通过事件相关电位实验揭露噪声诱发建筑工人冒险行为的心理机制

论文名称：噪声对建筑工人冒险行为的诱发机制研究

发表时间：2020年

发表期刊：中国安全科学学报

作      者：叶贵，陈俐莹，冯新怡，杨晶晶，越宏哲

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前   言

本文是针对论文《噪声对建筑工人冒险行为的诱发机制研究》的一篇解析，该论文旨在利用事件相关电位技术，探明施工噪声如何影响建筑工人的冒险行为，揭示冒险行为的产生原因。这篇论文在2020年发表于《中国安全科学学报》。

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思维导图

实践背景

我国建筑业安全问题一直备受关注，尽管政府不断出台行业标准和施工规范来指导施工作业，但由于工人对各种风险的评估、处理不当，建筑业的事故发生率和死亡率仍然居高不下。90%建筑事故的根本原因是不安全行为造成的，其中冒险行为是主要的不安全行为，而噪声是诱发冒险行为的重要环境因素。建筑业属于高噪声行业，掌握噪声对建筑工人冒险行为的诱发机制，对于制定有效干预措施、减少冒险行为、降低事故发生率至关重要。

理论背景

噪声对行为的影响是复杂的。现有研究对噪声是否影响冒险行为无争议，但如何影响尚未达成一致。形成争议的一方面原因是现有研究主要通过行为实验或问卷调查来探究噪声及冒险行为，只能得到噪声对冒险行为是否有影响的结果，无法得到噪声如何影响的结论。另一方面原因是现有研究未能探明致因过程，无法客观解释噪声对行为影响的复杂性。

研究问题

通过事件相关电位实验，研究不同声音条件下建筑工人的行为变化和心理特性，探明冒险行为的噪声致因机制。

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研究设计

被试

24 名重庆大学研究生，学生均掌握建筑知识，有至少3个月的施工实习经历，保证被试群体与工人群体有高相似性。

噪声材料

选取打桩机和挖掘机的混合噪声作为实验噪声刺激源，因为打桩机和挖掘机是建筑活动中最常见的施工机械和噪声组合之一。噪声从施工现场采集，试验中通过音响全程播放。

实验任务

试验设计采用决策概率不明确的模拟冒险任务。任务情境由红、蓝2 种颜色的6个盒子组成，各颜色盒子数量不确定，未知盒子红或蓝的概率相等。钱袋随机藏在1个盒子中，要求被试选择钱袋所在的盒子颜色。每次测试均有相应赌注，赌分从90∶10，80∶20，70∶30，60∶40 z这4 种组合中随机呈现，每种组合呈现次数相等，且安全选项（已知数量相对多的盒子颜色） 对应小分数，冒险选项（已知数量相对少的盒子颜色） 对应大分数。选择正确得到相应分数，反之失去该分数，任务界面如图1所示。

图1 任务界面

实验流程

被试佩戴64 导电极帽坐在椅子上，眼睛距离屏幕约1 m。正式试验前被试通过练习充分了解试验。正式试验中，首先在屏幕中央呈现+ 字，持续500 ms，起警告信号作用。接着是任务刺激材料，被试需根据情境尽快作出选择，若超过2 500 ms 未做反应，则该试次无效。每完成一次选择，反馈界面将呈现所有盒子颜色和钱袋位置，同时显示该试次的分数得失情况，持续1 000 ms。刺激间隔（ Interstimulus Interval，ISI） 为500 ms，试验流程如图2所示。每个声音环境的试验分3部分（block）完成，每部分有64个试次（trail），每个部分结束之后安排一次休息。由于采取被试内设计，整个试验共384 个试次。

