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Motivierte Aufmerksamkeit und Atmung - ETH E

1. Series 7 Low valence high arousal INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 197 Nr Set Description Valence Arousal Dominance male female all male female all male female all 3030 1 Ugly 2 2 1 6 2 00 6 6 7 2 6 90 miss miss miss wound 9050 2 Plane 3 05 1 90 2 43 16 05 16 63 6 36 3 83 2 79 3 27 crash 1 70 1 32 1 61 2 01 1 91 1 97 2 19 1 83 2 06 6570 6 Suicide 2 28 2 10 2 19 6 05 6 43 6 24 4 02 4 04 4 03 1 61 1 72 1 85 2 16 2 33 2 52 6230 2 Aimedgun 2 73 2 06 237 710 7 56 7 35 234 1 98 1215 1 48 1 59 1 57 2 07 1 96 2 01 2 13 2 09 2 09 9250 3 Warvictim 2 85 234 257 650 667 660 4 19 13 36 3 73 1 47 1 28 1 39 1 66 2 04 1 87 2 05 1 78 1 94 mean 2 62 2 00 2 31 6 46 6 90 6 69 3 60 3 04 3 29 SD 0 37 40 27 0 22 0 44 0 47 0 45 0 85 40 87 0 82 estimated from the two dimensional affective space Lang 1999 Series 8 Low valence neutral arousal Nr Se Description Valence Arousal Dominance male female all male female all male female all 3220 3 Hospital 2 59 2 41 249 5 08 5 88 552 382 3 30 3 53 1 28 1 31 1 29 4 89 1 77 1 86 1 96 1 55
2. LabView weist einige Besonderheiten im Vergleich zu imperativen Pro grammiersprachen wie z B Java oder C auf Der wichtigste Punkt ist In LabView werden die Anweisungen eines Programms PARALLEL ausge f hrt sofern diese nicht durch ein Programmflusskonstrukt sequen tialisiert wurden Die Idee dahinter ist eigentlich recht einleuchtend LabView s Virtual In struments VI werden mit der graphischen Programmiersprache G imp lementiert und verarbeiten simultan parallele Datenstr me Deshalb ist usserste Aufmerksamkeit geboten wenn z B auf der gleichen Ebene ein Array zuerst initialisiert und anschliessend verwendet werden soll Die Verwendung darf erst nach der Initialisierung erfolgen z B durch das Diarahmen Sequenz Konstrukt sicherstellen Nun ist es aber bei globalen Variablen so dass diese den Wert ber eine Ausf hrung des Vl s hinaus behalten und somit erscheint das Array beim zweiten Aus f hren des VI s als korrekt initialisiert w hrend der erste Durchlauf mit einem Array aus lauter Nullen gearbeitet hat Als weitere Besonderheit gilt in LabView dass Variablen egal ob lokal oder gar global welche von ausserhalb eines Konstruktes wie z B While oder For Schleife Case oder Sequenz nach innerhalb quasi durch die Wand verbunden werden ihren Wert den sie zu Beginn der Ausf hrung des Konstrukte hatten BY VALUE an die Konstruktwand INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 89
3. 1 96 1 80 1 81 1 99 1 97 8160 3 Rock 5 54 469 5 07 6 90 7 03 697 452 367 4 05 climber 1 95 1 92 1 97 1 62 1 63 1 62 2 43 2 02 2 24 mean 5 68 426 490 631 599 614 4 75 410 4 40 SD 0 62 0 51 0 23 0 41 0 72 0 51 0 68 0 53 0 56 estimated from the mean values of all subjects and female subjects Series 6 Low valence low arousal Nr Set Description Valence Arousal Dominance male female all male female all male female all 9090 2 Exhaust 13 24 383 13 56 422 3 75 13 97 444 456 4 51 1 46 1 49 1 50 2 07 2 16 2 12 2 21 1 62 1 91 9190 2 Woman 14 22 363 3 90 3 71 1408 3 91 5 07 4 73 4 89 1 19 1 58 1 44 4 75 1 71 1 73 1 71 1 90 1 81 9000 2 Cemetery 2 81 233 255 3 90 419 4 06 329 3 21 3 25 1 65 1 45 4 55 2 12 2 37 2 25 2 19 2 10 2 13 9331 10 Bagman 3 09 267 2 87 342 425 385 538 413 4 72 1 27 1 27 4 28 1 67 2 20 2 00 2 09 2 04 2 15 9110 2 Puddle 3 78 3 75 3 76 3 90 4 04 3 98 4 83 4 92 4 88 1 41 1 44 1 41 2 18 2 29 2 23 1 91 1 49 1 68 mean 3 43 3 24 3 33 3 83 4 06 3 95 4 60 4 31 4 45 SD 0 57 0 69 0 65 0 29 0 19 0 08 0 81 0 68 0 69
4. Tabelle 18 Zunahme der Minutenventilation in Milliliter und SD unter den verschie denen Aufgaben Die MV differenziert klar zwischen den verschiedenen Aufgaben F 4 92 6 333 p lt 0 000 Nur die Aufgabe 2 unterscheidet sich nicht von 4 und die Aufgabe von 5 unterscheidet sich nicht von Aufgabe 1 und 3 alle anderen Unterschiede sind signifikant Der Multitest wies die h chste Steigerung der MV auf gefolgt vom schnellen Tapping und dem Tracking Die niedrigste MV Zunahme wurde beim langsamen Tapping registriert 6 3 4 2 Variabilit t der Atemparameter Die Variabilit t der Atemparameter wurde auch schon in fr heren Studien Mador und Tobin 1991 Boiten 1998 Althaus et al 1998 untersucht In Anlehnung an diese Arbeiten wurde in vorliegenden Studie die Variabilit t berechnet indem die Standardabweichung durch den Mittelwert dividiert wurde SD mean Dies ergab die Variabilit t des entsprechenden Atempa rameters in Prozent Anschliessend wurden diese Varianzen mit dem Com puterprogramm Systat Version 9 0 for Windows ausgewertet Die Variabilit ten zwischen den einzelnen Tests unterschieden sich nicht signifikant Auch zwischen den einzelnen Pausen konnten keine signifikant unterschiedlichen Variabilit ten gefunden werden H chst signifikant unter schieden sich hingegen die Atemvariabilit ten zwischen Tests und Pausen Die Varianz war bei allen Pausen signifikant h her als bei den Tests Die nachfolgende Tabel
5. Unsere Forschungsarbeit favorisiert das Konzept dass Orientierungs und Schreckantwort ein Equivalent zum Engagement bzw Nicht Engagement darstellen und ber die Aufmerksamkeit erfolgen Turpin et al 1999 Orien tierung lenkt die Aufmerksamkeit auf den neuen oder wichtigen Reiz Schreck hingegen bewirkt eine vollst ndige Abwendung der Aufmerksamkeit von der gerade aktuellen T tigkeit also eine Unterbrechung durch einen schnellen oder unerwarteten Reiz gefolgt von wiederkehrendem Engage ment oder aber von Vermeidung und Flucht fight or flight in Abh ngigkeit von der Natur des ausl senden Stimulus sowie der Situation des betroffenen Individuums Das Augenmerk richtet sich hier auf Orientierung und Schreck in der ersten Reaktionsphase Hier zeigt sich dass dieselben Reize einmal das eine und einmal das andere ausl sen k nnen Ob nun aber auf eine Orientierungs oder Schreckreaktion eine Abwehrreaktion folgt ist abh ngig von der Stimulusintensit t der Stimulus Signifikanz sowie von der Situation und dem Zustand des Individuums INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 39 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 40 3 3 Die Atmung Will man die subjektive Beanspruchung durch mentale Arbeit messen so braucht man einen physiologischen Indikator der auch im Stande ist emoti onale und verhaltensassoziierte Faktoren abzubilden Die Atmung ist durch eine grosse Regulationsbreite
6. _ E o 2 5 6 025 E 5 a a 0 2 0 15 0 1 L L L L L L L J 2 1 5 1 0 5 0 0 5 1 15 2 Respitrace Vi ADSUM Vt Abbildung 15 Auswertung der Kalibrierungsmessungen und Anzeige des Umrech nungsfaktors Vt zu Vt wobei der Messfehler zu gross ist INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 112 Figure No 1 RespiG Kalibrierung c IHA ETHZ Juni 1999 td pre respiG_19990621_2321 loc Of x File Edit Window Help Vergleich der Volumenmessungen Vt ADSUM und Vt integrierter FLOW von Kalibrationsphase 4 25 Vt Maxima Vt Minima yt Maxima yt Minima Vt integrierter FLOW Kt ADSUM ooge Signalstarke in Volt 1 10 12 14 Zeit in Sekunden seit Messbeginn Abbildung 16 Messwerte der letzten Kalibrierungsphase Messfehler zu gross Grund war ein zu loses Rip cage Band das auf und abrutschte 5 3 3 4 RespiG Conv MATLAB Das Modul RepiG Conv dient der Auswertung Aggregierung der Respi und EMG Daten Diese wurden von RespiG Atemmuster Messungen Lab View in lor und loe Logdateien aufgezeichnet Die Respi Daten werden zusammengefasst und pro Atemzug wird eine Zeile in eine Atemzugdaten loa Datei geschrieben Da der FLOW u U w hrend des Versuches nicht aufgezeichnet wird richtet sich die Erkennung von A temz gen nach dem ADSUM Signal im Gegensatz zur Kalibrierung des ADSUM Signals mit Resp
7. bergeben von wo der Wert von innerhalb des Konstruktes danach mehrfach gelesen werden kann und NICHT mehr erneut von aussen ge holt wird Wer diese Eigenheit missachtet wird einige unerkl rliche Ef fekte erleben Globale Variablen mUssen deshalb statt durch die Wand verbunden direkt als Referenz Symbole local bzw global im glei chen Men wie die Konstrukte innerhalb des Konstrukts platziert wer den LabView bietet einen recht praktischen Einzelschritt Modus Gl hbirnen Symbol Dieser erlaubt ein Debugging des Codes wobei die Ausf h rung und der Datenfluss visuell angezeigt werden Wenn bei Continuous Scan im Einzelschritt Modus pl tzlich Fehler wie Invalid driver card not configured with NI DAQ No more memory oder Buffer overwritten auftreten dann liegt dies daran dass durch die stark verlangsamte Aus f hrung das zeitgerechte Einlesen des zweiten Messdaten Arrays ver schlafen wird und die Messdaten der zweiten und weiterer Sekunden einen vollen Buffer vorfinden Die Datenakquisition findet bei Continuous Scan n mlich trotz Einzelschritt Modus in Realtime statt Die Fehlermeldungen sieht man jedoch nur wenn man den error output von Conti nuous Scan zu einem Error Handler verdrahtet hat Ohne dieser Verdrahtung kommt es zu den merkw rdigsten Effekten wie z B 0x125324724 dimensionalen Matrizen die eingelesen werden oder no more memory Error und Absturz von LabView Ab und z
8. ccccccceeseeeeeeeeeeeeeeeeneeeeeseneeeeeseaes 84 5 2 3 Hinweise zur Implementierung 4444444Hnnn nn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 85 5 2 4 RespiG Kalibrierung LabView 24400nnenennennnnnnennnnnn 90 5 2 5 RespiG Cal MATLAB u0sssnnnssnnsnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 90 5 2 6 RespiG Conv MATLAB ccccccccecseeeeeeeeeeeeeeeecaeeeeeeeeeeseeaeeeeteaas 98 5 3 Ablauf eines Versuches uuuussunsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 99 5 3 1 Interne Kalibrierung von RespiG 22440ss42240unnnnnenennen nennen 102 5 3 2 Kalibrierung von RespiG cccccecceeeeeeceeeeeeneeeeeeeeeeeseeeeeeeesenaeees 102 5 3 3 RespiG Atemmuster Messungen LabView 103 6 Experiment Il Verschiedene mentale u o motorische Aufgaben 118 6 1 Einleitung ee Ne 118 6 2 Melhedik nenne ea 120 6 2 1 Llberblice tet ne acer fee 120 6 2 2 Versuchspersonen uuussssssssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 121 6 2 3 Gemessene Parameter uuusssnesnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnennennnann 122 6 2 4 Die verwendeten Ger te 40ussssnnesnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnn 123 6 2 5 Datenanalyse retara sehe teinealenengarnest 132 6 8 ErGEbHISSE han 136 6 3 1 Untersuchte Atemparameter uuusssnssssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnn 136 6 3 2 Ergebnisse Atemparameter 4444ssnnssnnnnnnnnnnnn
9. minProv aufweist Der Threshold stellt sicher dass kleinere Signalschwankungen zu keiner irrtumlichen Detektion ei nes Extremas fuhren Wenn nun aber statt ein maxProv ein noch besse res Minimum gefunden wird so wird selbstverstandlich dieses verwen det fur die weitere Suche Wenn endlich ein maxProv gefunden wird so k nnen wir das minProv definitiv erkl ren und abspeichern Wert und Zeitpunkt Immer wenn wir ein neues Minimum finden weches nicht das allererste lt gt Unendlich ist berechnen wir die Atemzugdaten F r findMAX 0 ist das Vorgehen analog Es werden jedoch keine A temzugdaten berechnet oder abgespeichert 5 2 5 3 Kritische Analyse des Ansatzes Der MinMax Algorithmus hat sich in der Praxis bei etlichen Messungen sehr bew hrt Einzig das Setzen des Thresholds muss mit Vorsicht ge macht werden da bei zu grossem Threshold zu wenig und bei zu klei nem Threshold zu viele Minima und Maxima gefunden werden Bei FLOW kann der Threshold kleiner gew hlt werden als bei ADSUM da ADSUM gr ssere Signalschwankungen St rungen und ein st rkeres Signal Intensit t aufweist als FLOW Der Algorithmus ist recht effizient und benutzt keine Zeitschranken kann aber dennoch deltas ber mehrere Messwerte berechnen Die Integration des FLOW Signals erfolgt in einer For Next Schleife mit einer Zeile MATLAB Code Es muss dabei der negative FLOW als Ein atmung positives Volumen interpretiert werden wodurch sich da
10. 1 69 2 18 7050 2 Hairdryer 4 80 5 10 4 80 2 50 2 90 2 70 miss miss miss 2200 1 Neutface 464 495 479 12 33 403 3 18 5 97 4 90 15 44 1 18 1 56 1 38 1 78 2 22 2 17 1 98 2 10 2 17 7000 2 Rollingpin 4 94 5 06 15 00 269 215 242 6 26 16 02 6 14 1 10 0 84 1 70 1 79 2 09 2 14 7150 2 Umbrella 4 80 4 80 4 60 2 60 2 60 2 50 miss miss miss mean 4 88 5 00 4 87 2 58 2 91 2 72 6 50 5 67 6 09 SD 40 21 40 13 40 21 0 17 0 69 0 30 0 68 0 66 0 62 estimated from the two dimensional affective space Lang 1999 estimated from the mean values of all subjects and female subjects Series 5 Neutral valence high arousal Nr Set Description Valence Arousal Dominance male female all male female all male female all 6900 2 Aircraft 5 08 4 44 4 76 5 97 5 31 5 64 4 64 3 90 4 27 2 10 2 06 2 17 2 22 2 50 2 66 4770 3 Female 6 67 3 47 4 91 6 52 5 31 5 85 15 77 15 02 5 35 kiss 1 92 2 19 2 61 1 92 2 32 2 22 1 92 1 98 1 98 5920 3 Volcano 5 83 463 516 6 25 622 6 23 390 398 13 95 1 71 1 92 1 92 2 25 1 96 2 08 2 35 2 29 2 31 1310 3 Leopard 5 27 405 460 5 89 6 09 6 00 494 3 91 4 37 1 54 1 49 1 62 1 61
