خواندن ذهن خلبانان

پس از اینکه ماه گذشته یک موتور هواپیما در ارتفاع 32000 فوتی در هوا منفجر شد، خلبان پرواز 1380 جنوب غربی بوئینگ 737 را به سلامت به فرود اضطراری در فیلادلفیا رساند. کاپیتان Tammie Jo Shults یک قهرمان اعلام شد، اما یک مسافر دیگر ممکن است نتواند با مهارت پاسخ دهد.

در نظر بگیرید که چه چیزی در ذهن او می چرخید: کجا فرود بیاید، سرعت و ارتفاع را حفظ کنید، چگونه به مسافر آسیب دیده کمک کنید و خدمه گیج را راحت کنید. Frédéric Dehais، دکترا، پروفسور در تولوز، فرانسه و کارشناس ایمنی پرواز، گفت: احتمالاً Shults "بار شناختی بیش از حد" را تجربه کرده است.

به گفته حسن ایاز، دکترای دکتر، استادیار پژوهشی در دانشکده مهندسی زیست پزشکی، علوم و سیستم‌های سلامت در دانشگاه درکسل، کارایی و ایمنی سیستم‌های انسان و ماشین به حجم کار شناختی و آگاهی موقعیتی اپراتورهای انسانی بستگی دارد.

ایاز گفت: «متاسفانه، بسیاری از رابط‌های انسان و ماشین، کاربران را در معرض حجم کاری شدید قرار می‌دهند، که توجه اپراتور را کاهش می‌دهد و به طور بالقوه منجر به عواقب فاجعه‌بار می‌شود.

یک سیستم انسان و ماشین ایده‌آل در واقع می‌تواند ذهن اپراتور خود را در زمان واقعی بخواند، تا بداند که او چقدر خوب توجه می‌کند یا می‌تواند اطلاعات جدید را پردازش کند. چنین سیستمی ممکن است شبیه ساخت یک فیلم علمی تخیلی به نظر برسد. اما Ayaz و Dehais، همراه با تیمی از محققان در Drexel و ISAE-SUPAERO، اکنون با موفقیت فعالیت مغز خلبانان را در زمان واقعی با استفاده از طیف‌سنجی عملکردی مادون قرمز نزدیک یا fNIRS اندازه‌گیری کرده‌اند.

برخلاف تصویربرداری رزونانس مغناطیسی عملکردی سنتی (fMRI)، که در آن فرد در حالی که دراز می‌کشد به یک دستگاه بزرگ تسلیم می‌شود، سیستم fNIRS قابل حمل Drexel مانند یک هدبند استفاده می‌شود که آن را برای اندازه‌گیری فعالیت مغز ایده‌آل می‌کند در حالی که افراد مورد مطالعه آزادانه در محیط طبیعی خود حرکت می‌کنند.

سیستم fNIRS "مغز در حال کار" را با نظارت بر تغییرات اکسیژن خون در قشر پیشانی - ناحیه زیر پیشانی که در عملکردهای شناختی مانند حل مسئله، حافظه، قضاوت و کنترل تکانه دخیل است، اندازه گیری می کند. به عنوان مثال، هنگام یادگیری یک کار جدید، این ناحیه از مغز به شدت فعال می شود. با این حال، وقتی مهارت بیشتری پیدا می‌کنید، این وظایف به سایر بخش‌های مغز منتقل می‌شوند و منابع مهمی را در قشر جلوی مغز برای مهارت‌هایی مانند تصمیم‌گیری در چند ثانیه پاک می‌کنند.

ایاز گفت : " مساله هیجان‌انگیز این است که ما اکنون می‌توانیم این مساله را کمی کنیم . " ایاز در یک سناریوی پرواز تصور می‌کند که هواپیما ممکن است روزی بتواند وضعیت شناختی و احساسی خلبان را ارزیابی کند و سپس تنظیمات را براساس آن انجام دهد .

برای اینکه بفهمند آیا این امکان پذیر است یا خیر، محققان 28 خلبان را به دو دسته تقسیم کردند: گروه اول با یک هواپیمای واقعی پرواز می کردند، در حالی که گروه دوم شبیه ساز پرواز را اداره می کردند. در هر دو مورد، محققان فعالیت مغز خلبانان را در حین تکمیل یک سری وظایف به خاطر سپردن از دستورالعمل های کنترل ترافیک هوایی از پیش ضبط شده، که در سطوح دشواری متفاوت بود، زیر نظر گرفتند.

نتایج نشان داد که خلبانان در شرایط پرواز واقعی خطاهای بیشتری مرتکب شدند و فعال سازی قشر پیش پیشانی قدامی بالاتری نسبت به خلبانان در شبیه ساز در هنگام تکمیل وظایف شناختی داشتند.

ایاز می گوید که پیامدها دوگانه است. ابتدا، محققان با موفقیت امکان نظارت بر حجم کار شناختی را در یک موقعیت پرواز واقعی نشان دادند. ثانیاً، تفاوت‌های بین دو گروه بر نیاز به مطالعات تحقیقاتی "معتبر زیست‌محیطی" تاکید می‌کند. به عبارت دیگر، صرفاً اندازه گیری فعالیت مغز در آزمایشگاه احتمالاً به دقیق ترین نتایج منجر نمی شود

در آینده، درک فرآیند عصبی شناختی زیربنایی تعاملات خلبان و هواپیما می‌تواند به واقعی‌تر کردن شبیه‌سازها و همچنین بهبود ایمنی و کارایی تعاملات هواپیما-خلبان کمک کند.

Dehais گفت: "ما معتقدیم که این نوع رویکرد، مسیر کاملا جدیدی از تحقیقات را برای مطالعه پارامترها در یک محیط هوانوردی و در نهایت طراحی ماشین‌های بهتر باز می‌کند."

برای مشاهده منبع کلیک کنید.