图2 实验流程

数据指标

行为数据：以净分数和反应时表征冒险行为和反应速度。

①净分数（选择安全选项的次数减去选择冒险选项的次数）小于0 表示个体倾向于作出冒险行为，大于0 表示个体倾向于安全行为。

②反应时是被试看到任务刺激开始到按键作出判断的时间，体现个体认知和情感加工速度的差异。

脑电数据：P2、P3、LPP 成分，这些指标可表征行为决策的心理过程。

①P2（潜伏期在200 ms左右的早期正波） 成分反映个体信息的识别速度，可作为考察注意的有效指标，P2 波幅越大，占用的注意资源越多。

②P3（潜伏期约300 ms的正波）成分对奖赏效价敏感，能表征决策过程的冲突和难度，通常冲突程度越大，P3 波幅越大。

③LPP（300 ms后的晚期正波）成分对情绪强度敏感，能反映动机强度和信息加工程度，高唤醒度和强动机性的刺激会诱发更大的LPP 波幅。

数据记录

脑电数据记录采用64导电极帽，电极点位置如图3所示。试验中头皮电阻保持在5kΩ以下，在线滤波带通为0.1~70Hz，离线滤波带通为0.1~40Hz，采样率为1000Hz。数据分析步骤包括滤波、分段、基线校正、去除眼电伪迹、去除其他伪迹、迭加平均等。脑电截取时间为刺激材料呈现前200ms至呈现后1000ms，刺激呈现前200ms为基线。波幅大于±80μv的数据作为其他伪迹被剔除。

根据各电极点总平均波形图特征及成分的分布、含义，P2成分选取额区和中央区6个电极点（F3,Fz,F4,C3,Cz,C4），以220~280ms内的平均波幅做统计。P3成分选取全脑9个电极点（F3,Fz,F4,C3,Cz,C4,P3,Pz,P4），以300~450ms内的平均波幅做统计。LPP成分选取全脑9个电极点（F3,Fz,F4,C3,Cz,C4,P3,Pz,P4），以700~1000ms内的平均波幅做统计分析。

图3 电极点位置

主观问卷

每位被试在试验后还需要用5 级李克特评分法，填写开放性问卷并打分，以评价环境声音对执行任务的影响。因被试内设计每位被试共填2次问卷，问卷共4个问题，题项包括:

①试验中噪声对您执行试验任务是否存在积极影响或消极影响，影响体现在哪些方面?

②请您对积极/消极影响程度打分。

③试验噪声使您更容易冲动还是更加平静?

④请您对冲动/平静的程度打分。

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结果分析

行为数据结果

表1 行为数据的描述性统计结果

①高噪声净分数小于安静环境，高水平施工噪声背景下表现出更多冒险行为，但差异不显著（p=0.780>0.05）。

②高噪反应时大于安静环境，噪声导致决策时间增加，差异显著（p = 0. 042＜0. 05） 。

③不论是安静还是高噪环境，被试采取冒险行为的决策时间均大于安全行为，且差异显著（p＜0. 01）。

脑电数据结果

85dB噪声环境比安静环境诱发出更大波幅的P2、P3 和LPP 成分，总平均波形图见图4。

①P2成分：噪声环境（平均值M=1.096μV，标准误差S.E.=0.235）P2波幅大于安静环境（M=0.601μV, S.E.=0.291; p=0.071）。

②P3成分：噪声环境( M=0. 707μV，S.E.= 0. 325) P3波幅大于安静环境( M = 0. 112μV，S.E.= 0. 448 ; p =0. 086).

③LPP成分：对于额区电极，不同声音环境的LPP波幅差异显著（F(1,23)=9.550, p=0.005），噪声环境的LPP波幅（M=1.199μV, S.E.=0.510）高于安静环境（M=0.324μV, S.E.=0.574）。

图4总平均波形图

主观问卷分析结果

噪声对任务执行存在消极影响，明显增加烦恼度、疲惫感和冲动程度，结果见表2。

表2主观问卷评价结果

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讨   论

实验验证了施工噪声能唤起听者认知和情感的变化，导致工人冒险行为增加，下文将依托最大适应性理论和风险情感理论，结合信息感知、加工与决策认知过程，说明施工噪声致因工人冒险行为的机制。