11. 5 3 3 1 1 State und Eventmarker Statemarker1 Statemarker2 Eventmarker Die Einstellungen dieser Marker werden ebenfalls mitaufgezeichnet Sie die nen der Markierung von Zustanden States und Einzelereignissen Events Die Belegung der Zahlen mit Bedeutungen wird sich in der Regel von Ver such zu Versuch unterscheiden und muss separat festgehalten werden Zustand 0 bedeutet kein besonderer Zustand oder kein Ereignis Es emp fiehlt sich Statemarker 1 f r Markierung der Phasen des Gesamtversuchs und Statemarker 2 f r Unterteilungen innerhalb der jeweiligen Phase zu verwenden Die unabh ngigen Statemarker behalten ihren Zustand solange bis mit der Maus ein anderer Wert angeklickt wird Der Eventmarker springt nach Spei cherung des Einzelereignisses auf 1 Sekunde genau automatisch wieder auf 0 zur ck und muss somit nicht manuell zur ckgesetzt werden 5 3 3 2 RespiG Kalibrierung LabView Der Ablauf der Kalibrierung ist unten auf der Bildschirmmaske detailliert er kl rt Abbildung 12 Sobald diese Bildschirmmaske RespiG Kalibrierung ge ffnet wird Button Kalibrierung in RespiG Atemmuster Messungen muss eine Datei f r INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 106 die Kalibrierungs Messdaten angegeben werden Mit START wird danach die Aufzeichnung einer neuen Phase gestartet und mit STOP beendet Mit EXIT kein vorheriges STOP n tig kann die Kalibrie
12. Das Management des mentalen Efforts erlaubt dem Individuum die Effektivi t t seines T tigkeitsverhaltens in Bezug auf konkurrierende Ziele zu kontrol lieren das bedeutet Anforderungen zu ver ndern und die Stufe der energe tischen Ressourcen zu modulieren Zudem erm glicht es dem Individuum eine Performance Protection Strategie anzunehmen um Aufgabenziele mit hoher Priorit t aufrechtzuerhalten indem es Extrakosten auf sich nimmt Oder als zweite M glichkeit eine Reduzierung der Leistung in Kauf zu neh men was ihm keine zus tzlichen Kosten abverlangt aber nicht mehr im Ein klang mit der Performance Protection steht Hockey 1997 schl gt daf r zwei Kontrollschleifen vor eine mit Routine as soziierte Regulation und eine auf Effort basierende h here Regulation Die Routine Regulation beinhaltet die automatische Kontrolle von gut erlernten T tigkeiten als Funktion von etablierten Leistungs Zielen blicherweise wird angenommen dass diese Ziele weder einer aktiven Regulation noch eines besonderen Efforts bed rfen Auch wenn die Performance bei gut erlernten automatisierten T tigkeiten durch interne und externe Ereignisse bedroht sein kann so ist die Routinekontrolle normalerweise ausreichend um die Stabilit t der Leistung zu garantieren F r weiterf hrende Diskussion sei auf Wickens 1986 verwiesen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 28 3 1 2 4 Effort Regulation Wie b
13. Yerkes RM und Dodson JD 1908 The relation of strength of stimulus to rapidity of habit formation J Comp Neurol Psychol 18 459 482 Younes M Kivinen G 1984 Respiratory mechanics and breathing pattern during and fol lowing maximal exercise J Appl Physiol 57 1773 1782 Yunus MB Masi AT Calabro JJ Miller KA Feugenbaum SL 1981 Primary fibromyalgia fibrositits clinical study of 50 patients with matched normal conrols Seminars in Ar thritis and Rheumatism 11 151 171 Zijlstra F R H 1993 Efficiency in work behaviour a design approach for modern tools Thesis Technical University of Delft Delft Zimbardo PH 1992 Psychologie 5 Aufl Berlin Springer Zimmer DE 1984 Die Vernunft der Gef hle Munchen Piper Zimmermann PV Connellan SJ Middleton HC Tabona MV Goldman MD Pride N 1983 Postural changes in rib cage and abdominal volume motion coefficients and their ef fects on the calibration of a respiratory inductance plethysmograph Am Rev Respir Dis 127 209 214 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 285 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 286 11 Glossar EKG Elektrokardiogramm Messung der Herzaktivitat EMG Elektromyogramm Messung der Muskelaktivitat F weiblich G Geruch HR Herzrate Herzfrequenz Puls HRV Herzratenvariabilitat Herzfrequenzvariabilitat Pulsvariabilitat H2S Schwefelwasserstoff Hydrogensulfid I Intensitat K K
14. cal abgelegt welche bei Vorhan densein berschrieben wird Der Dateiname vor der Erweiterung ist identisch mit dem Namen der Datei mit den Pre Kalibrierungsmessungen Somit muss er vom Diagramm nicht abgeschrieben werden Der Faktor wird bei der sp teren Auswertung der Messdaten des Versuches aus dieser Datei ausgele sen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 110 Ansonsten ist die Legende rot hinterlegt und es erscheint ein Hinweis ACHTUNG Messfehler zu gross vgl Abbildung 15 und Abbildung 16 und der Faktor wird nicht abgespeichert Eine ev bereits bestehende gleichna mige cal Datei z B von einer Pre Kalibration stammend wird jedoch nicht gel scht Zur Kontrolle werden die Messdaten in der letzten Phase der Post Datei bei Angabe von beiden Dateien bzw der Pre Datei wenn keine Post Datei vorhanden inklusive Auswertung in Diagramm B vgl Abbildung Abbildung 14 und Abbildung 16 dargestellt Man erkennt die durch den Algorithmus entdeckten Minima und Maxima welche zur Volumenberechnung herange zogen wurden Diese werden bei Vt integrierter FLOW bestimmt Es wird angenommen dass Vt zu den gleichen Zeitpunkten wie Vt ein Minimum oder Maximum hat was bei korrekten Messungen auch fast immer der Fall ist gem ss eigenen Versuchen Spikes im Messsignal und die bereinstim mung von Vt mit Vt sind gut zu erkennen Figure No 2 RespiG Kalibrierung c IHA ETHZ
15. 1 22 p 0 017 Ti Ttot Sb F 7 330 1 22 p 0 013 und Vi Ti Sb F 12 311 1 22 p 0 002 Der Vergleich der Summenquadrate ergab dass der lineare Trend 65 der Variabilit t von Ti 20 von Ttot und 48 von Vi Ti erkl rt In Abbil dung x sind die Stichproben Mittelwerte f r Arousal gegen die Stichproben Mittelwerte der Ti Antwort bei den acht R nge aufgetragen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 213 Inspiratory time Ti relation with arousal S 5 i Arousal Abbildung 48 Beziehung zwischen der subjektiven affektiven Dimension Erregung inRangreihenfolge und Ti Mittelwerte und SEM Lineares R Pearson 0 743 Inspiratory time Ti and arousal correlation by subject 4 0 8 0 6 0 4 0 2 1 mH All 0 4 0 6 0 8 Pearson correlation R Abbildung 49 Verteilung der individuellen Korrelationen zwischen Arousal und Inspi rationszeit ber die ganze Bildserie Ti S INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 214 Inspiratory drive Vi Ti and arousal correlation by subject Pearson correlation R Abbildung 50 Individuelle Korrelationen zwischen Arousal Einstufungen und dem Inhalationsfluss Vi Ti Sb 8 3 4 3 Dominanz Signifikante lineare Trends ber die Dominanz Dimension wurden f r Vi Ti S F 5 756 1 22 p 0 025
16. 2H O02 nejap 13d pili ysUOs si ZH OZ lt asalp wajos UaWWWOU saqna yeg gidsay sne aye yueacidsay aip pim BYEIULIS sjy pueysnzyeys ul suong uazjas UaqeBIoAya M swaweuiaje g sap jlaypueysag sje Weg pun yaz uabuniais yenuj aurau usauyjo us ajeg uabuna s jenu Schematische Darstellung des internen Aufbaus von RespiG Kalibrie Abbildung 8 rung INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 92 5 2 5 1 Hinweise zur Implementierung RespiG Cal wird in Matlab mit respigcal gestartet und f hrt dann interak tiv durch die Kalibrierung Bei jedem Teilschritt wird eine Statusinformation ausgegeben RespiG Cal besteht intern aus vier Modulen Matlab m Files respigcal m Hauptprogramm Dateihandling Userinterface und Plots respigglobal m Globale Variablen respigaggr m Aggregations Berechnungen U a Min Max Algorithmus und Spike Elimination respiglinreg m Lineare Regressionsberechnungen Es gab bei RespiG Cal etliche Herausforderungen zu meistern a Die analogen Signale sind mit Fehlern behaftet und weisen teilweise Spikes kurze grosse Spr nge im Signalverlauf auf b Aus dem ADSUM Vt Signal m ssen Atemz ge genauer Inspirations volumina bestimmt werden Dies hat sich als recht trickreich herausge stellt c Das FLOW Signal muss integriert werden f r eine Eichung d Es muss eine Methode f r die Bestimmung des Umrechnungsfaktors gefunden werden
17. INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 169 sichtbar Der Geruch und die Geruchsintensitat haben keinen Einfluss auf die Atemparameter Variable Geruch Intensitat Kognition Sex Inter 3 30 H F 2 20 H F 1 10 H F 1 10 HF 1 10 Vi 0 08 0 97 099 0 38 860 0 015 067 045 0 excl 0 15 092 1 94 019 7 09 0 024 028 06 G I K S nur GS2 0 061 0 059 4 56 0 056 Ti 2 42 0 094 1 20 032 252 0 001 0 72 0 41 0 excl 3 94 0 025 2 6 0 13 25 49 0 000 0 61 0 45 G S nur GS2 6 08 0 002 23 31 0 001 Vi Ti 0 51 067 217 015 41 5 0 000 000 095 0 excl 0 79 0 5 6 8 0 026 39 05 0 000 0 01 0 89 G K S nur GS2 094 0 44 34 57 0 000 RR 257 0 091 054 047 17 1 0 002 048 05 0 excl 2 73 0 092 1 79 0 21 15 86 0 003 0 56 0 46 G IK nur GS2 3 10 0 050 11 52 0 006 RC 0 24 0 63 164 022 130 0 005 212 0 17 K S 0 excl 0 31 0 80 0 75 0 40 9 91 0 010 2 50 0 14 K S nur GS2 0 39 074 5 91 0 033 K S Ti Te 049 O68 322 0 07 7 49 0 021 248 014 0 excl 0 79 0 5 2 74 0 129 646 0 029 1 83 0 20 nur GS2 214 0 11 8 60 0 014 MV 0 55 0 65 2 51 0 106 240 0 001 0 1 0 75 0 excl 0 79 050 9650 0 011 23 19 0 001 0 12 0 72 G K S nur GS2 0 76 0 51 19 97 0 001 Tabelle 28 General Linear Modell mit Geruch Geruchsintensit t und Kognition als within Faktor und Sex als between Subjekt Faktor G Geruch I Intensit t K Kog nition H F p von Huyn Feldt Varianzg
18. INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 240 um zu entscheiden ob mit der neuen Farbe die Sequenzbedingungen erf llt sind Dies k nnte zu der gefundenen Interferenz f hren Eine andere M glichkeit ist dass die komplexe Aufgabe unter den belrie chenden Ger chen re definiert wurde indem das Tracking als prim r und die Ged chtnissaufgabe als sekund r eingestuft wurde Die Aufrechterhal tung der als prim r eingestuften Aufgabe wurde unter L rm Schockdrohung und anderer Umweltbedingungen gefunden Baddeley 1972 Broadbent 1971 Hockey 1970 1979 Das Tracking wurde nicht als Haupt oder Pri m raufgabe eingef hrt alle Komponenten der Aufgabe wurden vom Expe rimentator als gleichwertig behandelt und die Aufgabe wurde als Ganzes einge bt Das kontinuierliche Adjustieren des Cursors zum sich bewegenden Objekt auf dem Bildschirm verlangt kontinuierliche Aufmerksamkeit und Kon trolle des Effektors Hand Dies macht eine Einsch tzung des Trackings als prim r plausibel In der Natur wird die selektive Antwort auf einen Stimulus diktiert vom An triebszustand des Organismus Hunger sexuelle Bed rfnisse drohende Gefahr Die Geruchswahrnehmung und einsch tzung entscheidet bei vielen Tieren ber Leben oder Sterben bel riechende Ger che werden als Be drohung erlebt Vroon 1994 beschreibt sehr eindr cklich dass wir Europ er ble Ger che f r die Pest verantwortlich machten sowie diese m
19. INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 153 1996 Die Trapeziusaktivitat kann nicht verglichen werden da ein anderer Referenzwert herangezogen wurde So wurde der M Frontalis v a bei den jeniegen Aufgaben starker aktiviert die als interessanter eingestuft wurden Die Einschatzung der kongitiven Anforderung durch die Experten entsprach genau der subjektiven Einschatzung wie interessant eine Aufgabe war Ritz 1996 berichtet Uber eine Aktivierungs des M frontalis schon wahrend den Vorbereitungsphasen fur Armanspannungsaufgaben Einen Zusammenhang zwischen der Aktivierung des M Frontalis und subjektiv berichteter Anspan nung wahrend Stressimagination konnten Passchier und Helm Hylkema 1981 zit nach Ritz 1996 aufzeigen Beide Veranderungsmuster zeigen ganz eindeutig Beziehungen zur subjek tiven Beanspruchungseinschatzung auf Die subjektive Beanspruchung beeinhaltet demgem ss eine Integration der induzierten Anspannung und des Interessens das einer Aufgabe entgegengebracht wurde Oder in ande ren Worten wie bl d eine Aufgabe ist oder wie interessant wird mit der er lebten Anspannung verrechnet Yeh und Wickens 1988 kamen aufgrund von Untersuchungen ber Leistungsparameter und subjektiven Beanspru chungseinsch tzung zum Schluss dass die beiden Indikatoren v a in soge nannten underload oder overload Situationen dissoziieren Verschiedene Autoren fanden eine Zunahme der Respirationsrate unter mental
