长期空间飞行过程中乘组心理问题的研究

长期空间飞行过程中乘组心理问题的研究

20世纪80年代中期，俄罗斯空间生物医学专家奥格加兹科（oleggazko）指出，“限制人们研究宇宙不是医学，而是心理学。”。随着人类探索宇宙步伐的不断迈进,长期载人飞行已经是当前航天领域的主流任务。俄罗斯航天局和美国航天局通过对在轨飞行航天员的数据分析研究表明,心理问题是长期载人飞行中关系到任务成功与否的一个关键因素。航天员需要长时间在密闭、隔离条件下经受不同的心理考验,具体表现在个体与团队的精神行为、情绪状态、认知能力和工作绩效当中。减轻、缓解、排除在长期飞行中可能出现的心理问题,稳定乘员的情绪状态,保障乘组成员的心理和行为健康,维持航天员的认知能力和工作绩效以及团队的协作力,是航天心理学研究的最终目标。在真实的太空飞行中,航天员会察知各种应激源的作用并作出反应。当个体感知到的需求和满足需求的能力不平衡时,一系列的心理问题也就应此而生,如抑郁、沮丧、失眠、烦躁、认知能力下降、乘组成员之间以及乘组与地面之间的争吵等。虽然这些心理问题迄今为止还没有引发航天任务的灾难事件,但这不代表我们可以忽视心理问题的意义以及它可能产生的严重后果。目前有越来越多关于长期飞行中心理问题的研究,以及类似空间飞行的地面实验中相关心理问题的研究,如极地越冬、沙漠生存、洞穴试验等。前期的MARS500试验和NEEMO试验为我们研究长期密闭隔离条件下乘组成员的精神行为特点以及情绪、认知能力的变化提供了有益的借鉴。本文将从个体和团队的角度出发,对长期空间飞行和地面模拟研究中乘组乘员出现的若干心理问题进行简要的分类阐述。因为组织管理差异(如NASA与RSA、ESA等不同国家航天组织在同一航天任务中的合作分工)引发的乘员心理问题不在本文的讨论范围之内。一、离开座位(一)关于心理选拔与心理支持不同的人拥有不同的个性与情绪特征,这是每个人在出生和成长过程中逐渐形成的心理特点。个性具有持续性,可以受外界影响而发生改变,包括个体的意识倾向(如兴趣、动机、价值观)、心理特征:如气质和性格)和自我意识(如自我观察、自我评价、自我调节)。情绪以生理唤醒水平为基础,带有情境性质,反映了个体对客观事物的态度体验及其外部表现。不同的个性与情绪会在各个方面影响个体,例如对职业的选择、机会的把握、应对挫折时的反应等。在过去的20年里,科学家们持续关注的是航天员5个维度的个性特征,包括情绪不稳定性、外向性、开放性、亲和性和尽责性。虽然航天员通过了层层的筛选,但是在执行实际飞行任务过程中,一些与个性、情绪相关的心理问题仍然无法避免,例如因为忧郁、焦虑、孤独引发的心理疾病,由于情绪低落和波动导致工作能力下降和操作错误,由于个性不和以及情绪的夸大作用引发的乘组内部或乘组与地面控制人员之间的矛盾等。这些问题的不断发生给予人们启示:对于航天心理学和航天员的心理选拔与心理支持,有很多地方仍需要深入研究和改进完善。上述观点并不是归因错误理论的延伸。事实上,科学家们也承认:针对不同航天任务(短期飞行、中长期飞行等)以及地面极限环境试验(飞行模拟、沙漠生存、洞穴探险等)选拔乘组成员时,心理选拔标准并不是完全一致的。例如短期飞行中航天员主要面对的是发射前、发射初期、返回前的极度紧张,还有随时可能出现的意外事件所带来的心理负荷。这就需要航天员具有“处乱不变”的个性特征和情绪品质,在发生意外情况时可以做到沉着果断,集中精力应对危机。在长期密闭隔离的极限环境(Isolationandconfinedenvironment,ICE)实验中,个体面对的主要是狭小隔绝的环境以及长期与亲人、朋友的隔离所造成的心理负荷,例如焦虑、沮丧、抑郁、失去兴趣等,这会影响人的精神、行为与工作绩效。