模拟航天器睡眠舱色彩环境对乘员情绪的影响研究_姚文豪.pdf

包 装 工 程 第 44 卷 第 14 期 60 PACKAGING ENGINEERING 2023 年 7 月 收稿日期：20230216 基金项目：国家社会科学基金艺术学一般项目（20BG115）；湖南省教育厅优秀青年项目（21B0110）作者简介：姚文豪（1998），男，硕士生。通信作者：姚湘（1982），男，博士。模拟航天器睡眠舱色彩环境对乘员情绪的影响研究 姚文豪，姚湘，许活鹏，周家慷，江奥（湘潭大学，湖南 湘潭 411105）摘要：目的目的 研究不同情绪刺激下睡眠舱色彩环境对乘员情绪的影响规律。方法方法 对 30 名受试者（男 15人、女 15 人）分别进行了中性、负性 2 种 VR 情绪影片的情绪诱发，之后在 VR 环境中进行模拟睡眠舱色彩环境体验，完成主观情绪评价，同时采集受试者在色彩环境中体验时的 20 通道脑电信号；对主观情绪评价进行方差分析，并对脑电信号进行预处理，分析、频带的脑电信号能量。结果结果 主观情绪评价显示，在色彩环境舒适度上，不同色彩环境（冷色、暖色、无彩色）呈现显著性差异（P=0.0000.05）；在情绪缓解度上，不同色彩环境（冷色、暖色、无彩色）呈现显著性差异（P=0.0000.05）。脑电信号显示，冷色环境下额叶区和顶叶区的 波左右脑叶平均功率比值最低，而暖色环境最高；冷色环境下颞叶区的 波左右脑叶平均功率比值最低，而暖色环境最高。结论结论 在狭小、密闭的模拟航天器睡眠舱环境下，色彩环境对于受试者的情绪调节作用在生理状态和心理感受上都能得到显现，并且其主观感受和客观生理数据分析结果在一定程度上能够达到拟合。其中蓝色环境、绿色环境、白色环境主客观值表征的情绪状态最好，更能有效改善和形成良好的情绪状态。最后经模拟航天器睡眠舱色彩设计实践，验证了航天器睡眠舱色彩设计优化策略的可行性及可靠性。关键词：色彩环境；情绪缓解；脑电信号；主观情绪评价；模拟航天器睡眠舱；航天员 中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)14-0060-13 DOI：10.19554/ki.1001-3563.2023.14.006 Effect of Color Environment in Simulated Spacecraft Sleeping Capsule on Crew Emotion YAO Wen-hao,YAO Xiang,XU Huo-peng,ZHOU Jia-kang,JIANG Ao(Xiangtan University,Hunan Xiangtan 411105,China)ABSTRACT:The work aims to study the effect of color environment in sleeping capsule on crew emotion under different emotional stimuli.30 subjects(15 men and 15 women)were respectively induced by neutral and negative VR emotional films,and then experienced the color environment of the simulated sleeping capsule by VR technology to complete the subjective emotional evaluation.20 channel EEG signals of subjects experiencing the color environment were collected.Variance analysis was carried out on subjective emotion evaluation,and EEG signals were preprocessed to analyze the EEG signal energy of and frequency bands.Subjective emotional evaluation showed that:in terms of color environ-ment comfort,different color environments(cold color,warm color,colorless)showed significant differences(p=0.0000.05);and in terms of emotional relief,different color environments(cold color,warm color,colorless)showed significant differences(p=0.0000.05).EEG signal displayed:The average power ratio of left and right lobe of inferior frontal lobe and parietal lobe under wave was the lowest in cold color environment,and the highest in warm color en-vironment.The average power ratio of left lobe and right lobe in inferior frontal lobe under wave was the lowest in cold color environment and the highest in warm color environment.In the narrow and closed simulated spacecraft sleeping capsule