مجله علمی پژوهشی

زمینه و هدف: از مهم‌ترین عوامل بروز حوادث شغلی و به‌طور کل خطای انسانی، صدای محل کار است. علاوه بر اینکه از علل عمده ایجاد کم شنوایی و وزوز گوش است، از مـؤثرترین عوامـل برون‌زاد تأثیرگـذار بـرمکانیزمهای پردازشی مغز است. پاسخ انسان به صدا و موج انفجار و تغییر فشار هوا نگرانی عمده فعالیت در معدن است. مواد منفجره برای شکستن سنگ استفاده می شود و از این فرآیند به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از فرآیند استخراج معادن یاد می شود. با این حال ، این روش ارزان شکستن سنگ دارای معایب ذاتی و همراه با نگرانیهای جدی در مورد محیط زیست و ایمنی پرسنل است. انفجار در معادن با استفاده از انبوه مواد منفجره که مشخص می شود بسیار پرخطر است. کارگران آتشکار به مانند افراد درگیر در یک منطقه جنگی بطور مداوم در معرض انفجارها قرار دارند. با این حال، سنجیدن اثربخشی این شرایط و یک رویداد خاص دشوار است. پاسخ فیزیولوژیکی به انفجار که کاملا در زمان گذرا است با گوش به عنوان یکی از آسیب پذیرترین اعضای بدن مورد ارزیابی قرار میگیرد. از بررسی های گذشته نتیجه گرفته می شود که پاسخ های شنیداری نه تنها به فشار هوا بلکه به ضربه و جهت بدن نیز کاملا بستگی دارد. واقعیت آن است که ماهیت و مدت زمان ارتعاشات تولید شده عادی با آنچه که توسط یک انفجار ایجاد می شود متفاوت است. علاوه بر این ، انفجار معدن با پارامترهای اختلالی بیشتری همراه است. تحت چنین شرایط، این که آیا استانداردهای ارتعاش باید به طور کلی برای انفجار در معادن استفاده شود ، به ویژه هنگامی که در بعضی موارد آسیب های مغزی خفیف مشاهده می شود ، جای تردید دارد. بطور مشابه تقریباً تمام مطالعاتی که در مورد تأثیر انفجار بر مغز سربازان تأیید شده ، تأیید کردند که سربازان از آسیب مغزی رنج می برند که ناشی از انفجار و امواج صوتی است. آنها شرح مفصلی از پاسخ جامعه به انفجارهای نظامی می دهند اما مطالعات بسیار کمی در رابطه با این موضوع وجود دارد که اثرات مستقیم فیزیولوژی به طور کلی و مغز به ویژه به دلیل انفجار معدن و تغییرات فشار هوا را در بربگیرد. ایده این مطالعه ، تعیین هرگونه تغییر در مغز انسان به دلیل پاسخ فوری مغز به این فعالیت در معادن و اطراف آن است. این داده ها برای پیش بینی تأثیر محرک مستقیم بر فیزیولوژی انسان و پاسخ وابسته به آن میتواند مورد استفاده قرار بگیرد. در مطالعه حاضر، واکنش مغزی پرسنل آتش‌کار و افراد عادی هنگام مواجهه با صوت انفجار موردبررسی قرارگرفته است.

