《Frontiers in Physiology》：Psychological monitoring in isolated, confined, and extreme environments: promise and challenges of ecological momentary assessment
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摘要：在隔离、封闭和极端（ICE）环境中工作的人员面临独特的心理应激源，这些应激源可能损害工作表现、安全性和任务成功。传统的心理监测方法，主要是回顾性问卷和临床访谈，可能无法充分捕捉这些严苛情境中心理适应的动态特征。本小型综述考察了生态瞬时评估（EMA）作为I
摘要：在隔离、封闭和极端（ICE）环境中工作的人员面临独特的心理应激源，这些应激源可能损害工作表现、安全性和任务成功。传统的心理监测方法，主要是回顾性问卷和临床访谈，可能无法充分捕捉这些严苛情境中心理适应的动态特征。本小型综述考察了生态瞬时评估（EMA）作为ICE环境中心理监测综合方法一部分的潜在作用。研究人员综述了当前在航天、极地、潜艇和偏远野外作业中的监测实践，并评估了包括EMA、可穿戴传感器和数字生物标志物在内的新兴技术。尽管EMA通过实时数据收集和减少回忆偏差提供了理论上的优势，但其实施仍面临大量障碍，包括技术限制、参与者负担、文化考量和验证挑战。有限的实证证据表明，结合多种评估模式的混合方法可能对操作实施最有前景。研究人员提出了一个开发下一代心理监测系统的框架，该框架在科学严谨性与操作可行性之间取得平衡，并强调特定环境的验证以及ICE环境中固有的样本量限制。
论文主体部分总结如下：
**引言**
人类活动向日益严峻的环境扩展——从长期航天飞行任务到南极研究站、潜艇作业和偏远探险情境——凸显了在极端条件下监测和支持心理健康方面的关键缺口。这些隔离、封闭和极端（ICE）环境施加了独特的心理应激源，包括长期隔离、空间限制、环境危害、操作压力以及因持续近距离生活和工作而产生的人际紧张。当前心理监测实践严重依赖部署前筛查、定期临床评估和任务后汇报。虽然这些方法提供了有价值的基线数据，但在干预机会最重要且最受限的操作期间，它们可能会错过关键的心理波动。随着任务变得更长、更偏远，对响应性心理监测的需求日益增强。未来火星任务预计总任务时长约为2–3年，地面停留约500–900天，地火单向通信延迟为4–24分钟，这排除了实时临床咨询，因此需要比当前近地轨道操作所需的能力大得多的自主监测能力。本小型综述的文献通过针对PubMed和Google Scholar的定向检索确定，时间跨度为2025年5月至2026年5月，涵盖初稿和修订期。检索词组合了“生态瞬时评估”或“经验取样”的变体与包括“航天飞行”“宇航员”“南极”“越冬”“潜艇”“隔离封闭极端”和“ICE环境”等领域的术语，并通过关键综述文章和生态瞬时评估方法论基础论文的参考文献追溯补充了额外文献。
**当前监测实践及其局限性**
**航天操作**
当前国际空间站（ISS）操作采用每周与地面临床医生的私人心理会议和定期标准化问卷，辅以行为观察和操作表现数据。虽然ISS操作在二十多年来广泛成功地支持了机组人员的心理健康，但按计划安排的评估仅在固定时间间隔采样机组状态，因此在接触之间出现并消退的情绪或行为变化可能无法被检测到——这一限制在超过六个月的飞行任务中变得更加重要。火星任务提出了质的不同的挑战，当前ISS式实践无法完全适应。4–24分钟的单向通信延迟排除了实时咨询；补给和机组撤离不可行；机组人员必须在地面停留长达约900天期间具备大量的临床自主权。因此，船上自主心理监测不仅是可取的，而且是操作上必需的。工程目标（如可靠性、功率、质量和耐久性）应源自针对特定任务量身定制的系统工程分析，而不是被断言为通用阈值。