environment,the emotional regulation of the color environment on the subjects can be reflected in their physio-第 44 卷 第 14 期 姚文豪，等：模拟航天器睡眠舱色彩环境对乘员情绪的影响研究 61 logical state and psychological feelings,and their subjective feelings and objective physiological data analysis results can be fitted to a certain extent.Among them,the subjective and objective values of blue environment,green environment and white environment are the best,which can effectively improve and form a good emotional state.Finally,the feasibility and reliability of the optimization strategy for the color design of the spacecraft sleeping capsule are verified through the si-mulation of the color design practice of the spacecraft sleeping capsule.KEY WORDS:color environment;emotional relief;EEG signal;subjective emotional evaluation;simulated spacecraft sleeping capsule;astronaut 睡眠是人类不可缺少的一种生理活动，与人体健康有着密切关系，良好的睡眠对于保持身心健康、认知和工作表现至关重要。然而，相关研究表明睡眠一直是载人航天任务中普遍存在的问题1-2。在多次载人航天实践的基础上，中国越来越重视宇航员的在轨睡眠问题，并将其视为中长期航天中保持人类作业能力的关键因素之一3。NASA 等航天组织针对未来长期的载人航天飞行，提出了睡眠舱的研究计划，指出要从提高航天器的适居性方面展开研究，同时需要开展基础生理以及航天特因环境对睡眠影响机制的研究，包括提高在轨睡眠环境的舒适度以及提供积极的情绪和心理支持等策略4-5。色彩设计是空间适居性设计的重要内容，而且是情绪调节和心理干预的重要因素。因此，以色彩设计为载体，情绪为中介，系统性地开展睡眠舱色彩设计研究是载人航天器人机界面设计的重要课题。1 色彩与情绪 情绪（Emotion）来源于拉丁文中的“movere”一词，与动机（motivation）同源6。应用心理学百科全书对情绪的定义是：情绪是发生在应对特定的物理和社会应激时，一种短暂的、有生物学基础的认知、主观体验、生理改变和社会交际的形式7。研究证明，睡前的情绪活动会影响当晚的睡眠质量，具体表现为不同睡眠阶段以及睡眠微结构会发生细微改变8。情绪与睡眠质量关系的研究主要集中于负性情绪的影响，研究表明睡眠质量与负性情绪呈显著负相关，即随着负性情绪的增加，睡眠质量趋于下降；在积极情绪对睡眠质量影响研究中发现，积极情绪对睡眠质量也有直接的影响，积极的心理状态能够显著地促进睡眠质量的提升9。情绪与睡眠质量的影响是双向的：情绪能够显著影响睡眠质量，睡眠质量又反作用于情绪10。因此，发挥情绪的调节作用，对形成良好睡眠具有重要意义。色彩是作为感知世界的自然属性出现的，它几乎会出现在日常生活中所能看见的任何物体上，是生活中必不可少的环境元素之一。环境色彩会对人机环境系统的运作效率以及人员的身心健康产生影响，因此也是人因工程研究的关键要素。研究表明色彩会对人类的心理功能、生理状态和行为表现等产生影响，如在工作环境中，暖色会使人心理上出现兴奋、积极的情绪，冷色会使人心理上出现冷静、压抑等情绪11。环境色彩对人的影响主要与色彩的含义有关，在漫长的时间长河中，人类对色彩产生了各种联想和感受，如情绪感、空间感、冷暖感、重量感、软硬感等12。绿色可以唤起最积极的情绪反应，并与放松、平静和幸福相关，红色环境被认为是刺激和分散注意力的，与抑郁相关13。蓝色和绿色环境下的感知体验与幸福感相关，并对低刺激参与者具有减压作用14，蓝色环境还会使人产生昏昏欲睡的效果15。另一项研究则指出了不同色相会影响人的心率，如在红色和黄色环境条件下会增加心率，蓝色环境下会增加参与者的放松和平静感16。在视觉复杂的红色或彩色房间工作会使大脑进入更兴奋的状态，导致心率减慢和超负荷17。综上，工作环境中的色彩对人的情绪既会产生积极的影响，也会产生消极的影响18-20，在不同环境中合理地使用色彩可以使人员获得积极的情绪状态，对视觉工作能力产生积极影响，并增加舒适度21-24。在载人航天任务中，航天员的睡眠时间和睡眠质量会受到微重力、隔离、单调重复、高度警惕性工作负荷等因素的综合影响，在这种特殊环境因素的影响下，航天员极其容易产生焦虑、抑郁、恐惧等各种负性情绪25-27。针对航天员在轨睡眠问题，吴斌等4-5人提出了种太空飞行中睡眠障碍的对策，包括改善睡眠环境、设计合理的在轨“工作-休息”时间表、药理学干预、光处理、心理支持、乘员选拔和培训、中医药等措施。而目前国内外研究对于载人航天空间情绪适居性理论构建，以及如何实现或调节情绪以满足情绪适居性要求等方面鲜有涉猎。本研究从色彩设计角度出发，旨在通过模拟航天情绪刺激源，研究载人航天器睡眠舱不同色彩环境对乘员形成良好情绪的作用差异，构建一种较为客观的情绪适居性色彩评估方法，从而提高睡眠舱适居性，为乘员提供积极的心理对抗措施，并为睡眠舱等狭小、隔离密闭环境提供色彩设计参考。2 研