2004)，这些结果显示前额皮质和边缘系统可能共同参与了应激相关行为的调节。还有一些研究显示神经肽Y通过作用于杏仁核中的CRFRl受体而成为CRF激活的拮抗剂(sajdyk，Shekhar，&Gehlert，2004)。虽然CRFRl免疫反应性神经元广泛存在于大脑中，但是高浓度的抗CRFRl免疫反应却集中在脑岛皮质、垂体、小脑和部分脑干中(Kostieh，Grzanna，Lu，&Largent，2004)。从以上叙述可以看出CRF及相关的神经递质系统对于预测极端环境下人的绩效表现是一个重要的生理和系统神经科学的候选指标。基于参与应激反应的神经系统，可以做出如下假设：杏仁核、海马、前额皮质和脑岛皮质在调节极端环境绩效表现中起着重要作用。其中，岛叶和前部扣带回被认为是同绩效表现有直接关系的两个脑区(Garavan，Ross，&Stein，1999)。岛叶属于旁边缘结构(Augustine，1996)，可将其看作是边缘系统感觉皮层的一部分。前岛叶与额叶、后岛叶与顶叶及颞叶联系紧密(Ture，Yasargil，Al-mefty,&Yasargil，1999)。岛叶皮层从上行初级传入系统中接收感觉信息，该区域是组织应对外来应激干扰的情绪和认知反应(以维持内稳态平衡)的理想区域，在评估机体内部状态、分配注意资源和制定行动计划中起着相当重要的作用。研究表明岛叶与包括疼痛(Trac。v’Becerra，Chang，Breiter,Jenkins，Borsook，&Gonzalez，2000)、内感受(Critehley，Wiens，Rotshtein，Ohman，&Dolan，2004)、情绪(Phan，Wager，Taylor，&Liberzon，2002)、认知(Huettel，Misiurek，Jurkowski，&McCarthy，2004)及社交过程(Eisenberger,Liberman，&Wiliiams，2003)在内的许多心理过程紧密相关。鉴于个体在极端环境下的表现与以上处理过程关系紧密(Craig，2003；Critehley et al.，2004)，岛叶被认为是同绩效表现有直接关系的脑组织之一。相比较之下，与前脑岛相互联系的前扣带回(cralg，2003)围绕胼胝体形成的一个大区域，被称为前执行区域(Bush，Luu，&Posner，2000；Vogt，Finch，&Olson，1992)。前扣带回皮质的情感区域负责调节机体自主神经活动及情绪反应，认知区域则在对有害刺激的反应和骨骼运动有关的反应选择上发挥一定作用(Peyron，Laurent，&Garcia-Larrea，2000)。可认为前扣带回皮质不但接受内部生理感受器的信息同时也能联系前后的情境来考虑，引发个体产生新的或调整个体的活动，以维持内稳态的平衡(Devinsky，Morrell，&Vogt，1995)。由此做出预测，极端环境下绩效表现的神经系统模型需要包括能够对认知冲突、维持内环境稳态进行处理的脑结构，如岛叶和前部扣带回。3极端环境下绩效表现的干预研究对极端环境下绩效表现的干预研究对于改善极端环境下个体绩效表现、提高工作效率具有较强的指导意义。3.1药物干预Lieberman，Tharion，Shukitt-Hale，Speckman和Tulley(2002)曾研究了咖啡因对改善军事环境中由严重应激导致的认知功能下降的作用。在这项研究中，68个海豹突击队的受训士兵被随机分到4个处理组。剥夺睡眠72小时后，分别给予100mg，200mg,300mg咖啡因或安慰剂。结果发现安慰剂组被试认知能力测试水平下降(视觉扫描警惕性下降，选择反应时变长)、情绪状态和射击准确性都有不同程度的下降，而中等剂量的咖啡因(200mg能对改善被试包括警觉性、学习、记忆和情绪状况在内的多种功能效果最为显著。最佳反应在给药后1小时内出现，效果则可持续长达8小时。该研究表明即使是在极端的军事环境中，中等剂量的咖啡因也能够帮助被试维持相对稳定的认知功能和生理表现。Reed等人(2001)对参加南极越冬科考团的12名成员体内甲状腺素水平与抑郁症状、认知和绩效表现之间的关系进行了探讨，发现与基线水平相比4个月之后被试均出现认知表现下降、抑郁症状增加的现象。研究者给处理组被试补充L-甲状腺素后发现处理组的认知功能基本恢复基线状况，而安慰剂组无任何改善。极端环境下被试的认知表现与L-甲状腺素水平存在显著正相关。3.2提高对环境的适应能力Pagani，Ravagnan和Salmaso(1998)认为高原缺氧环境对认知造成的损害很大程度上是未能循序渐进、使被试逐渐适应新环境所致。他让17名登山者进行有计划地、间歇暴露于不同的高度，结果发现呆在5350米的高度超过15天的被试由于有充分的时间对环境变化进行适应与代偿，由缺氧所致的记忆力下降症状有很大缓解，对信息的组织、利用能力也有所增强。4总结对极端环境下个体的绩效表现进行预测是目前研究的重点，由于绩效表现受到多种因素调节，试图用一套参数来对极端环境下的绩效表现进行预测和控制比较困难。目前大多采用描述性统计方法获得可对绩效表现作出预测的指标，虽然这些影响因素的表面效度普遍较高，但这些因素是否适用于其他极端环境却不得而知。极端环境的种类繁多，目前的研究大多集中于封闭环境如极地、高海拔环境对个体绩效表现产生的影响，以后的研究应扩大关注范围，探讨其他类型的极端环境可能对个体负性绩效表现产生的影响，进一步确定极端环境对个体认知、情绪及人际交往状况的影响程度、决定因素及上述表现在不同类型极端环境中变化的特异性。同时将认知评价和系统神经科学理论结合起来考虑，有助于研究者对绩效表现做出更加精准的预测。（本文来源：《论文资料库》http://lw.zaizhiboshi.com）。