20. KRIZI oexc 3 45 0 032 0 93 0 46 7 85 1 8 0 023 12 1 1 8 0 007 1 02 3 24 0 40 KRIZI nur G2 2 25 0 10 024 08 PRE 1 06 0 38 0 83 0 49 1 10 2 16 0 35 1 41 2 16 0 27 2 47 6 48 0 037 PRE excl 2 35 0 098 0 77 0 51 0 5 1 8 0 74 1 8 3 074 3 24 0 047 PRE nurG2 3 65 0 027 1 23 032 Tabelle 31 GLM mit Performance Variabeln als Abh ngige Geruch und Intensit t als within Faktor und Sex als Between Faktor O excl RO und MO ausgeschlossen nur G2 nur ber die Phasen mit st rkerem Geruch I S Interaktion Intensit t Sex G S Interaktion Geruch Sex Die Anzahl richtige Antworten im peripheren Aufmerksamkeitstest wird durch die Ger che jedoch nicht beeinflusst Im zentralen Ged chtnistest zeigt die Reaktionszeit KRE nicht aufgef hrt keinen Einfluss der Ger che Das be deutet dass beim peripheren Reaktionstest die Reaktionszeit beeinflusst wird das Resultat aber aufrechterhalten bleibt Beim zentralen Ged chtnis test jedoch leidet die Aufgabe KRIZI nicht jedoch die Reaktionszeit KRE INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 177 das bedeutet dass der Einfluss der Ger che sich nicht auf die Reaktionszeit auswirkt wohl aber die Wahrnehmung der Farb Sequenz beeinflusst Abbildung 35 zeigt die Anzahl richtiger Antworten pro geforderte Antworten im Gedachtnistest KRIZI Die L sung der Aufgaben im mentalen Test ver schlechtert sich wenn H2S oder NH3 eingeatmet wird
21. Respitrace Atemflow erfasst mit Pneumotachograph gt Aktivit t des Musculus Frontalis und des rechten und linken Musculus Trapezius Gemessen mit 7 Elektroden Toennies Verst rker gt Leistungsparameter des Tracking Kombi Test Multitest gt Subjektive Einsch tzung der Aufgabe nach jeder Aufgabe INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 123 6 2 4 Die verwendeten Gerate Nachfolgend werden die einzelnen Messger te kurz vorgestellt mit Ausnah me der Atemmustererfassung die im Kapitel Methodik detailliert abgehan delt ist Genaue Hinweise zu der Vorbereitung der Versuchspersonen und Handhabung der Ger te sind dem Kapitel 3 5 3 zu entnehmen 6 2 4 1 Varioport zur Messung der Herzfrequenz und der Hautleitf hig keit Der Varioport Becker Meditec Karlsru he D ist ein Achtkanal Rekorder f r physiologische Daten F r die Erfassung des Elektrokardiogramms EKG und des Hautleitwertes EDA verf gt das Ger t ber einen Vorverst rker der direkt in den entsprechenden Messkabeln integ riert ist Im Versuch wurde das Ger t Abbilduna 17 PC des Varioport ber einen PC gesteuert und bedient Software TEMEC Instruments B V 6460 HA Kerkrade NL Die Messda ten wurden jedoch auf einer Memory Card des Ger tes aufgezeichnet und erst nach dem Versuch auf den PC geladen W hrend der Versuche war Varioport nicht am Strom angeschlossen sondern wurde mit Batterien be
22. Separation of factors responsible for changes in breathing pat tern induced by instrumentation J Appl Physiol 59 1515 1520 Gallego J Perruchet P Camus JF 1991 Assessing attentional control of breathing by reac tion time Psychophysiology 28 217 224 Poffenberger AT 1928 Effects of continuous work upon output and feeling J Appl Psychology 12 72 85 Porges SW 1972 Heart rate variability and deceleration as indexes of reaction time J Exp Psychology 92 103 110 Porges S W 1994 Orienting in a defensive world Mammalian modification of our evolu tionary heritage A Polyvagal Theory Psychophysiology 32 301 318 Porges S W Raskin D C 1969 Respiratory and heart rate components of attention J Exp Psychol 81 497 503 Porges S W Byrne E A 1992 Research methods for measurement of heart rate and respiration Biological Psychology 34 93 130 Posner MI 1978 Chronometric explorations of mind Hillsdale NJ Lawrence Erlbaum Posner MI 1980 Orienting of attention Quaterly J Exper Psychology 32 3 25 Posner MI Boies SJ 1971 Components of attention Psychological Review 78 391 408 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 278 Posner MI Snyder CRR 1975 Attention and cognitive control In RL Solso Ed nforma tion processing and cognition The Loyola symposium Hilsdale NJ Lawrence Erl baum Assoc Posner MI Snyder CRR Davidson BJ 1980 Attention and detection o
23. and mental health Oxford Claredon Press Warren D W Odont D Walker J C Drake A F Lutz R W 1994 Effects of odorants and irritants on respiratory behaviour Laryngoscope 104 623 626 Warren DW Walker JC Drake AF Lutz R 1992 Assessing the effects of odorants on nasal airway size and breathing Physio Behav 51 425 430 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 283 Waterhouse BD Aziz SA Burne RA Woodward Du 1990 Modulation of rat cortical area 17 neuronal responses to moving stimuli during norepinephrine and serotonin mi croiontophor Brain Res 514 276 292 Watson D Tellegen A 1985 Towards a consensual structure of mood Psychol Bull 98 219 235 Weber A Fussler C O Hanlon JF Gierer R Grandjean E 1980 Psychophysiological ef fects of repetitive tasks Ergonomics 23 1033 1046 Weissmann C Askanazy J Milic Emili J Kinney JM 1984 Effect of respiratory apparatus on respiration J App Physiol 57 475 480 Westgaard RH 1996 Effects of psychological demand and stress on neuromuscular func tion In SD Moon and SL Sauter eds Beyond biomechanics Psychosocial aspects of musculoskeletal disorders in office work Taylor amp Francis London 75 89 Welford AT 1978 Mental Work load as a function of demand capacity strategy and skill Ergonomics 21 151 167 Wickens CD 1984 Processing resources in attention In R Parasuraman DR Davies Eds Varieties of attention Orlando FL Aca
24. cksichtigen sind insbesondere in Hinsicht auf olfaktorische Konditionen am Arbeitsplatz aber auch ganz allgemein in Situationen in denen Menschen irgendwelche Aufgaben zu l sen oder Funktionen zu erf llen haben Man k nnte daraus folgern dass Arbeit die kontinuierlich hohe Aufmerksamkeit erfordert an Arbeitspl tzen ausgef hrt werden sollte die dergestalt designed gebaut und unterhalten werden dass belriechende und v a irritierende Ger che nicht anzutreffen sind Aber es ist bedeutend wesentlicher dass Aufgaben so gestaltet werden dass kurze Aufmerksamkeits Ablenkungen m glich sind und keine fatalen Konsequen zen nach sich ziehen Die Arbeit ist so zu organisieren dass einer wichtigen Aufgabe die Priorit t einger umt wird d h sie darf nie an sekund rer Stelle stehen Die Intensit t der Wahrnehmung von Ger chen erfolgt gemessen nach di rekten psychologischen Skalen als Funktion der Geruchskonzentration W c l I wobei W die wahrgenommene Intensit t und die physikalische In INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 188 tensitat in der Regel die Konzentration darstellt lo die Geruchsschwelle und n den Exponenten der Funktion Der aufschlussreichste Parameter hier lautet n denn er legt fest wie die wahrgenommene Intensitat als Funktion der Konzentration w chst Dieser Exponent ist f r jeden Geruch etwas ver schieden f r die meisten Ger che betr gt er um 0 6 Berglu
25. schnelleres Einatmen k nnte daher einer Abwehr oder Defense Reaktion entsprechen NH3 l ste die Orientierungsreaktion Zunahme von Ti zuverl ssiger aus als H2S und enth lt sehr wahrscheinlich auch eine st rkere affektive Bedrohungskomponente Wir ziehen daher den Schluss dass NH3 sowohl eine Orientierungsreaktion als auch eine nachfolgende verz gerte dosisabh ngige Abwehrreaktion ausl ste Eine Abwehrreaktion ist nun aber per definitionem mit einem erh hten Arousal verbunden was wiederum darauf hinweist dass Ti und Arousal stark miteinander verkn pft sind INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 254 9 2 1 2 Ti und Valenz Die gefundenen Beziehungen zwischen Ti und Valenz Dominanz sowie A rousal im Experiment IV hingegen bedeutet dass das Timing der Atmung unter dem Einfluss verschiedener Hirnstrukturen stehen muss Das Timing des Atemzyklus steht gemass Milic Emili 1982 unter Kontrolle verschiede ner nicht metabolischer Reflexe motorische Programme und h here Ein fl sse Durch die Untersuchung neuroanatomischer Zentren die mit larynga ler pulmonalen und kardialer Funktionen im Zusammenhang stehen kamen Richter und Spyer 1990 zum Schluss dass der Nucleus ambiguus einer der Vaguskerne wesentlich zum respiratorischen Rhythmus beitr gt Sie propagierten dass ein gemeinsamer kardiorespiratorischer Oszillator exis tiert der die Herzaktion und Atmung koordiniert In ihrem
26. sondern sind v a gelernte Antwortmechanismen Posner und Snyder 1975 Wie steht es aber mit top down getriebener Aufmerksamkeit Sind wir nicht aufmerksamer wenn wir wissen dass der Vortrag f r unsere Arbeit oder die n chste Pr fung relevant ist Werden verschiedene Aufgaben nicht auch mit emotionalen Begriffen versehen wie eine unangenehme Aufgabe eine l stige Aufgabe oder eine angenehme Pflicht Gem ss Lazarus und Avrill 1972 entstehen Emotionen im Kontext der kontinuierlichen Transaktion zwischen Individuum und Umwelt Um ein koh rentes Verhalten aufrechtzu erhalten oder zu garantieren m ssen aus der Unzahl von zur Verf gung stehenden Informationen gewisse ausgew hlt und kombiniert andere aber auch ignoriert werden Allport 1987 versteht unter Aufmerksamkeit ein en semble of mechanisms die dem Gehirn erlaubt mit dem Problem der Selek tion umzugehen wobei die Limitierung der Aufmerksamkeit dazu dient koh rentes Verhalten zu erm glichen Stimuli die das Verhalten nicht kontrollie ren werden somit unterdr ckt Diese Unterdr ckung spielt sich auf ver schiedenen Stufen der Stimulus Repr sentation ab und ist von der zu erf l lenden Aufgabe abh ngig Tipper et al 1990 Bei visuellen und auditiven Stimuli wurden aber auch Synergie Effekte nachgewiesen Driver und Spen ce 1994 was suggeriert dass insbesondere die r umliche Aufmerksamkeit gleichzeitig von verschiedenen Modalit ten bee
27. trieben 6 2 4 2 EMG Verst rker von Toennies zur Erfassung der Muskelaktivi t t Die mittels aufklebbarer Elektroden aufgenommenen EMG Signale wurden via Kabelinterface ber einen Verst rker der Firma Toennies verst rkt und dann mit LabView National Instruments aufgezeichnet Die Steuerung des Verst rkers erfolgte ber das Programm Telemate auf einem PC W hrend der Versuche konnte die EMG Messung mit LabView online auf dem PC beobachtet werden 6 2 4 2 1 Einstellungen des Verst rkers INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 124 F r die Versuche mussten Hoch und Tiefpass Filter eingestellt werden die Frequenzen oberhalb 500 Hz und unterhalb 55 Hz herausfilterten Frequen zen oberhalb 500 Hz wurden wegen des Abtasttheorems von Schannon herausgefiltert Dieses Theorem besagt dass die Frequenz der eingehen den Signale kleiner als die H lfte der Abtastfrequenz sein muss Die Abtas tung mit dem LabView w hrend der Versuche betrug 1000 Hz Die Frequen zen unterhalb 55 Hz wurden herausgefiltert um sicher keine st renden Netzsignale Netzfrequenz 50 Hz zu erhalten a Toennies Verstarker b Verstarker der Tapping Signale c Boxen f r Tapping Rhythmus d Kabelinterface EMG Messung Abbildung 18 Ger te f r die EMG Messung 6 2 4 2 2 Verbindungen Kabelinterface Die sich an der Versuchsperson befindenden Elektroden wurden wie folgt an das Kabelinterface angesch
28. und Extraversion Introversion Extra 1 introvertiert bis 9 extraver tiert des FPI aufgef hrt 7 3 2 Atemparameter 7 3 2 1 Auswertung der Atemparameter ber 2 Minuten Ausgewertet wurden jeweils die 2 Minuten in denen ein Geruch pr sent war Bei den Phasen in denen kein Geruch vorhanden war wurden ebenfalls die mittleren 2 Minuten ausgewertet Tabelle 27 zeigt die Mittelwerte und Stan dardabweichungen unter den verschiedenen Bedingungen aufgeteilt nach Ger chen Mittels des General Linear Modells mit Messwiederholungen wurden die Within Faktoren Geruch Geruchsintensit t kein Geruch Ge ruch Geruch RO Ri R2 MO M1 M2 Variable INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 168 Pentylacetat Ti s 1 63 0 22 1 59 0 20 1 55 0 22 1 45 0 09 1 45 0 13 1 48 0 07 Ti Te 0 85 0 22 0 82 0 19 0 79 0 16 0 69 0 06 0 69 0 07 0 7 0 05 Vi ml 541 179 523 188 590 218 597 221 593 200 586 220 Vi Ti ml s 337 126 421 185 385 169 417 174 411 136 397 147 MV ml min 7963 7401 8666 11304 11041 11190 2513 2458 3310 3950 3703 4180 RR AZ min 15 17 3 1 14 69 3 3 15 06 3 2 19 3 4 2 18 9 4 1 19 3 3 8 Menthon Ti s 1 55 0 17 1 58 0 23 1 54 0 16 1 46 0 9 1 46 0 17 1 49 0 17 Ti Te 0 78 0 17 0 81 0 24 0 78 0 13 0 69 0 07 0 69 0 07 0 69 0 07 Vi ml 522 164 551 174 562 138 619 190 605 188 610 196 Vi Ti ml s 344 132 354 124 368
