عبء العمل العقلي مقابل المادي

أصبح مفهوم عبء العمل العقلي (MWL) ذا أهمية متزايدة لأن التقنيات الحديثة شبه الآلية والمحوسبة قد تفرض متطلبات شديدة على القدرات العقلية البشرية أو قدرات معالجة المعلومات في كل من المهام التصنيعية والإدارية. وبالتالي ، خاصة بالنسبة لمجالات تحليل الوظيفة وتقييم متطلبات الوظيفة وتصميم الوظيفة ، أصبح تصور عبء العمل العقلي أكثر أهمية من عبء العمل البدني التقليدي.

تعريفات عبء العمل العقلي

لا يوجد تعريف متفق عليه لعبء العمل العقلي. السبب الرئيسي هو أن هناك ما لا يقل عن مقاربتين وتعاريفتين نظريتين جيدتين: (1) MWL كما يُنظر إليها من حيث متطلبات المهمة كمتغير خارجي مستقل يتعين على الأشخاص العاملين التعامل معه بشكل أكثر أو أقل كفاءة ، و (2) MWL على النحو المحدد من حيث التفاعل بين متطلبات المهمة والقدرات أو الموارد البشرية (Hancock and Chignell 1986؛ Welford 1986؛ Wieland-Eckelmann 1992).

على الرغم من أن كلا النهجين ينشأان عن سياقات مختلفة ، إلا أن كلا النهجين يقدمان مساهمات ضرورية وقائمة على أسس جيدة لمشاكل مختلفة.

• متطلبات تفاعل الموارد تم تطوير النهج في سياق النظريات الملائمة / غير الملائمة بين الشخصية والبيئة التي تحاول شرح الاستجابات المختلفة بين الأفراد للظروف والمتطلبات الجسدية والنفسية الاجتماعية. وبالتالي ، قد يفسر هذا النهج الفروق الفردية في أنماط الاستجابات الذاتية لمتطلبات وشروط التحميل ، على سبيل المثال ، من حيث التعب أو الرتابة أو النفور العاطفي أو الإرهاق أو الأمراض (Gopher and Donchin 1986؛ Hancock and Meshkati 1988).

• متطلبات المهمة تم تطوير النهج ضمن تلك الأجزاء من علم النفس المهني وبيئة العمل التي تشارك في الغالب في تصميم المهام ، لا سيما في تصميم المهام المستقبلية الجديدة والتي لم تتم تجربتها ، أو ما يسمى تصميم المهمة المرتقبة. الخلفية هنا هي مفهوم الإجهاد والانفعال. تشكل متطلبات المهمة الإجهاد وتحاول موضوعات العمل التكيف مع المتطلبات أو التعامل معها بقدر ما هي مع أشكال الإجهاد الأخرى (Hancock and Chignell 1986). يحاول نهج متطلبات المهمة هذا الإجابة على سؤال حول كيفية تصميم المهام مسبقًا من أجل تحسين تأثيرها اللاحق على الموظفين - الذين غالبًا ما لا يزالون غير معروفين - الذين سينجزون هذه المهام المستقبلية.

هناك على الأقل بعض الخصائص المشتركة لكل من تصوري MWL.

1. يصف MWL بشكل أساسي جوانب المدخلات للمهام ، أي المتطلبات والطلبات التي تقدمها المهام على الموظفين ، والتي يمكن استخدامها في التنبؤ بنتيجة المهمة.
2. يتم تصور الجوانب العقلية ل MWL من حيث معالجة المعلومات. تشمل معالجة المعلومات الجوانب المعرفية وكذلك التحفيزية / الإرادية والعاطفية ، حيث سيقيم الأشخاص دائمًا الطلبات التي يتعين عليهم التعامل معها ، وبالتالي ، سينظمون جهودهم للمعالجة.
3. تدمج معالجة المعلومات العمليات الذهنية والتمثيلات (على سبيل المثال ، المعرفة ، أو النماذج العقلية للآلة) والحالات (على سبيل المثال ، حالات الوعي ودرجات التنشيط والمزاج بشكل أقل رسمية).
4. MWL هي خاصية متعددة الأبعاد لمتطلبات المهمة ، حيث تختلف كل مهمة في اثنين من الأبعاد المترابطة ولكن مع ذلك مميزة والتي يجب التعامل معها بشكل منفصل في تصميم المهمة.
5. سيكون ل MWL تأثير متعدد الأبعاد والذي سيحدد على الأقل (أ) السلوك ، على سبيل المثال ، الاستراتيجيات والأداء الناتج ، (ب) الرفاه الشخصي قصير المدى المدرك مع عواقب على الصحة على المدى الطويل ، و (ج) ) العمليات النفسية الفسيولوجية ، على سبيل المثال ، التغيرات في ضغط الدم في العمل ، والتي قد تصبح آثارًا طويلة المدى من نوع إيجابي (تعزيز ، على سبيل المثال ، تحسين اللياقة البدنية) أو من النوع السلبي (بما في ذلك ضعف أو اعتلال الصحة).
6. من وجهة نظر تصميم المهام ، لا ينبغي التقليل من MWL - كما هو ضروري في حالة تلوث الهواء المسرطنة - ولكن يجب تحسينه. والسبب هو أن متطلبات المهام العقلية الصعبة أمر لا مفر منه من أجل الرفاهية وتعزيز الصحة والتأهيل لأنها توفر دوافع التنشيط اللازمة ومتطلبات اللياقة البدنية وخيارات التعلم / التدريب. قد تؤدي الطلبات المفقودة على العكس من ذلك إلى التعطيل وفقدان اللياقة البدنية وإلغاء التأهيل وتدهور ما يسمى بالدافع الجوهري (المعتمد على محتوى المهمة). أدت النتائج في هذا المجال إلى تقنية تصميم مهمة تعزيز الصحة والشخصية (Hacker 1986).
7. لذلك ، على أي حال ، يجب التعامل مع MWL في تحليل المهام وتقييم متطلبات المهمة وكذلك في تصميم المهام التصحيحي والمستقبلي.

المناهج النظرية: نهج المتطلبات والموارد

من وجهة نظر ملائمة بيئة الشخص ، يمكن تصنيف MWL وعواقبها تقريبًا - كما هو موضح في الشكل 1 - إلى حمل زائد ، وحمل مناسب بشكل صحيح ، وحمل زائد. ينتج هذا التصنيف من العلاقات بين متطلبات المهمة والقدرات أو الموارد العقلية. قد تتجاوز متطلبات المهمة الموارد أو تتلاءم معها أو لا تفي بها. قد ينتج كلا النوعين من غير المتوافق عن الأنماط الكمية أو النوعية من غير الملائم وسيكون لهما عواقب مختلفة نوعيًا ، ولكن على أي حال سلبية ، (انظر الشكل 1).

الشكل 1. أنواع ونتائج العلاقات بين المتطلبات والموارد

تحاول بعض النظريات تعريف MWL بدءًا من جانب الموارد أو القدرات للمتطلبات ، أي علاقات الموارد. يمكن تقسيم نظريات الموارد هذه إلى حجم الموارد ونظريات تخصيص الموارد (Wieland-Eckelmann 1992). قد يأتي مقدار السعة المتاحة من مصدر واحد (عزباء نظريات الموارد) التي تحدد المعالجة. يختلف توافر هذا المورد باختلاف الإثارة (Kahneman 1973). عصري متعدد تفترض نظريات الموارد مجموعة من موارد المعالجة المستقلة نسبيًا. وبالتالي ، سيعتمد الأداء على الشرط سواء كان نفس المورد أو موارد مختلفة مطلوبة بشكل متزامن ومتزامن. الموارد المختلفة ، على سبيل المثال ، ترميز أو معالجة أو موارد الاستجابة (Gopher and Donchin 1986؛ Welford 1986). المشكلة الأكثر أهمية لهذه الأنواع من النظريات هي التحديد الموثوق به لواحدة أو أكثر من القدرات المحددة جيدًا لعمليات المعالجة المختلفة نوعياً.

تفترض نظريات تخصيص الموارد أن المعالجة تتغير نوعياً كدالة لاستراتيجيات مختلفة. اعتمادًا على الاستراتيجيات ، يمكن تطبيق العمليات الذهنية المختلفة والتمثيلات لإنجاز المهمة. وبالتالي ، ليس حجم الموارد المستقرة ولكن استراتيجيات التخصيص المرنة تصبح نقطة الاهتمام الرئيسية. مرة أخرى ، ومع ذلك ، لا تزال الأسئلة الأساسية - خاصة فيما يتعلق بأساليب تشخيص الاستراتيجيات - بحاجة إلى إجابة.

تقييم MWL: استخدام نهج الموارد والمتطلبات

سيكون القياس الصارم لـ MWL في الوقت الحالي مستحيلًا نظرًا لعدم وجود وحدات قياس محددة جيدًا. ولكن ، من المؤكد أن المفهوم والأدوات الخاصة بالتقييم يجب أن تفي بمعايير الجودة العامة لنهج التشخيص ، التي تتسم بالموضوعية والموثوقية والصلاحية والفائدة. ومع ذلك ، حتى الآن ، لا يُعرف سوى القليل عن الجودة الشاملة للتقنيات أو الأدوات المقترحة.

هناك عدد كبير من الأسباب للصعوبات المتبقية في تقييم MWL وفقًا لمقاربات الموارد والمتطلبات (O'Donnell and Eggemeier 1986). يجب أن تتعامل محاولة تقييم MWL مع أسئلة مثل ما يلي: هل المهمة مقصودة ذاتيًا ، أو تتبع أهدافًا محددة ذاتيًا ، أم أنها موجهة بالإشارة إلى ترتيب محدد خارجيًا؟ أي نوع من القدرات (المعالجة الفكرية الواعية ، تطبيق المعرفة الضمنية ، إلخ) المطلوبة ، وهل يتم استدعاؤها في وقت واحد أو بالتتابع؟ هل هناك استراتيجيات مختلفة متاحة ، وإذا كان الأمر كذلك ، فما هي؟ ما هي آليات المواجهة لدى الشخص العامل التي قد تكون مطلوبة؟

تحاول الأساليب التي تمت مناقشتها غالبًا تقييم MWL من حيث:

1. الجهد المطلوب (تقييم الجهد) النهج التي تطبق - في بعض الإصدارات التي تم التحقق من صحتها نفسياً - إجراءات القياس مثل تلك التي يقدمها Bartenwerfer (1970) أو Eilers ، Nachreiner and Hänicke (1986) ، أو
2. مشغولة أو ، على العكس ، القدرة العقلية المتبقية (تقييم القدرات العقلية) نهج تطبيق التقليدية تقنيات المهمة المزدوجة كما ، على سبيل المثال ، ناقشها أودونيل وإيجماير (1986).

كلا النهجين يعتمدان بشكل كبير على افتراضات نظريات المورد الواحد وبالتالي يجب أن يتصارعوا مع الأسئلة المذكورة أعلاه.

تقييم الجهد. تقنيات تقييم الجهد مثل ، على سبيل المثال ، إجراء القياس المطبق على الارتباط المتصور لـ التنشيط المركزي العام، تم تطويره والتحقق من صحته من قبل Bartenwerfer (1970) ، ويقدم مقاييس لفظية يمكن استكمالها بمقاييس رسومية والتي تحدد الجزء المتغير أحادي البعد من الجهد المطلوب المتصور أثناء إنجاز المهمة. يُطلب من الأشخاص وصف جهودهم المتصورة عن طريق إحدى خطوات المقياس المقدم.

يتم استيفاء معايير الجودة المذكورة أعلاه من خلال هذه التقنية. تشمل قيودها أحادية البعد للمقياس ، وتغطي جزءًا أساسيًا ولكن مشكوكًا فيه من الجهد المتصور ؛ الإمكانية المحدودة أو الغائبة للتنبؤ بنتائج المهام الشخصية المتصورة ، على سبيل المثال ، من حيث التعب أو الملل أو القلق ؛ وخاصة الطابع التجريدي أو الرسمي للغاية للجهد الذي سيحدد ويشرح أي شيء تقريبًا من الجوانب المعتمدة على المحتوى في MWL ، على سبيل المثال ، أي تطبيقات مفيدة محتملة للتأهيل أو خيارات التعلم.

