被量化的人體感覺

高技術(shù)測(cè)定人的感覺

人的感覺歷來被認(rèn)為只能主觀感受。一個(gè)人心情是否愉快，只有他自己清楚，別人只能由他的表情和行為間接地進(jìn)行判斷，更不用說對(duì)心情進(jìn)行客觀而定量的測(cè)定了。

隨著社會(huì)的發(fā)展、物質(zhì)生活的提高，人的價(jià)值觀也從重視物質(zhì)轉(zhuǎn)為重視精神。于是，商品不僅能滿足人們某些需要，而且能使人看了就感到舒服，甚至有些商品就是用來使人感到舒服的。為此，也需要有能對(duì)其進(jìn)行定量評(píng)價(jià)的指標(biāo)和方法。

凡此種種，都要求對(duì)人的感覺能夠進(jìn)行客觀而定量的測(cè)定。在這種背景下，日本通產(chǎn)省早在上個(gè)世紀(jì)90年代初就提出“要?jiǎng)?chuàng)造地球時(shí)代人的價(jià)值”這一長(zhǎng)期目標(biāo)。

通產(chǎn)省工業(yè)技術(shù)院(日本最權(quán)威、最大的國(guó)家科研機(jī)構(gòu))也開始執(zhí)行“人的感覺測(cè)定應(yīng)用技術(shù)”大型計(jì)劃，使高技術(shù)從以前只用于改進(jìn)生產(chǎn)，變?yōu)橐查_始重視人的生活。

在工業(yè)技術(shù)院內(nèi)，其研究領(lǐng)域同生活有密切關(guān)系的“產(chǎn)品科學(xué)研究所”，近幾年也開辟了“人的生活科學(xué)技術(shù)”這一新的研究領(lǐng)域，并發(fā)起成立“人的生活科學(xué)技術(shù)研究推進(jìn)會(huì)”。

所有這一切都是為了發(fā)現(xiàn)一些新的觀點(diǎn)，為了建立具有新價(jià)值觀(即把人的舒服放在首位)的技術(shù)體系。為此，首先要對(duì)人的基本特性以及人的感覺，進(jìn)行客觀而定量的測(cè)定。這樣，才能使人的舒適度具有客觀的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

盡管目前醫(yī)療上的診斷、檢查技術(shù)有很大進(jìn)步，但是都不能用于上述的測(cè)定。因?yàn)檫@種測(cè)定必須直接在人進(jìn)行生產(chǎn)和生活的正常活動(dòng)條件下進(jìn)行。不僅不能對(duì)人體有絲毫損害(如組織切片、抽血等都不能用)，而且也不能對(duì)人的各種正常活動(dòng)有任何影響。

這不僅要把高技術(shù)用于這些測(cè)定，還要研究把什么作為測(cè)定對(duì)象，以及用什么作衡量的指標(biāo)。

下面介紹近來對(duì)某些感覺進(jìn)行測(cè)定的最新成果，以及把它用于改進(jìn)生活質(zhì)量的例子。

睡眠舒服程度的測(cè)定

睡眠時(shí)間占整個(gè)人生的1/3。睡眠的好壞直接影響生活的質(zhì)量和健康狀況。測(cè)定睡眠舒服程度有助于尋找改進(jìn)睡眠的方法，和對(duì)睡具及睡眠環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)。

研究表明，通過測(cè)定腦電波可以評(píng)價(jià)睡得好不好。原來，當(dāng)大腦處于明顯活躍的活動(dòng)時(shí)，腦電波呈低振幅的不規(guī)則波形。

當(dāng)閉目不作任何思考時(shí)，將呈現(xiàn)頻率為16赫、幅值為幾十微伏的有節(jié)奏波形。這就是所謂α(阿爾法)波。

進(jìn)入似睡非睡狀態(tài)后，α波消失而出現(xiàn)頻率4～6赫的θ(西塔)波，這時(shí)便是睡眠的第一階段。稍后，零零落落地出現(xiàn)十幾赫的幅值成紡錘形的波形，這時(shí)便進(jìn)入睡眠的第二階段。接著，腦電波圖形中混雜地出現(xiàn)3赫以下的大振幅波形，這時(shí)便是睡眠的第三階段。最后進(jìn)入第四階段，全都變成這種大振幅波形，這時(shí)也就是熟睡狀態(tài)。

隨著腦電波作上述變化，心跳和呼吸也將變慢，體溫也有所降低。

還有一種稱為REM的特殊睡眠狀態(tài)。這時(shí)腦電波和第一階段類似，但眼珠會(huì)像睡醒時(shí)一樣來回地動(dòng)，心跳和呼吸的節(jié)奏也沒有規(guī)律，往往容易做夢(mèng)。盡管這樣，但怎么也醒不了，這就是這一階段的特征。