29. von denen angenommen wird dass sie ge braucht werden Andererseits zeigen sogenannte Shift Aufgaben dass selbst wenn gen gend Zeit gegeben wird um die geshiftete Aufgabe vorzu bereiten die Reaktion dennoch verz gert ist Allport et al 1994 Daraus lei teten Roger und Monsell 1995 ab dass wenn Aufgaben Sets gewechselt werden m ssen mindestens zwei Komponenten involviert sind ein initialer endogener Prozess der in Antizipation einer Aufgabe wirkt und eine zweite Komponente die exogen getriggert wird wenn der Aufgaben relevante Sti mulus erscheint Antizipation kann verstanden werden als eine relativ unge naue Neuromodulation welche sich erst durch den exogenen Stimulus und seine Verarbeitungswege einjustiert Das hier dargelegte Aufmerksamkeitsverst ndnis besagt dass das Indivi duum gem ss seiner Motivation die aus dem Match Missmatch Verh ltnis zwischen Langezeitzielen und aktuellen Gegebenheiten resultiert Aufmerk samkeit investiert Die Aufmerksamkeit bewirkt eine Neuromodulation der notwendigen Verarbeitungsprozesse wobei ussere Stimuli notwendig sind INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 249 um diese genau zu adjustieren Stimuli oder Aufgaben Sets die in sich eine motivationale Bedeutung Wichtigkeit aufweisen k nnen diese Neuromodu lation direkt aufrufen und k nnen auch das autonome Nervensystem invol vieren 9 1 6 Fazit Unsere Untersuchungen best tigen dass ext
30. 0 146 0 000 1 000 0 000 0 000 040 0 469 0 317 0 146 0 010 1 000 0 000 0 000 045 0 464 0 327 0 142 0 020 1 000 0 000 0 000 oo oo 0 oo 5 5 0 Man sieht die ersten 10 Messungen einer mit 200 Hz aufgezeichneten Log datei mit Respidaten Statemarker 1 ist in Zustand 1 Statemarker 2 in Zu stand 0 Diese lor File k nnen dann in das Excel exportiert werden und von da in jedes x beliebige Statistikprogramm bernommen werden INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 118 6 Experiment Il Verschiedene mentale u o motorische Aufgaben 6 1 Einleitung Mit zunehmender kognitiver Belastung nimmt das Inspirationsvolumen ab und die Respirationsrate zu stellten verschiedene Autoren fest Grossman 1992 Harding 1987 Wientjes 1992 Willson amp Eggemeier 1991 Die unter suchten Aufgaben variierten von reinen Aufmerksamkeits ber Ged chtnis und mentale Arithmetik Aufgaben unterschieden sich jedoch kaum in der motorischen Verrichtung Reine mentale Arbeit ohne motorische Verrichtung ist in der Arbeitswelt jedoch h chst selten Es stellt sich daher die Frage wie sich unterschiedliche Anteile von kognitiven und oder motorischen Anforde rungen von Aufgaben auf die Atmungsparameter und oder die Herzfrequenz auswirken Schleifer und Ley 1996 sowie Schleifer et al 1995 stellten fest dass bei zunehmender mentaler Beanspruchung eine zunehmend
31. 1986 oder Geldbelohnung bonus Turner und Caroll 1985 Allen und Crowell 1989 untersucht Die fr hen Untersuchun gen zeigten dass beim Ausf hren mentaler Arithmetik eine flache Atmung vorherrscht mit nur marginaler Zunahme in RR Suter 1912 Skaggs 1930 Konzentrierte sensorische Aufmerksamkeit bewirkte eine Abnahme in der Tiefe der Atmung und in der Atemvariabilit t wom glich um Ablenkungen und irregul re Atembewegungen zu unterdr cken die mit den Aufgabenzie len interferieren k nnten Suter 1912 Woodworth 1938 Kagan und Rosman INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 51 1964 Gesteigerte Aufgabenschwierigkeit kovariiert mit einer Zunahme in RR sowie mit einer signifikanten Zunahme auf einer Erregungsskala Arou sal Caroll et al 1986 Auch Schnore 1959 demonstrierte dass eine ver starkte Erregung zu einer Zunahme der RR fuhrt Je erregter wir sind desto schneller atmen wir Verschiedene Studien haben aufgezeigt dass stressvolle Laboraufgaben eine schnelle Atmung induzieren die meistens mit einer Abnahme des Atemzugvolumens verbunden ist Das bedeutet bei mentalen Aufgaben die mit Stress verbunden sind wird schneller und oberfl chlicher geatmet Allen et al 1986 Carroll et al 1987 Langer et al 1985 Svebak 1982 Turner und Carroll 1985 Turner et al 1983 Wientjes et al 1998 Boiten 1993 Da die Zunahme der Frequenz dominiert nimmt die Minutenventilation entsprechend zu Zur Illus
32. 937 Baddeley AD 1986 Working Memory Oxford Oxford University Press Baddeley A D 1972 Selective Attention and performance in dangerous environments British Journal of Psychology 63 537 546 Barreto A Chavis K Morgan K and Walker J 1998 Rationale and procedures for pre and post session calibration of Respitrace Prepared Jan 98 walkerj rjrt com of RURT Barry R J 1982 Novelty and significance effects in the fraction of phasic OR measures a synthesis with traditional OR theory Psychophysiology 19 28 35 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 267 Bartenwerfer HG 1969 Einige praktische Konsequenzen aus der Aktivierungstheorie Zeitschr Exper Angew Psychologie 16 195 222 Bass C and Gardener W 1985 Emotional influences on breathing and breathlessness J Psychosomatic Res 29 599 609 Bechbache R R Chow H H K Duffin J Orsini E C 1979 The effects of hypercapnia hypoxia exercise and anxiety on the pattern of breathing in man J Physiol Lond 291 285 300 Bechbache RR Duffin J The entrainment of breathing frequency by exercise rhythm J Physiol 272 553 561 1977 Becker P 1995 Seelische Gesundheit und Verhaltenskontrolle Eine integrative Pers n lichkeitstheorie und ihre klinische Anwendung G ttingen Hogrefe Beh HC Nix James DR 1974 The relationship between respiration phase and reaction time Psychophysiology 11 400 402 Ben Shakhar G Gati l B
33. Arousal und Variabilit t der Hautleitf higkeit SCV S Mittelwerte und SEM Linear R Pearson 0 767 u 218 Abbildung 54 Kovariation zwischen Arousal und HRV S Mittelwerte und SEM Quadratisches R 0 805 zu cts tc Nata tad Steet tat acne hints 219 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 295 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE
34. Asanger 156 168 Nakamura H 1984 Effects of musical emotionality upon GSR and respiration rate The relationship between verbal reports and physiological responses Shinrigaku Kenyu 55 47 50 Nakata M Hagner IM Jonsson B 1993 Trapezius muscle pressure pain threshold and strain in the neck and shoulder regions during repetitive light work Scand J Rehab Med 25 131 137 National Instruments 1998 LabView Manuals National Instruments http www natinst com Neubeck K 1992 Das Atem Ich Basel Stroemfeld Nexus p 53 Neuman O 1984 Automatic processing A review of recent findings and a plea for an old theory In W Printz A Sander Eds Cognition and motor process Berlin Springer Neuman O 1987 Beyond capacity A functional view of attention In H Heuer AF sanders Eds Perspectives on selection and action Hillsdale NJ Lawrence Erlbaum Assoc p 375 Newson Davis J Stagg D Interrelationships of the volume and time components of indi vidual breaths in resting man J Physiol 245 481 498 1975 Ni H Zhang JX Harper RM 1990 Respiratory realted discharge of periaqueductal gray neurons during sleep waking states Brain Research 511 319 325 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 277 Niimiaa V Cole P Mintz S Shepard RJ 1980 The switching point from nasal to oronasal breathing Respir Physiol 42 61 72 NIMS Non Invasive Monitoring Systems 1995 Instruction Manual Respitrac
35. Barreto et al 1998 wird vorgeschlagen dabei multidimensionale lineare Regression zu verwenden und neben einem FLOW Signal auch noch die Zeit mehrfach einzubeziehen Nach genauem Stu dium von Barreto et al 1998 hat sich aber ergeben dass die Zeit erstens falsch ein bezogen wurde Bem Die Pre Kalibrierungen dauern bei Barreto gesamthaft ca 11 Minuten in der Berechnung werden diese aber als alle in Minute 0 geschehen verwen det Ebenso die Post Kalibrierungen in Minute 90 und zweitens nur einen minimalen Korrekturfaktor von 5 ml ausmacht Somit wird darauf verzichtete und die eindimensio nale lineare Regression zur Bestimmung des Umrechnungsfaktors von ADSUM Vt nach Vt integrierter FLOW herangezogen Mit respigaggr m werden die Spikes aus dem Signal eliminiert danach die Atemz ge aggregiert wobei FLOW als Referenzsignal f r die Min Max Bestimmung verwendet wird Von den erhaltenen Atemz gen aller Kalibrierungsphasen werden Igno re_Extreme_Breaths_Percentage Prozent der gr ssten und kleinsten Atemz ge verworfen von FLOW und ADSUM um m gliche Messfehler zu eliminieren Danach wird ADSUM Vt gegen Vt integrierter FLOW geplottet und mit linearer Regression die Regressionsgeraden zu den Pre Post und Overall Messungen berechnet und eingezeichnet 2Als G temass f r den erhaltenen Umrechnungsfaktor dient das Quadrat des empiri schen Korrelationskoeffizienten P der linearen Regression Bei r 1 w re die lineare bereinstimmun
36. Bei allen Kalibrierungslaufen zeigt sich deutlich dass die extremen Sitzposi tionen einen signifikanten Einfluss auf die Beziehung zwischen Respitrace Vt und pneumotachographisch ermitteltem Vt aus ben Da argumentiert wird dass der motion coefficient des RC und des AB Kompartimentes sich je nach Sitzposition verandert sind in Tabelle 8 die RC Anteile am Volumen als Mittelwerte mit SD aufgelistet In den normalen Sitzhaltungen findet sich kein Unterschied zwischen den RC Anteilen Die 3 Kalibrationspositionen Uben bei diesen Positionsanderungen keinen unter schiedlichen Einfluss aus Vor allem bei den beiden Stehsitzhaltungen wird der RC Anteil bedeutend gr sser und der Abdomen Anteil somit deutlich kleiner d h dass der Abdomenanteil bei offnerem Bein H ftwinkel unter sch tzt wird Bei der zusammengeklappten Haltung ist auff llig dass die Standardabweichung zunimmt was bedeutet dass diese Sitzposition indivi INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 76 duell sehr unterschiedliche Auswirkungen hat In einer gegebenen Position sind die Werte nicht verschieden so dass der Einfluss der Kalibrierungsposi tionen auf den registrierten RC Anteil gering war Bei extremen Positionen muss in dieser Position kalibriert werden will man einen adequaten RC Anteil Wert erhalten Kalibrie Sitzpositionen rung MSH HSH VSH SFU SSM SSV TR ZSH msh 45 7 40 9 45 8 4016 65 23 28 9 39 11 24 12 hsh
37. Danuser 147 habe mich sehr engagiert Fur die Auswertung wurde fur jeden Test das Mittel der Bewertung aller Versuchspersonen ermittelt Die verschiedenen Einschatzungen wurden mittels Pearson Momentkorrela tionen Tabelle 22 miteinander in Beziehung gesetzt Interesse Stress Schwierigkeit Anstrengung Engagement Interesse 1 Beanspruchung 0 209 1 Schwierigkeit 0 047 0 958 1 Anstrengung 0 269 0 963 0 913 1 Engagement 0 081 0 826 0 905 0 789 1 Tabelle 22 Pearson correlation matrix zwischen den Bewertungskriterien fur die ein zelnen Tests Bis auf das Interesse korrelierten alle anderen Einsch tzungen hoch signifi kant untereinander F r weitergehende Analysen wurden daher nur noch das Interesse und die Einsch tzung wie beanspruchend die Aufgabe emp funden wurde verwendet Die verschiedenen Aufgaben wurden als ver schieden beanspruchend erlebt F 35 37 4 96 p lt 0 000 sowie verschie den interessant F 34 607 4 44 p lt 0 000 Tracking Kombitest Multitest Tapp langsam Tapp schnell Beanspruchung 4 0 1 22 5 0 1 1 6 4 0 9 1 7 1 0 4 1 1 2 Interesse 4 8 1 5 8 0 1 3 8 5 1 2 1 9 0 8 2 9 1 0 Tabelle 23 Mittelwerte SD der subjektiven Einsch tzung f r die verschiedenen Aufgaben Der Multitest wurde als am beanspruchendsten erlebt gefolgt vom Kombi test das schnelle Tapping und Tracking wurde gleich eingestuft am wenigs ten beanspruchend wurde das langsame Tapping eingesch tzt Tabe
38. Entspannungs bungen kognitive Umbewertungen Verneinung Bagatellisierung 3 2 1 Reaktionsgrundlage von Umweltreizen Wir arbeiten in einer auf uns einwirkenden Umwelt Dieses Umfeld kann sich v llig oder auch nur teilweise ver ndern und wir reagieren auf diese nde INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 34 rungen Beliebige Umweltfaktoren wie L rm grelles Licht oder Ger che k nnen zu Belastungsfaktoren werden und modifizieren als solche unsere Leistung wie auch unsere Beanspruchung Wer hat nicht schon erlebt wie pl tzlicher L rm st ren und konzentriertes Arbeiten verunm glichen kann Leistungsver nderungen durch oder unter dem Einfluss von Umweltstresso ren werden entweder durch eine Steigerung der zentralen Aktivierung arou sal durch den Stressor oder durch Ablenkung erkl rt Loeb 1986 Hockey 1997 Das Konzept der gesteigerten zentralen Aktivierung kann zu Sharpless und Jasper 1956 Malmo 1959 und Duffy 1962 zur ckverfolgt werden Diese nahmen an dass die Aktivierung abh ngig ist vom sensori schen Input sowie vom Grad der momentanen T tigkeit und dass ein Akti vierungs Optimum besteht unter oder ber dem die Leistung abnimmt vergl Yerkes Dodson law Dieses Konzept wurde z B von Degel und K ster 1999 herangezogen um zu begr nden warum unter dem erregen den Duft die Leistung abnahm und unter dem beruhigenden Duft die Leis tung verbessert wurde Die Ablenkungshy
