Effects of Auditory Stimulation on Subjective and EEG-Based Physiological Recovery after Awakening from an In-Vehicle Nap

Abstract

Vehicles are increasingly being considered as spaces for rest and sleep, and in-vehicle naps may help reduce sleepiness and fatigue. However, sleep inertia after waking can impair alertness, reaction time, and cognitive performance. This study examined whether auditory stimulation supports post- awakening recovery after a 30-minute nap in a real vehicle environment. Data from 19 participants were analyzed for questionnaires, 18 for the Psychomotor Vigilance Test-Brief （PVT-B）, and 16 for cEEGrid-based Ear-electroencephalography （ear-EEG）. Auditory stimuli were tailored by auditory sensitivity, with binaural beats and birdsong with attenuated high-frequency components for the sensitive group, and pink noise and birdsong for the non-sensitive group. Recovery was assessed using the Profile of Mood States （POMS）, Karolinska Sleepiness Scale （KSS）, Sleep Inertia Questionnaire （SIQ）, PVT-B, and ear-EEG. POMS vigor scores were significantly higher under stimulation at 5, 15, and 30 minutes after waking, even after false discovery rate （FDR） correction. However, KSS, SIQ, PVT-B, and ear-EEG theta activity showed no significant condition differences after correction. These findings suggest that auditory stimulation may support subjective vigor recovery after napping.|차량은 휴식과 수면이 가능한 공간으로 확장되고 있으며, 차량 낮잠은 졸림과 피로를 줄이기 위한 현실적인 회복 전략으로 고려될 수 있다. 그러나 낮잠 후에는 수면관성으로 인해 졸림, 멍함, 반응속도 및 인지 수행 저하가 나타날 수 있어 기상 후 회복의 질을 평가하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 실제 차량 환경에서 30분 낮잠 실험을 수행하고, 청각 자극 조건과 무자극 조건을 비교하였다. 분석에는 설 문 19명, Psychomotor Vigilance Test-Brief （PVT-B） 18명, Ear-electroencephalography （ear-EEG） 16 명의 데이터가 사용되었다. 청각 자극 조건에서는 청각 민감도에 따라 민감군에는 바이노럴 비트와 고주 파 대역을 감쇄한 새소리, 비민감군에는 핑크노이즈와 새소리를 적용하였다. 기상 후 회복은 Profile of Mood States （POMS）, Karolinska Sleepiness Scale （KSS）, Sleep Inertia Questionnaire （SIQ）, PVT-B, cEEGrid 기반 ear-EEG를 통해 평가하였다. 분석 결과, POMS 활력 점수는 자극 조건에서 무자극 조건 보다 기상 후 5분, 15분, 30분 모든 시점에서 유의하게 높았으며, false discovery rate （FDR） 보정 후에도 유지되었다. 반면 KSS, SIQ, PVT-B에서는 조건 간 유의한 차이가 관찰되지 않았고, ear-EEG의 theta 활동 감소 경향도 FDR 보정 후 유의성은 유지되지 않았다. 청각 민감도 집단별 분석에서는 두 집단 모두 자극 조건에서 활력 점수가 더 높은 방향을 보였으나, 서로 다른 자극이 적용되어 민감도 자체의 효과로 해석하기에는 제한이 있다. 종합하면, 청각 자극은 차량 낮잠 후 주관적 활력 회복을 중심으로 긍정적인 가능성을 보였으며, 본 연구는 청각 자극 기반 기상 보조 전략의 기초 자료를 제공한다.