通常的睡眠過程，先花20～30分鐘遍歷階段一至階段四，然后再回到第二階段。這時(shí)睡眠狀態(tài)非常穩(wěn)定，以后便穿插地出現(xiàn)REM睡眠狀態(tài)。一個(gè)晚上將周期性出現(xiàn)4～5次REM睡眠而中斷第二階段睡眠。

REM睡眠最初特別短，以后每次持續(xù)時(shí)間逐漸加長(zhǎng)。到快醒時(shí)，往往可以長(zhǎng)達(dá)幾十分鐘。

當(dāng)有吵鬧聲時(shí)，首先將延長(zhǎng)第一階段睡眠時(shí)間。所以，可用第一階段睡眠的持續(xù)時(shí)間來評(píng)價(jià)睡得不好的程度。此外，比較穩(wěn)定的第二階段睡眠，在聲音的刺激下也會(huì)轉(zhuǎn)為極短時(shí)間的覺醒。因而，第二階段的中斷頻度或平均持續(xù)時(shí)間，也可以用作對(duì)睡眠妨礙程度的指標(biāo)。

日本曾經(jīng)用桐木切成細(xì)條編成桐褥墊，墊在床單下面，測(cè)定在夏天炎熱的氣候下是否有助于睡眠。在溫度30℃、濕度70％下，比較用普通寢具和桐墊時(shí)的睡眠過程。

結(jié)果表明，用普通寢具時(shí)，幾乎不出現(xiàn)階段三、階段四這樣的熟睡階段；但使用桐墊時(shí)，可觀察到和氣候適宜時(shí)一樣的睡眠過程。這說明桐墊有助于在天氣炎熱條件下入睡。

眼睛疲勞的測(cè)定

隨著計(jì)算機(jī)的普及，辦公室工作正在發(fā)生變化。文件往來通常通過網(wǎng)絡(luò)直接在VDT(視像顯示裝置，如顯像管)上進(jìn)行。因此，VDT作業(yè)引起的問題日益增多。首先表現(xiàn)在容易產(chǎn)生眼睛疲勞。

但是，疲勞包括眼睛疲勞，無(wú)論對(duì)誰(shuí)都是能夠由自己清楚地感覺到的現(xiàn)象，然而還沒有能夠客觀地對(duì)它進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法。

疲勞是人體自我保護(hù)機(jī)能之一，用以防止體力耗盡而發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的變化。

眼睛的疲勞表現(xiàn)在眼球調(diào)節(jié)功能的降低上。這種調(diào)節(jié)功能表現(xiàn)在三個(gè)方面。一是調(diào)節(jié)焦距使東西看得清楚；二是為了看近的東西，使兩眼靠近到正中央，以增加水晶體的折射能力；三是收縮瞳孔以加大被看東西的景深。眼睛疲勞使這些功能降低，所以東西便看不清了。

日本“產(chǎn)品科學(xué)研究所”為了測(cè)定VDT作業(yè)引起的疲勞，開發(fā)了用以實(shí)施測(cè)定這三個(gè)調(diào)節(jié)功能的裝置，并將其命名為三維視力計(jì)。

它以獨(dú)特的控制方式進(jìn)行測(cè)定，能夠高速且高精度地跟隨眼球轉(zhuǎn)動(dòng)。這一測(cè)定通過戴在被測(cè)者眼睛上的半透鏡來進(jìn)行。被測(cè)者可以看到透鏡后方的VDT畫面，因此不會(huì)妨礙他的正常作業(yè)。

衰老程度的測(cè)定

人過了60歲，便開始明顯衰老。但哪怕是到了90歲，各人衰老程度仍有明顯差別。為了尋求延緩衰老的方法，需要有能表示衰老程度的指標(biāo)。經(jīng)研究，皮膚的變化被用作這種指標(biāo)。

當(dāng)皮膚老化時(shí)，由于構(gòu)成皮膚的各種細(xì)胞分裂能力降低，所以細(xì)胞數(shù)目減少，整個(gè)皮膚將變薄；由于毛細(xì)血管、汗腺、脂腺的分布減少，造成皮膚干燥發(fā)生龜裂；填充在細(xì)胞間隙的膠狀蛋白多糖也有所減少，所以皮膚變得不再嬌嫩；彈力纖維性質(zhì)的改變，也使皮膚失去彈性。

日本資生堂用紫外線照射皮膚，直接把這些形態(tài)變化顯示在屏幕上，從中抽出十幾種特征，并把它們數(shù)量化。在許多測(cè)定實(shí)例數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出直接掃描分析儀。

用這種分析儀測(cè)定時(shí)，顯示在屏幕上的皮膚表面，皮溝錯(cuò)綜復(fù)雜地交叉著，形成三角形乃至多角形的皮丘。皮丘越小、紋理越細(xì)，即是越嬌嫩的皮膚。