39. FLOW w hrend des Versuches nicht aufgezeichnet werden soll Maske f r FLOW Messung jetzt entfernen Versuch 9 10 In RespiG Atemmuster Messungen mit START die Aufzeichnung des Versuchs starten Den Versuch alle Phasen durchf hren und bei Phasenwechsel die Statemar ker oder bei Einzelereignissen die Eventmarker mit der Maus setzen Bei Versuchsende in RespiG Atemmuster Messungen die Aufzeichnung mit STOP beenden Post Kalibrierung RespiG 11 Dem Probanden die Maske f r die FLOW Messungen anziehen sofern diese nicht bereits im Versuch benutzt worden ist 12 Mit Kalibrierung die RespiG Kalibrierung LabView starten Ca 4 Post Kalibrie rungsphasen mit kurzen Pausen dazwischen durchf hren gem ss Anleitung am Bild schirm VOR JEDEM MESSBEGINN AUSATMEN Danach RespiG Kalibrierung mit EXIT beenden 13 Proband von den medizinischen Messger ten trennen 14 Pre und Post Kalibrierungsdaten mit RespiG Cal MATLAB auswerten um den Um rechnungsfaktor ADSUM Vt zu Vt integrierter FLOW zu finden cal Auswertung 15 Respidaten lor mit RespiG Conv zu Atemzugdaten loa aggregieren INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 101 Abbildung 11 RespiG Atemmuster Aufzeichnung LabView virtual instrument RespiG_Start vi File Edit Operate Project Windows Help RespiG Atemmuster Messungen c IHA ETHZ Juni 1999 td Yor und nach jedem Vers
40. Geruchsschwelle und 2 mit st rkerem Geruch doppelte Geruchsschwel le Jede Geruchskonzentration sowie die Reinluft wurde einerseits unter Ruhebedingungen und andererseits w hrend einer mentalen Aufgabe Multi Test pr sentiert Die vier Geruchssitzungen sowie die Sequenz der Phasen wurden mittels eines Zufallsgenerators randomisiert Der Beginn einer Sit zung war immer eine Ruhephase und jeder Ruhephase folgte eine Arbeits phase Am Ende jeder Phase f llten die Vp ein graphisches Differential aus In den zwei Vorsitzungen wurde die individuelle Geruchsschwelle f r die 4 verschiedenen Ger che mittels desselben Luftzufuhrsystems wie sp ter im eigentlichen Versuch angewendet und ausgetestet mit dem zus tzlichen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 162 Effekt dass sich die VP an die experimentelle Situation gew hnen konnten Das Freiburger Pers nlichkeitsinventar wurde in der ersten Vorsitzung aus gef llt In beiden Vorsitzungen wurde die mentale Aufgabe zweimal ge bt Am Ende der 6 Sitzungen folgte eine abschliessende Befragung und ein Debriefing Darin wurden den Versuchspersonen die Namen und die Rei henfolge der Ger che mitgeteilt 7 2 3 Apparatur Die Vp wurden an einen Schreibtisch gesetzt Stuhl und Tisch ergonomisch eingestellt und eine Nasen und Mundatmungsmaske angepasst T f rmiges TV Ventil Adults schmal oder medium Hans Rudolph Inc MO USA Die Maske war via Zwei Weg Venti
41. Geschlecht ist bei der Variable Dominanz signifikant Wenn einzig die st rkeren Ger che analysiert werden erreicht nur die Interaktion Ge ruch Kognition Geschlecht Signifikanz Unter mentaler Arbeit wird eine Situa tion als dominierender kontrollierender eingesch tzt als unter Ruhe dies kam bei den Frauen viel deutlicher zum Ausdruck Tabelle 33 5 cS s T_T T_T TTT 5 gt gt T ES T Dominance w T Valence w Arousal w T N N T N T 1 1 1 A L A ya N ya A L VO QF WP ENA HP woh PPP PIE S EEE a get Ger che und Bedingungen Ger che und Bedingungen Ger che und Bedingungen Abbildung 35 Mittelwerte von Valenz Arousal und Dominanz aufgetrennt nach Ger chen und Bedingungen hell schraffiert mentale Aufgabe dunkel schraffiert Ruhe Immer Bal ken 1 2 Pentylacetat 3 4 Menthon 5 6 H2S 7 8 NH3 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 181 Die Valenz 1 sehr angenehm 5 sehr unangenehm ist tiefer das heisst die Bedingung wurde bei den Ger chen Pentylacetat und Menthon als an genehmer bei den Ger chen H2S unter Ruhebedingung vergl mit Pentyla cetat t 2 45 p lt 0 05 unter mentaler Arbeit mit Pentylacetat t 2 455 p lt 0 05 mit Menthol t 2 27 p lt 0 05 und NH3 nicht signifikant als unange nehmer empfunden Die Erregung Arousal 1 sehr erregend 5 langwei lig ist insgesamt wenig ausgepragt und eher bei wenig erregend angesie delt d
42. Herzrate beim langsamen Tapping recht deultich abnahm Ein hnliches Verhalten wie die Herzrate zeigte die Aktivierung des M frontalis Unter den ausgef hrten Aufgaben mit verschiedenen mentalen und motorischen Antei len ergaben sich zwei verschiedene Aktivierungsmuster wobei sich einer seits Herzrate und M frontalis und andererseits dominanter M Trapezius und Atmung hnlich verhalten Viele Autoren Turner und Carroll 1985 Carroll et al 1986 1987 Harding 1987 Rouselle et al 1989 Wilson amp Eggemeier 1991 Grossman 1992 Wientjes 1992 haben unter mentaler Arbeit eine Abnahme des Inspirati onsvolumens gefunden Andere Autoren Gautier 1969 Rigg et al 1977 Bechbache et al 1979 Morgan und Cameron 1984 Allen et al 1986 Shea et al 1987 Allen und Crowell 1989 konnten keine nderung des Inspirationsvolumens bei psychischer Belastung nachweisen Im Gegensatz dazu haben Mador und Tobin 1991 eine Zunahme des Inspirationsvolu mens w hrend dem L sen von arithmetischen Aufgaben gefunden Wientjes et al 1998 stellten unter mentaler Anstrengung eine starke Zunahme des Drives Vi Ti fest In der vorliegenden Studie wurden lediglich beim Kombi test T2 und beim langsamen Tapping T4 eine Abnahme des Inspirations volumens gefunden Bei den drei anderen Aufgaben hat das Inspirationsvo lumen zugenommen Wientjes et al 1998 ver nderten die subjektive Moti vation der Versuchsteilnehmer und fanden eine Zunahme in
43. High valence neutral arousal Nr Set Description Valence Arousal Dominance male female all male female all male female all 8540 5 Athletes 7 28 766 748 4 96 5 34 5 16 5 74 6 00 15 88 1 59 1 44 1 51 2 34 2 41 2 37 1 91 1 92 1 91 5830 2 Sunset 7 37 854 800 4 98 488 492 568 640 16 07 1 80 0 82 1 48 2 40 2 86 2 65 1 93 1 84 1 91 2340 3 Family 7 65 834 803 5 35 4 53 4 90 6 02 6 31 6 18 1 36 1 10 1 26 2 03 2 29 2 20 1 77 1 93 1 86 2150 2 Baby 746 8 31 792 466 5 29 5 00 6 00 642 6 23 1 60 1 49 1 59 2 37 2 83 2 63 2 44 2 26 2 34 2160 3 Father 6 87 8 16 758 531 503 516 636 592 6 12 1 87 1 28 4 69 2 10 2 25 2 18 1 98 2 12 2 06 mean 7 33 820 7 80 5 05 5 01 5 03 596 6 21 6 10 SD 0 29 0 33 0 25 0 28 0 33 0 13 0 27 0 23 0 14 Series 4 Neutral valence low arousal Nr Set Description Valence Arousal Dominance male female all male female all male female all INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 196 5510 1 Mushroom 5 20 15 10 515 2 78 287 282 7 27 6 08 16 68 1 52 1 35 1 43 2 29 2 09 2 18 2 15
44. In M H Appley amp R Trumbull Eds Psychophysical stress Issues in re search New York Appleton Century Crofts 14 37 Lacey JI Lacey BC 1970 Some autonomic central nervous system relationships In P black Ed Physiological correlates of emotion New York Academic Press 205 228 Laffort PA und Dravnieks A An approach to a physico chemical model of olfactory stimula tion in vertebrates by single compounds J Theoretical Biology 38 335 345 1973 Lang P J 1980 Behavioral treatment and bio behavioral assessment Computer applica tions In J B Sidowski J H Johnsons amp T A Williams eds Technology in mental health care delivery systems Norwood NJ Ablex pp 119 137 Lang PJ Greenwald MK Bradley MM Hamm AO 1993 Looking at pictures Affective facial visceral and behavioral reactions Psychophysiology 30 261 273 Lang P J Bradley M M Cuthbert B N 1990 Emotion attention and the startle reflex Psychological Review 97 377 395 Lang P J Bradley M M Cuthbert B N 1997 Motivated attention Affect activation and action In P J Lang R F Simons M T Balaban Eds Attention and orienting Erl baum Hillsdale NJ 97 135 Lang PJ Bradley MM Cuthbert BN 1999 International affective picture system IAPS Instruction manual and affective ratings Technical Report A 4 The Center for Re search in Psychophysiology University of Florida Langer AW McCubbin JA Stoney CM Hutcheson JS Charlton J
45. Inspirationsfluss Vi Ti haupts chlich bedingt durch das Verhalten der Inspirationszeit Ti nimmt mit steigendem Arousal linear zu und nimmt mit steigender Valenz und Domi nanz ab d h Vi Ti ist am gr ssten bei ganz unangenehmen und stark erre genden Bildern und am kleinsten bei ganz angenehmen und besonders be ruhigenden Bildern Das Inspirations volumen Vi ist am gr ssten bei Bildern mit tiefer Valenz und Dominanz nimmt dann bei neutralen Bildern ab um bei Bildern mit hoher Valenz und Dominanz wieder leicht erh ht zu sein Diese quadratische Beziehung ist jedoch nur bei den ersten Atemz gen und nur bei etwa der H lfte der Probanden zu beobachten Die subjektive Einsch tzung der Bildserien durch unsere Versuchspersonen korrespondierte gut mit den erwarteten basierend auf den publizierten IAPS 1995 Einsch tzungen Der Bereich mit tiefer Valenz und tiefem Arousal konnte nicht wie gew nscht abgedeckt werden Bildserie 6 Dies entspricht unserer subjektiven Erfahrung dass h chst unangenehme Bilder meist auch sehr erregend sind und wurde von verschiedenen Autoren schon festgestellt Lang et al 1997 Hamm und Vaitl 1993 Greenwald et al 1989 Frauen und M nner zeigten eine etwas andere Einsch tzung der Bildstimuli Die M nner stuften die Bilder als angenehmer und dominierender ein als die weiblichen Versuchspersonen Die Frauen f hlten sich etwas erregter als die M nner dies erreichte jedoch keine Signifikanz Ein Vergleich mit
46. Intensit t I und Kognition K als within Faktor und Sex als between Faktor p Huyn Feldt nur Variabeln und Interaktionen aufgelistet wo mindestens eine Signifikanz gefunden wurde 180 Tabelle 34 Normative Einsch tzung der ausgew hlten Bilder f r Frauen M nner und beide Geschlechter zusammen gem ss Lang 1999 sowie Mittelwert und Standardabweichung SD f r jede Bildserie ccccccccsscccceestscceeesseeeeeesneeeeessaeees 197 Tabelle 35 Charakterisierung der VersuchSspersonen nsee 201 Tabelle 36 Mittelwerte und SD f r die affektiven Dimensionen der einzelnen Bildsenien DE0 001 2 2 ran nn ET 202 Tabelle 37 Vergleich der affektiven Einsch tzungen mit denen der normativen IAPS Werten p lt 0 05 p lt 0 01 p lt 0 001 eensseeesesneessnnnnnessennnnnennnnennnnnnnn 206 Tabelle 38 Lineare und Quadratische Trends zwischen Atemparametern undaffektiven Dimensionen rangskaliert S gesamte 30 s Sa 1 15 s Sb INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 291 13 Verzeichniss der Abbildungen Abbildung 1 T tigkeitsregulation unter Belastung die Regulationen sind kursiv eingezeichnet mod nach Richter und Hacker 1998 cccccccccssscccessesceeeesseeeesesneeeeees 29 Abbildung 2 Die Parameter eines Atemzuges einmal als Fluss Zeitkurve einmal als Volumen Zeitkurve dargestellt 2u02220022sssssssenssnnensnnensnnnensnnnnnnnensnnennnnn 61 Abbildung 3 Ablauf eines g
47. Juni 1999 td pre respiG_19990622_0750 loc post respiG_19990622_0801 loc File Edit Window Help Lineare Regression bei den Volumenmessungen 0 9 Messgenauigkeit OK 08H o 5 2 on D N T T T o gt Pneumotachograph Volume Vi Vt integrated FLOW Abbildung 13 Auswertung der Kalibrierungsmessungen und Anzeige des Umrech nungsfaktors Vt zu Vt wobei die Messgenauigkeit ok ist INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 111 Figure No 1 RespiG Kalibrierung c IHA ETHZ Juni 1999 td C Daten RespiG respiG_19990622_0801 loc P i l E3 File Edit Window Help Vergleich der Volumenmessungen Vt ADSUM und Vt integrierter FLOW von Kalibrationsphase 4 Signalstarke in Volt N gt oO Vt Maxima Vt Minima yt Maxima Vt Minima Vt integrierter FLOW yt ADSUM 10 15 20 Zeit in Sekunden seit Messbeginn Abbildung 14 Messwerte der letzten Kalibrierungsphase Messgenauigkeit ok Figure No 2 RespiG Kalibrierung c IHA ETHZ Juni 1999 td pre respiG_19990621_2321 loc post respiG_19990621_2330 loc Eile Edit Window Help Lineare Regression bei den Volumenmessungen 06r ACHEUNG Messfehler zu gross 0 55 5 e 05 e e 3 a a z di ost Q T oo in 2 7 E 0 4 o Bo Oe an awe eo o Be E s s e 2 0 354 er pa 3 Berne tenet 3 Ben a Sn ee er eee MRE tite Reacts cea EHE ca cddueceulgsegiecise 03H
48. Kreise zu konstatieren hier wurde nur die Reaktionszeit unter NH3 verlangsamt die Antworten hingegen wurden davon nicht beeintr chtigt Sie blieben weiterhin richtig Die r umli che Stellung in der Peripherie zusammen mit der Bewegung zwingt uns wie auch die Untersuchungen von Posner 1980 zeigen diese auch zu beant worten Die Antworten darauf erfolgten unter NH3 zwar verz gert aber kor rekt Die Reaktionszeit bei der Farbsequenzen war nicht etwa verlangsamt es wurden auch nicht Fehler im Erkennen der jeweiligen Sequenz begangen also falsche Antworten gegeben sondern die Sequenzen scheinen ganz einfach ignoriert oder nicht mehr erkannt worden zu sein Entweder wurde die Aufgabe re definiert im Sinne von Achte nicht mehr auf die Farbse quenzen Oder die Farbsequenzen beanspruchten den gleichen Verarbei tungsmodus wie die Ger che Oder die Ger che standen in einem Zusam menhang mit der beabsichtigten Handlung die Farbsequenzen zu erkennen und darauf zu reagieren Eine Erkl rungsm glichkeit ist dass die Ged chtnissaufgabe und die Ger che auf dieselbe kognitive Ressource zur ckgreifen Interferenz Lorig 1999 argumentiert dass Ger che zeitliche Gemische darstellen Um ol faktorische Signale zu interpretieren muss das zentrale Nervensystem neu rale Codes ber eine gewisse Zeitdauer akkumulieren Dasselbe gilt f r die Farbsequenz Aufgabe man muss die letzten zwei Farben im Kopf behalten
