车载导航放哪儿最安全？—上海工程技术大学黄晶石团队发现车载人机界面的神经优先区

你是否曾在驾驶时因操作中控屏而短暂分心，甚至感到手忙脚乱？这种“认知卡顿”源于人脑在驾驶高负荷状态下对界面信息存在固有的空间注意偏好——某些区域能被快速捕获，而另一些则需更多认知努力。若车载人机界面（HMI）布局违背这一内在规律，将显著增加认知负荷，延长视线离开路面的时间，威胁行车安全。

现有研究多依赖眼动或问卷评估HMI可用性，难以揭示毫秒级注意分配的神经机制；传统ERP虽可追踪P1(早期注意)和N2(认知控制)等成分，却缺乏对“空间优先级”的系统性神经验证。当前HMI设计常套用通用界面原则，忽视了驾驶情境下的独特认知约束。

针对此问题，上海工程技术大学黄晶石团队在Transportation Research Interdisciplinary Perspectives发表题为“The impact of in-car human-machine interface prompt locations on driver attention resource redistribution: An event-related potential study”的研究。首次从神经电生理层面证实——左下区域(Site 3)诱发的P1波幅显著更大，表明其具有更高的注意优先级。该发现为车载界面的空间布局优化提供了客观、时序精确的科学依据。

本研究共招募12名健康右利手驾驶员(男性4人，女性8人，年龄20–28岁，平均23.5岁)，均持有有效驾照且视力或矫正视力正常。实验在模拟驾驶环境中进行，被试注视右侧一块10.4英寸车载触摸屏，屏幕上随机在四个预设位置之一呈现“导航”图标(目标刺激)，其余位置为干扰图标；任务要求被试尽快识别并点击目标图标。

图1 ERP认知提取实验中的提示位置刺激分区

脑电数据采用ANT Neuro公司的32通道脑电系统采集，采样率为1000 Hz，参考电极为FCz，电极阻抗控制在5 kΩ以下。同步记录事件相关电位(ERP)，以目标图标呈现时刻为时间零点，截取−200 ms至800 ms的时间窗进行分段，并剔除含明显眼动或肌电伪迹的试次。EEG信号经0.1–30 Hz带通滤波后，重点分析与早期视觉注意和认知控制相关的ERP成分，包括P1(100–150 ms)和N2(180–230 ms)在额叶区(前额–头顶部)和枕顶区(枕叶–顶叶部)的平均波幅与潜伏期。

图2 预备阶段与ERP阶段的实验流程。(a) 预备阶段的行为实验流程；(b) 参与者与屏幕相对位置示意图；(c) ERP阶段的行为实验流程。

研究结果表明，驾驶员在与车载触摸屏交互过程中，对不同屏幕位置的注意分配存在显著的神经生理差异。脑电数据显示，在额叶区(前额–头顶部)，左下区域(Site 3)所诱发的P1成分(100–150 ms)波幅显著高于其他三个位置，尤其是明显大于右上区域(Site 1)。由于P1波幅通常反映早期视觉注意资源的自动捕获程度，这一结果有力地说明：在驾驶相关的双任务情境下，左下象限天然占据更高的注意优先级，能更高效地吸引驾驶员的初始注意。

图3 P1成分在100–150 ms时间窗的地形图

进一步分析发现，不同空间位置还引发了差异化的后期认知加工模式。右上区域(Site 1)诱发的N2波幅(180–230 ms)最大，提示该位置可能需要更强的认知控制或冲突监控，信息处理负担相对更重；而右下区域(Site 4)则表现出独特的时序特征——其N2潜伏期最长，但P2潜伏期最短，暗示大脑对该区域刺激的感知与评估可能存在特殊的神经动力学机制。综合ERP波幅、潜伏期及行为趋势，四个位置的注意优先级排序为：Site 3(左下) > Site 4(右下) > Site 2(左上) > Site 1(右上)。值得注意的是，这一优先级序列与通用网页界面中常见的“F型”或“Z型”视觉浏览路径并不吻合，凸显了驾驶这一高负荷、安全敏感任务下人类注意分配的独特规律。

图4 叠加平均后的ERP波形图

本研究首次通过事件相关电位技术，从毫秒级时间分辨率的神经活动层面，客观证实了车载HMI中存在稳定的空间注意优先级结构，其中左下区域是关键的“神经热点”。这一发现不仅揭示了人脑在动态驾驶环境中处理界面信息的内在机制，也为未来智能座舱中高优先级功能(如导航、警示、紧急控制)的布局设计提供了直接、可操作的科学依据。

图5 不同屏幕位置下P1、N2、P2和N1成分的平均潜伏期

这项研究不仅揭示了驾驶员“看哪里”，更触及大脑“优先注意哪里”的神经机制。结果表明，车载界面的布局绝非简单的视觉安排，而是深刻影响驾驶安全的认知设计。当关键信息被置于天然的注意热点——如左下区域，人机交互便能更流畅、更安全。这不仅是界面的优化，更是对驾驶者认知节奏的精准顺应，为未来智能座舱迈向直觉化、人性化交互提供了科学支点。

文章信息

引用：Wang, S., Shimomura, Y., Shi, F., Li, Y., & Huang, J. (2025). The impact of in-car human-machine interface prompt locations on driver attention resource redistribution: An event-related potential study. Transportation Research Interdisciplinary Perspectives, 34, 101691.  

DOI: 10.1016/j.trip.2025.101691