تقييم القدرات العقلية. يتكون تقييم القدرات العقلية من تقنيات المهام المزدوجة وإجراء تفسير البيانات ذات الصلة ، والذي يسمى خصائص تشغيل الأداء (POC). تغطي تقنيات المهام المزدوجة عدة إجراءات. السمة المشتركة بينهما هي أن الموضوعات مطالبة بأداء مهمتين في وقت واحد. الفرضية الحاسمة هي: كلما قل تدهور مهمة إضافية أو ثانوية في حالة المهمة المزدوجة مقارنة بحالة المهمة الفردية الأساسية ، انخفضت متطلبات السعة العقلية للمهمة الأساسية ، والعكس صحيح. تم الآن توسيع النهج وتم التحقيق في إصدارات مختلفة من تداخل المهام في ظل ظروف مهمة مزدوجة. على سبيل المثال ، يتم توجيه الموضوعات لأداء مهمتين في وقت واحد مع الاختلافات المتدرجة لأولويات المهام. يوضح منحنى POC بيانياً تأثيرات مجموعات المهام المزدوجة المحتملة الناشئة عن مشاركة الموارد المحدودة بين المهام التي يتم تنفيذها بشكل متزامن.

تتكون الافتراضات الحاسمة للنهج بشكل أساسي من الاقتراحات التي مفادها أن كل مهمة ستتطلب حصة معينة من قدرة معالجة مستقرة ومحدودة (مقابل اللاوعي أو الآلي أو الضمني أو الضمني) ، في العلاقة المضافة الافتراضية بين متطلبات السعة ، و في تقييد النهج لبيانات الأداء فقط. قد يكون هذا الأخير مضلل لعدة أسباب. بادئ ذي بدء ، هناك اختلافات جوهرية في حساسية بيانات الأداء والبيانات المدركة ذاتيًا. يبدو أن الحمل المتصور يتم تحديده بشكل أساسي من خلال مقدار الموارد المطلوبة ، والتي يتم تشغيلها غالبًا من حيث الذاكرة العاملة ، في حين يبدو أن مقاييس الأداء تتحدد في الغالب من خلال كفاءة مشاركة الموارد ، اعتمادًا على استراتيجيات التخصيص (هذا هو نظرية التفكك؛ انظر Wickens and Yeh 1983). علاوة على ذلك ، فإن الفروق الفردية في قدرات معالجة المعلومات وسمات الشخصية تؤثر بقوة على مؤشرات MWL ضمن المجالات الذاتية (المتصورة) والأداء والفيزيولوجيا النفسية.

المناهج النظرية: نهج متطلبات المهام

كما تم توضيحه ، فإن متطلبات المهمة متعددة الأبعاد ، وبالتالي لا يمكن وصفها بشكل كافٍ من خلال بُعد واحد فقط ، سواء كان ذلك الجهد المتصور أو القدرة العقلية الواعية المتبقية. قد يكون الوصف الأكثر عمقًا وصفًا يشبه ملف التعريف ، حيث يتم تطبيق نمط محدد نظريًا للأبعاد المتدرجة لخصائص المهمة. وبالتالي فإن القضية المركزية هي تصور "المهمة" ، لا سيما من حيث محتوى المهمة ، و "إنجاز المهمة" ، لا سيما من حيث هيكل ومراحل الإجراءات الموجهة نحو الهدف. يتم التأكيد على دور المهمة من خلال حقيقة أنه حتى تأثير الظروف السياقية (مثل درجة الحرارة أو الضوضاء أو ساعات العمل) على الأشخاص يعتمد على المهمة ، حيث يتم توسطهم من خلال المهمة التي تعمل كأداة بوابة (Fisher 1986) . تتفق المناهج النظرية المختلفة بشكل كافٍ فيما يتعلق بأبعاد المهمة الحرجة ، والتي تقدم تنبؤًا صحيحًا بنتيجة المهمة. على أي حال ، تكون نتيجة المهمة ذات شقين ، حيث (1) يجب تحقيق النتيجة المرجوة ، وتلبية معايير نتائج الأداء ، و (2) سيظهر عدد من الآثار الجانبية الشخصية قصيرة الأجل والتراكمية طويلة الأجل غير المقصودة ، من أجل مثل التعب أو الملل (الرتابة) أو الأمراض المهنية أو الدافع الذاتي المحسن أو المعرفة أو المهارات.

تقييم MWL. مع مناهج متطلبات المهام ، والنهج العملية المنحى مثل تلك الخاصة بالإجراءات الكاملة مقابل الإجراءات الجزئية أو درجة التحفيز المحتملة (لتوضيح كليهما انظر Hacker 1986) ، اقترح كخصائص مهمة لا غنى عنها للتحليل والتقييم على الأقل ما يلي:

• الاستقلالية الزمنية والإجرائية فيما يتعلق بالقرارات المتعلقة بالأهداف المحددة ذاتيًا ، وبالتالي الشفافية وإمكانية التنبؤ والتحكم في حالة العمل

• عدد وتنوع المهام الفرعية (خاصة فيما يتعلق بالإعداد والتنظيم والتحقق من نتائج التنفيذ) والإجراءات التي تحقق هذه المهام الفرعية (أي ما إذا كانت هذه الإجراءات تتضمن اكتمال دوري أم تجزئة)

• تنوع ("مستوى") العمليات والتمثيلات العقلية المنظمة للعمل. قد تكون هذه مؤتمتة عقليًا أو روتينية ، أو قائمة على المعرفة "إذا كان ذلك الحين" أو فكرية وحل المشكلات. (قد تتميز أيضًا بالاكتمال الهرمي بدلاً من التجزئة)

• التعاون المطلوب

• متطلبات التعلم على المدى الطويل أو الخيارات.

يتطلب تحديد خصائص المهمة هذه الإجراءات المشتركة لتحليل الوظيفة / المهمة ، بما في ذلك تحليلات المستندات والملاحظات والمقابلات والمناقشات الجماعية ، والتي يجب دمجها في تصميم شبه تجريبي (Rudolph و Schönfelder و Hacker 1987). تتوفر أدوات تحليل المهام التي قد توجه التحليل وتساعده. بعضها يساعد فقط في التحليل (على سبيل المثال ، NASA-TLX Task Load Index، Hart and Staveland، 1988) بينما البعض الآخر مفيد في التقييم والتصميم أو إعادة التصميم. مثال هنا هو TBS-GA (Tätigkeitsbewertungs System für geistige Arbeit [استقصاء تشخيص المهام - العمل العقلي]) ؛ انظر رودولف وشونفيلدر وهاكر (1987).

الرجوع

الكلمة العلامات البيولوجية هو اختصار للعلامة البيولوجية ، وهو مصطلح يشير إلى حدث قابل للقياس يحدث في نظام بيولوجي ، مثل جسم الإنسان. ثم يتم تفسير هذا الحدث على أنه انعكاس ، أو علامة ، لحالة أكثر عمومية للكائن الحي أو لمتوسط ​​العمر المتوقع. في مجال الصحة المهنية ، يتم استخدام المرقم الحيوي بشكل عام كمؤشر على الحالة الصحية أو مخاطر المرض.

تستخدم المؤشرات الحيوية في الدراسات المختبرية وكذلك في الجسم الحي التي قد تشمل البشر. عادة ، يتم تحديد ثلاثة أنواع محددة من العلامات البيولوجية. على الرغم من صعوبة تصنيف عدد قليل من المؤشرات الحيوية ، إلا أنه يتم فصلها عادةً إلى مؤشرات حيوية للتعرض أو مؤشرات حيوية للتأثير أو مؤشرات حيوية للتأثر (انظر الجدول 1).

الجدول 1. أمثلة على المؤشرات الحيوية للتعرض أو المؤشرات الحيوية للتأثير المستخدمة في دراسات السمية في الصحة المهنية

بالنظر إلى درجة مقبولة من الصلاحية ، يمكن استخدام المرقمات الحيوية لعدة أغراض. على أساس فردي ، يمكن استخدام المرقم الحيوي لدعم أو دحض تشخيص نوع معين من التسمم أو أي تأثير ضار ناتج كيميائيًا. في موضوع صحي ، قد يعكس المرقم الحيوي أيضًا فرط الحساسية الفردية لتعرضات كيميائية محددة ، وبالتالي قد يكون بمثابة أساس للتنبؤ بالمخاطر وتقديم المشورة. في مجموعات العمال المعرضين ، يمكن تطبيق بعض المؤشرات الحيوية للتعرض لتقييم مدى الامتثال للوائح مكافحة التلوث أو فعالية الجهود الوقائية بشكل عام.

المؤشرات الحيوية للتعرض

قد يكون المرقم الحيوي للتعرض مركبًا خارجيًا (أو مستقلبًا) داخل الجسم ، أو منتجًا تفاعليًا بين المركب (أو المستقلب) ومكون داخلي ، أو حدث آخر مرتبط بالتعرض. الأكثر شيوعًا ، تشتمل المؤشرات الحيوية للتعرض للمركبات المستقرة ، مثل المعادن ، على قياسات تركيزات المعادن في عينات مناسبة ، مثل الدم أو المصل أو البول. مع المواد الكيميائية المتطايرة ، يمكن تقييم تركيزها في الزفير (بعد استنشاق هواء خالٍ من التلوث). إذا تم استقلاب المركب في الجسم ، فيمكن اختيار واحد أو أكثر من المستقلبات كمؤشر حيوي للتعرض ؛ غالبًا ما يتم تحديد المستقلبات في عينات البول.

قد تسمح طرق التحليل الحديثة بفصل الأيزومرات أو متجانسات المركبات العضوية ، وتحديد انتواع المركبات المعدنية أو النسب النظيرية لعناصر معينة. تسمح التحليلات المتطورة بتحديد التغيرات في بنية الحمض النووي أو الجزيئات الكبيرة الأخرى الناتجة عن الارتباط بالمواد الكيميائية التفاعلية. لا شك في أن مثل هذه التقنيات المتقدمة ستكتسب أهمية كبيرة للتطبيقات في دراسات العلامات الحيوية ، ومن المحتمل أن تجعل حدود الكشف المنخفضة والصلاحية التحليلية الأفضل هذه المرقمات الحيوية أكثر فائدة.

حدثت تطورات واعدة بشكل خاص مع المؤشرات الحيوية للتعرض للمواد الكيميائية المسببة للطفرات. هذه المركبات تفاعلية ويمكن أن تشكل مقاربات مع جزيئات كبيرة ، مثل البروتينات أو الحمض النووي. يمكن الكشف عن مقاربات الحمض النووي في خلايا الدم البيضاء أو خزعات الأنسجة ، وقد تفرز أجزاء معينة من الحمض النووي في البول. على سبيل المثال ، يؤدي التعرض لأكسيد الإيثيلين إلى تفاعلات مع قواعد الحمض النووي ، وبعد استئصال القاعدة التالفة ، سيتم التخلص من الجوانين N-7 (2-hydroxyethyl) في البول. قد لا تشير بعض المقاربات مباشرة إلى تعرض معين. على سبيل المثال ، يعكس 8-hydroxy-2´-deoxyguanosine الضرر التأكسدي للحمض النووي ، وقد يتم تشغيل هذا التفاعل بواسطة عدة مركبات كيميائية ، يحفز معظمها أيضًا على أكسدة الدهون.

يمكن أيضًا تغيير الجزيئات الكبيرة الأخرى عن طريق تكوين التقارب أو الأكسدة. ذات أهمية خاصة ، مثل هذه المركبات التفاعلية قد تولد مقاربات الهيموجلوبين التي يمكن تحديدها كواسمات حيوية للتعرض للمركبات. الميزة هي أنه يمكن الحصول على كميات كبيرة من الهيموجلوبين من عينة الدم ، وبالنظر إلى عمر خلايا الدم الحمراء لمدة أربعة أشهر ، فإن التقارب المتكون من الأحماض الأمينية للبروتين سيشير إلى إجمالي التعرض خلال هذه الفترة.