49. Psychology 49 123 135 Van Toller S 1988 Emotions and the brain In S van Toller G Dodd Eds Perfumery The psychology and biology of fragrance Landon Chapman and Hall INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 282 Varioport Bedienungsanleitung Ausgabe 1 Stand 1 7 99 Veltman J A Gaillard A W K 1998 Physiological workload reactions to increasing levels of task difficulty Ergonomics 41 5 656 699 Vernet Maudry E Alaoui Ismaili O Dittmar A Economides S 1995 Connexion between olfaction and emotion estimated by autonomic nervous system abstract Chemical Senses 20 128 129 Verschakelen JA Deschepper K Clarysse Demedts M 1989 Eur Respir J 2 71 77 Viala D 1997 Coordination of Locomotion and Respiration InAD Miller AL Bianchi BP Bishop Eds Neural control of the respiratory muscles New York CRC Press p 285 296 Vila J Perez M N Fernandez M C Pegalajar J Sanchez M 1997 Attentional modula tion of the cardiac defense response in humans Psychophysiology 34 482 487 von Euler C 1986 Brain stem mechanisms for generation and control of breathing pattern In Cherniak NS Widdicombe JG Handbook pf physiology Control of breathing Sec 3 Vol Il Part 1 Bethesda MD Am Physiol Soc 1 67 von Euler C 1977 The functional organization of the respiratory phase switching mecha nisms Fed Proc 36 2375 2380 von Gerhardt HJ und Rauh Ch 1963 Objekt
50. Resp Physiol 1 193 205 Heyder J Gebhard J Rudolf G Schiller F Stahlhofer W Deposition of particles in the hu man respiratory tract in the size range 0 005 15 um J Aerosol Sci 17 811 825 1986 Hockey G R J Coles M Gaillard A W K 1986 Energetical issues in research on hu man information processing In Hockey G R J Gaillard A W K Coles M Eds Energetics and Human Information Processing M Nijhoff Publishers Dordrecht 3 22 Hockey G R J 1970 The effect of loud noise on attentional selectivity Quaterly Journal of Experimental Psychology 22 28 36 Hockey G R J 1979 Stress and the cognitive components of skilled performance In V Hamilton amp D W Warburton eds Human Stress and Cognition Chichester John Wiley Hockey G R J 1997 Compensatory control in the regulation of human performance under stress and high workload A cognitive energetical framework Biol Psychol 45 73 93 James W 1884 What is an emotion Mind 9 188 205 Jarrard LE 1995 What does the hippocampus really do Behav Brain Res 71 1 10 Jasinkas CL Wilson BA Hoare J 1980 Entrainment of breathing rate to movement fre quency during work at two intensities Respir Physiol 42 199 Jersild AT 1927 Mental set and shift Archives of Psychology 9 whole issue Jung CG 1960 Psychologische Typen Z rich Rascher Kaczmarek LK Levitan IB 1987 Neuromodulation The biochemical control of neuronal excitability New York Ox
51. Stimulus zu berrollen Perez und Tobin 1985 propagieren dass der Wechsel von nasaler zu oraler Atmung den wichtigsten Faktor f r die Ver n derungen der Ventilation unter Mundst ckatmung darstelle Der Wechsel von der Nasen zur Mundatmung unter Arbeitsbelastung erfolgt an einem Umschlagpunkt von ungef hr 35 L min Niimiaa et al 1980 Diese Minuten ventilation setzt bereits eine recht hohe Arbeitsbelastung voraus so dass die obigen Daten Bloch et al 1995 mit diesem Umschlagspunkt bereinstim men d rften Je nach Fragestellung ist es daher wesentlich eine Messme thode zu w hlen f r die kein Mundst ck erforderlich ist 4 1 1 2 Impedance Pneumography Zwei Standard EKG Elektroden werden auf der Brustwand platziert Sie die nen gleichzeitig als Sender und Empf nger eines alternierenden Stromes zwecks Berechnung der Impedanz Askanazi et al 1978 Die dadurch er zeugte Wellenform ist qualitativ gleichwertig wie die mittels Spirometrie auf gezeichnete Wellenform Das Instrument ist jedoch nicht im Stande quantita tive Volumenmessungen zu liefern Tobin 1986 und ist auch nicht beson ders gut geeignet zur Bestimmung der Atemfrequenz Sackner und Krieger 1985 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 64 4 1 1 3 Mercury in silastic strain gauges Dieser Tranducer besteht aus einem mit Quecksilber gef llten Gummi schlauch der um die Brustwand geschlungen wird Tobin 1986 Ver nde rung
52. Verf gung Auf dem Bildschirm wurde die Stiftspitze als Kreis sichtbar Der Arbeitsplatz konnte auch f r Linksh ndler eingerichtet werden ergonomische Kriterien wurden ber cksichtigt um es der Vp so be quem wie m glich zu gestalten Mit der einen Hand f hrte die Vp den Stift mit der anderen Hand musste sie zwei Tasten auf der Tastatur bedienen Beim Trackingtest bewegt sich ein Zielobjekt auf einer zuf lligen nicht sicht baren Bahn Die Vp musste dem Zielobjekt hnlich einer Kaulquappe mit dem Stift m glichst genau folgen Die Abweichungen zwischen Zielobjekt und Kreis werden in Pixels gemessen und stellt den Leistungsscore des Trackingtests dar Das Zielobjekt des Trackingtestes ver nderte in regelm ssigen Abst nden seine Farbe erschien also in rot oder blau oder gr n Die Vp musste sich die Reihenfolge der Farben merken Sobald die drei Farben einzeln hinterein ander erschienen waren musste die Vp eine Taste auf der Tastatur dr cken F r den Ged chtnistest gab es drei Leistungs Scores einen qualitativen Pa rameter richtige Antworten pro gegebene Antworten einen quantitativen Parameter richtige Antworten pro vorgegebene richtige Sequenz sowie die Reaktionszeit In jeder Ecke des Bildschirmes befand sich ein kleiner gemusterter Kreis In unregelm ssigen Abst nden begann einer der Kreise zu zittern Sobald ein Kreis anfing zu zittern muss die Vp die zweite Taste auf der Tastatur dr cken Die Leistung
53. Vi mit steigen der psychomentaler Belastung Sie schlossen daraus dass Vi ein guter Stressindikator sein m sse Im vorliegenden Versuch zeigt Vi sowie auch MV und Vi Ti ein hnliches Verhalten wie die Aktivierung des nicht Aufgaben relevanten dominanten Trapezius Weber et al 1980 untersuchten die Auswirkungen von 4 ver schiedenen repetitiven Aufgaben auf die Aktivierung des M Trapezius und M Splenius capitis Die zwei Aufgaben die eine Diskriminierung verlangten INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 152 wiesen eine deutlich erh hte Aktivierung der Nackenmuskulatur auf Waersted et al 1991 konnte bei einer Untergruppe seiner Versuchsperso nen aufzeigen dass je komplexer eine Aufgabe desto h her war die Aktivie rung im Trapezius Boucsein und Thun 1996 wiesen unter gut kontrollierten Feldbedingungen die aktivational unterschiedliche Wirksamkeit von Unter brechungen auf die Aktivierung des M Trapezius w hrend der Arbeit nach Eine offizielle Kurzpause verringerte die EMG Aktivit t des Trapezius w h rend eine erzwungenen Pause Absturz des Computers die Trapezius Akti vit t ansteigen liess Der M Trapezius weist bei gesunden Versuchsperso nen die h chste Frequenz von Empfindungs Punkten tender points Yunus et al 1981 Trigger Punkten Sola et al 1955 und Ber hrungs Empfindlich keit Nakata et al 1993 unter den Aufgaben irrelevanten Muskeln auf Im Zusammenhang mit Arbeit
54. affektive Dimension mit den dazugeh renden physiologischen Parame tern Eine Varianzanalyse mit Messwiederholungen wurde f r jeden physio logischen Parameter mit dem Rang als within Faktor und Sex und Extraver sion als gruppierende Faktoren durchgef hrt Zur berpr fung eines linea ren oder quadratischen Zusammenhanges wurden polynominale Kontraste angewendet Zus tzlich wurden die Mittelwerte des Rang Samples f r Va INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 201 lenz Arousal und Dominanz mit dem Mittel des physiologischen Parameters korreliert Dies wurde auch f r jede einzelne Versuchsperson durchgef hrt 8 3 Ergebnisse 8 3 1 Versuchspersonen Versuchsperson Sex Extraversion Neurotizismus Wert 1 9 Gruppe Wert 1 9 Gruppe 1 w 2 introvertiert 5 neutral 2 m 5 neutral 3 stabil 3 m 5 neutral 2 stabil 4 m 7 extravertiert 4 neutral 5 m 2 introvertiert 6 neutral 6 m 5 neutral 7 instabil 7 m 3 introvertiert 9 instabil 8 w 7 extravertiert 4 neutral 9 w 4 neutral 6 neutral 10 w 8 extravertiert 7 instabil 11 w 3 introvertiert 4 neutral 12 m 7 extravertiert 5 neutral 13 m 3 introvertiert 5 neutral 14 w 8 extravertiert 4 neutral 15 m 2 introvertiert 4 neutral 16 w 5 neutral 3 stabil 17 w 4 neutral 8 instabil 18 m 5 neutral 5 neutral 19 m 1 introvertiert 4 neutral 20 m 5 neutral 6 neutral 21 m 7 extravertiert 5 neutral 22 m 6 neutral 5 neutral 23 m 4 neutral 8 instabil 24 m 6 neutral 3 stabil 2
55. auf das Herz mediiert z B Porges 1994 Klinke und Silbernag 1994 S 699 700 So fanden Porges und Bohrer 1990 dass der Atemrhythmus hoch mit der HRV korrelierte Es erkl rt aber nicht das Verhalten der HRV bei den wenig erregenden Bildern Es ist bekannt dass unter aufmerksamkeitsfordernden Aufgaben oder Bedingungen die HRV abnimmt Porges 1972 Porges und Raskin 1969 Richards und Casey 1991 so k nnten die Abnahme der HRV bei den wenig erregenden Bildern das aufmerksame Betrachten der Bilder repr sentieren Beim Betrachten des Verhaltens der verschiedenen Atemparameter f r jede einzelne Bildserie konnten unterschiedliche Muster sowie unterschiedliche Abfolgen beobachtet werden die nahe legen dass die physiolgischen Ant worten eine Emotions Spezifit t aufweisen Diese Untersuchung wurde pri INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 227 mar um das affektive Dimensionsmodell angelegt und zielte nicht darauf zu berpr fen ob Gef hle spezifische Atemmuster hervorufen wie dies Bloch et al 1991 Santibanez und Bloch 1986 Levenson et al 1990 und Feleky 1914 versucht haben Weder st tzt diese Untersuchung noch stellt sie die se Forschungsrichtung in Frage sie zeigt aber deutlich dass das affektive Dimensionsmodell doch einen grossen Teil der Atemantwort erkl ren kann Dieses Modell wurde gew hlt da wir ein bestehendes und operationalisier bares Modell brauchten was durch die Arbeiten der G
56. bei der ein Mass f r die Unsicherheit des Resultates angegeben werden kann e Der Benutzer sollte eine M glichkeit haben zu erkennen ob seine Da ten korrekt ausgewertet wurden f ADSUM und FLOW stimmen zeitlich nicht immer exakt berein in der L nge der Atemz ge da es sich um verschiedene Messmethoden han delt Es muss eine sinnvolle Variante f r den Abgleich gefunden werden g Die Auswertung sollte innert n tzlicher Frist durchf hrbar sein L sungen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 93 a W hrend der Suche nach Atemz gen wird eine Spike Elimination durchgef hrt respigaggr m Die Messwerte beider Signale integrierter Flow und ADSUM werden wahrend der Aggregation auf Spikes untersucht und diese gegebenenfalls eliminiert durch Uberschreiben mit dem Wert vor dem Sprung im Signal Die Variable isSpike ist 0 zu Beginn Sobald nun ein delta gt spikeDelta zwischen dem letzten und aktuellem Messwert entdeckt wird setzt man isSpike auf 1 Der jeweils aktuelle Messwert wird danach solange mit dem Messwert vor dem Spike berschrieben bis ein delta lt noSpikeDelta zwischen dem aktuellen Mess wert und demjenigen vor dem entdeckten Spike entdeckt wird Danach wird das Signal wie der unver ndert an die Aggregation weitergegeben Die Spike Elimination entdeckt zwar nur extreme Spikes doch hat sich dies als ge n gend erwiesen Ohne Spike Elimination w rde der Min Max Algorithmus
57. den normativen IAPS Einsch tzungen IAPS 1995 zeigte dass diese Differenzen auch in der viel gr sseren Stichprobe vorhanden sind wobei die Unterschiede in unserer Studie deutlicher hervortraten Nicht nur die affektive Einsch tzung ist verschieden auch die physiologischen Parameter zeigen ge schlechtsspezifische Unterschiede So steigerten die Frauen w hrend den meisten Bildserien das Vi daraus resultierte dass die Zunahme des Inhala tionsflusses gr sser war als bei den M nnern w hrend dem Bilder Anschau en Dasselbe Verhalten beim Betrachten der Bilder wurde auch f r die Herz rate festgestellt Auch die Variabilit t der Herzrate verhielt sich anders w h rend die M nner eine allgemeine Abnahme aufwiesen zeigten die Frauen eine deutliche quadratische Abh ngigkeit von der Erregungseinsch tzung Zusammengenommen weist dies darauf hin dass jedenfalls im westlichen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 221 Kulturkreis das Geschlecht einen Einfluss auf die affektive Einschatzung von Bildern und auf die Intensit t der physiologischen Reaktionen aus bt Zus tzlich zum Geschlecht zeigte die Pers nlichkeitsvariable Extraversion einen Einfluss auf die Atemparameter Erstens wiesen die Extravertierten in den Pausen eine andere n mlich flachere Atmung kleineres Vi auf Dass Pers nlichkeitsvariablen einen Einfluss auf die Ruheatmung haben wurde schon von Wientjes et al 1986 gezeigt Er fand da
