别让自动驾驶“骗”了你的大脑——深圳大学张婷茹团队揭示自动驾驶中警觉性下降的关键时间窗口与生理特征

L2级自动驾驶正在快速普及。它让车辆自己控制速度和方向，驾驶员看似“解放了双手”，实则陷入一个更隐蔽的风险——警觉性持续下降。

大量研究表明，人在长时间被动监控中，注意力会自然衰减。而在L2自动驾驶中，驾驶员只需“看着路、等着接管”，这种单调、低负荷的状态反而比手动驾驶更容易、更早地诱发警觉性下降：反应变慢、视线涣散、对突发事件的感知能力大幅削弱。

然而，警觉性到底从什么时候开始下降？下降过程是平缓还是突然？自动驾驶与手动驾驶的差异有多大？目前研究结论并不一致，多数研究也缺乏对眼动、脑电、心电等多模态生理信号的系统整合。

针对这一问题，深圳大学张婷茹团队通过模拟驾驶实验，融合主观评分、行为表现与多模态生理指标，精细刻画了L2自动驾驶与手动驾驶中警觉性下降的动态演变过程。研究不仅明确了警觉性首次显著下降的关键时间点，也首次从多模态数据角度证实：自动驾驶中的警觉性下降比手动驾驶来得更早、程度更严重。

本研究共招募了36名男性健康驾驶员，年龄在19至29岁之间(平均23.34岁)，均持有有效驾驶执照且无精神或心理疾病史。所有被试在实验前均保证充足睡眠(≥7小时)，并在24小时内未摄入含咖啡因或酒精的饮品。实验采用2(驾驶模式：手动驾驶vs. L2自动驾驶)×3(驾驶时长：20、40、60分钟)的混合设计，每位被试需分别在两天内完成手动与自动驾驶任务，顺序在被试间进行平衡。

图1 目标检测任务

实验在驾驶模拟器上进行，系统由三块显示屏、高性能计算机及罗技方向盘与踏板组成，场景为双向六车道城市高速，限速100 km/h。驾驶过程中，被试需同时执行交通标志检测任务(目标为限速60 km/h与禁止掉头标志)，每5分钟口头报告一次主观警觉性(1–7级评分)。研究使用了多套生理监测设备：Tobii Pro X3-120眼动仪采集眼动数据(采样率120 Hz)，ANT Neuro eego™ mylab系统采集32通道脑电信号(采样率500 Hz)，并采用三导联方式记录心电信号。所有生理数据与行为数据均以5分钟为区间进行分段处理，用于后续线性混合模型分析与锐变点识别。

图2 本研究所使用的驾驶模拟器、心电传感器、眼动仪及脑电记录设备

研究通过主观评分、目标检测表现及多模态生理指标(眼动、心电、脑电)系统评估了警觉性变化。结果发现，无论手动驾驶还是L2自动驾驶，主观警觉性均随驾驶时间显著下降，但自动驾驶中的下降出现更早。自动驾驶模式下，主观警觉性首次显著下降出现在10分钟，第二次在30分钟；而手动驾驶的第二次下降出现在40分钟，且在多个时间点自动驾驶的主观警觉性显著低于手动驾驶。在目标检测任务中，自动驾驶模式的反应距离在15分钟时出现显著下降，手动驾驶则保持相对稳定。

图3 不同驾驶时段与驾驶模式下的主观警觉性与反应距离

眼动指标显示，自动驾驶模式下的注视时长和注视次数下降更早，眨眼时长和眨眼次数显著增加，瞳孔直径持续缩小，而手动驾驶的瞳孔直径呈U型变化。心电指标方面，自动驾驶模式的VLF在20分钟首次显著上升，LF/HF在25分钟显著上升，均早于手动驾驶。脑电结果显示，自动驾驶模式的θ波功率在35分钟后显著高于手动驾驶，α波功率在20分钟显著高于手动驾驶，且脑电地形图显示自动驾驶模式下α波和β波在25–40分钟明显增强，主要集中在颞叶与枕叶区域。

图4 不同驾驶时段与驾驶模式下的VLF与LF/HF

L2自动驾驶中的警觉性首次显著下降出现在10–15分钟，第二次在25–40分钟；而手动驾驶的首次显著下降出现在25–40分钟。自动驾驶不仅警觉性下降更早，且下降程度更严重，表现为更低的主观评分、更少的注视次数、更长的眨眼时间、更高的VLF及θ/α功率。

图5 不同驾驶时段与驾驶模式下的θ波与α波功率谱密度

想象一下：你坐在自动驾驶车里，双手悠闲地搭在腿上，眼睛盯着前方的路——看起来一切正常。但你的大脑已经开始悄悄“走神”了。深圳大学张婷茹团队的研究发现，仅仅10到15分钟，警觉性就会开始下滑，而驾驶员自己往往察觉不到。更值得警惕的是，这种“睁着眼走神”的状态，比手动驾驶来得更早、也更明显。好消息是，眼动、脑电等生理信号能够诚实反映出大脑的真实状态。未来，汽车或许能在你注意力即将掉线时，温和地提醒一句：“该回来了。”——这项研究，正为那样的智能安全系统提供了重要基础。

文章信息

引用：Lin, C., Zhang, F., Zhang, Y., & Zhang, T. (2025). Vigilance decrement in automated vs. manual driving: Insights from multimodal data. Transportation Research Part F: Traffic Psychology and Behaviour, 112, 207-220.

DOI: 10.1016/j.trf.2025.03.022