يمكن تحديد المُقَدِّمات بواسطة تقنيات حساسة مثل كروماتوغرافيا الدهون عالية الأداء ، كما تتوفر أيضًا بعض الطرق المناعية. بشكل عام ، تعتبر الطرق التحليلية جديدة ومكلفة وتحتاج إلى مزيد من التطوير والتحقق من الصحة. يمكن الحصول على حساسية أفضل باستخدام ³²فحص ما بعد وضع العلامات P ، وهو مؤشر غير محدد على حدوث تلف في الحمض النووي. من المحتمل أن تكون كل هذه التقنيات مفيدة للرصد البيولوجي وقد تم تطبيقها في عدد متزايد من الدراسات. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى طرق تحليلية أبسط وأكثر حساسية. نظرًا للخصوصية المحدودة لبعض الطرق عند التعرض منخفض المستوى ، فقد يؤثر تدخين التبغ أو عوامل أخرى بشكل كبير على نتائج القياس ، مما يتسبب في صعوبات في التفسير.

يمكن أيضًا تحديد التعرض للمركبات المطفرة ، أو المركبات التي يتم استقلابها إلى مطفرات ، من خلال تقييم الطفرات الجينية في البول من فرد معرض. يتم تحضين عينة البول بسلالة من البكتيريا يتم فيها التعبير عن طفرة نقطية معينة بطريقة يمكن قياسها بسهولة. إذا كانت هناك مواد كيميائية مطفرة في عينة البول ، فسيحدث زيادة في معدل الطفرات في البكتيريا.

يجب تقييم المؤشرات الحيوية للتعرض فيما يتعلق بالتغير الزمني في التعرض والعلاقة مع الأجزاء المختلفة. وبالتالي ، يجب تحديد الإطار (الأطر) الزمنية التي يمثلها المرقم الحيوي ، أي إلى أي مدى يعكس قياس المرقم الحيوي التعرض (التعرّض) السابق و / أو عبء الجسم المتراكم ، من البيانات الحركية السمية من أجل تفسير النتيجة. على وجه الخصوص ، ينبغي النظر في الدرجة التي يشير بها المرقم الحيوي إلى الاحتفاظ في أعضاء مستهدفة محددة. على الرغم من أن عينات الدم تُستخدم غالبًا في دراسات العلامات الحيوية ، إلا أن الدم المحيطي لا يُنظر إليه عمومًا على أنه مقصورة على هذا النحو ، على الرغم من أنه يعمل كوسيط نقل بين الأجزاء. تختلف الدرجة التي يعكس بها التركيز في الدم المستويات في الأعضاء المختلفة اختلافًا كبيرًا بين المواد الكيميائية المختلفة ، وعادةً ما تعتمد أيضًا على طول فترة التعرض وكذلك الوقت منذ التعرض.

في بعض الأحيان يتم استخدام هذا النوع من الأدلة لتصنيف المرقم الحيوي كمؤشر للجرعة الممتصة (الإجمالية) أو مؤشر للجرعة الفعالة (أي الكمية التي وصلت إلى النسيج المستهدف). على سبيل المثال ، يمكن تقييم التعرض لمذيب معين من خلال بيانات عن التركيز الفعلي للمذيب في الدم في وقت معين بعد التعرض. سيعكس هذا القياس كمية المذيب التي تم امتصاصها في الجسم. سيتم زفير بعض الكمية الممتصة بسبب ضغط بخار المذيب. أثناء الدوران في الدم ، سيتفاعل المذيب مع مكونات مختلفة من الجسم ، وسيصبح في النهاية عرضة للتحلل بواسطة الإنزيمات. يمكن تقييم نتائج عمليات التمثيل الغذائي عن طريق تحديد أحماض مركبتوريك معينة تنتج عن الاقتران مع الجلوتاثيون. قد يعكس الإفراز التراكمي لأحماض مركابتوريك الجرعة الفعالة بشكل أفضل من تركيز الدم.

قد تؤثر أحداث الحياة ، مثل التكاثر والشيخوخة ، على توزيع مادة كيميائية. يتأثر توزيع المواد الكيميائية داخل الجسم بشكل كبير بالحمل ، وقد تمر العديد من المواد الكيميائية حاجز المشيمة ، مما يتسبب في تعرض الجنين. قد تؤدي الرضاعة إلى إفراز المواد الكيميائية القابلة للذوبان في الدهون ، مما يؤدي إلى انخفاض احتباس الأم مع زيادة امتصاص الرضيع. أثناء فقدان الوزن أو تطور مرض هشاشة العظام ، قد يتم إطلاق مواد كيميائية مخزنة ، والتي يمكن أن تؤدي بعد ذلك إلى تعرض الأعضاء المستهدفة المتجدد والمطول. قد تؤثر العوامل الأخرى على الامتصاص الفردي ، والتمثيل الغذائي ، والاحتفاظ وتوزيع المركبات الكيميائية ، وتتوفر بعض المؤشرات الحيوية للحساسية (انظر أدناه).

المؤشرات الحيوية للتأثير

قد تكون علامة التأثير مكونًا داخليًا ، أو مقياسًا للقدرة الوظيفية ، أو بعض المؤشرات الأخرى لحالة أو توازن الجسم أو نظام العضو ، كما يتأثر بالتعرض. علامات التأثير هذه بشكل عام مؤشرات ما قبل السريرية للشذوذ.

قد تكون هذه المؤشرات الحيوية محددة أو غير محددة. تعتبر المؤشرات الحيوية المحددة مفيدة لأنها تشير إلى تأثير بيولوجي لتعرض معين ، وبالتالي توفر أدلة يمكن استخدامها لأغراض وقائية. لا تشير المؤشرات الحيوية غير المحددة إلى سبب فردي للتأثير ، ولكنها قد تعكس التأثير الكلي والمتكامل بسبب التعرض المختلط. لذلك قد يكون لكلا النوعين من المؤشرات الحيوية فائدة كبيرة في الصحة المهنية.

لا يوجد تمييز واضح بين المؤشرات الحيوية للتعرض والمؤشرات الحيوية للتأثير. على سبيل المثال ، يمكن القول أن تكوين التقارب يعكس تأثيرًا بدلاً من التعرض. ومع ذلك ، تشير المؤشرات الحيوية للتأثير عادةً إلى تغييرات في وظائف الخلايا أو الأنسجة أو الجسم الكلي. يُدرج بعض الباحثين تغييرات جسيمة ، مثل زيادة وزن الكبد لحيوانات المختبر المكشوفة أو انخفاض نمو الأطفال ، كمؤشرات حيوية للتأثير. لغرض الصحة المهنية ، يجب أن تقتصر المؤشرات الحيوية للتأثير على تلك التي تشير إلى تغيرات كيميائية حيوية تحت إكلينيكية أو قابلة للعكس ، مثل تثبيط الإنزيمات. من المحتمل أن يكون المرقم الحيوي للتأثير الأكثر استخدامًا هو تثبيط إنزيم الكولينستيراز الناجم عن بعض المبيدات الحشرية ، أي الفوسفات العضوي والكاربامات. في معظم الحالات ، يكون هذا التأثير قابلاً للانعكاس تمامًا ، ويعكس تثبيط الإنزيم التعرض الكلي لهذه المجموعة المعينة من المبيدات الحشرية.

لا تؤدي بعض حالات التعرض إلى تثبيط الإنزيم بل تؤدي إلى زيادة نشاط الإنزيم. هذا هو الحال مع العديد من الإنزيمات التي تنتمي إلى عائلة P450 (انظر "المحددات الجينية للاستجابة السامة"). قد تكون ناتجة عن التعرض لبعض المذيبات والهيدروكربونات متعددة الحلقات (PAHs). نظرًا لأن هذه الإنزيمات يتم التعبير عنها بشكل أساسي في الأنسجة التي قد يكون من الصعب الحصول على خزعة منها ، يتم تحديد نشاط الإنزيم بشكل غير مباشر في الجسم الحي عن طريق إدارة مركب يتم استقلابه بواسطة هذا الإنزيم المعين ، ثم يتم قياس منتج الانهيار في البول أو البلازما.

قد تؤدي حالات التعرض الأخرى إلى تخليق بروتين وقائي في الجسم. ربما يكون أفضل مثال على ذلك هو الميتالوثيونين ، الذي يربط الكادميوم ويعزز إفراز هذا المعدن ؛ يعد التعرض للكادميوم أحد العوامل التي تؤدي إلى زيادة التعبير عن جين الميتالوثيونين. قد توجد بروتينات وقائية مماثلة ولكن لم يتم استكشافها بعد بشكل كافٍ لتصبح مقبولة كمؤشرات حيوية. من بين المواد المرشحة للاستخدام المحتمل كمؤشرات حيوية ما يسمى ببروتينات الإجهاد ، والتي يشار إليها في الأصل ببروتينات الصدمة الحرارية. يتم إنشاء هذه البروتينات من قبل مجموعة من الكائنات الحية المختلفة استجابة لمجموعة متنوعة من التعرض الضار.

يمكن تقييم الضرر التأكسدي عن طريق تحديد تركيز malondialdehyde في مصل الدم أو زفير الإيثان. وبالمثل ، يمكن استخدام إفراز البول للبروتينات ذات الوزن الجزيئي الصغير ، مثل الألبومين ، كعلامة بيولوجية لتلف الكلى المبكر. قد تكون العديد من المعلمات المستخدمة بشكل روتيني في الممارسة السريرية (على سبيل المثال ، هرمون المصل أو مستويات الإنزيم) مفيدة أيضًا كمؤشرات حيوية. ومع ذلك ، فإن العديد من هذه المعلمات قد لا تكون حساسة بدرجة كافية لاكتشاف الضعف المبكر.

مجموعة أخرى من معلمات التأثير تتعلق بالتأثيرات السامة للجينات (التغيرات في بنية الكروموسومات). يمكن الكشف عن هذه الآثار عن طريق الفحص المجهري لخلايا الدم البيضاء التي تخضع لانقسام الخلايا. يمكن رؤية الأضرار الجسيمة للكروموسومات - انحرافات الكروموسومات أو تكوين النوى الدقيقة - بالمجهر. يمكن أيضًا الكشف عن التلف عن طريق إضافة صبغة إلى الخلايا أثناء انقسام الخلية. يمكن بعد ذلك تصور التعرض لعامل سام للجينات على أنه تبادل متزايد للصبغة بين كروماتيدات كل كروموسوم (التبادل الكروماتيد الشقيق). ترتبط الانحرافات الصبغية بزيادة خطر الإصابة بالسرطان ، ولكن أهمية زيادة معدل التبادل الكروماتيد الشقيق أقل وضوحًا.

يعتمد التقييم الأكثر تعقيدًا للسمية الجينية على طفرات نقطية معينة في الخلايا الجسدية ، أي خلايا الدم البيضاء أو الخلايا الظهارية المأخوذة من الغشاء المخاطي للفم. قد تؤدي الطفرة في مكان معين إلى جعل الخلايا قادرة على النمو في مزرعة تحتوي على مادة كيميائية سامة (مثل 6-ثيوجوانين). بدلاً من ذلك ، يمكن تقييم منتج جيني معين (على سبيل المثال ، تركيزات مصل أو أنسجة البروتينات المسرطنة المشفرة بواسطة جينات مسرطنة معينة). من الواضح أن هذه الطفرات تعكس إجمالي الضرر الناجم عن السمية الجينية ولا تشير بالضرورة إلى أي شيء حول التعرض المسبب. هذه الأساليب ليست جاهزة بعد للاستخدام العملي في مجال الصحة المهنية ، ولكن التقدم السريع في هذا النوع من البحث يشير إلى أن مثل هذه الأساليب ستصبح متاحة في غضون بضع سنوات.