**极地与潜艇操作**
南极研究项目全年面临心理挑战，特别是在6–9个月的越冬期间。这些时期的特点是完全没有补给、医疗撤离或人员轮换的运输，以及极端的光周期条件——例如在康科迪亚和阿蒙森-斯科特等高纬度内陆站数月的持续黑暗，以及仲夏的持续日光。当前监测实践通常结合部署前心理筛查、定期结构化自陈问卷以及站长或医务人员非正式观察，几乎没有实时成分。对多年南极数据的分析表明，相当一部分越冬人员经历临床显著的情绪障碍，传统的月度评估可能会遗漏在两次评估之间消失的短暂急性发作。潜艇操作呈现不同的特征。常规任务中心理评估很少见；当前实践通常仅限于部署前心理筛查、医务人员和指挥链的指挥层观察以及巡逻后汇报。操作节奏、值班安排以及对射频发射和对外通信的安全限制——特别是在弹道导弹潜艇巡逻期间——几乎没有留下重复结构化评估的实际空间，并在很大程度上排除了巡逻期间向岸上传输心理数据。如果考虑任务中监测，候选心理数据收集设备（如可穿戴传感器、平板自评工具和小型数据记录设备）必须在封闭耐压壳环境中运行，承受来自声纳和其他船上系统的电磁干扰，并耐受60天以上的长时间巡逻而设备无法轻易维修或更换。近期研究报告称，相当比例的核潜艇船员在60天以上的巡逻期间经历显著睡眠障碍，这表明当前监测实践并未完全捕捉或解决这些操作的心理负担。在所有三种情境——航天、南极和潜艇——中，任何候选监测系统都必须满足一组共同的特定环境要求：对船员的低操作负担；在相关物理、电磁和操作条件下的稳健性；与可用功率、质量、体积和通信预算的兼容性；以及在密切类似部署环境应激源下经过验证的心理测量性能。
**文化与个体因素**
研究表明心理适应模式存在显著文化差异，来自集体主义文化的船员表现出与个人主义文化不同的求助行为。个体在人格特质上的差异，如心理坚韧性，也塑造了对长期操作应激的反应，并已被提议作为选拔和领导者驱动支持的靶标。这些差异严重影响监测系统的设计和解释。
**生态瞬时评估：证据与挑战**
**什么是生态瞬时评估？**
生态瞬时评估（EMA）指一类方法，通过便携设备在自然环境中每天多次发送简短提示，实时重复采样参与者当前的状态、行为和情境。EMA与当前ICE环境中占主导的问卷和临床访谈在三个方面不同。第一，项目针对当前时刻而非过去一周或一个月，减少回忆偏差。第二，项目在一天或一周内重复交付，捕捉个体内波动而非平均或回顾性总结的状态。第三，提示在普通活动期间而非临床接触期间交付，提供在操作情境中发生时情绪、疲劳、工作负荷和其他状态的生态有效样本。EMA可以与被动传感（如可穿戴生理监测）结合，以针对客观指标三角验证自我报告。
**理论优势与有限证据**
EMA提供了几个潜在优势：相对于回顾性问卷减少回忆偏差，检测情绪和其他状态个体内变化的更大时间精度，操作情境内的生态有效性，以及通过简短自动化评估减少社会期望偏差。然而，ICE环境中的实证证据仍然有限。Mars-500模拟表明，重复的结构化神经行为评估在17个月的隔离中是可行的，参与者之间存在相当大的个体差异。在Flashline火星北极研究站的模拟工作同样证明了在4个月模拟火星任务中重复应激、应对和情绪评估的可行性，同时强调了与监测系统设计相关的适应中的个体和性别差异。对极地和潜艇操作的综述描述了激发更频繁实时监测的情绪、睡眠和疲劳挑战，尽管在这些人群中直接的EMA验证研究仍然很少。
