遥操作延迟下的脑功能连接：一项功能性近红外光谱研究

目的：本研究旨在利用功能性近红外光谱（fNIRS）分析功能连接，以理解遥操作中延迟的认知影响及相关缓解方法。背景：遥操作中指令、执行与反馈之间的延迟会损害操作表现并影响操作者的心理状态。这些效应的神经基础尚不清楚。方法：进行了一项模拟远程机器人操控任务的人体受试者实验（n = 41）。测试了三种条件：无延迟、有视觉与触觉延迟、有视觉延迟而无触觉延迟。记录并分析了 fNIRS 与表现数据。结果：遥操作中延迟的存在显著增强了前额叶与运动皮层内部及之间的功能连接。在保持视觉延迟的同时提供实时触觉反馈，降低了所有皮层网络的平均功能连接，并显示出前额叶与运动皮层网络内显著不同的连接比。表现结果显示，全延迟条件下表现最差，无延迟条件下表现最佳，这与神经活动模式相呼应。结论：该研究提供了神经学证据，表明遥操作中的延迟增加了认知负荷、焦虑以及运动规划与控制方面的挑战。然而，实时触觉反馈对与认知、决策和感觉运动过程相关的神经通路有积极影响。应用：本研究可为设计能缓解延迟影响的符合工效学的遥操作系统提供参考。