المؤشرات الحيوية للإصابة

علامة القابلية للإصابة ، سواء كانت وراثية أو مستحثة ، هي مؤشر على أن الفرد حساس بشكل خاص لتأثير الكائنات الحية الغريبة أو لتأثيرات مجموعة من هذه المركبات. تم تركيز معظم الاهتمام على القابلية الوراثية ، على الرغم من أن العوامل الأخرى قد تكون على الأقل بنفس الأهمية. قد تكون الحساسية المفرطة ناتجة عن سمة موروثة أو تكوين الفرد أو عوامل بيئية.

إن القدرة على استقلاب بعض المواد الكيميائية متغيرة ويتم تحديدها وراثيًا (انظر "المحددات الجينية للاستجابة السامة"). يبدو أن جينًا واحدًا يتحكم في العديد من الإنزيمات ذات الصلة. على سبيل المثال ، يتم إجراء أكسدة المواد الكيميائية الأجنبية بشكل أساسي من عائلة من الإنزيمات التي تنتمي إلى عائلة P450. تجعل الإنزيمات الأخرى المستقلبات أكثر قابلية للذوبان في الماء عن طريق الاقتران (على سبيل المثال ، N-acetyltransferase و μ-glutathion-S-ناقل). يتم التحكم في نشاط هذه الإنزيمات وراثيًا ويختلف بشكل كبير. كما ذكرنا سابقًا ، يمكن تحديد النشاط بإعطاء جرعة صغيرة من الدواء ثم تحديد كمية المستقلب في البول. تم الآن توصيف بعض الجينات ، وهناك تقنيات متاحة لتحديد النمط الجيني. تشير الدراسات المهمة إلى أن خطر الإصابة بأشكال معينة من السرطان يرتبط بإمكانية استقلاب المركبات الأجنبية. لا تزال العديد من الأسئلة بلا إجابة ، وبالتالي في هذا الوقت يحد من استخدام هذه المؤشرات الحيوية للتأثر المحتمل في الصحة المهنية.

الصفات الموروثة الأخرى ، مثل ألفا₁- نقص أنتيتريبسين أو نقص نازعة هيدروجين الجلوكوز 6 فوسفات يؤدي أيضًا إلى ضعف آليات الدفاع في الجسم ، مما يسبب فرط الحساسية لتعرضات معينة.

تعاملت معظم الأبحاث المتعلقة بالحساسية مع الاستعداد الوراثي. تلعب العوامل الأخرى دورًا أيضًا وقد تم إهمالها جزئيًا. على سبيل المثال ، قد يكون الأفراد المصابون بمرض مزمن أكثر حساسية للتعرض المهني. أيضًا ، إذا تسببت عملية مرضية أو التعرض السابق للمواد الكيميائية السامة في بعض تلف الأعضاء تحت الإكلينيكي ، فمن المحتمل أن تكون القدرة على تحمل التعرض السام الجديد أقل. يمكن استخدام المؤشرات البيوكيميائية لوظيفة العضو في هذه الحالة كمؤشرات حيوية للتأثر. ربما يكون أفضل مثال على الحساسية المفرطة يتعلق باستجابات الحساسية. إذا أصبح الفرد حساسًا لتعرض معين ، فيمكن اكتشاف أجسام مضادة معينة في مصل الدم. حتى إذا لم يصبح الفرد حساسًا ، فإن التعرضات الحالية أو السابقة قد تزيد من مخاطر تطوير تأثير سلبي مرتبط بالتعرض المهني.

تتمثل المشكلة الرئيسية في تحديد التأثير المشترك للتعرضات المختلطة في العمل. بالإضافة إلى ذلك ، قد تؤدي العادات الشخصية وتعاطي المخدرات إلى زيادة القابلية للإصابة. على سبيل المثال ، يحتوي دخان التبغ عادة على كمية كبيرة من الكادميوم. وبالتالي ، مع التعرض المهني للكادميوم ، فإن المدخن الشره الذي تراكمت كميات كبيرة من هذا المعدن في الجسم سيكون أكثر عرضة للإصابة بأمراض الكلى المرتبطة بالكادميوم.

التطبيق في الصحة المهنية

تعتبر المؤشرات الحيوية مفيدة للغاية في أبحاث السموم ، وقد يكون الكثير منها قابلاً للتطبيق في المراقبة البيولوجية. ومع ذلك ، يجب أيضًا الاعتراف بالقيود. تمت دراسة العديد من المؤشرات الحيوية حتى الآن في حيوانات المختبر فقط. قد لا تعكس أنماط الحركة السمية في الأنواع الأخرى بالضرورة الوضع في البشر ، وقد يتطلب الاستقراء دراسات تأكيدية في متطوعين من البشر. أيضًا ، يجب مراعاة الاختلافات الفردية بسبب العوامل الوراثية أو الدستورية.

في بعض الحالات ، قد لا تكون المؤشرات الحيوية للتعرض ممكنة على الإطلاق (على سبيل المثال ، للمواد الكيميائية قصيرة العمر في الجسم الحي). قد يتم تخزين مواد كيميائية أخرى في ، أو قد تؤثر على ، أعضاء لا يمكن الوصول إليها عن طريق الإجراءات الروتينية ، مثل الجهاز العصبي. قد يؤثر مسار التعرض أيضًا على نمط التوزيع وبالتالي أيضًا على قياس المرقم الحيوي وتفسيره. على سبيل المثال ، من المرجح أن يفلت التعرض المباشر للدماغ عبر العصب الشمي من الكشف عن طريق قياس المؤشرات الحيوية للتعرض. فيما يتعلق بتأثير المؤشرات الحيوية ، فإن العديد منها ليس محددًا على الإطلاق ، ويمكن أن يكون التغيير بسبب مجموعة متنوعة من الأسباب ، بما في ذلك عوامل نمط الحياة. ربما على وجه الخصوص مع المؤشرات الحيوية للتأثر ، يجب أن يكون التفسير حذرًا للغاية في الوقت الحالي ، حيث لا تزال هناك العديد من الشكوك حول الأهمية الصحية العامة للأنماط الجينية الفردية.

في مجال الصحة المهنية ، يجب أن يفي المرقم الحيوي المثالي بعدة متطلبات. بادئ ذي بدء ، يجب أن يكون جمع العينات وتحليلها بسيطًا وموثوقًا به. للحصول على جودة تحليلية مثالية ، يلزم التوحيد القياسي ، لكن المتطلبات المحددة تختلف اختلافًا كبيرًا. مجالات الاهتمام الرئيسية تشمل: إعداد الأفراد ، وإجراءات أخذ العينات ومعالجة العينة ، وإجراءات القياس. وتشمل الأخيرة العوامل الفنية ، مثل إجراءات المعايرة وضمان الجودة ، والعوامل المتعلقة بالفرد ، مثل تعليم وتدريب المشغلين.

لتوثيق الصلاحية التحليلية وإمكانية التتبع ، يجب أن تستند المواد المرجعية إلى المصفوفات ذات الصلة وبتركيزات مناسبة من المواد السامة أو المستقلبات ذات الصلة عند المستويات المناسبة. لاستخدام المؤشرات الحيوية في المراقبة البيولوجية أو لأغراض التشخيص ، يجب أن يكون لدى المختبرات المسؤولة إجراءات تحليلية جيدة التوثيق مع خصائص أداء محددة ، وسجلات يمكن الوصول إليها للسماح بالتحقق من النتائج. في الوقت نفسه ، ومع ذلك ، يجب مراعاة اقتصاديات توصيف واستخدام المواد المرجعية لاستكمال إجراءات ضمان الجودة بشكل عام. وبالتالي ، فإن جودة النتائج التي يمكن تحقيقها ، والاستخدامات التي يتم استخدامها ، يجب أن تكون متوازنة مع التكاليف الإضافية لضمان الجودة ، بما في ذلك المواد المرجعية والقوى العاملة والأجهزة.

مطلب آخر هو أن المرمز الحيوي يجب أن يكون محددًا ، على الأقل في ظل ظروف الدراسة ، لنوع معين من التعرض ، مع علاقة واضحة بدرجة التعرض. خلاف ذلك ، قد يكون من الصعب للغاية تفسير نتيجة قياس المرقم الحيوي. من أجل التفسير الصحيح لنتيجة قياس المرقم الحيوي للتعرض ، يجب أن تكون الصلاحية التشخيصية معروفة (أي ترجمة قيمة المرقم الحيوي إلى حجم المخاطر الصحية المحتملة). في هذا المجال ، تعمل المعادن كنموذج لأبحاث العلامات الحيوية. أظهرت الأبحاث الحديثة مدى تعقيد ودقة علاقات الاستجابة للجرعة ، مع وجود صعوبة كبيرة في تحديد مستويات عدم التأثير ، وبالتالي أيضًا في تحديد التعرضات التي يمكن تحملها. ومع ذلك ، فقد أوضح هذا النوع من البحث أيضًا أنواع التحقيق والتحسين الضروريين للكشف عن المعلومات ذات الصلة. بالنسبة لمعظم المركبات العضوية ، لا تتوفر بعد الارتباطات الكمية بين حالات التعرض والآثار الصحية الضارة المقابلة ؛ في كثير من الحالات ، حتى الأعضاء المستهدفة الأولية غير معروفة على وجه اليقين. بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما يكون تقييم بيانات السمية وتركيزات المرقم الحيوي معقدًا بسبب التعرض لمزيج من المواد ، بدلاً من التعرض لمركب واحد في ذلك الوقت.

قبل تطبيق المرقم الحيوي لأغراض الصحة المهنية ، هناك بعض الاعتبارات الإضافية ضرورية. أولاً ، يجب أن يعكس المرقم الحيوي تغييرًا دون إكلينيكيًا وقابلًا للانعكاس فقط. ثانيًا ، نظرًا لإمكانية تفسير نتائج المرقم الحيوي فيما يتعلق بالمخاطر الصحية ، يجب أن تكون الجهود الوقائية متاحة ويجب اعتبارها واقعية في حالة ما إذا كانت بيانات المرقم الحيوي تشير إلى الحاجة إلى تقليل التعرض. ثالثًا ، يجب اعتبار الاستخدام العملي للعلامة الحيوية بشكل عام مقبولًا أخلاقياً.

يمكن مقارنة قياسات الصحة الصناعية بحدود التعرض المطبقة. وبالمثل ، يمكن مقارنة النتائج المتعلقة بالعلامات الحيوية للتعرض أو المؤشرات الحيوية للتأثير بحدود الفعل البيولوجي ، والتي يشار إليها أحيانًا بمؤشرات التعرض البيولوجي. يجب أن تستند هذه الحدود إلى أفضل نصيحة للأطباء والعلماء من التخصصات المناسبة ، ويجب على المسؤولين المسؤولين مثل "مديري المخاطر" أن يأخذوا في الاعتبار العوامل الأخلاقية والاجتماعية والثقافية والاقتصادية ذات الصلة. يجب أن يتضمن الأساس العلمي ، إن أمكن ، علاقات الاستجابة للجرعة تكملها معلومات عن الاختلافات في القابلية للتأثر داخل السكان المعرضين للخطر. في بعض البلدان ، يشارك العمال وأفراد الجمهور في عملية وضع المعايير ويقدمون مدخلات مهمة ، لا سيما عندما يكون عدم اليقين العلمي كبيرًا. تتمثل إحدى نقاط عدم اليقين الرئيسية في كيفية تحديد التأثير الصحي الضار الذي يجب منعه - على سبيل المثال ، ما إذا كان تكوين التقريب باعتباره مرمزًا حيويًا للتعرض يمثل بحد ذاته تأثيرًا ضارًا (أي تأثير المرقم الحيوي) الذي ينبغي منعه. من المحتمل أن تنشأ أسئلة صعبة عند تقرير ما إذا كان من الممكن الدفاع أخلاقيا ، لنفس المركب ، أن يكون له حدود مختلفة للتعرض العارض ، من ناحية ، والتعرض المهني ، من ناحية أخرى.