**实施挑战**
技术障碍：EMA实施的技术障碍在ICE环境中并不统一；它们取决于每个环境的特定物理和操作特征，为一个情境设计的系统很少能未经修改地转移到另一个情境。可穿戴传感器和平板或智能手机提示设备是最常考虑的平台。在加压车辆和栖息地的长期航天飞行中，环境温度和湿度受到严格控制，因此设备对热极限的耐受性很少是约束因素；主要限制是质量和体积预算、电力、船上数据存储和处理以及下行链路带宽。对于火星任务，4–24分钟的单向通信延迟排除了与地球的实时双向数据交换，并要求在船上进行处理和决策支持。潜艇环境同样气候可控，但操作安全和隐身要求对射频发射施加了严格限制，并可能禁止在巡逻期间的任何数据传输；因此设备必须本地记录数据以供在港口下载。南极站有受控的内部环境，但卫星带宽有限且昂贵，通常按每兆字节定价并在冬季封顶；站外野外考察使设备暴露在远低于大多数消费级可穿戴设备失效的?10 °C下限的寒冷中。偏远探险情境（山区、沙漠和高纬度野外操作）面临最严重的条件组合：通常引用的操作范围?40 °C至+60 °C的极端温度、广泛的湿度暴露（0–100%）、有限的充电电力以及昂贵或间歇性的卫星通信。
操作整合：长期任务中的船员可自由支配时间有限，要求监测工具与操作常规实现无缝整合。即使在关键操作期间，短暂的中断也可能不可接受。
文化考量：来自高情境文化的船员可能倾向于间接沟通心理症状，需要文化适应协议。多国机组需要跨文化和可能无法直接翻译的心理概念进行语言验证。
**与新兴技术的整合**
提供连续生理监测的可穿戴传感器补充了主观EMA报告，但在极端条件下面临准确性退化。来自通信模式、身体活动和设备使用的数字生物标志物提供了被动监测潜力。基于智能手机和可穿戴设备的数字表型分析越来越多地用于非ICE情境的行为和心理健康监测，包括通过活动记录仪衍生预测情绪状态和症状变化。此类方法也引发了隐私问题，需要差分隐私等技术解决方案。将可穿戴和数字生物标志物数据转化为可操作的监测信号越来越依赖机器学习。然而，在ICE情境中，三个约束限制了当前AI方法。第一，训练数据集相对于现代机器学习标准较小：整个ICE研究机构的累积样本数量级为数百，而非推动非ICE数字表型分析进展的数千或数百万。第二，安全关键应用要求模型的输出可被临床医生和船员检查并解释，这限制了在非ICE基准中通常表现最佳的复杂“黑箱”架构的使用。第三，主要来自西方英语人群的训练数据可能无法推广到多国机组。这些限制主张采用人在回路系统，其中算法指标支持而非取代临床判断。
**提议的监测框架**
基于当前证据，我们提出一种分层方法，平衡科学严谨性与操作可行性。第1层（基线）：部署前筛查，包括个体风险画像和文化适应协议。第2层（常规）：每周结构化评估、被动生理监测和针对不同文化背景优化的数字生物标志物收集。被动生理监测指连续、低负担的数据流，一旦佩戴设备就无需用户主动输入——通常包括静息心率、心率变异性、从运动和心率信号推断的睡眠持续时间和结构，以及腕戴设备的活动计数。数字生物标志物可能包括常规通信期间提取的语音特征和聚合设备使用模式，特征提取在设备本地进行以解决隐私问题。第3层（强化）：高风险期每日简短评估、应激事件后触发协议以及关键操作期间的加强监测。例如，近失舱外活动、重大设备故障或不利个人消息通知等事件将触发在预定义间隔（如事件后12和48小时）的简短应激和情绪检查；触发可由船员、现场医务人员手动输入，或由系统遥测自动生成。第4层（危机）：即时评估协议、来自多个指标的自动警报以及通信允许时的远程咨询。促成警报的指标通常包括相对于个人基线的睡眠持续时间或心率变异性持续降低、通信或活动模式的显著变化，以及满足预定义截止值的自评分数。警报首先路由到现场医务人员或指定机组负责人，在带宽、通信延迟和操作安全允许的情况下进一步咨询飞行外科医生或岸上临床医生。在所有层级中，该框架旨在主要操作于本地存储、低带宽数据，传输保留给摘要指标和危机级警报——以适应上述带宽、通信延迟和操作安全约束。