这时需要乘员具备相容于乘组的个性特征,以及良好的调整和控制各种负面情绪的能力。NIASA的人类研究计划(HumanResearchProgram,HRP)关注在航天飞行、地面探险和模拟飞行实验中可能危害到人体精神行为健康和工作表现的心理特点,确定了在ICE条件下,与成功完成任务具有显著相关性和优先级的一些心理特点。MARS500的一些研究结果也表明,适合长期密闭隔离环境的乘员应该具有灵活性(flexible)、适应性(adaptive)和延展性(malleable)的特点。相对而言,年长的乘员拥有更多的人生经历,情感上更为成熟,参加和完成实验的动机更强烈,社会适应能力更强,懂得进退的道理,满足于所从事的工作,独立性强,在家中更多处于照顾他人的角色,这样的个性特点有助于帮助乘员缓解和克服520天密闭隔离试验所带来的身心压力。(二)影响重新犯罪的心理因素诱发航天员心理问题的应激源分为4类:物理应激源、生理应激源、心理应激源和人际交往应激源。在长期的空间飞行任务中,除了要耐受失重、噪音、空间辐射等恶劣环境,航天员还必须在狭小的空间承受长时间与家人、朋友的分离,忍受延时、失真甚至是被阻断的通信。个人隐私无法保障,即使不考虑工作负荷,每天重复执行枯燥的操作任务也容易引起强烈的厌烦与疲劳感,从而影响情绪、工作状态和睡眠质量。更重要的是,在太空中生存每时每刻都会遇到难以预想的危险,航天员在潜意识中时刻要为自己的生命安全担忧。在这样的压力下,某些应激反应可能会诱发心理问题,影响航天员的精神行为健康和工作表现。许多地面模拟研究如极地探险、核潜艇试验等的结果表明,ICE引起的症状与长期空间飞行有一定的相似性,如果不能通过自我调节以及心理支持手段缓解、疏导压力,可能会诱发严重的心理问题,如抑郁、失眠、烦躁、愤怒、焦虑、疲劳、认知能力减退等。Palinkas等人在4年的极地研究中发现,虽然在进入极地之前所有的乘员都通过了心理筛选,但在压力下还是有5.2%的乘员出现了DSM-IV障碍,有31.6%出现了情绪调节障碍,21%出现了睡眠障碍,还有7.9%出现了人格障碍。在作为空间站模拟的核潜艇实验中,就症状百分比而言,乘员中有50%出现了焦虑,有30%出现人际关系问题,有29%发生抑郁,有25%发生睡眠障碍。Grigoriev等人将长期航天任务中的反应分为两个阶段,第一阶段为航天员适应航天新环境阶段(第6周之前)。在这一阶段,好奇心会使航天员对周围的一切保持高度的兴趣和热情,各种负面应激反应所产生的影响将被极度地减弱,有利于航天员保持良好的情绪状态、健康的行为表现和较高的工作绩效。第二阶段称为“剥夺效应”期,在这个阶段,新鲜感已不复存在,隔离、单调和缺乏刺激等压力因素所产生的负面影响逐渐暴露出来,最严重时甚至出现“衰竭”现象。不管科学技术如何进步、飞船设备如何更新,这些应激反应产生的影响都很难消除。(三)生物节奏的调节作用睡眠问题在任何时候都可能发生,主要原因可能与生理刺激有关,例如在失重状态下,如果不将手臂固定则难以入睡。也可能与心理刺激有关,例如飞行任务开始或结束时的期待与兴奋。还可能与其他应激源有关,例如工作一休息计划的安排,枯燥重复的实验内容、乘员之间的摩擦等。人体生物节律具有与外界环境同步化的特性。在地球上,人的昼夜节律为24小时(实际略大于24小时,近似于25小时);到了近地轨道后,人必须重新适应近地轨道的昼夜节律(80～40分钟)。