يجب عمومًا نقل المعلومات الناتجة عن استخدام المؤشرات الحيوية إلى الأفراد الذين تم فحصهم ضمن العلاقة بين الطبيب والمريض. يجب مراعاة المخاوف الأخلاقية على وجه الخصوص فيما يتعلق بتحليلات العلامات الحيوية التجريبية للغاية والتي لا يمكن تفسيرها حاليًا بالتفصيل من حيث المخاطر الصحية الفعلية. بالنسبة لعامة السكان ، على سبيل المثال ، توجد إرشادات محدودة في الوقت الحالي فيما يتعلق بتفسير المؤشرات الحيوية للتعرض بخلاف تركيز الرصاص في الدم. من المهم أيضًا الثقة في البيانات الناتجة (أي ، ما إذا كان قد تم أخذ العينات المناسبة ، وما إذا تم استخدام إجراءات ضمان الجودة السليمة في المختبر المعني). هناك مجال إضافي للقلق الخاص يتعلق بفرط الحساسية الفردية. يجب أن تؤخذ هذه القضايا في الاعتبار عند تقديم التغذية الراجعة من الدراسة.

يجب إشراك جميع قطاعات المجتمع المتأثرة أو المهتمة بإجراء دراسة العلامات الحيوية في عملية صنع القرار حول كيفية التعامل مع المعلومات الناتجة عن الدراسة. يجب وضع إجراءات محددة لمنع أو التغلب على النزاعات الأخلاقية التي لا مفر منها ضمن الأطر القانونية والاجتماعية للمنطقة أو البلد. ومع ذلك ، فإن كل موقف يمثل مجموعة مختلفة من الأسئلة والمزالق ، ولا يمكن تطوير إجراء واحد للمشاركة العامة لتغطية جميع تطبيقات المؤشرات الحيوية للتعرض.

الرجوع

يشير مفهوم اليقظة إلى حالة يقظة المراقب البشري في المهام التي تتطلب تسجيل الإشارات ومعالجتها بكفاءة. الخصائص الرئيسية لمهام اليقظة هي الفترات الطويلة نسبيًا ومتطلبات الكشف عن المحفزات (الإشارات) المستهدفة النادرة وغير المتوقعة على خلفية أحداث التحفيز الأخرى.

مهام اليقظة

كانت المهمة النموذجية لأبحاث اليقظة هي مهمة مشغلي الرادار. تاريخيا ، كان أداؤهم غير المرضي على ما يبدو خلال الحرب العالمية الثانية دافعًا رئيسيًا لدراسة اليقظة المكثفة. مهمة رئيسية أخرى تتطلب اليقظة هي التفتيش الصناعي. بشكل عام ، جميع أنواع مهام المراقبة التي تتطلب الكشف عن الإشارات النادرة نسبيًا تجسد خطر الإخفاق في الكشف عن هذه الأحداث الحرجة والاستجابة لها.

تشكل مهام اليقظة مجموعة غير متجانسة وتتنوع في عدة أبعاد ، على الرغم من خصائصها المشتركة. من الواضح أن البعد المهم هو معدل التحفيز الكلي وكذلك معدل المحفزات المستهدفة. ليس من الممكن دائمًا تحديد معدل التحفيز بشكل لا لبس فيه. هذا هو الحال في المهام التي تتطلب الكشف عن الأحداث المستهدفة مقابل محفزات الخلفية المقدمة باستمرار ، كما هو الحال في اكتشاف القيم الحرجة على مجموعة من الأوجه في مهمة المراقبة. التمييز الأقل أهمية هو التمييز بين مهام التمييز المتتالية ومهام التمييز المتزامن. في مهام التمييز المتزامن ، توجد كل من المحفزات المستهدفة ومحفزات الخلفية في نفس الوقت ، بينما في مهام التمييز المتتالية يتم تقديم واحدة تلو الأخرى بحيث يتم إجراء بعض المتطلبات على الذاكرة. على الرغم من أن معظم مهام اليقظة تتطلب الكشف عن المحفزات البصرية ، فقد تمت أيضًا دراسة المنبهات في الطرائق الأخرى. يمكن أن تقتصر المنبهات على مكان مكاني واحد ، أو يمكن أن تكون هناك مصادر مختلفة للمحفزات المستهدفة. يمكن أن تختلف المنبهات المستهدفة عن محفزات الخلفية من خلال الخصائص الفيزيائية ، ولكن أيضًا من خلال المزيد من المنبهات المفاهيمية (مثل نمط معين من قراءات العدادات التي يمكن أن تختلف عن الأنماط الأخرى). بالطبع ، يمكن أن يختلف مدى وضوح الأهداف: يمكن اكتشاف بعضها بسهولة ، بينما قد يكون من الصعب تمييز البعض الآخر عن المحفزات الخلفية. يمكن أن تكون المحفزات المستهدفة فريدة أو يمكن أن تكون هناك مجموعات من المحفزات المستهدفة بدون حدود محددة جيدًا لإبعادها عن محفزات الخلفية ، كما هو الحال في العديد من مهام التفتيش الصناعي. يمكن توسيع قائمة الأبعاد هذه التي تختلف فيها مهام اليقظة ، ولكن حتى هذا الطول من القائمة يكفي للتأكيد على عدم تجانس مهام اليقظة وبالتالي المخاطر التي ينطوي عليها تعميم بعض الملاحظات عبر المجموعة الكاملة.

تباينات الأداء وانخفاض اليقظة

مقياس الأداء الأكثر استخدامًا في مهام اليقظة هو نسبة المحفزات المستهدفة ، على سبيل المثال ، المنتجات المعيبة في التفتيش الصناعي التي تم اكتشافها ؛ هذا تقدير لاحتمال ما يسمى ب الزيارات. تسمى تلك المحفزات المستهدفة التي تظل دون أن يلاحظها أحد يخطئ. على الرغم من أن معدل الإصابة يعد مقياسًا مناسبًا ، إلا أنه غير مكتمل إلى حد ما. هناك استراتيجية تافهة تسمح للشخص بتحقيق نتائج بنسبة 100٪: على المرء فقط تصنيف جميع المحفزات كأهداف. ومع ذلك ، فإن معدل الضرب بنسبة 100٪ يكون مصحوبًا بمعدل إنذار خاطئ بنسبة 100٪ ، أي أنه لا يتم اكتشاف المحفزات المستهدفة بشكل صحيح فحسب ، بل يتم أيضًا "اكتشاف" محفزات الخلفية بشكل غير صحيح. يوضح هذا الخط من التفكير أنه كلما كانت هناك إنذارات خاطئة على الإطلاق ، من المهم معرفة نسبتها بالإضافة إلى معدل الضربات. مقياس آخر للأداء في مهمة اليقظة هو الوقت اللازم للاستجابة للمنبهات المستهدفة (وقت الاستجابة).

يُظهر الأداء في مهام اليقظة سمتين نموذجيتين. الأول هو المستوى العام المنخفض لأداء اليقظة. إنه منخفض مقارنة بالوضع المثالي لنفس المحفزات (فترات المراقبة القصيرة ، والاستعداد العالي للمراقب لكل تمييز ، وما إلى ذلك). السمة الثانية هي ما يسمى بإنقاص اليقظة ، وهو انخفاض الأداء أثناء الساعة والذي يمكن أن يبدأ في غضون الدقائق القليلة الأولى. تشير كلتا هاتين الملاحظتين إلى نسبة الزيارات ، ولكن تم الإبلاغ عنها أيضًا لأوقات الاستجابة. على الرغم من أن انخفاض اليقظة هو نموذج لمهام اليقظة ، إلا أنه ليس عالميًا.

عند التحقيق في أسباب ضعف الأداء العام وتناقص اليقظة ، سيتم التمييز بين المفاهيم التي تتعلق بالخصائص الأساسية للمهمة والمفاهيم التي ترتبط بالعوامل الظرفية العضوية والمهمة غير ذات الصلة. من بين العوامل المتعلقة بالمهمة يمكن تمييز العوامل الاستراتيجية وغير الاستراتيجية.

العمليات الاستراتيجية في مهام اليقظة

إن اكتشاف إشارة مثل منتج معيب هو جزئيًا مسألة استراتيجية المراقب وجزئيًا مسألة تمييز الإشارة. ويستند هذا التمييز على نظرية كشف الإشارة (TSD) ، ويجب تقديم بعض أساسيات النظرية من أجل إبراز أهمية التمييز. ضع في اعتبارك متغيرًا افتراضيًا يعرف بأنه "دليل على وجود إشارة". عندما يتم تقديم إشارة ، يأخذ هذا المتغير بعض القيمة ، وكلما تم تقديم حافز في الخلفية ، فإنه يأخذ قيمة أقل في المتوسط. من المفترض أن تختلف قيمة متغير الدليل عبر العروض التقديمية المتكررة للإشارة. وبالتالي يمكن أن تتميز بما يسمى دالة كثافة الاحتمال كما هو موضح في الشكل 1. وهناك دالة كثافة أخرى تميز قيم متغير الدليل عند تقديم منبه الخلفية. عندما تتشابه الإشارات مع منبهات الخلفية ، ستتداخل الوظائف ، بحيث يمكن أن تنشأ قيمة معينة لمتغير الدليل إما من إشارة أو من محفز في الخلفية. الشكل الخاص لوظائف الكثافة في الشكل 1 ليس ضروريًا للحجة.

الشكل 1. العتبات وقابلية التمييز

تعتمد استجابة الكشف للمراقب على متغير الدليل. من المفترض أن يتم تعيين عتبة بحيث يتم إعطاء استجابة الكشف عندما تكون قيمة متغير الدليل أعلى من العتبة. كما هو موضح في الشكل 1 ، فإن المناطق الواقعة تحت الكثافة على يمين العتبة تتوافق مع احتمالات الضربات والإنذارات الكاذبة. في الممارسة العملية ، يمكن اشتقاق تقديرات للفصل بين الوظيفتين وموقع العتبة. يميز الفصل بين وظيفتي الكثافة التمييز بين المحفزات المستهدفة من المحفزات الخلفية ، بينما يميز موقع العتبة استراتيجية المراقب. يؤدي تغيير العتبة إلى اختلاف مشترك في نسب الضربات والإنذارات الكاذبة. مع وجود عتبة عالية ، ستكون نسب النقرات والإنذارات الكاذبة صغيرة ، بينما مع العتبة المنخفضة ستكون النسب كبيرة. وبالتالي ، فإن اختيار الاستراتيجية (وضع العتبة) هو في الأساس اختيار مجموعة معينة من معدل الضربات ومعدل الإنذار الكاذب من بين التركيبات الممكنة لتمييز معين.

هناك عاملان رئيسيان يؤثران على موقع العتبة هما المكافآت وتردد الإشارة. سيتم تعيين الحد الأدنى على قيم أقل عندما يكون هناك الكثير لتكسبه من الضربة والقليل الذي يمكن أن تخسره من الإنذار الخاطئ ، وسيتم تعيينها على قيم أعلى عندما تكون الإنذارات الكاذبة مكلفة وتكون الفوائد من الضربات قليلة. يمكن أيضًا إحداث إعداد عتبة منخفضة بواسطة نسبة عالية من الإشارات ، بينما تميل نسبة منخفضة من الإشارات إلى إحداث إعدادات عتبة أعلى. يعد تأثير تردد الإشارة على إعدادات العتبة عاملاً رئيسياً في انخفاض الأداء العام من حيث نسبة الزيارات في مهام اليقظة وخفض اليقظة.

