"技术发展的速度远超人类进化。我们的大脑容量难以跟上节奏,极易超负荷运转,"该研究的作者、德克萨斯大学奥斯汀分校(UT Austin)的吕楠舒表示。"每个人都存在一个实现最佳表现的心理负荷临界点,这个临界点因人而异。"
人类在认知的"恰到好处区间"表现最佳——既不会不堪重负也不会感到无聊。找到这种平衡是实现最优表现的关键。当前的心理负荷评估依赖NASA任务负荷指数,参与者完成任务后需填写冗长的主观问卷调查。
这款电子纹身通过分析脑电活动(EEG)和眼球运动(EOG),提供了客观的替代方案。不同于传统脑电帽的笨重线缆和黏腻导电膏,这款无线电子纹身由轻量电池组和纸薄贴片式传感器构成。传感器采用波浪形回环线圈设计,可伸缩延展并完美贴合皮肤,确保舒适性和信号清晰度。
"令人惊讶的是,传统脑电帽虽然配有更多传感器覆盖不同脑区,却因颅骨形状差异永远无法获取完美信号,"吕楠舒解释道。"我们通过测量参与者面部特征定制个性化电子纹身,确保传感器始终精准定位并接收信号。"
研究人员在六名完成渐进难度记忆挑战的受试者身上测试电子纹身。随着心理负荷增加,受试者的θ波和δ波活动增强(表明认知需求提升),而α波和β波活动减弱(显示心理疲劳)。结果表明该设备可检测大脑的"挣扎状态"。
该设备不仅限于检测,还能预测心理压力。研究人员训练计算机模型通过电子纹身信号评估心理负荷,成功区分不同级别的脑力负荷。实验证明该设备具备预测心理疲劳的潜力。
成本是另一优势:传统脑电设备超1.5万美元,电子纹身的芯片电池组仅需200美元,一次性传感器单价约20美元。"低廉成本使设备更易普及,"德克萨斯大学奥斯汀分校的作者路易斯·森蒂斯表示。"我期待将电子纹身转化为家用可穿戴产品。"
虽然目前电子纹身仅适用于无毛发皮肤,团队正研发与适用于毛发的墨水传感器结合技术。这将实现全脑覆盖和更全面的脑部监测。随着机器人和新技术加速进入工作生活场景,团队希望该技术能深化人机交互研究。
"我们长期监测工人的身体健康,追踪工伤和肌肉劳损,"森蒂斯指出。"如今我们首次具备监测心理压力的能力——这曾是未被追踪的领域。这项技术可能从根本上改变机构保障员工整体福祉的方式。"
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Materials provided byCell Press.Note: Content may be edited for style and length.
Journal Reference:
Heeyong Huh, Hyonyoung Shin, Hongbian Li, Kazuma Hirota, Carolyn Hoang, Shrikar Thangavel, Matthew D’Alessandro, Kathryn A. Feltman, Luis Sentis, Nanshu Lu.A wireless forehead e-tattoo for mental workload estimation.Device, 2025; 100781 DOI:10.1016/j.device.2025.100781
2025-08-03
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