《Brain and Cognition》：Effect of physical, cognitive, and combined fatigue on military marksmanship performance and perceived workload
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•身体与认知疲劳的叠加效应会严重损害军人的射击表现与效率。•单独的认知疲劳或身体疲劳也会各自降低军人的射击表现与效率。•研究结果支持注意力与表现共享资源池的理论。•这些发现凸显了作战风险，对军事训练也有重要启示意义。引言军事行动要求士兵在苛刻且往往持续时间较长的环境下保持身体与认
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身体与认知疲劳的叠加效应会严重损害军人的射击表现与效率。
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单独的认知疲劳或身体疲劳也会各自降低军人的射击表现与效率。
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研究结果支持注意力与表现共享资源池的理论。
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这些发现凸显了作战风险，对军事训练也有重要启示意义。
引言
军事行动要求士兵在苛刻且往往持续时间较长的环境下保持身体与认知功能的持续运作。在行动的各个阶段，士兵们都会面临较高的认知压力、需要时刻保持警惕、自身及他人可能面临危险、睡眠不足以及情绪状态不断变化等情况，这些都是作战环境所固有的（Hancock & Hoffman, 1997; Harris et al., 2005）。这些状况常常会导致各种形式的疲劳（Caldwell, 2005），而疲劳已被证明会降低运动能力与认知能力，进而影响任务完成效果（Buckley et al., 2022; Jaworski et al., 2015; Lieberman et al., 2005; Marcora et al., 2009; Yanovich et al., 2015）。由于这种能力下降会威胁到作战效能，因此迫切需要通过科学研究弄清不同类型疲劳对表现的影响，并找出能够减轻这些影响的策略。因此，近期的军事研究着重于探究身体疲劳与认知疲劳的机制及其共同作用，以便为制定能够在压力环境下保持士兵表现的最佳训练方法与系统设计提供依据。
战争带来的身体负担极为沉重，而负重行进等任务则是研究其对军事表现影响的最常见方式。研究表明，诸如负重持续行进这类高强度体力任务所导致的疲劳，会降低士兵的运动技能表现，比如射击时的准确性也会受到影响（Jaworski et al., 2015）。例如，Gil-Cosano（Gil-Cosano et al., 2019）发现，西班牙陆军士兵在轻装或重装条件下行走3公里后，无论负荷如何，其射击精度都会显著下降。在从事有氧运动（Ito et al., 1999）、障碍物训练及上肢训练（Evans et al., 2003）以及其他特定军事任务之后，也观察到了类似的射击表现下降现象（Jaworski et al., 2015）。除了射击能力外，身体疲劳还会影响士兵的警觉性、工作记忆、反应时间（Lieberman et al., 2005）以及生理负荷水平（Yanovich et al., 2015）。综合来看，这些研究结果表明，在军事环境中，由体力任务引发的疲劳会对多种运动技能表现产生负面影响。
在军事环境中，认知负荷同样普遍存在，它既来源于持续的主动任务，也来自长时间的低强度监控任务。现有研究表明，高认知负荷的任务会导致反应时间变慢（Buckley et al., 2022）、判断控制能力下降（Head et al., 2017），以及精细动作控制能力受损（Duncan et al., 2015）。不过，关于认知疲劳会降低射击精度的证据则不够充分。例如，Head等人（Head et al., 2017）发现，在经历认知疲劳后，士兵的射击精度、命中率及精准度与对照组相比并无显著差异，但他们在认知疲劳状态下的失误更多，反应时间也更慢。尽管直接研究认知疲劳对军事环境中运动表现影响的研究相对较少，但现有研究仍表明认知疲劳会损害运动行为（Pageaux & Lepers, 2016）。这些发现进一步说明，认知疲劳有可能影响作战效能。
虽然身体疲劳与认知疲劳各自都会独立影响表现，但在实际军事行动中，这些压力因素很少单独出现。长时间的作战任务通常要求士兵接连或同时应对高认知负荷与高身体负荷的任务，而且几乎没有机会休息（Belenky et al., 1987）。导致双重疲劳的生理与心理机制十分复杂。长期作战研究显示，持续的高认知与高运动负荷会损害肌肉激活路径（Pageaux et al., 2015），影响决策相关的反馈机制（Jia et al., 2022），还会危害中枢神经系统的整体功能（Tornero-Aguilera et al., 2022）。
虽然已有研究证明长期压力因素会降低表现，但这些研究无法区分身体疲劳与认知疲劳各自的作用，也无法确定二者共同作用时是产生简单的叠加效应，还是存在相互影响的其他效应。这正是当前研究中的重要空白，因此有必要开展进一步研究。本研究旨在系统探讨身体疲劳、认知疲劳以及二者共同作用对军人射击表现的影响。具体而言，本研究检验了以下假设：
H1. 单独的身体疲劳与认知疲劳都会使射击精度低于未疲劳状态。
H2. 身体疲劳与认知疲劳同时存在时，会在射击精度、判断反应控制能力（总分与反应时间）以及任务效率（完成时间与所需射击次数）方面带来比单独某种疲劳更严重的表现下降。
H3. 身体疲劳与认知疲劳同时存在时，士兵的主观工作负荷感与感知到的劳累程度会明显高于仅存在某一种疲劳的情况。
章节要点
参与者
本研究共招募了24名参与者（平均年龄为22.04±3.22岁，其中男性20人），他们均来自陆军与空军预备役军官训练团（ROTC），且都具有一定的武器使用经验。研究事先使用G*Power 3.1.9.6软件进行了功效分析，根据预实验得到的中等效应大小，设定显著性水平α为0.05，效应量要求为1–β=0.90，以确保研究的统计功效足够。该研究已获得相关伦理委员会的批准。
性能指标
表1列出了所有射击任务的描述性统计数据（均值±标准差）以及NASA-TLX量表各子量表的数值。
单独的身体疲劳与认知疲劳
正如研究假设的那样，身体疲劳与认知疲劳都会独立降低士兵在各项测试任务中的射击表现，这证明了单独的疲劳因素就会对复杂的运动技能产生负面影响。30分钟的负重行进所带来的身体疲劳，显著降低了射击精度（径向误差从3.36厘米上升至4.56厘米，增幅达36%）、判断反应能力（得分从15.75下降至12.42，降幅为21%）以及任务效率。
结论
本研究提供了明确证据，表明身体疲劳与认知疲劳同时存在时，会对军人的射击表现产生更为严重的负面影响，其影响程度超过了单独存在某一种疲劳时的影响。这些发现与关于资源竞争及心理生理调节的理论解释相一致。从应用角度来看，这些结果强调了双重疲劳带来的作战风险，同时也突显了在军事训练中重视
作者贡献说明
Joshua A. Springer：文章撰写与修订、原始稿撰写、可视化处理、软件使用、资源协调、项目管理、方法设计、研究实施、正式分析、数据整理、概念构建。Logan T. Markwell：文章撰写与修订、可视化处理、数据整理。Jared M. Porter：文章撰写与修订、研究指导、方法设计、概念构建。
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利益冲突声明
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Joshua A. Springer|Logan T. Markwell|Jared M. Porter