信息感知阶段

根据唤醒理论，施工噪声作为外部额外的刺激输入，会引起唤醒度的增加，但随着时间推移，噪声的掩蔽效应逐渐占主导地位，导致情境感知减弱。试验中噪声环境的P3、LPP波幅大于安静环境，证明持续的噪声会增大工人的情绪强度和心理工作负荷，说明高水平施工噪声让工人在感知风险信息的过程中产生了更强烈的情绪反应，增大做出冒险行为的概率。问卷评价中75%的被试认为噪声存在消极影响，噪声环境中烦躁感明显增加，进一步证实了噪声会诱发消极情绪。情绪影响大脑对决策信息内容的获取，噪声引起的负性情绪降低了大脑对信息的获取速度，减弱信息感知能力。

同时，根据资源竞争理论，多重刺激（即任务刺激和噪声刺激）会使工人的注意力从当前任务转移到与任务无关的噪声刺激上，从而进一步降低注意力、感知能力，增加烦恼度和负性情绪。试验发现高噪声环境诱发了更大的P2波幅，证明被试可能投入更多的注意资源在噪声刺激上，认知速度降低。试验中高噪声环境下冒险行为反应时增大的结果进一步验证该结论。P2的试验结果也为噪声的分心效应和结构效应提供了脑神经证据支持。

信息加工与决策阶段

PECHMANN等指出，决策者基于感知的信息做出决定前，需要调动心理资源去理性评估风险与收益，识别及规避风险的过程依赖自我控制。P2波幅与自我损耗有关，P2波幅增大揭示了高噪声环境下工人自我控制资源的加工过程，噪声引起有限控制资源的更大损耗，导致个体决策过程缺乏抵御利益诱惑和本能冲动的自我控制资源，收益及其带来的愉悦感被放大。根据情绪维持理论，高水平施工噪声增加了建筑工人的消极情绪，工人会更重视收益愉悦感。噪声诱发更大的P3波幅也说明噪声可能让工人在评估信息时对结果预期更加积极，对结果的价值更加敏感。而噪声诱发的额区LPP波幅显著大于安静环境，说明噪声刺激增加了被试对奖赏的趋近动机，工人为寻求更大的奖赏，会忽视风险与损失，采取冒险策略以期得到更多收益。

此外，P3波幅越大反应决策过程的冲突和难度更大，说明同时存在的听觉刺激和任务视觉刺激可能增加了决策难度，工人需要进行更多的信息处理和冲突加工，因此，反应时间更长。LPP波幅增大也说明噪声诱导工人进行了额外的信息编码加工或情绪评价，工人对风险信息的慎思分析减少，表现出冲动的行为结果。主观问卷结果提供了进一步证据支持，71%的被试认为噪声促使自己更加冲动，从而放弃保守策略，尝试选择收益高的冒险选项，最终导致行为准确性降低、工作表现恶化。

综上，噪声诱发建筑工人冒险行为的机制如图5 所示。高噪声通过遮蔽效应降低情境感知能力和注意力; 同时也导致心理负荷增加、烦恼度增加，形成负面情绪。感知阶段的感知和情绪相互影响，两者的冲突进一步导致注意力的降低以及烦恼度、负面情绪的增加。信息加工与决策阶段，高噪声减少建筑工人的自我控制资源，降低自我控制能力，增大自我损耗。在自我损耗和负面情绪的作用下，工人收益愉悦感增加，奖赏寻求动机增强，进而忽视风险、损失，采取冒险行为。

图5 施工噪声诱发建筑工人冒险行为机制

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结   论

①施工噪声通过影响建筑工人的认知和情绪活动过程，增加自我损耗，导致工人对收益更加敏感、趋近动机更加强烈，进而忽视风险损失，采取冒险决策，实施冒险行为。

②噪声对冒险行为的噪声致因诱发机制证实噪声能够唤起并指导行为，为自我损耗理论、情绪维持理论和诱因理论提供脑神经证据支持。同时，揭示噪声对神经加工过程的影响，从神经层面验证了唤醒理论、资源竞争理论，增强了理论的解释能力，也为实践者从噪声致因诱发机制各环节采取干预措施提供理论支撑。

③由于噪声因素比较复杂，为研究方便，噪声刺激仅选取施工活动的2台特定施工机械，仅设置安静和高噪声2种声环境，未考虑更多的噪声源、噪声级和其他声学特性（如：频率成分、时间特性）。因此，未来可细化噪声因素，研究更多种声音特性、声音组合对冒险行为的影响。