Български изследователи измериха как различните автомобилни технологии влияят върху мозъчната активност, сърдечния ритъм и нервната система на водачите

Когато говорим за разликите между електромобил, хибриден автомобил и автомобил с двигател с вътрешно горене, обикновено обсъждаме разхода на гориво, динамиката, шума, емисиите или цената.

Но има още един важен въпрос, който досега е изследван много малко:

Как различните технологии за задвижване на колите влияе върху самия човек зад волана?

Екип от изследователи от Технически университет – София, Visteon Electronics Bulgaria и автомобилната медия Eurica.me проведе изследване в реални условия на пътя, в което сравнява физиологичните и неврофизиологичните реакции на един водач докато управлява 37 автомобила – електрически, хибридни и автомобили с двигатели с вътрешно горене.

Резултатите показват, че различните автомобилни технологии не просто звучат и се усещат различно. Те водят до различен неврофизиологични реакции на водачите.

Изследването е публикувано в престижното научно списание Applied Sciences (Q1 Journal) под заглавие “Differential Neurophysiological and Autonomic Responses to Electric, Hybrid, and Internal Combustion Engine Vehicles During Real-World Driving Testing: A Multimodal Psychophysiological Study”.

37 автомобила, един водач и реално шофиране

Една от интересните особености на експеримента е, че изследователите не са използвали симулатор. Тестовете са проведени в реални условия на градско и извънградско движение, като един професионален тестов водач е управлявал всички 37 автомобила. Така се елиминира голяма част от индивидуалната вариабилност между различни шофьори – например различията в стила на шофиране, опита и физиологичните реакции.

Изследваните автомобили са:

• 16 електромобила (EV)
• 6 хибридни автомобила (HEV)
• 15 автомобила с двигател с вътрешно горене (ICE)

Сред тестваните модели са BMW iX, Hyundai Ioniq 6, Kia EV9, Mercedes-AMG EQE SUV, Porsche Taycan, VW ID. Buzz, Toyota bZ4X, Volvo XC60, VW Touareg R eHybrid, Mercedes S580, BMW M2, Mercedes GLC, Ford Mustang Mach 1 и други.

Вместо да питат шофьора как се чувства, изследователите измерват реакциите на мозъка и нервната му система по време на шофирането

По време на шофирането изследователите едновременно записват няколко физиологични показателя:

EEG – електроенцефалография за измерване на мозъчната активност;

HR и HRV – сърдечна честота и вариабилност на сърдечния ритъм;

GSR – галванична кожна реакция, която е индикатор за активността на автономната нервна система;

SpO₂ – периферна кислородна сатурация (насищането на кръвта с кислород).

ЕЕГ данните са анализирани в четири честотни диапазона – theta, alpha, low beta и high beta. Това позволява да се проследят различни аспекти на мозъчната активност, включително когнитивното натоварване, вниманието и стреса на водача.

С други думи, изследователите не са задавали въпроса:

„Коя кола ви хареса повече?“

Те са стремели да разберат:

„Какво се случва с мозъка и тялото на шофьора, докато управлява различните коли?“

Най-съществената разлика: автомобилите с ДВГ

Най-ясният резултат от изследването е свързан с автомобилите с двигател с вътрешно горене. При тях е отчетена значително по-висока ЕЕГ активност и в четирите изследвани честотни диапазона в сравнение с електромобилите. При някои честотни диапазони автомобилите с ДВГ показват и по-висока активност спрямо хибридите.

Статистически значимите разлики са установени при theta, alpha, low beta и high beta активността. В същото време не са установени статистически значими различия между електромобилите и хибридите по тези ЕЕГ показатели.

Това е особено интересно, защото показва, че от гледна точка на неврофизиологичната реакция хибридът в определени условия може да се доближава повече до електромобила, отколкото до традиционния автомобил с ДВГ.

Тишината може да има значение

Какво би могло да обясни тази разлика?

Една от хипотезите е свързана със самата среда в купето.

Двигателят с вътрешно горене създава повече шум, вибрации и други сензорни стимули. Електрическото задвижване е значително по-тихо и плавно. Това означава, че автомобилът не е просто машина, която ни транспортира. Той е среда, в която мозъкът е силно ангажиран и непрекъснато обработва информация.

Изследователите предполагат, че по-богатата звукова и вибрационна среда при автомобилите с ДВГ може да допринася за по-високата кортикална активност.

Важно е обаче да се направи разграничение: по-висока ЕЕГ активност не означава автоматично „по-голям стрес“ или „по-лош автомобил“. ЕЕГ показателите отразяват различни процеси и не могат сами по себе си да бъдат превърнати в проста скала „добро–лошо“ или „приятно-неприятно“.

