بررسی ارتباط بین شاخص تتای سیگنال‌های مغزی و بارکاری ذهنی در شبیه ساز کنترل ترافیک هوایی

مقدمه: کنترل ترافیک هوایی یک فرایند بسیار پیچیده شامل تعامل چندگانه سیستم انسان-ماشین می‌باشد که بارکاری ذهنی انسان نقش مهمی در این فرایند ایفا می‌کند. امروزه شاخص‌های الکتروآنسفالوگرافی به عنوان نشانگرهای جدید در حوزه ارزیابی بارکاری ذهنی مطرح می‌باشند. هدف از مطالعه حاضر بررسی ارتباط بین شاخص تتای سیگنال‌های مغزی و بارکاری ذهنی در کنترلرهای ترافیک هوایی می‌باشد.روش کار: در این مطالعه چهارده نفر کنترلر ترافیک هوایی شرکت نمودند. کنترلرها دو سناریوی بارکاری کم و زیاد را بر اساس مولفه‌های بار وظیفه در شبیه ساز کنترل ترافیک هوایی انجام دادند. بارکاری ذهنی کنترلرها در این دو سناریو با استفاده از پرسشنامه  nasa-tlxمورد ارزیابی قرار گرفت. امواج الکتروآنسفالوگرافی افراد در طول انجام وظایف به طور مستمر ثبت شد. سپس، توان مطلق تتا با استفاده از تبدیل سریع فوریه در نواحی مختلف مغزی با استفاده از نرم‌افزار متلب استخراج گردید و در شرایط بارکاری بالا و پایین با یکدیگر مقایسه شد.یافته ها: نتایج حاصل از مقیاس فردی  nasa-tlxبیانگر این است که بین نمره خام بارکاری در شرایط بارکاری بالا و شرایط بار کاری پایین تفاوت معنی‌دار وجود دارد (0.001 > p). اختلاف بین توان مطلق تتا در شرایط بارکاری بالا و بارکاری پایین در تمامی مناطق اندازه‌گیری شده ازلحاظ آماری معنادار بود (0.05 > p) و در درجه اول این شاخص در مناطق فرونتال در شرایط بارکاری بالا افزایش یافت. همچنین با افزایش سابقه کاری، توان مطلق تتا در سطح بارکاری بالا در سمت چپ فرونتال افزایش یافت (0.021 = p، 0.607 = r).نتیجه‌گیری: توان مطلق تتا شاخص خوبی به منظور ارزیابی بارکاری ذهنی در سطوح مختلف وظیفه کنترل ترافیک هوایی می‌باشد؛ بنابراین می‌تواند به عنوان ابزاری مناسب برای طراحی سیستم‌های پیچیده انسان -ماشین استفاه شود.

investigation of relationship between eeg theta power and mental workload in air traffic control simulation

introduction: air traffic control is a very complex process, including multiple human-machine interactions. human mental workload plays an important role in this process. nowadays, electroencephalography indexes are considered as new indicators in the field of assessment of mental workload. the purpose of the present study was to investigate the relationship between eeg theta power and mental workload in air traffic control simulation.material and methods: fourteen air traffic controllers participated in this study. controllers carried out two scenarios, including low and high workload, based on task load factors in an air traffic control simulator. mental workload was assessed in these two scenarios by the nasa-tlx questionnaire. eeg signals were continuously recorded during air traffic control tasks. afterward, absolute theta power was extracted from participants’ eeg using fast fourier transform (fft) by the matlab software and was compared with each other in terms of high and low workload.results: the results showed a significant relationship in absolute theta power during low and high workload scenarios in all regions of the brain (p < 0.05). absolute theta power increased primarily in the frontal region during the high workload scenario. also, there was a significant increase in the relationship between work experience and absolute theta power at the f3 region during the high workload scenario (p=0.021, r=0.607).conclusion: absolute theta power provides a good parameter to assess mental workload at different levels of air traffic control tasks. therefore, it can be used as a tool for the design of human-machine complex systems.