人体自身的生物节律对睡眠一觉醒周期起着双向交替的调节作用:一方面,生物节律需要与外界环境同步,通过内源性的生物钟(视交叉上核)和周期性的外源性刺激(如失重环境、狭小空间、噪音等)来影响睡眠;另一方面,高质量的睡眠有利于自身节律与外界环境的同步适应。在航天飞行环境中,睡眠问题和生物节律的紊乱是导致航天员警觉状态、情绪稳定和工作绩效下降的重要原因,主要表现为:疲劳、入睡困难、失眠、肠胃症状、注意力下降等。早在1965年的Genimi任务中,科学家们就开始关注睡眠障碍与生物节律紊乱的问题。NASA在Genimi-7中最早采用EEG对睡眠进行客观的记录与评价。在月球任务中(Apollo12-15号),睡眠与生物节律的问题显得更为突出。一些太空飞行研究显示,空间睡眠的各个周期结构发生了改变。Gundel发现,虽然总睡眠效率相当,但初始的NREM缩短,航天员提前进入第一段快速REM;第二个NREM的慢波睡眠量与地面相比有所增加。有人认为空间睡眠问题更可能源于长期密闭隔离的环境,而非失重的太空环境。在潜艇和极地等ICE研究中发现,长期密闭隔离条件下,最初的睡眠状况很差,但随着时间的延长,睡眠时间与质量是可以得到恢复的,但整体水平低于对照组。(四)参与旅游充放电行为的影响和角色效应脑是心理活动的器官和物质基础,各种认知活动的信息摄取及处理过程都是在大脑中完成的,而空间环境中的许多因素有可能引发大脑结构和功能的变化。一些研究表明,除了最初适应期的运动感知系统功能下降,空间飞行对认知能力没有显著影响。但也有一些研究报道,空间飞行过程中人的情绪波动、睡眠障碍等心理问题影响了认知能力。Manzey等研究发现太空环境可能对感觉系统功能和注意选择能力有负面作用。Lathan和Newman在研究操纵杆和轨迹球两种不同输入设备对计算机屏幕光标控制效果的实验中,也发现了类似的跟踪能力下降等问题。认知能力变化会影响航天员的精神和行为,尤其是有关任务操作的决策,可能引发严重事故。有人认为,随着时间的延长,当人体度过对于失重、隔离、密闭在内的特殊环境的适应期后,认知能力将不再受到干扰。但除了空间环境因素之外,认知能力还会受到其他因素的影响。例如群体思维现象(groupthinking),乘员因为不想损害和队友的关系而不愿意提出反对意见,久而久之可能会成为习惯。这种现象在初始阶段不易被察觉,但容易在决策时引起无法预测或容易忽视的风险因素,这对完成太空任务是极度危险的。另外,不管是在真实的长期飞行还是在地面ICE实验中,突发事件也是无法避免的新刺激源,都会引起当前阶段乘员认知能力的改变。这样的例子很少,但并非从未出现过。如Manzey和Lorenz等人对俄罗斯航天员Polyakov的438天太空驻留过程中认知能力和情绪状态阶段性改变的报告,以及MARS500试验中应急事件对乘员决策能力的影响(停电、火灾、登陆火星、返回等)。因此我们认为,在长期空间任务以及类似的地面实验中,由于认知能力改变而影响乘员工作效率和表现的现象是不可以忽视的。二、基于团队训练(一)多元乘组的差异引发的人际问题乘组是完成航天任务的主体,乘组异质性(heterogeneity)影响了团队合作和工作绩效水平,主要包括乘组的人数、性别、国籍、语言、职业背景、文化差异等。乘组异质性有助于创造一个积极的人际交流环境,有助于团队凝聚力的形成,有助于缓解因长时间在高压力、高负荷的太空环境中工作和生活所产生的单调、枯燥、抑郁等负面情绪。一般来说,人数多的团队在技能和经验的共享、交流上比人数少的乘组更有优势。有女性成员的乘组在进行决策时冲动性低、准确性高,工作绩效水平优于全男性乘组。但同时,多样的乘组结构也会引发一系列人际交往问题。