Какво се случва, когато започнем да караме?

Изследването показва още един интересен ефект.

Theta активността се увеличава значително по време на активното шофиране в сравнение с периода преди него и след него. Това е в съответствие с ролята на theta активността като индикатор за когнитивно натоварване и изпълнителен контрол при сложни задачи като шофирането. Тоест, мозъкът действително „включва“ допълнителен ресурс, когато започнем да управляваме автомобила. Това може да изглежда очевидно, но измерването му в реални условия с ЕЕГ дава възможност този процес да бъде количествено проследен.

Изненадващ резултат от сърдечната честота

По време на шофирането вариабилността на сърдечния ритъм се увеличава приблизително с 34% спрямо базовото състояние. Това означава, че интервалите между последователните сърдечни удари варират повече по време на шофиране. Този показател дава информация за начина, по който автономната нервна система регулира работата на сърцето, но сам по себе си не може да се използва като директен показател за нивото на стрес.

Изследователите предлагат няколко възможни обяснения, включително промени в дишането при концентрация и факта, че периодът непосредствено преди началото на теста може да е бил свързан с известно очаквателно напрежение.Този резултат е добър пример защо единичен биомаркер не е достатъчен, когато искаме да разберем човешкото поведение.

Именно затова изследването използва едновременно и снихронизирани до милисекунди данни от EEG, HR, HRV, GSR и SpO₂.

А какво показва кожната реакция?

Галванична кожна реакция, която е индикатор за активността на автономната нервна система показва друга интересна закономерност. И при трите типа автомобили кожната проводимост намалява последователно от периода преди шофирането към активното шофиране и след това към възстановяването. Този модел се наблюдава независимо от типа задвижване и според авторите може да е свързан с постепенното намаляване на очаквателната възбуда и адаптацията към задачата.

Това отново показва колко сложно е човешкото преживяване при шофиране – мозъкът, сърдечно-съдовата система и автономната нервна система не реагират по един и същи начин.

Автомобилът като „неврофизиологична среда“

Именно тук според нас се намира по-широкото значение на изследването. Досега автомобилите обикновено се сравняват по технически показатели като мощност, ускорение, разход, автономия, шум, комфорт, безопасност. Но бъдещето на автомобилните технологии може да добави още една категория:

Как автомобилът влияе върху човека?

Това е областта на neuroergonomics – научно направление, което използва неврофизиологични измервания, за да изследва взаимодействието между човека и технологичната среда. В този контекст автомобилът може да се разглежда не просто като транспортно средство, а като технологична среда, която постоянно взаимодейства с човешкия мозък и нервна система.

От инженерство към човек-машина взаимодействие

Получените резултати имат потенциално приложение не само в маркетинга на автомобилните компании.

Авторите посочват възможности за използване на подобни данни при разработването на:

• по-комфортни автомобилни интериори;
• системи за мониторинг на водача;
• адаптивни системи за подпомагане на шофирането;
• технологии за управление на шума и вибрациите;
• системи за оценка на когнитивното натоварване и умората.

Така неврофизиологичните измервания могат да се превърнат в още един инструмент за автомобилните инженери при проектирането на бъдещите автомобили.

Има ли „по-добра“ технология?

Тук резултатите трябва да бъдат интерпретирани внимателно.Изследването не доказва, че електромобилите са „по-добри за мозъка“ или че автомобилите с ДВГ са вредни. То показва, че различните технологии на задвижване са свързани с различни неврофизиологични и автономни реакции по време на шофиране.

И това само по себе си е важно откритие.

Защото ако автомобилната индустрия постепенно преминава от механични към електрически и все по-интелигентни системи, следващият въпрос логично ще бъде:

Не само какво може автомобилът, а какво причинява той на човека, който го управлява?

Изследването на българския екип показва, че на този въпрос вече не можем да отговаряме с анкети и субективни оценки, а и с данни от мозъка и тялото. И заради развитието на технологиите този тип изследвания ще става все по-значим и полезен за потребителите и за производителите на технологични продукти.

Пълните резултати от изследването са публикувани в статията:

Georgiev, S., Andonov, S., & Tsenov, G. (2026). Differential Neurophysiological and Autonomic Responses to Electric, Hybrid, and Internal Combustion Engine Vehicles During Real-World Driving Testing: A Multimodal Psychophysiological Study. Applied Sciences, 16(15), 7649.

Пълният научен текст е достъпен в Applied Sciences / MDPI.