58. der Lunge wurde es m glich die Anteile der Kompartimente eines Atemzuges zu be schreiben und das Atemzugvolumen Uber die Bewegungsveranderung zu erfassen Beim Einatmen vergr ssern sich beide RC und AB und beim Ausatmen verkleinern sie sich bis sie wieder die Ruhestellung erreichen Abnormale Bewegungen k nnen in drei Formen unterteilt werden 1 Asynchrone Bewegung bei der sich beide Kompartimente in die gleiche Richtung bewegen wobei jedoch die Bewegungsrate unterschiedlich ist 2 Paradoxe Bewegung bei der sich entweder das eine oder das andere Kompartiment in der entgegengesetzten Richtung bewegt Daraus resultiert ein minimales Atemzugvolumen 3 Variationszunahme der relativen Anteile der zwei Kompartimente von Atemzug zu Atemzug was sich mit der Zuhilfenahme akkzessorischer A temmuskeln erkl ren l sst Roussos 1982 Paradoxe Bewegungen des RC sind charakteristisch f r Patienten mit Hirnstrangl sionen w hrend sich bei Patienten mit einer Zwerchfelll hmung eine paradoxe Bewegung des AB Kompartimentes zeigt Eine inspiratori sche Belastung der Atmung kann paradoxe Bewegungen verursachen To bin et al 1987 Paradoxe Bewegungen verursachen ein schlechteres Kos ten Nutzen Verh ltnis der Atemarbeit Die Aufzeichnung der Bewegungselemente erm glicht es auch eine eventu elle Ver nderung der end exspiratorischen Ausgangslage im RC und im AB Kompartiment zu beschreiben Yan et al 1996 Die Analyse de
59. die bergansphase zwischen Ausatmung und Einatmung fiel Als potenter Umweltsensor ist die Nase im Stande Umweltchemikalien be reits bei sehr geringer Konzentration wahrzunehmen und als angenehm o der unangenehm zu kategorisieren In der Literatur sind in Bezug auf At mung und Ger che zwei verschiedene Forschungslinien zu unterscheiden Der erste Ansatz sucht prim r nach einem objektiven Mass f r die Geruchs wahrnehmung indem Atemver nderungen zu der wahrgenommenen Ge ruchsintensit t in Beziehung gesetzt werden von Gerhard und Rauh 1963 Guidziol und Gramoski 1987 Der zweite Ansatz geht davon aus dass die Atmung kurz nach einem Geruchsreiz eine olfaktorielle und oder eine tri geminale Stimulation representiert Die meisten Ger che werden jedoch von beiden Nerven wahrgenommen vom N olfaktorius dem eigentlichen Riech nerv sowie vom N Trigeminus der bei Ger chen v a den schleimhautrei zenden Anteil wahrzunehmen vermag Gewisse Ger che werden vorwie gend vom N Trigeminus andere wiederum eher olfaktoriell registiert Dunn et al 1982 und sp ter auch Shustermann und Balmes 1997 stellten nach einer abrupt pr sentierten stark irritierenden CO2 Konzentration eine vor bergehende Reflexapnoe fest Die Autoren schlossen daraus dass die Atmung jedenfalls f r Stimuli die eine wahrnehmbare nasale Irritation ver ursachen ein zuverl ssiges Wahrnehmungs Korrelat darstelle Dieses Re sultat kann aber auch dahingehen
60. eee ee EO 0 ee wweiboidydney SCOR ooo ooo 40 gt be eo 4 LO pa MIA SAS doy Neginy awayu Ayes Hidsey Schematische Darstellung des internen Aufbaus des Hauptmoduls von Abbildung 6 RespiG INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 87 gezeigt dass ab ca 800 Hertz LabView auf einem Pentium 90 MHz mit 64 MB RAM etwas zu langsam ist und u U mit dem Fehler Bufer o verwritten die Aufzeichung stoppt Bei 200 Hz f r Respi und und 600 Hz f r EMG ist LabView aber genug schnell Da mit der h heren Sam plerate EMG aufgezeichnet wird wurde verlangt dass diese ein ganz zahliges Vielfaches Respi_To_EMG Faktor der tieferen Samplerate Respi sein muss Die in einem mehrdimensionalen Array eingelesenen Datenpakete werden zur Berechnung der Respi Daten vorg ngig aus ged nnt array decimate Funktion des Erweiterungspaketes was mir aber nicht zur Verf gung stand Dazu wird jeder Respi_To_EMG Faktor te Wert aus dem Ursprungsarray gel scht in einer For Schleife Eine alternative ausged nnte Indizierung w re einiges rechen intensiver F r den Benutzer sind die zwei Statemarker als Listbox bei welcher alle Eintr ge 0 9 gleichzeitig sichtbar sind realisiert Diese k nnen mit der Maus selektiert werden Als default ist O kein besonderer Zustand markiert Einziges Problem ist dass wir den Wert des Statemarkers nicht direkt am Array der Messdaten anh
61. eingestuft so wird auch die Dominanz tief eingestuft dassel be gilt f r hohe Einstufungen Zwischen Valenz und Arousal konnte keine relevante Korrelation gefunden werden Spearman R 0 248 wie auch zwischen Arousal und Dominanz Spearman R 0 386 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 206 10 wa a 9 o o E I 8 o amp 7 er 7H p Rv e S 6r j g seo 4 lt P Z 5F e D EDES 3 4 o o 80 amp o a 3 8 g e 2 o 6 1 8 o 80 0 l l fi l l l I l l 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 VALENCE Abbildung 40 Valenz und Dominanz Einstufungen 8 3 2 3 Vergleich der Einsch tzungen mit den normativen IAPS Ein sch tzungen Die affektiven Einsch tzungen der M nner Frauen und aller Versuchsper sonen wurden mit den Mittelwerten der IAPS Lang 1999 verglichen Signi fikante Unterschiede sind in Tabelle 37 angegeben Series 6 _ 343 3 47 3 24 28 333 3 10 383 45 4060r 3857 460 412 431343 445387 81 262 2 35 2371 64 2442 03 5 06 5 53 5 58 6 07 5 35 5 7 7 3 92 3 71 3 62243 3 71 3 13 Tabelle 37 Vergleich der affektiven Einsch tzungen mit denen der normativen IAPS Werten p lt 0 05 p lt 0 01 p lt 0 001 Diese Resultate mussen vorsichtig interpretiert werden da die IAPS Werte den Mittelwert der Mittelwerte der 5 gebrauchten Bilder darstellen wahrend in unserer Untersuchung die Versuchspersonen die gesamte
62. entspricht 100 Vt des ADSUM Signals dem durchschnittlichen Atemvolumen w hrend der Kalibrierungszeit Die zwei Anteile RC rip cage und AB abdominal sind entsprechend verst rkt oder abgeschw cht Am analogen Ausgang entpricht 100 Vt exakt 0 4 Volt nach der Kalibrierung vgl NIMS Manual 1995 5 3 2 Kalibrierung von RespiG Eine Kalibrierung von RespiG erm glicht die Umrechnung von ADSUM Vt Messwerten Repitrace PLUS auf absolute Volumina in Milliliter Dazu wer den in mehreren Kalibrationsphasen bei den Atembewegungen sowohl FLOW mittels des Pneumotachographen CPX D wie auch ADSUM gemes sen Anschliessend kann daraus unter Verwendung von linearer Regression ein Umrechnungsfaktor von Vt nach Vt ermittelt werden Zus tzlich kann bei eine Kalibrierung VOR und NACH der eigentlichen Messung festgestellt INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 103 werden ob sich die Respitrace PLUS Bander verschoben haben und die Messungen deshalb verworfen werden m ssen Abbildung 12 Wird der Umrechnungsfaktor und die Mess berpr fung nicht ben tigt so kann die RespiG Kalibrierung weggelassen werden Sie hat keinen Einfluss auf die Aufzeichnung der Roh Messdaten mit RespiG Der Umrechnungsfak tor wird erst anschliessend an die Aufzeichnung in der Auswertung und Aggregation der Messdaten mit MATLAB verwendet Es ist wichtig dass diese Kalibrierung bei jedem Versuch separat erfolgt Die Messsignale der Respi
63. etliche Spikes als Minimum oder Maximum im Signal erkennen was eine korrekte Bestimmung von A temvolumina verhindern w rde Beim Setzen der Werte spikeDelta und noSpikeDelta muss beachtet werden dass ein zu kleines spikeDelta dazu f hren kann dass das Messsignal auch dort berschrieben wird wo nur schnelle Atemz ge stattgefunden haben und gar keine Spikes Ein zu kleines noSpikeDelta kann katastrophale Auswirkungen auf das Messsignal haben da ein Spike der in mehreren Schritten schnell nach oben und danach in einem Schritt sehr schnell nach unten ausschl ggt zu einem permanenten berschreiben der Nachfolgemesswerte f hren kann da der vor spike Messwert zu weit vom aktuellen Messwert weg ist um ein Zur ck kehren zu erlauben Das Messsignal w rde dann konstant berschrieben und dadurch un brauchbar b Zur Bestimmung der Atemz ge wurde ein Min Max Algorithmus entwi ckelt welcher lokale Minima und Maxima in bestimmten Schranken und Nebenbedingungen findet Dieser wurde auch probehalber mit LabView in aufwendiger Kleinarbeit erstellt Es hat sich aber gezeigt dass Lab View viel zu unflexibel ist um den Algorithmus auszutesten oder gar verschiedene Variante durchzuspielen und vern nftig zu visualisieren Zus tzlich wird durch die Realtimeberechnungen auch noch die maximal m gliche Samplerate verringert da LabView sich sonst berfordert Deshalb wurde der Algorithmus in MATLAB programmiert Damit man eine Ide
64. gekennzeichnet zudem k nnen wir den Atem auch willentlich f r eine beschr nkte Dauer anhalten und trotzdem weiterle ben Ein robuster physiologischer Parameter wie z B die Herzrate verf gt keineswegs ber eine derart grosse Regulationsbreite Ausserdem l sst sich die Ventilation auf zwei verschiedene Arten modulie ren ber zeitliche Faktoren sowie ber Volumenfaktoren Somit kann eine Steigerung der Ventilation durch eine Volumenerh hung oder durch eine Zeitverk rzung bedingt sein Stellen wir uns zur Veranschaulichung der Atemmodulation folgende Situati on vor Es ist Mitternacht und Sie befinden sich allein in einem Parkhaus Da h ren Sie ein pl tzliches undefinierbares Ger usch H chstwahrscheinlich werden Sie zun chst scharf und kurz einatmen und den Atem kurz anhalten Doch wie Sie danach weiter atmen h ngt sehr stark von Ihrem Verhalten und Ihrer emotionalen Reaktion ab A Stellt sich nun bei Ihnen die Angst ein wie bei jedem normalen Sterb lichen der f r solche Situationen kaum gewappnet ist so sind Sie sogleich innerlich aufgeregt beginnen unmittelbar schnell und oberfl ch lich zu atmen und steigern insgesamt ihre Ventilation und damit auch ihren erregten Zustand B Sind Sie jedoch zuf llig ein ausgebildeter K mpfer oder sonstwie f r im Umgang mit solchen Situationen trainiert so f hlen Sie sich dieser Lage gewachsen haben Ihre Angst im Griff und bleiben innerlich ruhiger Sie begi
65. higkeit noch f r die Herzrate konnten Unterschiede ber die Pausen gefunden wer den 8 3 5 2 Between Subjekt Effekte Geschlechtsunterschiede wurden w hrend dem Betrachten der Bildserien in der HR Antwort festgestellt Sb F 4 500 1 22 p 0 045 Frauen zeigten eine leichte Zunahme der HR w hrend M nner eher eine Abnahme der HR aufwiesen beim Betrachten der Bildserien Die Unterschiede wurden v a bei den sehr wenig und den sehr erregenden Serien sichtbar Die Pers nlich keitsvariable Extraversion zeigte keinen Effekt weder auf die HR noch auf die SC INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 217 8 3 6 Affektiven Dimensionen und Herzrate und Hautleitf higkeit 8 3 6 1 Valenz Weder wurde ein linearer noch ein quadratischer Zusammenhang zwischen HR oder SC mit Valenz gefunden 8 3 6 2 Arousal Signifikante lineare Trends zwischen Arousal und SC konnten w hrend allen Zeitintervallen festgestellt werden S F 9 219 1 21 p 0 006 Sa F 7 202 1 21 p 0 014 Sb F 9 843 1 21 p 0 005 Die Hautleitf hig keit nimmt monoton mit steigendem Arousal zu Der lineare Trend erkl rt 58 49 und 59 der Variabilit t der drei Zeitintervalle Auch die Variabili t t SCV zeigte eine lineare Beziehung mit Arousal F 7 44 1 21 p 0 013 Gleich wie SC nimmt SCV mit zunehmendem Arousal zu und erkl rt 58 der Arousal Variabilit t Eine signifikante quadratische Beziehung zwischen der Herzraten Variabilitat HR
66. hrend Test und Pausen Alle gemessenen Atemparameter w hrend den Testphasen unterschieden sich signifikant von den Atemparametern w hrend den Pausenphasen Tabelle 15 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 138 p Wert F Wert 1 23 Inspirationsvolumen Vi 0 003 4 629 Inspriationszeit Ti 0 000 95 748 Drive Vi Ti 0 000 106 996 Totale Atemzeit Ttot 0 000 79 446 Minutenventilation MV 0 000 47 327 Tabelle 15 ANOVA p und F Werte f r den Vergleich der Atemparameter der Test und Pausenphasen 6 3 4 Unterschiede in der Atmung bei M nnern und Frauen M nner und Frauen atmen signifikant unterschiedlich Aus der Literatur Clausen 1951 ist bekannt dass Frauen einen signifikant h heren Anteil an Brustatmung RC haben als M nner Dieser Befund konnte in der vorlie genden Studie ebenfalls auf Signifikanzniveau best tigt werden p 0 002 p Wert F Wert RC Test 0 006 8 339 RC Pausen 0 256 1 361 RC T P 0 002 10 103 Tabelle 16 Zusammenstellung der ANOVA p und F Werte des gruppierenden Faktors Geschlecht f r die Brustkorbatmung RC Vergleich der Anteile Brustatmung zwischen Frauen 1 und M nnern 2 80 000 70 000 60 000 50 000 40 000 30 000 g Pausen amp Tests 20 000 10 000 0 000 Anteile Brustatmung in Sex Abbildung 22 Darstellung der Anteile der Brustatmung bei Frauen und M nnern am gesamten Volumen w hrend den Test und
