An fNIRS and HRV-Based Study on the Workload Characteristics of DCS Operators in Swaying Environments

تخيل غرفة تحكم لمحطة طاقة نووية تطفو فوق المحيط. على عكس المنشآت المستقرة والثابتة على الأرض، تتحرك هذه المنصة باستمرار مع الأمواج، وتتمايل وتترجح في ست اتجاهات مختلفة. في الداخل، يجلس المشغلون أمام شاشات كمبيوتر، يراقبون أنظمة معقدة ويتخذون قرارات حاسمة للحفاظ على سير العمل بأمان. التحدي يكمن في أن جسم الإنسان لم يُبْنَ لهذا النوع من الحركة المستمرة. فعندما يميل الطابق ويتأرجح، يتعين على الدماغ بذل جهد أكبر لمجرد الحفاظ على توازن الجسم، مما يترك موارد ذهنية أقل للوظيفة الفعلية المتمثلة في مراقبة المحطة. يُعرف هذا الجهد الإضافي باسم "عبء العمل". وإذا ارتفع عبء العمل بشكل كبير، فقد يغفل المشغلون عن تحذير ما أو يرتكبون خطأً، مما قد يؤدي إلى حادث خطير. لقد عرف العلماء منذ زمن طويل أن الحركة تجعل المهام أكثر صعوبة، لكنهم واجهوا صعوبة في معرفة ما يحدث بالضبط داخل الدماغ والجسم عندما يحاول الشخص العمل أثناء التأرجح. لقد كانوا بحاجة إلى وسيلة للنظر إلى ما وراء مجرد الشعور بالتعب وقياس الإجهاد البيولوجي الحقيقي الناتج عن العمل في بيئة متحركة.

ولحل هذه المشكلة، صمم فريق من الباحثين تجربة جلبت المحيط إلى المختبر. استعانوا بستة عشر شاباً يتمتعون بصحة جيدة ليعملوا كمشغلين في غرفة تحكم لمحطة ططة نووية محاكية. كان الإعداد عبارة عن محطة عمل كمبيوتر موضوعة على منصة حركة سداسية الجوانب قادرة على إمالة الغرفة وهزها بنمط إيقاعي سلس. خلق الباحثون سيناريو طوارئ واقعياً: تمزق في أنبوب مولد بخاري، وهو حادث خطير يتطلب تعاملاً سريعاً ودقيقاً. كان على المشاركين إصلاح هذه المشكلة بينما تتحرك الغرفة من حولهم. ولاختبار مدى تأثير الحركة عليهم، قام الفريق بإجراء التجربة تحت أربعة ظروف متميزة: غرفة ساكنة تماماً، تأرجح لطيف، تأرجح متوسط، وتأرجح قوي وعنيف. كانت الحركة بطيئة ولكن واسعة، مما يحاكي تمايل السفينة في عرض البحر ذي التردد المنخفض والسعة العالية.

بينما كان المشاركون يعملون، قام الباحثون بقياس ثلاثة أشياء لبناء صورة كاملة لعبء العمل لديهم. أولاً، طلبوا من المشغلين تقييم مدى صعوبة المهمة، ومدى تطلبها بدنياً، ومدى شعورهم بالإحباط باستخدام استبيان قياسي. ثانياً، تتبعوا تقلب معدل ضربات القلب لديهم. وهذا مقياس لمدى تغير الوقت بين نبضات القلب من لحظة إلى أخرى. فالقلب السليم لا ينبض مثل بندول ساعة مثالي؛ بل يتسارع ويتباطأ قلياً استجابةً للتوتر والاسترخاء. ومن خلال تحليل هذه التغييرات الطفيفة، استطاع الباحثون رؤية كيف يتفاعل جهازهم العصبي اللاإرادي مع الحركة. ثالثاً، والأكثر تميزاً، استخدموا خوذة خاصة مزودة بمستشعرات لمراقبة الجزء الأمامي من الدماغ، المعروف بالقشرة الجبهية. هذه المنطقة مسؤولة عن اتخاذ القرار والتخطيط والتركيز. وقامت المستشعرات بقياس تدفق الدم لمعرفة أي أجزاء من هذه المنطقة الدماغية تعمل بجهد أكبر، مما وفر نظرة مباشرة على جهد الدماغ في الوقت الفعلي.