例如偶数乘组在进行团队决策时就会存在争议。另外,乘组中包含女性成员时,性骚扰就成为一个无法回避的问题。在NIASA组织的地面模拟长期飞行实验中,就曾经发生过男性乘员强吻女性同事的情况。长期飞行或地面相关实验中,由于各自的工作目标不同,不同职责定位的乘员彼此之间在无法实现妥协时,也会引起乘组内部的人际关系紧张和冲突,从而降低工作绩效。此外,跨文化差异引发的沟通障碍等人际问题也越来越被人们重视。Santy等人对1981年到1990年的长期航天飞行任务进行了回溯性研究,这段时间共有40起人际关系问题是由于跨文化差异引起的,其中至少有5次严重影响了任务本身。很多时候,这种摩擦的产生是无意识的。交流过程中使用的一些词汇、概念、判断,甚至是闲谈时的一个笑话,虽然在本文化背景下是善意的,但在其他文化背景下就可能是相反的意思。如果乘员之间还存在语言差异,矛盾就更难被察觉,并随着时间的延长以及情绪的变化而积蓄,直至引发冲突。当然,跨文化差异也有其有益的一面。MARS500试验的结果表明,跨文化差异提高了乘员彼此间的容忍度,并启动了乘员之间隐性的友好竞争,促进了团队合作。(二)团队凝聚力和领导能力乘员之间的相互作用,即乘组内部的人际关系影响着整个团队的表现和任务的成败。用人际交流动力学(interpersonaldynamics)的相关理论来分析在乘组内部引起人际关系问题的因素,我们认为主要有以下三个方面:团队凝聚力、领导力和时间适应性。团队凝聚力包括人际凝聚(interpersonalcohesion)和任务凝聚(taskcohesion)。前者是乘员对整个乘组的认同感和归属感,有利于个体与集体之间的相互认识,团结乘组内部一致对外。后者是以完成任务为基础的“求同存异”,与工作绩效的相关性更明显,也更具有持续性。团队凝聚力下降意味着乘员之间交流减少,彼此容易出现敌视、愤怒、引发矛盾与冲突。团队凝聚力本身也不是越高越好,凝聚力高时容易形成群体思维现象,降低乘组的工作效率,影响任务的顺利完成。在面对附加任务时,由于不必为主任务作出妥协让步,乘员自我表现的强度会增加,人际凝聚力降低,影响附加任务的完成。此外,乘组内部小集团的形成也是影响团队凝聚力的一个方面,因为小集团也有着自己的“小团队凝聚力”。因此,进行乘组选拔最终关注的不是人数、性别、国籍和文化背景,也不是每一个乘员的能力强弱,而是如何选择、构建一个凝聚力最大化的和谐乘组,以保障任务的顺利完成。领导力(leadership)指的是影响团队、他人达成任务目标的能力。不同个性特征的人拥有不同的领导风格,差的或者无效的领导会导致团队士气下降和任务中断,甚至失败。相比较而言,短期的太空飞行任务中指令长直接对任务负责,领导权责清晰。在长期飞行以及地面实验中,理想的指令长应同时具有任务导向和支持导向的领导特质.并且能够在不同阶段灵活运用。例如在极地探险时,在初始阶段,稳妥的任务领导最为重要(如建设营地);在后期阶段,支持型领导的地位变得越来越重要,但任务型领导依旧不可或缺,尤其是在发生应急事件的时候,领导不力可能会导致更复杂的情况出现。Nicholas和Penwell认为,适合长期空间飞行任务的领导风格和特点取决于指令长的个性特征、任务管理风格、人际关系和维护乘组的态度。随着长期太空飞行任务的不断拓展与推进,“时间适应性”这一概念应运而生。乘组内人际关系会随着时间推移而发生变化,不同时期乘组成员的心理状态彼此影响(一人低落进而集体低落),进而呈现一种共鸣,例如Grigogriev的四阶段模型,Rohrer的三阶段模型,Rivolier和Decamps的三级适应模型。