يتطلب حساب انخفاض اليقظة من حيث التغييرات الإستراتيجية (تغييرات العتبة) أن يكون تقليل نسبة الزيارات في سياق الساعة مصحوبًا بتقليل نسبة الإنذارات الكاذبة. هذا ، في الواقع ، هو الحال في العديد من الدراسات ، ومن المرجح أن الأداء الضعيف العام في مهام اليقظة (بالمقارنة مع الوضع الأمثل) ينتج أيضًا ، جزئيًا على الأقل ، من تعديل العتبة. في سياق المراقبة ، يأتي التكرار النسبي لاستجابات الكشف ليطابق التردد النسبي للأهداف ، وهذا التعديل يعني عتبة عالية مع نسبة صغيرة نسبيًا من الزيارات ونسبة صغيرة نسبيًا من الإنذارات الكاذبة أيضًا. ومع ذلك ، هناك انخفاضات في اليقظة ناتجة عن تغييرات في قابلية التمييز بدلاً من التغييرات في إعدادات العتبة. وقد لوحظت هذه بشكل رئيسي في مهام التمييز المتتالية مع معدل مرتفع نسبيًا من أحداث التحفيز.

عمليات غير استراتيجية في مهام اليقظة

على الرغم من أنه يمكن حساب جزء من الأداء الضعيف العام في مهام اليقظة والعديد من حالات انخفاض اليقظة من حيث التعديلات الاستراتيجية لعتبة الاكتشاف لمعدلات الإشارة المنخفضة ، فإن مثل هذا الحساب لم يكتمل. هناك تغييرات في المراقب أثناء الساعة يمكن أن تقلل من التمييز بين المحفزات أو تؤدي إلى تحولات واضحة في العتبة لا يمكن اعتبارها تكيفًا مع خصائص المهمة. في أكثر من 40 عامًا من أبحاث اليقظة ، تم تحديد عدد من العوامل غير الاستراتيجية التي تساهم في ضعف الأداء العام وفي تقليل اليقظة.

تتطلب الاستجابة الصحيحة لهدف في مهمة اليقظة تسجيلًا حسيًا دقيقًا بما فيه الكفاية ، وموقع عتبة مناسب ، ورابطًا بين العمليات الإدراكية والعمليات المرتبطة بالاستجابة ذات الصلة. أثناء المراقبة يجب على المراقبين الحفاظ على مجموعة مهام معينة ، واستعداد معين للاستجابة للمحفزات المستهدفة بطريقة معينة. هذا مطلب غير بديهي لأنه بدون تعيين مهمة معينة لن يستجيب أي مراقب للمنبهات المستهدفة بالطريقة المطلوبة. ومن ثم فإن هناك مصدرين رئيسيين للفشل هما التسجيل الحسي غير الدقيق والفقرات في الاستعداد للاستجابة للمنبهات المستهدفة. سيتم مراجعة الفرضيات الرئيسية لتفسير مثل هذه الإخفاقات بإيجاز.

يكون اكتشاف الحافز وتحديده أسرع عندما لا يكون هناك شك زمني أو مكاني حول مظهره. من المحتمل أن يؤدي عدم اليقين الزمني و / أو المكاني إلى تقليل أداء اليقظة. هذا هو التنبؤ الأساسي ل نظرية التوقع. يتطلب الاستعداد الأمثل للمراقب اليقين الزماني والمكاني ؛ من الواضح أن مهام اليقظة هي أقل من الأمثل في هذا الصدد. على الرغم من أن التركيز الرئيسي لنظرية التوقع ينصب على الأداء المنخفض العام ، إلا أنه يمكن أن يخدم أيضًا في حساب أجزاء من تناقص اليقظة. مع وجود إشارات غير متكررة على فترات عشوائية ، قد توجد مستويات عالية من الاستعداد في البداية في الأوقات التي لا يتم فيها تقديم إشارة ؛ بالإضافة إلى ذلك ، سيتم تقديم الإشارات عند مستويات استعداد منخفضة. هذا لا يشجع من حين لآخر على مستويات عالية من الاستعداد بشكل عام بحيث تتلاشى الفوائد التي تتحقق منها في سياق الساعة.

نظرية التوقع لها علاقة وثيقة نظريات الانتباه. إن المتغيرات في نظريات اليقظة ، بالطبع ، مرتبطة بنظريات الانتباه السائدة بشكل عام. ضع في اعتبارك وجهة نظر الاهتمام على أنها "اختيار للمعالجة" أو "اختيار للعمل". وفقًا لهذا الرأي ، يتم اختيار المحفزات من البيئة ومعالجتها بكفاءة عالية عندما تخدم خطة العمل أو مجموعة المهام السائدة حاليًا. كما ذكرنا سابقًا ، سيستفيد الاختيار من التوقعات الدقيقة حول متى وأين ستحدث هذه المحفزات. ولكن سيتم اختيار المحفزات فقط إذا كانت خطة العمل - مجموعة المهام - نشطة. (يستجيب سائقو السيارات ، على سبيل المثال ، لإشارات المرور ، وحركة المرور الأخرى ، وما إلى ذلك ؛ لا يفعل الركاب ذلك بشكل طبيعي ، على الرغم من أن كلاهما في نفس الموقف تقريبًا. والفرق الحرج هو الفرق بين مجموعتي المهام: فقط تتطلب مجموعة مهام السائق استجابات لإشارات المرور.)

سيتأثر اختيار المحفزات للمعالجة عندما يتم إلغاء تنشيط خطة العمل مؤقتًا ، أي عندما تكون مجموعة المهام غائبة مؤقتًا. تجسد مهام اليقظة عددًا من الميزات التي تثبط الصيانة المستمرة لمجموعة المهام ، مثل أوقات الدورة القصيرة لمعالجة المنبهات ، ونقص التغذية الراجعة ، وقليل من التحدي التحفيزي بسبب صعوبة المهمة الواضحة. يمكن ملاحظة ما يسمى بالعوائق في جميع المهام المعرفية البسيطة تقريبًا ذات فترات دورات قصيرة مثل الحساب الذهني البسيط أو الاستجابات التسلسلية السريعة للإشارات البسيطة. تحدث عوائق مماثلة في الحفاظ على المهمة المحددة في مهمة اليقظة أيضًا. لا يمكن التعرف عليها فورًا على أنها ردود متأخرة لأن الاستجابات غير متكررة والأهداف التي يتم تقديمها خلال فترة غياب مجموعة المهام قد لا تكون موجودة عند انتهاء الغياب بحيث يتم ملاحظة الخطأ بدلاً من الاستجابة المتأخرة. تصبح عمليات الحظر أكثر تكرارًا مع الوقت الذي يقضيه في المهمة. هذا يمكن أن يؤدي إلى إنقاص اليقظة. قد تكون هناك أسباب إضافية للهفوات المؤقتة في توافر مجموعة المهام المناسبة ، على سبيل المثال ، الإلهاء.

لا يتم اختيار محفزات معينة في خدمة خطة العمل الحالية ، ولكن بحكم خصائصها الخاصة. هذه محفزات مكثفة ، جديدة ، تتحرك نحو المراقب ، لها بداية مفاجئة أو لأي سبب آخر قد تتطلب اتخاذ إجراء فوري بغض النظر عن خطة العمل الحالية للمراقب. هناك خطر ضئيل في عدم اكتشاف مثل هذه المحفزات. إنها تجذب الانتباه تلقائيًا ، كما هو موضح ، على سبيل المثال ، من خلال الاستجابة الموجهة ، والتي تتضمن تحولًا في اتجاه النظرة نحو مصدر التحفيز. ومع ذلك ، فإن الرد على جرس الإنذار لا يعتبر عادة مهمة يقظة. بالإضافة إلى المنبهات التي تجذب الانتباه بخصائصها الخاصة ، هناك محفزات تتم معالجتها تلقائيًا كنتيجة لهذه الممارسة. يبدو أنهم "خرجوا" من البيئة. يتطلب هذا النوع من المعالجة التلقائية ممارسة موسعة مع ما يسمى بالتخطيط المتسق ، أي التخصيص المتسق للاستجابات للمنبهات. من المحتمل أن يكون تقليل اليقظة صغيرًا أو حتى غائبًا بمجرد تطوير المعالجة التلقائية للمحفزات.

أخيرًا ، أداء اليقظة يعاني من نقص الاستثارة. يشير هذا المفهوم بطريقة عالمية إلى حد ما إلى شدة النشاط العصبي ، بدءًا من النوم من خلال اليقظة العادية إلى الإثارة العالية. أحد العوامل التي يُعتقد أنها تؤثر على الإثارة هو التحفيز الخارجي ، وهو منخفض إلى حد ما وموحد في معظم مهام اليقظة. وبالتالي ، يمكن أن تنخفض شدة نشاط الجهاز العصبي المركزي بشكل عام على مدار الساعة. يتمثل أحد الجوانب المهمة لنظرية الإثارة في أنها تربط أداء اليقظة بالعديد من العوامل الظرفية غير المرتبطة بالمهمة والعوامل المتعلقة بالكائن الحي.

تأثير العوامل الظرفية والكائناتية

يساهم انخفاض الإثارة في ضعف الأداء في مهام اليقظة. وبالتالي يمكن تحسين الأداء من خلال العوامل الظرفية التي تميل إلى تعزيز الاستثارة ، ويمكن تقليلها بكل التدابير التي تقلل من مستوى الإثارة. بشكل عام ، يكون هذا التعميم صحيحًا في الغالب بالنسبة لمستوى الأداء العام في مهام اليقظة ، لكن التأثيرات على انخفاض اليقظة غائبة أو يتم ملاحظتها بشكل أقل موثوقية عبر أنواع مختلفة من التلاعب بالإثارة.

تتمثل إحدى طرق رفع مستوى الإثارة في إدخال ضوضاء إضافية. ومع ذلك ، فإن انخفاض اليقظة لا يتأثر عمومًا ، وفيما يتعلق بالأداء العام ، فإن النتائج غير متسقة: تمت ملاحظة مستويات أداء محسّنة وغير متغيرة ومخفضة. ربما تكون الطبيعة المعقدة للضوضاء ذات صلة. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون محايدة بشكل مؤثر أو مزعجة ؛ لا يمكن أن تكون مثيرة فقط ، بل تشتت الانتباه أيضًا. أكثر اتساقًا هي آثار الحرمان من النوم ، وهو "التخلص من الإثارة". إنه يقلل بشكل عام من أداء اليقظة ، وقد شوهد في بعض الأحيان على أنه يعزز تقليل اليقظة. كما لوحظت تغييرات مناسبة في أداء اليقظة مع الأدوية المثبطة مثل البنزوديازيبينات أو الكحول والعقاقير المنشطة مثل الأمفيتامين أو الكافيين أو النيكوتين.

الفروق الفردية هي سمة بارزة للأداء في مهام اليقظة. على الرغم من أن الفروق الفردية ليست متسقة في جميع أنواع مهام اليقظة ، إلا أنها متسقة إلى حد ما عبر المهام المتشابهة. لا يوجد سوى تأثير ضئيل أو معدوم للجنس والذكاء العام. فيما يتعلق بالعمر ، يزداد أداء اليقظة أثناء الطفولة ويميل إلى الانخفاض بعد سن الستين. بالإضافة إلى ذلك ، هناك فرصة جيدة أن يظهر الانطوائيون أداءً أفضل من المنفتحين.

تعزيز اليقظة الأداء

تشير النظريات والبيانات الموجودة إلى بعض الوسائل لتعزيز أداء اليقظة. اعتمادًا على مقدار خصوصية الاقتراحات ، ليس من الصعب تجميع قوائم بأطوال مختلفة. يتم تقديم بعض الاقتراحات العامة إلى حد ما أدناه والتي يجب أن تتلاءم مع متطلبات مهمة محددة. وهي تتعلق بسهولة التمييز الإدراكي ، والتعديلات الاستراتيجية المناسبة ، والحد من عدم اليقين ، وتجنب آثار الهفوات المتعمدة والحفاظ على الإثارة.