這種分析儀通過對(duì)皮膚狀態(tài)進(jìn)行多變量分析，便可判定一個(gè)人的衰老程度。

老年人容易得腦血栓、腦溢血等腦循環(huán)系統(tǒng)疾病。血液同肌肉、脂肪組織等相比，通電時(shí)的阻抗較低，所以血液的增減對(duì)身體的阻抗變化影響大。

以前曾用阻抗分布描述儀來測(cè)定四肢血液的流通情況。最近，日本“產(chǎn)品科學(xué)研究所”也用測(cè)定阻抗的方法，來觀察在休息時(shí)和在腦力勞動(dòng)時(shí)頭部血流量的增減。

但需要注意的是，必須使得向頭部通電時(shí)不至于引起痙攣，因此要盡力減小通電電流。這就需要在提高儀器的信噪比上狠下工夫。

對(duì)腦部進(jìn)行多點(diǎn)阻抗測(cè)定，有可能開發(fā)出能倒推出腦內(nèi)血液流動(dòng)分布情況的方法。這將會(huì)對(duì)早期發(fā)現(xiàn)腦血栓做出巨大貢獻(xiàn)。

心情愉快程度的測(cè)定

人和自然界一樣，一直在川流不息地變化。這種變化的形式多種多樣，從完全隨機(jī)的到極有規(guī)則的都有。

隨時(shí)間而變動(dòng)的現(xiàn)象，可以用頻率分析方法進(jìn)行處理。就是把組成復(fù)雜變動(dòng)的一個(gè)個(gè)因素分開，可以看到每種因素將以一定的頻率變動(dòng)。這時(shí)，以頻率作為橫軸，把各種因素變動(dòng)的幅值作為縱坐標(biāo)，這樣便畫出變動(dòng)的頻譜圖。

它反映出這一復(fù)雜變動(dòng)中不同頻率分量因素的變動(dòng)幅值。如所有頻率分量的因素都是隨機(jī)出現(xiàn)的，則這種現(xiàn)象便是自噪音。這時(shí)的頻譜成一條橫線。如果變動(dòng)呈理想的正弦波，則它的頻譜將是在各自的頻率位置上豎起來的一條條直線。

這種頻譜的幅值同1/f(f為頻率)成比例，這種現(xiàn)象被叫作1/f起伏。

在我們身體的各種機(jī)能中，如心跳、呼吸、代謝、覺醒、睡眠等都存在長(zhǎng)短不同的各種節(jié)奏。相應(yīng)的腦電波如上所述，也可分為10赫左右的α波、4~6赫的θ波、和3赫以下的δ(德爾塔)波。

特別是α波被認(rèn)為與心情愉快程度有密切關(guān)系。α波只存在短暫時(shí)間，通常在閉目養(yǎng)神時(shí)的頭后部中心將出現(xiàn)，當(dāng)想睜開眼睛時(shí)它便消失；當(dāng)打坐入靜時(shí)，盡管眼睛半睜著，α波也將持續(xù)下去。

通過訓(xùn)練，較容易獲得α波。心情平靜就容易出現(xiàn)α波，而α波又有助于養(yǎng)神，這就是生物學(xué)上的反饋現(xiàn)象。

α波的振幅通常將不斷地增大，又不斷地減小。在α波這樣變化的一個(gè)周期中，它的幅值一會(huì)加大、一會(huì)減小，這便是起伏現(xiàn)象。

通過對(duì)這種起伏的波形(承載在α波上的振幅波動(dòng))進(jìn)行頻率分析，便可對(duì)α波的起伏性質(zhì)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。

日本“產(chǎn)品科學(xué)研究所”對(duì)許多被測(cè)定者，在聽不舒服的聲音和處在不安狀態(tài)下，以及在聽悅耳音樂等各種情況下，測(cè)定他們的α波起伏。

測(cè)定表明：當(dāng)心情愉快時(shí)，α波的起伏頻譜為1/f型；當(dāng)不愉快和不安時(shí)，則起伏頻譜的類型變成和隨機(jī)噪音時(shí)一樣，即接近于一條橫線。

實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用和α波接近的頻率對(duì)感覺進(jìn)行周期性刺激時(shí)，就會(huì)驅(qū)使腦電波出現(xiàn)同步現(xiàn)象。這時(shí)，腦電波的規(guī)則性將有所增加，起伏的頻譜將和1／f的平方成比例。這樣便可以利用α波的起伏特性，用按1／f的平方的比例數(shù)來表示愉快程度。

可見，利用α波的起伏，可以獲得表示心情舒服的客觀指標(biāo)，又可利用適當(dāng)周期性刺激會(huì)引起同步起伏的現(xiàn)象，使人感到心情愉快。

在日本，已經(jīng)生產(chǎn)出了根據(jù)這一原理，按1／f起伏而擺動(dòng)的風(fēng)扇出售，收到較好的效果。