روش بررسی: محدودیت هایی برای تست وجود دارد. (۱) شرایط صدا را فقط در آزمون می توان ثابت نگه داشت، زیرا تغییرات قابل توجهی در پارامترهای مختلف درگیر در محیط واقعی وجود دارد. (۲) فقط یک دستگاه EEG برای ضبط پاسخ های یک نفر در زمان مشخص وجود دارد. (۳) حمل و استفاده از تجهیزات تست در مکان های واقعی دشوار است. آزمایشی که در این مقاله ارائه داده می­شود شدت پاسخ های مغز شرکت کنندگان را با محرک صدایی یک انفجار شدید بررسی می­کند. صدایی با خصوصیات مشابه انفجارها در دنیای واقعی تولید شده است. این سیگنال اکوستیکی از نظر مدت و شدت منطبق بر رویه معمول در ادبیات موضوع استفاده می شود. این تحقیق یک پژوهش مداخله‌ای است که به دلیل پیچیده بودن فرایند برداشت و پردازش سیگنال، بر روی پنج نفر پرسنل دانشگاه، به‌عنوان نماینده جامعه­ای که هیچ‌گاه در معرض امواج انفجار نبوده­اند و پنج نفر آتش‌کار شاغل در معادن مختلف انجام شد. الکتروانسفالوگرام (EEG) پتانسیل بسیار خوبی برای اندازه گیری کمی حالات انسانی دارد. EEG ضبط سیگنال الکتریکی از پوست سر است که با عمل نورون ها در مغز ایجاد می شود. این کار می تواند با استفاده از الکترودهای در اتصال به پوست سر انجام شود. در نتیجه فعال شدن سیستم عصبی مرکزی با سیگنال EEG دریافت شده و تجلی پیدا می کند. با در نظر گرفتن منابع انسانی و تجربی در دسترس و تجزیه و تحلیل پیچیده این سیگنال­ها، آزمایش ها در مقیاس وسیعی نیستند که برای تولید بانک داده طراحی شده باشد. کل مشارکت‌کنندگان در آزمایش در بازه سنی 32 تا 42 سالگی (میانگین ۳۷ سال و انحراف معیار ۱.۵ سال) قرار داشتند و از سلامت عمومی جسمانی برخوردار بودند. این مطالعه توسط کمیته علمی آزمایشگاه تحقیقاتی تمرینات اصلاحی و توانبخشی دانشگاه صنعتی شاهرود مطابق پروتکل مصوب تأیید شده است. ویژگی‌های آکوستیکی و تأثیرات وزوز گوش از طریق تاریخچه گیری پرسیده شد و آزمون معاینه مختصر وضعیت شناختی برای کلیه افراد انجام شد. برای این منظور از امواج مغز که به‌صورت سیگنال­های مغزی (EEG) ثبت‌شده‌اند، بهره گرفته شد. کلاهک برداشت سیگنال­های EEG هشت کانالی بوده و کانال­ها به نحوی جایگذاری شدند که حواس مختلف اشخاص، شامل حواس حرکتی، گفتاری، شنیداری، بینایی و غیرارادی موردبررسی قرار گیرند. هشت الکترود در محل قرارگیریFp1 ، Fp2 ، C3 ، C4 ، T3 ، T4 ، O1 ، O2 روی پوست سر انتخاب شد. A1 و A2 الکترودهای گوش بعنوان مرجع هستند و الکترودهای مرتبط با زمین نیز وصل شدند. آزمایش به‌این‌ترتیب طراحی شد که سیگنال­ها در حالتی ثبت شدند که ناگهان و بدون اطلاع قبلی، صوت انفجار پخش می­شد.  از تجزیه موجک برای بررسی نحوه متفاوت مغز استفاده شده است. پاسخ لوبها به صدای انفجار و نشان دادن تفاوت بین پاسخ ها در گروه های مختلف افراد ، یعنی کارکنان (دانشگاه) و کارگران معدن بنا به سطح انفجار بسیار راهگشا است. موجک یک تابع ریاضی است که برای تقسیم سیگنال زمان پیوسته به اجزای مقیاس مختلف استفاده می شود. معمولاً می توان محدوده فرکانس را به مؤلفه مقیاس اختصاص داد. سپس هر مؤلفه را می توان با وضوح مطابق با مقیاس آن مورد مطالعه قرار داد. در اینجا در هر سطح از تجزیه موجک، سیگنال به دو بخش تقسیم می شود: باند با فرکانس پایین یا تقریبی، و باند با جزئیات دقیق با فرکانس بالا؛ که هر یک از آنها حاوی باند نیمی از فرکانس سیگنال است.