**验证要求与研究优先事项**
稳健的特定环境验证通常要求每个环境约n=200的样本量，用于验证性因子分析和测量不变性检验，尽管适当的大小随模型复杂性和数据特征而变化。文化验证需要使用多组结构方程模型跨多个文化组进行多组分析。然而，在某些ICE环境中，这些目标仅由于人口规模而无法实现。ISS计划整个历史中的长期航天飞行机组总人口数量级为数百，操作数据的访问还受到任务时间表、机组同意和专有考虑的限制。潜艇和南极越冬人群的样本量较大，但相对于传统心理测量目标仍然有限，特别是在按任务阶段、角色和文化背景分层时。因此，我们提出一个互补的、多层次的验证策略，用于样本受限情境。第一，主要心理测量验证应在高保真模拟器（如HERA、HI-SEAS、康科迪亚、哈雷、NEEMO、潜艇巡逻）中进行，通过预注册联盟使用协调测量协议聚合更大且更受控的样本。第二，应使用具有来自模拟数据的信息性先验的分层和贝叶斯模型，从小时操作样本中提取最大信息，将模拟证据视为先验而非丢弃。第三，应使用单案例实验设计和个体内时间序列方法评估个体水平上的变化敏感性，补充群体水平验证，并与操作监测的个体内推断目标自然对齐。第四，应明确测试而非假设模拟与操作情境之间的测量不变性，以确定哪些发现可转移，哪些不可转移。
**未来方向与实施时间表**
一个系统的10年开发方法应优先考虑：（1）第1–3年：技术开发、受控验证研究和文化适应协议；（2）第4–6年：操作环境中的试点实施和比较效果研究；（3）第7–10年：持续改进和预测分析开发的规模化部署。关键开发领域包括用于早期预警信号识别的预测算法、适应个体画像和文化背景的个性化干预，以及与任务规划的全面整合。
**讨论**
ICE环境中的心理监测是确保任务成功和人员安全的关键能力。虽然EMA为实时心理评估提供了有前景的理论优势，但可用实证基础仍然有限，实施面临大量实际障碍，这推动了有针对性的验证工作和与互补监测模式的整合。当前证据虽然受限于小样本量和短研究持续时间，但表明没有单一监测方法能满足所有ICE需求。结合多种评估模式——传统临床方法、简短频繁评估、生理监测和数字生物标志物——的综合系统可能提供最佳能力，同时平衡科学严谨性与操作可行性。在此类混合系统中，EMA扮演特定且互补的角色。EMA是捕捉情绪、疲劳、工作负荷和压力个体内波动的主要机制，其时间分辨率是部署前筛查、定期临床会议和任务后汇报无法提供的。在提议的框架中，EMA是常规（第2层）和强化（第3层）监测的主动组件，与被动生理和数字生物标志物流三角验证，以减轻自我报告限制，如社会期望和报告疲劳。因此，其主要贡献不是取代现有临床实践，而是将监测扩展到操作时刻——在预定接触之间、高工作负荷阶段以及关键事件之后——在这些时刻适应最动态且干预窗口最窄。在ICE环境中实现这一作用将需要证明，不仅仅是可行性，即简短重复的自我报告在操作应激源和可接受的参与者负担下产生可操作的信号。应优先考虑具有足够样本量的特定环境验证研究、使用严谨实验设计的比较效果研究，以及操作和经济可行性分析。在ICE情境固有的样本量和资源约束下实现这些优先事项需要刻意的方法选择。（a）跨计划数据共享联盟应在协调协议下汇集跨模拟和操作任务的去识别数据，使累积元分析证据尽管单个研究规模小也能增长。（b）预注册和注册报告应成为标准实践，以最大化每个数据点的推断价值，并减轻不成比例影响小样本领域的发表和分析灵活性问题。（c）应使用贝叶斯和分层分析框架将信息从模拟转移到操作环境，而不是将每个新任务视为分析上独立。（d）验证工作应直接嵌入现有任务和模拟活动，而非作为独立研究运行，既降低边际成本又提高生态有效性。（e）应在项目间标准化一小核心测量集，使出于操作原因收集的数据也能发挥验证功能。文化考量必须通过跨国验证研究和适应协议系统解决。为极端环境开发的框架和技术最终可能惠及较不极端情境中的心理监测，为数字心理健康做出更广泛贡献。随着任务变得更长、更偏远、更具挑战性，投资于全面心理监测能力既代表科学当务之急，也代表极端环境中人类探索和安全的操作必要性。