رسمت النتائج صورة واضحة ومثيرة للقلق. فكلما زادت شدة تأرجح الغرفة، ارتفع عبء العمل الذاتي لدى المشغلين بشكل هائل. في الغرفة الساكنة، بدت المهمة قابلة للإدارة. ولكن في حالة التأرجح العالي، بدا الطلب البدني أكبر بثلاث مرات مما كان عليه عند الوقوف ساكناً، وارتفع مستوى الجهد الذهني والإحباط إلى مرتين ونصف من المستوى الأساسي. لم تكن الحركة تجعلهم يشعرون بالتعب فحسب؛ بل غيرت بشكل جوهري كيفية استجابة أجسادهم وأدمغتهم. أظهرت بيانات معدل ضربات القلب أن نظام التحكم التلقائي في الجسم لم يزدد توتراً بشكل خطي بسيط مع زيادة الحركة. بدلاً من ذلك، كانت الاستجابة معقدة ومتغيرة. ففي مستويات التأرجح المتوسطة، كان نظام التهدئة في الجسم يعمل بجهد كبير، ولكن مع تحول الحركة إلى مستويات قصوى، تغير التوازن بين أنظمة التوتر والاسترخاء في الجسم مرة أخرى. يشير هذا إلى أن الجسم لا يصبح فقط "أكثر توتراً" كلما كبرت الأمواج؛ بل يحاول التكيف بطرق مختلفة عند مستويات مختلفة من الحركة، ويصارع أحياناً لإيجاد إيقاع مستقر.

كشفت الرؤية من داخل الدماغ عن قصة أكثر تعقيداً من التكيف والصراع. عندما كانت الغرفة ساكنة، كانت مراكز التحكم في الدماغ تعمل بطريقة ثابتة ومنسقة. ومع بدء الحركة، اضطر الدماغ إلى استدعاء موارد إضافية للتعامل مع التشتت. في التأرجح اللطيف، زاد الدماغ من نشاطه في مناطق معينة للتعويض عن الحركة، وكأن نظام دعم احتياطي للطوارج قد بدأ بالعمل. ومع ذلك، مع تحول التأرجح إلى مستوى متوسط، بدأ هذا الاندفاع الأولي من النشاط في التلاشي. بدا أن الدماغ قد نفد من طاقته السلبية، وضعفت الروابط بين أجزاء القشرة الجبهية المختلفة. لم يعد المشغلون يضيفون جهداً فحسب؛ بل بدأوا يفقدون القدرة على تنسيق أفكارهم بفعالية.

عندما وصلت الحركة إلى أعلى شدة لها، قام الدماغ بجهد نهائي ويائس للحفاظ على السيطرة. فقد أعاد تشغيل مراكز اتخاذ القرار الأكثر قوة لديه، وزاد تدفق الدم وعزز الروابط بين جانبي الدماغ. كانت هذه علامة على دخول المشغلين في حالة من التحكم النشط عالي الجهد للحفاظ على سير النظام. وطوال هذه التغيرات، ظل رابط واحد محدد بين منطقتين صغيرتين في الدماغ مستقراً بشكل ملحوظ. تقع إحدى المنطقتين بالقرب من مقدمة الدماغ وهي مسؤولة عن تقييم المخاطر وإدارة العواطف. أما الأخرى، فتقع في الجانب، وتتعامل مع الذاكرة العاملة والانتباه. وحتى مع اهتزاز الغرفة بعنف، ظلت هاتان المنطقتان مرتبطتين بقوة، مما يشير إلى أنهما يشكلان فريقاً أساسياً لا يتوقف أبداً عن العمل للحفاظ على توازن المشغل وتركيزه.

تخلص الدراسة إلى أن حركة البيئة المتأرجحة لا تضيف فقط بعض الصعوبة الإضافية للوظيفة؛ بل تخلق تحدياً ديناميكياً ومتغيراً يجب على جسم الإنسان ودماغه التفاوض المستمر معه. إن عبء العمل ليس صعوداً بسيطاً يزداد صعوبة في خط مستقيم. بدلاً من ذلك، هو رحلة يحاول فيها الدماغ التكيف، فينجح أحياناً عبر زيادة الجهد، ويصارع أحياناً أخرى مع استنزاف موارده. تسلط النتائج الضوء على أنه في الوظائف الحرجة مثل تشغيل محطة طاقة نووية عائمة، تعد حركة البيئة عاملاً رئيسياً يمكن أن يدفع المشغلين نحو الخطأ. تشير الأبحاث إلى أنه للحفاظ على سلامة هذه الأنظمة، لا يمكننا الاعتماد فقط على التدريب؛ بل يجب علينا تصميم جداول العمل والبيئات التي تأخذ في الاعتبار هذه الحدود البيولوجية المعقدة، ربما عن طريق تدوير المناوبات بشكل أكثر تكراراً أو تقسيم المهام الطويلة إلى أجزاء أقصر لمنع الدماغ من الوصول إلى نقطة التحميل الزائد.