目前以Bechtel等人提出的“第三季现象”最受关注。Bechtel认为,乘组对极端环境的适应是一个不连贯的连续过程,不同时间段内可能产生不同的心境,乘员的情绪和行为是可以互相影响的。不论空间飞行或者地面实验时间的长短,整个密闭隔离时间的四分之三阶段是最关键和敏感的阶段,也是心理问题集中出现的时期。(三)地面指挥可能会导致情绪波动乘组与外界,尤其是与地面指挥之间是通过电子设备传播的声音、文字、图像进行间接沟通保持联系的。相比于乘组内部之间,乘组与外界,尤其是与地面控制人员之间更易产生矛盾。因为在狭小密闭的环境内,乘组是一个集体,更容易向偏远而不是身边的对象表达愤怒、焦虑和厌烦。俄罗斯和美国都报道过航天员与地面指挥之间发生的敌对现象。此外,由于技术原因或是人为原因,航天员和地面工作人员都有可能在发送、接收或是理解信息时遇到问题,这也会引发乘组与地面控制人员之间的矛盾。除了地面指挥,乘组在与外界其他方面的沟通中也可能产生问题。MARS500试验中,乘组与外界曾发生过一起严重的对立事件。在隔离实验的中期,西班牙一所大学发表了前半程实验的结果,在文章中不职业地泄露了两名志愿者详细的私人信息。志愿者在舱内通过相关渠道得知后引起了极大的情绪波动,指令长代表整个乘组对外发出了谴责信,并在后半程集体拒绝参加该项实验。从另一方面看,这次事件团结了六名志愿者的意愿和行动,提高了乘组的凝聚力。三、基于主机的心理评价空间飞行任务中的实验条件有严格的限制,进行心理测试与研究所采用设备的体积、重量、研制及运输成本等都要予以充分考虑。纸质心理问卷可能是最为常见的一种评估研究方式,例如心理状态量表(ProfileofMoodState,POMS)和积极消极情感量表(PositiveAffectandNegativeAffectScale,PANAS)。简易、便捷是心理问卷的优点,但对小样本的乘组而言,填写大量的问卷会引起厌烦和回避,造成测量结果失真。参加MARS500试验的志愿者就曾提出,定期完成过多的重复问卷对心理产生的影响不亚于密闭隔离的环境。另外,乘组成员的日志可以为评定心理状态和进行后期研究提供重要信息,但缺点是具有不连续性、主观性和个体差异性,而且一些重要的信息可能会被遗漏或不准确表达。监控视频的记录是对任务过程中乘员表现的真实回顾,但对于这一方法目前尚有两种顾虑:一是乘员的隐私受到侵犯,容易引发伦理问题和与地面控制人员之间的冲突;二是目前缺乏一种公认的、可靠的技术手段来从视频记录中提取、分析有价值的信息,如面孔和声音所表达的情感等。MARS500试验中对乘组的视频监控只有图像记录而无声音记录,其目的就是为了保护乘员的隐私。目前航天飞行环境中多以计算机作为平台对乘组成员进行认知能力和心理状态的测评,常见的有操作评估工作站(PerformanceAssessmentWorkstation,PAWS)、视窗航天飞行神经认知功能测评工具(WindowsSpaceflightNeuro-cognitiveAssessmentTool,Win-SCAT)、迷你快速认知评估测试(Mini-CogRapidAssessmentBattery,MRAB)、精神运动警觉性测试(PsychomotorVigilanceTest,PVT)、情绪图片测试(InternationalAffectivePicturesSystem,IAPS)等。其中PAWS和Win-SCAT已经较为成熟,前者耗时20分钟,包括了6个认知测验和2个形容词表测验,可以评估测试个体的注意、记忆、眼手协调能力、空间定向能力、心算能力等。后者耗时10～15分钟,包