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绿色LED光环境对大脑集中力影响的研究(3)

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摘要：

对于验证实验，取在同一光环境下的辨别力指标差均值（Z）作为评价标准：

其中，N在同一光环境下受试者的数量。Z越大，在此光环境下学习d'下降越快，即脑集中力下降越快；反之，Z越小，证明此光环境利于学习，能较长时间维持d'，维持脑集中力水平。

3 实验结果与分析验证

3.1 绿色LED光环境下前脑EEG波形分析

图3为学生在绿色房间的LED照明环境下自习时前脑EEG波形变化，分为自习25分钟后和45分钟后两种情况讨论。其中，横坐标轴代表时间，以毫秒为单位；纵坐标轴代表幅度均值，以微伏为单位。

图3 学生在绿色LED光环境下自习EEG变化情况

由于只统计测量了前脑四个区域的EEG数据，所以绘制出来的EEG形图可能会存在波动不大的时间段，在此时间段内学生的记忆和思维方面活性较小，可能在运动、五官感觉等方面较活跃。因此，图3中自习25分钟时存在的十几秒的波动较小的波形段。25分钟时，若现在只考虑波动较明显的波形，可以发现在绿光环境下，学生注意力最集中时的EEG幅值的最高峰值在3000μV左右，多数峰值处于0～2000μV。此时间段内学生学习效率较高，注意力较集中。

在自习45分钟时，绿光环境下学生EEG幅值变化几乎均匀分布在0～100μV比较平稳；相比于相同环境下自习25分钟时的脑疲劳度明显增加，大脑的集中力明显下降。

3.2 普通LED光环境下前脑EEG波形分析

图4为学生在普通房间的LED照明环境下自习时前脑EEG波形变化，分为自习25分钟后和45分钟后两种情况讨论。其中，横坐标轴代表时间，以毫秒为单位；纵坐标轴代表幅度均值，以微伏为单位。

图4 学生在普通LED光环境下自习EEG变化情况

由图4可以看出，在普通LED光环境中，学生在自习25分钟时EEG的变化幅度较大，少有的最好峰值幅度可以达到6000μV，多数峰值处于0～2000μV，说明此时学生的前脑的活化状态良好，学生注意力高度集中，学习效率高。

当自习到45分钟时，学生也进入了疲劳状态，此时的EEG最高峰幅值可以达到600μV左右，少数峰值分布在200μV以上；相比于相同环境下自习25分钟时的脑疲劳度明显增加，大脑的集中力明显下降。

3.3 两种光环境下学生脑集中力的对比分析

根据图3、图4实验得到的EEG波形变化，可以对比发现：1）当学生自习25分钟后，普通LED光环境下的脑波活性明显高于绿色LED光环境下的脑波活性；2）当学生自习45分钟后，大脑处于相对疲惫状态，此时EEG峰值都明显降低，但在普通光下大脑的活跃程度依然略微优与绿光下大脑的活跃程度；3）在普通光下学习能够能够比在绿光环境下学习获得更高的效率，大脑集中力时间能维持的更持久一些。

3.4 实验验证

表1是在受试者在两种不同光环境下进行“学习-再认”的验证实验时得到的辨别力测试结果数据。

表1 辨别力测试结果数据受试者自习前自习后辨别力指标差均值绿光环境下1号3.396 2.457 0.871 2号2.568 1.726 3号2.746 1.914普通光环境下1号3.031 2.307 0.715 2号3.632 2.687 3号2.687 2.211

由表1的统计数据可以明显看出，绿光环境下Z大于在普通光环境下得到的Z值，充分说明，在自习45分钟后，在学生同样都处于大脑相对疲劳的状态下，绿光会加速d′的降低，加速大脑疲劳，使脑集中力维持时间降低的更快。由此实验得到的绿的LED光环境对脑集中力有不利影响的结论得以验证。

4 结语

通过分别对学生在普通LED光环境下自习和在绿色LED光环境下自习过程中EEG的测量，得出自习过程中EEG波形幅度值具体变化，对比讨论出了绿色光环境更容易影响人的大脑集中力，使学习效率下降。而普通LED光环境下，能够略微延长脑集中力的持续时间。经过验证实验，证明了结论的正确性。此外，在实验过程中，处于绿色照明环境下的学生自习时出现揉眼的次数较频繁，且实验结束后来到自然光环境下反应出现眼前会出现紫色、粉色的斑块，产生了视觉残缺的补色反应。因此，虽然众所周知，绿色护眼，生物学也强调绿色波长较短，对光线的吸收和反射都处于适中状态，并且成像在视网膜之前，眼睫状肌能得到休息，有利于减轻眼部疲劳；但是绿光环境并不能提高学生学习效率，相反还会缩短大脑集中力的时间。针对此研究得出结论，应该避免在学校、办公室等需要经常记忆思考的地方使用绿光照明。

文章来源：《绿色科技》网址: http://www.lskjzzs.cn/qikandaodu/2020/0916/550.html