یافته‌ها: باند فرکانس های مختلف سیگنال های EEG نماینده رفتار شناختی مغز هستند. این تحقیق شامل استفاده از روش مبتنی بر فرکانس زمان برای اندازه گیری همزمانی فاز الکتروانسفالوگرام (EEG) است  در این پروژه فرکانس نمونه برداری بالاتر از حد مورد نیاز توسط سخت افزار ۵۰۰ هرتز تنظیم شده است. سیگنال های EEG می توانند توسط آرتیفکتهای بیرونی و ذاتی دچاراختلال شوند که سیگنال مورد نظر را مبهم می­کنند. اختلالات اضافی به مانند صداها و سیگنالهایی هستند که از یک منبع خارجی به جای فیزیولوژی بدن ظاهر می­شوند. نویز محیطی و نویز قطعات الکتریکی در EEG از طرف دیگر ، آثار دیگری از خطا را ایجاد و تقویت می کند. تمام این خطاها بایستی با پردازش مناسب حذف شوند. بعدازآنکه سیگنال مغزی و زمان ارسال صوت در آزمایش‌ها ثبت شد، مطالعه نشان داد که دو ویژگی برتر از سیگنال­ها بایستی استخراج شود. در تمام آزمایش ها مدت زمان واکنش در اثر انفجار کارگران و کارکنان یکسان بود. برای هر نمونه و هر الکترود ، یک ویژگی ثبت شده که در تست هایی که صدای انفجار پخش می شود، جمع آوری شده است. لازم به ذکر است که در بعضی موارد استخراج ویژگی غیرممکن است زیرا هیچ گونه تغییرپذیری قابل تشخیص با باند دلتا سیگنال در هنگام پخش صدای انفجار وجود ندارد. بر اساس این مطالعه، ما فرض کردیم که تغییرات در طیف توانی EEG در هنگام ارائه محرکهای شنوایی در مقایسه با شرایط استراحت بین افراد با و بدون تجربه در کارهای انفجار متفاوت خواهد بود. ما مقادیر قدرت را در باند فرکانسهای تتا ، آلفا و بتا تجزیه و تحلیل کردیم و اختلافات احتمالی بین گروه ها را در هر سه باند فرکانس آزمایش کردیم. گرادیان و زمان تغییرپذیری سیگنال، پیرو ارسال صوت انفجار بررسی شد. ملاحظه می­شود واکنش­های پرسنل دانشگاه و آتش‌کاران در بعضی کانال­های برداشت سیگنال مشابه و در بعضی دیگر کاملاً متفاوت‌اند. در  برخی دیگر از کانال‌ها و حواس، واکنش افراد غیر آتش‌کار نسبت به صوت انفجار این‌گونه بوده که سطح سیگنال افت کرده و سطح هوشیاری حرکتی و شنوایی آن‌ها کاهش‌یافته است، هرچند در خصوص پرسنل آتش‌کاری، عکس این موضوع اتفاق افتاده است.

نتیجه‌گیری:چگونه عادات شغلی بر رفتار انسان تأثیر می گذارد؟ این یک سوال معمولی است که به طور مکرر مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از این مقاله بررسی رفتار کارگران درگیر با انفجار با تأکید بر سیگنالهای مغزی آنها است در حالیکه کارمندان دانشگاه، نماینده عموم مردم هستند که از انفجار دور هستند. با استفاده از این الگوریتم، ویژگیهای غیر طبیعی فعالیت الکتریکی مغز تشخیص داده شد. در مواردی سطح سیگنال EEG آتش‌کاران، برخلاف مردم عادی، به دنبال شنیدن صوت انفجار، افزایش می­یابد که معرف افزایش سطح هوشیاری حرکتی، گفتاری و بینایی ایشان است. این در حالی است که از منظر حواس شنیداری و غیرارادی، تفاوت محسوسی بین دو گروه مشاهده نشد. در بعضی موارد هیچ تأثیری در عملکرد مغز وجود ندارد و پاسخ فیزیولوژیکی در محدوده مدنظر مشاهده نمی شود. در نتیجه ، مهم نیست که بدانند چه خواهد شد ،تماما وقتی صدای انفجار را شنیدند ، دچار وحشت شده اند. ازنظر زمان واکنش به صدای انفجار، در بسیاری موارد تفاوت معنی­داری بین آن‌ها وجود نداشت، به‌جز در حواس حرکتی و گفتاری که واکنش افراد عادی به‌مراتب سریع‌تر از آتش‌کاران بود. روایی اندازه گیری مبتنی بر EEG از طریق مقایسه با میزان به دست آمده از شواهد و سوابق کارگران، که به عنوان یک اندازه گیری فیزیکی قابل اعتماد از عملکرد پذیرفته شده است، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می­دهد کاربرد سیگنال EEG در اندازه گیری واکنش کارگران. به ویژه در کارهای آینده برای درک شرایط کارگران بسیار ارزشمند و مهم است. این مطالعه می­تواند به دانش و درکی قابل اعتماد از واکنش ها در زمینه معدن کمک کند. در واقع این روش برای اندازه گیری مداوم عملکرد کارگران در هنگام کار با مواد منفجره در معدن ابزاری فراهم می­کند.