تتطلب مهام اليقظة التمييز في ظل ظروف غير مثالية. وبالتالي ، يُنصح المرء جيدًا بجعل التمييز أسهل ما يمكن ، أو جعل الإشارات واضحة قدر الإمكان. يمكن أن تكون الإجراءات المتعلقة بهذا الهدف العام مباشرة (مثل الإضاءة المناسبة أو فترات فحص أطول لكل منتج) أو أكثر تعقيدًا ، بما في ذلك الأجهزة الخاصة لتعزيز وضوح الأهداف. المقارنات المتزامنة أسهل من المقارنات المتتالية ، لذا فإن توافر معيار مرجعي يمكن أن يكون مفيدًا. من خلال الأجهزة التقنية ، من الممكن أحيانًا تقديم المعيار والشيء المراد فحصه في تناوب سريع ، بحيث تظهر الاختلافات كحركات في العرض أو تغييرات أخرى يكون النظام المرئي حساسًا لها بشكل خاص.

لمواجهة التغييرات الإستراتيجية للعتبة التي تؤدي إلى نسبة منخفضة نسبيًا من الاكتشافات الصحيحة للأهداف (ولجعل المهمة أقل مملة من حيث تكرار الإجراءات التي يتعين اتخاذها) ، تم تقديم اقتراح لإدخال أهداف وهمية. ومع ذلك ، يبدو أن هذه ليست توصية جيدة. ستزيد الأهداف الوهمية من نسبة الزيارات الإجمالية ولكن على حساب المزيد من الإنذارات الكاذبة المتكررة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن نسبة الأهداف غير المكتشفة بين جميع المحفزات التي لم يتم الاستجابة لها (المواد المعيبة الصادرة في مهمة التفتيش الصناعي) لن تنخفض بالضرورة. يبدو أن الأفضل هو المعرفة الصريحة بالأهمية النسبية للضربات والإنذارات الكاذبة وربما تدابير أخرى للحصول على موضع مناسب لعتبة الاختيار بين "جيد" و "سيئ".

عدم اليقين الزماني والمكاني محددات مهمة لضعف اليقظة. بالنسبة لبعض المهام ، يمكن تقليل عدم اليقين المكاني عن طريق تحديد موضع معين للكائن المراد فحصه. ومع ذلك ، لا يمكن فعل الكثير بشأن عدم اليقين الزمني: لن يكون المراقب ضروريًا في مهمة اليقظة إذا كان من الممكن الإشارة إلى حدوث هدف قبل عرضه. الشيء الوحيد الذي يمكن القيام به من حيث المبدأ ، مع ذلك ، هو خلط الأشياء التي سيتم فحصها إذا كانت الأعطال تميل إلى الحدوث في مجموعات ؛ هذا يساعد على تجنب فترات طويلة جدًا بدون أهداف وكذلك فترات زمنية قصيرة جدًا.

هناك بعض الاقتراحات الواضحة لتقليل الهفوات المتعمدة أو على الأقل تأثيرها على الأداء. من خلال التدريب المناسب ، يمكن الحصول على نوع من المعالجة التلقائية للأهداف بشرط ألا تكون الخلفية والمحفزات المستهدفة متغيرة للغاية. يمكن تجنب متطلبات الصيانة المستمرة لمجموعة المهام عن طريق فترات الراحة القصيرة المتكررة أو التناوب الوظيفي أو توسيع الوظيفة أو إثراء الوظيفة. يمكن أن يكون إدخال التنوع بسيطًا مثل جعل المفتش بنفسه يحصل على المواد المراد فحصها من صندوق أو مكان آخر. يقدم هذا أيضًا سرعة ذاتية ، مما قد يساعد في تجنب عروض الإشارات أثناء إلغاء التنشيط المؤقت لمجموعة المهام. يمكن دعم الصيانة المستمرة لمجموعة المهام عن طريق التغذية الراجعة ، والاهتمام المشار إليه من قبل المشرفين ووعي المشغل بأهمية المهمة. بالطبع ، لا يمكن الحصول على تغذية راجعة دقيقة لمستوى الأداء في مهام اليقظة النموذجية ؛ ومع ذلك ، حتى الملاحظات غير الدقيقة أو غير الكاملة يمكن أن تكون مفيدة فيما يتعلق بدوافع المراقب.

هناك بعض الإجراءات التي يمكن اتخاذها للحفاظ على مستوى كافٍ من الإثارة. قد يكون الاستخدام المستمر للعقاقير موجودًا في الممارسة ولكن لا يتم العثور عليه أبدًا بين التوصيات. يمكن أن تكون بعض الموسيقى الخلفية مفيدة ، ولكن يمكن أن يكون لها أيضًا تأثير معاكس. يجب تجنب العزلة الاجتماعية أثناء مهام اليقظة في الغالب ، وخلال أوقات النهار التي تكون فيها مستويات الإثارة المنخفضة مثل الساعات المتأخرة من الليل ، تكون التدابير الداعمة مثل الساعات القصيرة مهمة بشكل خاص.

الرجوع

تقييم السمية الجينية هو تقييم العوامل لقدرتها على إحداث أي من الأنواع الثلاثة العامة للتغييرات (الطفرات) في المادة الوراثية (DNA): الجين والكروموسومات والجينوم. في الكائنات الحية مثل البشر ، تتكون الجينات من الحمض النووي ، والذي يتكون من وحدات فردية تسمى قواعد النوكليوتيدات. يتم ترتيب الجينات في هياكل فيزيائية منفصلة تسمى الكروموسومات. يمكن أن تؤدي السمية الجينية إلى تأثيرات كبيرة لا رجعة فيها على صحة الإنسان. يعتبر الضرر الناجم عن السمية الجينية خطوة حاسمة في تحريض السرطان ويمكن أن يشارك أيضًا في تحريض العيوب الخلقية وموت الجنين. يمكن أن تحدث الفئات الثلاث من الطفرات المذكورة أعلاه داخل أي من نوعي الأنسجة التي تمتلكها الكائنات الحية مثل البشر: الحيوانات المنوية أو البويضات (الخلايا الجرثومية) والأنسجة المتبقية (الخلايا الجسدية).

المقايسات التي تقيس طفرة الجينات هي تلك التي تكشف عن استبدال أو إضافة أو حذف النيوكليوتيدات داخل الجين. المقايسات التي تقيس طفرة الكروموسومات هي تلك التي تكشف عن الانكسارات أو إعادة ترتيب الكروموسومات التي تنطوي على كروموسوم واحد أو أكثر. المقايسات التي تقيس الطفرات الجينومية هي تلك التي تكتشف التغيرات في عدد الكروموسومات ، وهي حالة تسمى اختلال الصيغة الصبغية. لقد تغير تقييم السمية الجينية بشكل كبير منذ أن قام هيرمان مولر في عام 1927 بتطوير أول مقايسة لاكتشاف العوامل السامة للجينات (المطفرة). ومنذ ذلك الحين ، تم تطوير أكثر من 200 فحص تقيس الطفرات في الحمض النووي. ومع ذلك ، يتم استخدام أقل من عشرة فحوصات بشكل شائع اليوم لتقييم السمية الوراثية. تستعرض هذه المقالة هذه المقايسات ، وتصف ما تقيسه ، وتستكشف دور هذه المقايسات في تقييم السمية.

تحديد مخاطر السرطان قبل تطوير علم السموم الوراثي الميداني

أصبح علم السموم الوراثي جزءًا لا يتجزأ من عملية تقييم المخاطر الشاملة واكتسب مكانة في الآونة الأخيرة كمؤشر موثوق للنشاط المسبّب للسرطان. ومع ذلك ، قبل تطوير علم السموم الوراثي (قبل عام 1970) ، كانت طرق أخرى وما زالت تستخدم لتحديد مخاطر السرطان المحتملة على البشر. هناك ست فئات رئيسية من الأساليب المستخدمة حاليًا لتحديد مخاطر الإصابة بالسرطان البشري: الدراسات الوبائية ، والمقايسات الحيوية طويلة المدى في الجسم الحي ، والمقايسات الحيوية متوسطة المدى في الجسم الحي ، والمقايسات الحيوية قصيرة المدى في الجسم الحي وفي المختبر ، والذكاء الاصطناعي (نشاط الهيكل) ، والاستدلال القائم على الآلية.

يعطي الجدول 1 مزايا وعيوب هذه الأساليب.

الجدول 1. مزايا وعيوب الأساليب الحالية لتحديد مخاطر الإصابة بالسرطان البشري

الأساس المنطقي والمفاهيمي لمقايسات علم السموم الوراثي

على الرغم من أن الأنواع والأعداد الدقيقة للمقايسات المستخدمة لتقييم السمية الجينية تتطور باستمرار وتختلف من بلد إلى آخر ، فإن أكثرها شيوعًا تشمل فحوصات (1) طفرة جينية في البكتيريا و / أو خلايا الثدييات المستزرعة و (2) طفرة صبغية في خلايا الثدييات المستزرعة و / أو نخاع العظام داخل الفئران الحية. يمكن لبعض الاختبارات ضمن هذه الفئة الثانية أيضًا اكتشاف اختلال الصيغة الصبغية. على الرغم من أن هذه المقايسات لا تكتشف الطفرات في الخلايا الجرثومية ، إلا أنها تستخدم في المقام الأول بسبب التكلفة الإضافية والتعقيد في إجراء فحوصات الخلايا الجرثومية. ومع ذلك ، يتم استخدام فحوصات الخلايا الجرثومية في الفئران عندما تكون المعلومات حول تأثيرات الخلايا الجرثومية مطلوبة.

أدت الدراسات المنهجية على مدى فترة 25 عامًا (1970-1995) ، خاصة في البرنامج الوطني الأمريكي لعلم السموم في ولاية كارولينا الشمالية ، إلى استخدام عدد منفصل من المقايسات للكشف عن نشاط العوامل المسببة للطفرات. استند الأساس المنطقي لتقييم فائدة المقايسات إلى قدرتها على اكتشاف العوامل التي تسبب السرطان في القوارض والتي يشتبه في أنها تسبب السرطان لدى البشر (أي المواد المسرطنة). وذلك لأن الدراسات التي أجريت خلال العقود العديدة الماضية أشارت إلى أن الخلايا السرطانية تحتوي على طفرات في جينات معينة وأن العديد من المواد المسرطنة هي أيضًا مطفرة. وبالتالي ، يُنظر إلى الخلايا السرطانية على أنها تحتوي على طفرات في الخلايا الجسدية ، ويُنظر إلى التسرطن على أنه نوع من طفرات الخلايا الجسدية.

تم اختيار مقايسات السمية الوراثية الأكثر شيوعًا اليوم ليس فقط بسبب قاعدة بياناتها الكبيرة ، والتكلفة المنخفضة نسبيًا ، وسهولة الأداء ، ولكن لأنه ثبت أنها تكشف عن العديد من القوارض ، ومن المفترض أنها تكتشف مسببات السرطان البشرية. وبالتالي ، يتم استخدام فحوصات السمية الوراثية للتنبؤ بإمكانية التسبب في الإصابة بالسرطان من العوامل.

كان التطور المفاهيمي والعملي المهم في مجال علم السموم الوراثي هو الاعتراف بأن العديد من المواد المسرطنة قد تم تعديلها بواسطة الإنزيمات داخل الجسم ، مما أدى إلى تكوين أشكال متغيرة (نواتج الأيض) التي كانت في كثير من الأحيان الشكل النهائي المسرطنة والمطفرة للمادة الكيميائية الأم. لتكرار هذا التمثيل الغذائي في طبق بتري ، أظهر Heinrich Malling أن تضمين مستحضر من كبد القوارض يحتوي على العديد من الإنزيمات اللازمة لإجراء هذا التحويل الأيضي أو التنشيط. وبالتالي ، فإن العديد من فحوصات السمية الوراثية التي يتم إجراؤها في الأطباق أو الأنابيب (في المختبر) تستخدم إضافة مستحضرات إنزيمية مماثلة. تسمى الاستعدادات البسيطة S9 mix ، والمستحضرات النقية تسمى microsomes. تمت الآن هندسة بعض الخلايا البكتيرية والثديية وراثيًا لاحتواء بعض الجينات من القوارض أو البشر التي تنتج هذه الإنزيمات ، مما يقلل من الحاجة إلى إضافة مزيج S9 أو ميكروسومات.

فحوصات وتقنيات علم السموم الوراثي

النظم البكتيرية الأولية المستخدمة في فحص السمية الوراثية هي مقايسة الطفرات السالمونيلا (أميس) ، وبدرجة أقل بكثير ، سلالة WP2 من السالمونيلا (Ames). كولاي. أشارت الدراسات في منتصف الثمانينيات إلى أن استخدام سلالتين فقط من نظام السالمونيلا (TA1980 و TA98) كان كافياً لاكتشاف ما يقرب من 100٪ من مطفرات السالمونيلا المعروفة. وبالتالي ، يتم استخدام هاتين السلالتين في معظم أغراض الفحص ؛ ومع ذلك ، تتوفر سلالات أخرى مختلفة لإجراء اختبارات أكثر شمولاً.

يتم إجراء هذه المقايسات بعدة طرق ، ولكن هناك إجراءان عامان هما مقايسات التضمين الصفيحي ومقايسات التعليق السائل. في اختبار دمج الصفيحة ، تتم إضافة الخلايا والمادة الكيميائية للاختبار و (عند الرغبة) S9 معًا في أجار مُسال ويُسكب على سطح صفيحة بتري أجار. يصلب الأجار العلوي في غضون بضع دقائق ، ويتم تحضين الصفائح لمدة يومين إلى ثلاثة أيام ، وبعد ذلك نمت الخلايا الطافرة لتشكل مجموعات من الخلايا يمكن اكتشافها بصريًا تسمى المستعمرات ، والتي يتم حسابها بعد ذلك. يحتوي وسط الأجار على عوامل انتقائية أو يتكون من مكونات بحيث تنمو الخلايا المتحولة حديثًا فقط. يتشابه مقايسة الحضانة السائلة ، باستثناء الخلايا وعامل الاختبار و S9 معًا في سائل لا يحتوي على أجار مسال ، ثم يتم غسل الخلايا خالية من عامل الاختبار و S9 وبذرها على أجار.

تم الكشف عن الطفرات في خلايا الثدييات المستزرعة بشكل أساسي في أحد الجينين: com.hprt و tk. على غرار المقايسات البكتيرية ، تتعرض سلالات خلايا الثدييات (التي تم تطويرها من القوارض أو الخلايا البشرية) لعامل الاختبار في أطباق أو أنابيب الزراعة البلاستيكية ثم يتم زرعها في أطباق المزرعة التي تحتوي على وسيط مع عامل انتقائي يسمح فقط للخلايا الطافرة بالنمو . تشمل الاختبارات المستخدمة لهذا الغرض CHO / HPRT ، و TK6 ، والورم الليمفاوي للفأر L5178Y / TK^+/- المقاييس. تُستخدم أيضًا خطوط خلوية أخرى تحتوي على طفرات إصلاح مختلفة للحمض النووي وكذلك تحتوي على بعض الجينات البشرية المشاركة في عملية التمثيل الغذائي. تسمح هذه الأنظمة باستعادة الطفرات داخل الجين (الطفرة الجينية) وكذلك الطفرات التي تشمل مناطق من الكروموسوم المرافقة للجين (طفرة صبغية). ومع ذلك ، يتم استرداد هذا النوع الأخير من الطفرة إلى حد أكبر بكثير بواسطة tk أنظمة الجينات من com.hprt أنظمة الجينات بسبب موقع tk الجينات.

على غرار مقايسة الحضانة السائلة للطفرات البكتيرية ، تتضمن فحوصات الطفرات الجينية لخلايا الثدييات عمومًا تعرض الخلايا في أطباق أو أنابيب المزرعة في وجود عامل الاختبار و S9 لعدة ساعات. يتم بعد ذلك غسل الخلايا واستزراعها لعدة أيام أخرى للسماح بتحلل المنتجات الجينية الطبيعية (من النوع البري) والتعبير عن المنتجات الجينية الطافرة حديثًا وتجميعها ، ثم يتم زرعها في وسط يحتوي على عامل انتقائي يسمح فقط الخلايا الطافرة لتنمو. مثل المقايسات البكتيرية ، تنمو الخلايا الطافرة في مستعمرات يمكن اكتشافها بصريًا يتم عدها بعد ذلك.

يتم التعرف على طفرة الكروموسومات بشكل أساسي عن طريق المقايسات الوراثية الخلوية ، والتي تتضمن تعريض القوارض و / أو القوارض أو الخلايا البشرية في أطباق المزرعة لمادة كيميائية اختبار ، مما يسمح بحدوث انقسام خلوي واحد أو أكثر ، وتلطيخ الكروموسومات ، ثم فحص الكروموسومات بصريًا من خلال المجهر للكشف عن التغيرات في بنية أو عدد الكروموسومات. على الرغم من أنه يمكن فحص مجموعة متنوعة من نقاط النهاية ، فإن النقطتين اللتين تم قبولهما حاليًا من قبل الهيئات التنظيمية باعتبارها الأكثر أهمية هما الانحرافات الصبغية وفئة فرعية تسمى النوى الصغيرة.

مطلوب قدر كبير من التدريب والخبرة لتسجيل الخلايا لوجود الانحرافات الصبغية ، مما يجعل هذا الإجراء مكلفًا من حيث الوقت والمال. في المقابل ، تتطلب النوى الصغيرة القليل من التدريب ، ويمكن أتمتة اكتشافها. تظهر النوى الصغيرة كنقاط صغيرة داخل الخلية تختلف عن النواة التي تحتوي على الكروموسومات. تنتج النوى الدقيقة إما عن كسر الكروموسوم أو من اختلال الصيغة الصبغية. نظرًا لسهولة تسجيل النوى الصغيرة مقارنةً بالانحرافات الصبغية ، ولأن الدراسات الحديثة تشير إلى أن العوامل التي تحفز الانحرافات الصبغية في نخاع العظام للفئران الحية تحفز عمومًا النوى الصغيرة في هذا النسيج ، يتم الآن قياس النوى الصغيرة بشكل شائع كمؤشر على قدرة عامل للحث على طفرة الكروموسومات.

على الرغم من استخدام مقايسات الخلايا الجرثومية بشكل أقل تكرارًا من المقايسات الأخرى الموصوفة أعلاه ، إلا أنها لا غنى عنها في تحديد ما إذا كان العامل يشكل خطرًا على الخلايا الجرثومية ، وهي الطفرات التي يمكن أن تؤدي إلى آثار صحية في الأجيال التالية. أكثر فحوصات الخلايا الجرثومية شيوعًا هي في الفئران ، وتتضمن الأنظمة التي تكتشف (1) النقلات الوراثية (التبادلات) بين الكروموسومات (مقايسة الانتقال الوراثي) ، (2) الطفرات الجينية أو الصبغية التي تنطوي على جينات محددة (موضع محدد أو كيميائي حيوي محدد) المقايسات) ، و (3) الطفرات التي تؤثر على قابلية الحياة (المقايسة القاتلة السائدة). كما هو الحال مع فحوصات الخلايا الجسدية ، فإن الافتراض العملي مع فحوصات الخلايا الجرثومية هو أن العوامل الإيجابية في هذه المقايسات يُفترض أنها مطافرات محتملة للخلايا الجرثومية البشرية.

الوضع الراهن وآفاق المستقبل

أشارت الدراسات الحديثة إلى أن ثلاثة أجزاء فقط من المعلومات كانت ضرورية لاكتشاف ما يقرب من 90٪ من مجموعة من 41 مادة مسرطنة للقوارض (مثل مسببات السرطان المفترضة للإنسان ومطفرات الخلايا الجسدية). وشملت هذه (1) معرفة التركيب الكيميائي للعامل ، خاصةً إذا كان يحتوي على شقوق محبة للكهرباء (انظر القسم الخاص بعلاقات التركيب والنشاط) ؛ (2) بيانات طفرات السالمونيلا ؛ و (3) بيانات من فحص السمية المزمنة لمدة 90 يومًا في القوارض (الفئران والجرذان). في الواقع ، يمكن اكتشاف جميع مسببات السرطان البشرية المُعلن عنها من قبل IARC كمطفرات باستخدام مقايسة السالمونيلا وفحص نقي عظم الفأر. يتم دعم استخدام فحوصات الطفرات هذه للكشف عن مسببات السرطان البشرية المحتملة من خلال اكتشاف أن معظم المواد المسرطنة البشرية هي مواد مسرطنة في كل من الجرذان والفئران (مسببات السرطان العابرة للأنواع) وأن معظم مسببات السرطان العابرة للأنواع مسببة للطفرات في السالمونيلا و / أو تحفز النوى الدقيقة في نخاع عظم الفأر.

مع التقدم في تكنولوجيا الحمض النووي ، ومشروع الجينوم البشري ، والفهم المحسن لدور الطفرة في السرطان ، يتم تطوير فحوصات السمية الجينية الجديدة التي من المحتمل أن يتم دمجها في إجراءات الفحص القياسية. من بينها استخدام الخلايا المعدلة وراثيا والقوارض. الأنظمة المعدلة وراثيًا هي تلك التي يتم فيها إدخال جين من نوع آخر إلى خلية أو كائن حي. على سبيل المثال ، تُستخدم الفئران المعدلة وراثيًا حاليًا في الاستخدام التجريبي الذي يسمح باكتشاف الطفرة في أي عضو أو نسيج للحيوان ، بناءً على إدخال جين بكتيري في الفأر. تتوفر الآن الخلايا البكتيرية ، مثل السالمونيلا ، وخلايا الثدييات (بما في ذلك خطوط الخلايا البشرية) التي تحتوي على الجينات المشاركة في عملية التمثيل الغذائي للعوامل المسببة للسرطان / الطفرات ، مثل جينات P450. التحليل الجزيئي للطفرات الفعلية المستحثة في الجين العابر داخل القوارض المعدلة وراثيا ، أو داخل الجينات الأصلية مثل com.hprt، أو يمكن الآن إجراء الجينات المستهدفة داخل السالمونيلا ، بحيث يمكن تحديد الطبيعة الدقيقة للطفرات التي تحدثها المواد الكيميائية ، مما يوفر نظرة ثاقبة على آلية عمل المادة الكيميائية ويسمح بإجراء مقارنات مع الطفرات في البشر المعرضين المفترض للعامل. .

تتيح التطورات الجزيئية في علم الوراثة الخلوية الآن تقييمًا أكثر تفصيلاً للطفرات الصبغية. وتشمل هذه استخدام المجسات (قطع صغيرة من الحمض النووي) التي تربط (تهجين) بجينات معينة. يمكن بعد ذلك الكشف عن إعادة ترتيب الجينات على الكروموسوم من خلال الموقع المتغير للمسبارات ، والتي تكون متألقة ويمكن تصورها بسهولة على أنها قطاعات ملونة على الكروموسومات. يسمح اختبار الرحلان الكهربي أحادي الخلية لكسر الحمض النووي (المعروف باسم مقايسة "المذنب") باكتشاف فواصل الحمض النووي داخل الخلايا المفردة وقد يصبح أداة مفيدة للغاية بالاشتراك مع تقنيات الوراثة الخلوية للكشف عن تلف الكروموسومات.

بعد سنوات عديدة من الاستخدام وإنشاء قاعدة بيانات كبيرة ومتطورة بشكل منهجي ، يمكن الآن إجراء تقييم السمية الجينية ببضع فحوصات بتكلفة صغيرة نسبيًا في فترة زمنية قصيرة (أسابيع قليلة). يمكن استخدام البيانات التي تم إنتاجها للتنبؤ بقدرة العامل على أن يكون قوارضًا ، ومن المفترض أنه مادة مسرطنة بشرية / مطفرة للخلايا الجسدية. هذه القدرة تجعل من الممكن الحد من إدخال العوامل المسببة للطفرات والمسرطنات في البيئة وتطوير عوامل بديلة غير مسببة للطفرات. يجب أن تؤدي الدراسات المستقبلية إلى طرق أفضل مع قدر أكبر من التنبؤ من المقايسات الحالية.

الرجوع