67. im peripheren Aufmerksamkeitstest wurde analog zum Gedachtnistest mit drei Leistungsparametern beschrieben 7 2 7 Fragebogen Jede Vp musste zu Beginn der ersten Sitzung Angaben zu ihrer Person machen Freiburger Pers nlichkeitsinventar FPI Von den 12 Pers nlichkeitsdi mensionen wurden 3 zwecks genauerer Beschreibung der Versuchsperso INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 165 nen herangezogen K rperliche Beschwerden Gesundheitssorgen und Ext raversion Introversion Semantisches Differential Die Vp musste in den Geruchssitzungen nach jeder Versuchsphase ihre subjektive Emotionslage anhand des Self Assessment Manikin SAM von Lang 1980 einsch tzen Lang hat das SAM als ein non verbales Beurteilungsverfahren konstruiert Es enth lt drei Bildserien welche die Dimensionen Valenz Erregung und Dominanz darstellen Jede Dimension zeigt eine Bildserie von 5 Figuren Die Valenz dimension erstreckt sich von einem l chelnden angenehmen bis zu einem v llig unerfreulichen unangenehmen Gesichtsausdruck Die Erregungs dimension f hrt von erregt viele Zacken in der Bauchregion Augen weit ge ffnet bis zur Dimension ruhig zackenfreie Bauchregion Augen ge schlossen Die Dominanzdimension beginnt mit einer kleinen Figur im gros sen Raum submissiv und endet mit einer den Rahmen berbordenden Figur dominant Die Vp mussten in jeder Dimension an jener
68. interpretiert Die Abnahme von Ti nach irritierenden Geruchskonzentrationen Walker et al 2001 impliziert dass in der Atmung zus tzlich die spezifische Aktivierung des N Trigeminus sichtbar wird Mit Ausnahme einer Untersuchung Walker et al 1997 bei der es um die Auswirkungen von Passiv Rauch auf das A temmuster geht sind keine Untersuchungen von chemischen Umweltsti muli die l nger dauernde Atemmusterver nderungen bewirken bekannt Darum werden im Experiment Einfluss von Ger chen auf die Atmung und Leistung nicht nur kurzzeitige Atemantworten untersucht sondern auch l n ger andauernde Atemanpassungen Das Experiment wurde entworfen um einerseits durchschnittliche Atemwerte anl sslich einer zwei min tigen Ex position durch verschiedene Ger che zu untersuchen andererseits aber auch um kurze vor bergehende Atemantworten auf den Geruchsstimulus zu analysieren und zwar im Ruhezustand sowie bei mentaler Arbeit Der Einfluss von Ger chen auf das Verhalten und die mentale Leistung von Menschen ist ein Ph nomen das sich einer breiten Akzeptanz erfreut ob INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 50 wohl bis anhin berzeugende wissenschaftliche Beweise daf r ausstehen F nfj hrige Kinder erbrachten bei einem kognitiven Test in einem Raum mit und einem andern Raum ohne Geruch Epple und Herz 1999 dieselbe Leis tung Gilbert et al 1997 untersuchten die Auswirkungen von Ger chen
69. ist 1 Pentylacetat 2 Menthone 3 H2S 4 NH3 Der Einfluss der mentalen Arbeit konnte in allen Atemparametern hoch signi fikant nachgewiesen werden Der Einfluss des Geruches ist weniger ausge pr gt und nur in der Einatmungszeit Ti zuverl ssig ersichtlich Es zeigt sich dass bei NH3 Exposition abh ngig von der Geruchsintensit t schneller eingeatmet wird 7 3 2 2 Auswertung ber 5 Atemz ge vor und nach Geruchsstimulus Da kurz nach dem Geruchsstimulus eine Geruchsantwort optisch sichtbar wurde gingen wir zur ck zu den Rohdaten und analysierten die Phasen oh ne Geruch sowie die Phasen mit dem st rkeren Geruch wie folgt INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 172 Geruch Median Median Der Median des 2 6 Atemzuges nach dem Geruch wurde in des Medi ans des 6 2 Atemzuges vor dem Geruch ausgedr ckt Mit dem Wilcoxon Test wurde gepr ft ob ein Unterschied zwischen den Phasen ohne Geruch und den Phasen mit Geruch besteht Tabelle 29 Untersucht wurden die Atemparameter Ti und Vi Ti Drive Geruch Ti Vi Drive 7 3 2 3 Ti R2 M2 R2 M2 Pentylacetat RO ns ns MO ns ns Menthon RO ns ns MO ns ns H2S RO Z 1 49 p 0 13 Z 1 57 p 0 06 MO Z 2 8 p 0 005 Z 1 98 p 0 01 NH3 RO Z 2 19 p 0 02 Z 1 73 p 0 08 MO Z 2 35 p 0 019 Z 2 59 p 0 01 Tabelle 29 Resultate des Wilcoxon Tests ber Drive und Ti nach Geruch in vo
70. klassifizieren Einfl sse von Ger chen auf unser Verhalten und die mentale Leistung sind Ph nomene die generell akzeptiert werden obwohl die wissenschaftliche Beweisf hrung als mangel haft einzustufen ist Shustermann 1992 zeigte auf dass Geruchsbel sti gungen einem grossen Anteil der eingereichten Beschwerden an die zu st ndigen US Air Pollution Beh rden zugrunde liegen Untersuchungen ber Geruchsauswirkungen auf die mentale Leistung konn ten in der Mehrzahl keine direkten Auswirkungen nachweisen So wurde ei ne kognitiven Aufgabe von 5 Jahre alten Kindern gleich gut gel st in einem geruchsfreien oder in R umen mit verschiedenen Ger chen Die Kinder wurden vorg ngig einer Situation unterzogen wo ein Geruch vorhanden war und sie ein frustrierenden Erlebnis hatten Wenn in der nachfolgenden Auf gabensituation dieser spezielle Geruch vorhanden war zeigten diese Kinder eine Abnahme in der kongitiven Leistung Die Untersuchung wies nach dass die Ger che auf die experimentelle Situation konditioniert wurden und das Verhalten der Kinder beeinflusste Epple und Herz 1999 Gilbert et al 1997 untersuchten die Auswirkungen von Ger chen auf die Stimmung und die Leistung und fanden keinen Einfluss darauf die Suggestion eines Geruches hingegen bewirkte eine Geschlechts abh ngige Interaktion auf die Leistung in einer sogenannten digit span deletion Aufgabe In all diesen Untersu chungen war der Untersuchungs Raum mit einem angenehm
71. kurz auf die wesentlichen Publikationen verwiesen Atmung und Induktion von Krankheit Gardener 1996 Wientjes 1993 Grossman und Wientjes 1989 Bass und Gardener 1985 Grossmann 1983 Fokkema 1999 Atemmuster ver nderungen durch Krankheit Tobin et al 1983 Atmung und Gesellschaft Neubeck 1992 Intervention Dixhoorn 1998 Vor allem im arbeitsmedizinisch wichtigen Bereich der Beziehung zwischen Krankheit Atmung Wohlbe finden sind weiterf hrende Untersuchungen notwendig insbesondere bietet sich die Atmung da sie willk rlich steuerbar ist als Interventionsinstrument an Mit Ausnahme der wenigen Frequenz und Minutenventilationserfassungen durch Ergospirometrie hat die Atemmustererfassung noch keinen Eingang in die arbeits und umweltmedizinische Forschung gefunden Doch gerade in Hinsicht auf die Untersuchung der Aufnahme und Auswirkungen von Noxen verspricht das Erfassen von Atemmustern Aufschluss ber wichtige modulie rende Effektfaktoren Wie gezeigt werden konnte gen gten bereits minimale Gas Konzentrationen um das Atemmuster zu ver ndern Dieses stellt dem nach einen h chst sensiblen Parameter dar um die Einfl sse luftgetragener Stoffe zu untersuchen Der Einbezug von sprachlichen usserungen in die Atmungsuntersuchung d rfte ein weiterer h chst aufschlussreicher Schritt in der Untersuchung der Beanspruchung darstellen Sprechen ist unser Hauptkommunikationsmittel In der Art und Weise wie die Atmung f r das Spre
72. linear 58 Sb linear 48 Sb linear 90 p lt 0 000 p 0 002 p lt 0 000 Tabelle 38 Lineare und Quadratische Trends zwischen Atemparametern undaffekti ven Dimensionen rangskaliert S gesamte 30 s Sa 1 15 s Sb 16 30 s INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 216 Tabelle 38 zeigt eine bersicht ber die gefunden Beziehungen zwischen den verschiedenen Atemparametern und den affektiven Einstufungen sowie den Anteil der erkl rten Varianz 8 3 5 Herzrate und Hautleitf higkeit 8 3 5 1 Within Subjects Effekte Signifikante Effekte der Bildserien wurden f r die Hautleitf higkeit SC S F 5 81 7 147 p lt 0 001 Sa F 4 076 7 147 p lt 0 001 Sb F 6 706 7 147 p lt 0 001 sowie f r die Variabilit t der Hautleitf higkeit SCV S F 3 472 7 147 p 0 002 gefunden Im Gegensatz dazu konnten keine Auswirkungen der Bildsserien auf die Herzrate HR sowie f r deren Variabi lit t gefunden werden Paarweise Vergleiche zeigten signifikante Unter schiede der Mittelwerte der SC in allen drei Intervallen Bildserie 1 ist ver schieden von Serie 2 4 und 6 Die SC Variabilit t unterscheidet sich zwi schen Bildserie 1 verglichen mit 2 4 und 8 sowie zwischen Bildserie 5 ver glichen mit 4 und 8 Bei der Variabilit t der Herzrate konnte eine generelle Abnahme w hrend dem Bilder Anschauen verglichen mit den Pausen fest gestellt werden F 4 802 6 22 p 0 003 Weder f r die Hautleitf
73. ltnis mit gewis sen lateral eindringenden Gedanken wie wir es z B im Brainstorming an wenden hilfreich sein Bei neuronalen Netzwerk Modellen konnte gezeigt werden dass das Rauschen die Reorganisation von solchen Netzwerken f rdert Spitzer 1999 Kap 7 Der Rausch Pegel ist sehr wahrscheinlich ein wesentlicher Faktor zur Optimierung des Lernens in neuronalen Systemen Rauschen muss daher als Eigenschaft eines Systems und nicht als St rung angeschaut werden da das Rauschen in Abh ngigkeit von der zu bew lti genden Aufgabe entweder hilfreich oder nachteilig ist Daher muss es M g lichkeiten geben das Signal Rausch Verh ltnis zu modifizieren In normalen Versuchspersonen f hren Stress und ngstlichkeit dazu dass Standard As soziationen produziert werden wie weiss schwarz Mama Vater und un bli che Assoziationen kommen weniger vor Mintz 1969 Unter Angst oder Ge fahr Bedingungen macht es keinen Sinn lateral zu denken oder Querverwei sen nachzugehen sondern man hat schnell und effektiv zu reagieren Das Signal Rausch Verh ltnis muss demnach hoch sein Die Weite der Aktivierungs Ausbreitung in einem Netzwerk korrespondiert mit der Genauigkeit der Aktivierung und wird durch Dopamin oder Noradre nalin kontrolliert Cohen und Servan Schreiber 1992 Wenn z B Dopamin erniedrigt ist wird der Fokus breiter und der Zugang weniger scharf und ver l sslich was einem niedrigen Signal Rausch Verh ltnis entspricht Das um gek
74. nach Beginn der Stimulierung Te Expirationszeit in sek Ti Inspirationszeit in sek Ti Ttot Duty cycle TL Tapping langsam Test4 TR Tracking Test Test TS Tapping schnell Test5 TT Abstand des Kursors vom Ziel Trackingaufgabe Ttot Zeit eines Atmungszyklus Ti Te Variabilit t mean SD Mittelwert eines Parameters dividiert durch seine Standardabweichung Ve Expirationsvolumen Vol das in 1 Atemzug ausgeatmet wird in ml Vi Inspirationsvolumen Vol das in 1 Atemzug eingeatmet wird in ml Vi Ti Inhalationsfluss oder mittlere Inhalationsrate VP Versuchsperson INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 288 12 Verzeichniss der Tabellen Tabelle 1 Charakterisierung der Orientierung Schreck und Abwehrreaktion 37 Tabelle 2 bersicht ber Atemantworten in Bezug auf Emotionen und mentale Arbeit Vt Atemzugvolumen RR Atemrate Vi Ti Inspirationsfluss Rc Prozentualer Anteil des Brustkobes am gesamten Atemzugsvolumen Rc Ab 1 42 OBERE ER ER HERNE A AROS AS 08 Bah BiG A ETEFET SCHEN EEE such hm chu E ET 54 Tabelle 3 Prinzipien Kennzeichen und Problematik der verschiedenen Kalibrierungsmethoden 22202222042220022nsensnnnnsnnnensnnnensnonsnnnnsnnnnnnnnnnsnsnansnnnonnen 66 Tabelle 4 Einfluss des Positionswechsels auf die Genauigkeit der Volumenmessung mittels Respitrace snensenntnseikenakunskfnshsnktshakekiisieinsnsisn 68 Tabelle 5 Charakteristika der
75. nderungen in der umschlossenen Fl che der RIP B nder erzwin gen eine Neukalibrierung von RIP Die Auswertung sollte innert n tzlicher Frist durchf hrbar sein MATLAB 5 0 bietet die M glichkeit den interpretierten Code zu compilieren Jedoch ist der Compiler noch mehr ein Prototyp als ein ausgereiftes Produkt und einige Funktio nen werden noch nicht unterst tzt Es w re aber denkbar zeitkritische Teile der Be rechnungen zu kompilieren und danach intensiv zu testen Die Auswertung von 29 000 Messungen welche mit 200 Hz in 145 Sekunden in total 4 Kalibrierungsphasen aufgezeichnet wurden dauert ohne compilierte m Files alles interpretiert auf einem Pentium II 400 MHz inklusive Plots ca 50 Sekunden INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 98 5 2 6 RespiG Conv MATLAB 5 2 6 1 Umrechnungsfaktor f r Flow Da wir den FLOW an der analogen Schnittstelle des Pneumotachographen CPX D nur in Volt messen k nnen und weder das Manual vgl 4 noch der Firmenvertreter zum CPX D Auskunft geben konnten ber die Umrechnung von Volt nach Milliliter musste der Faktor FLOW_V to ML von uns durch Eichungsmessungen selbst bestimmt werden Dazu wurde eine geeichte 3 Liter Spritze verwendet mit der wir nach interner Kalibrierung von CPX D mehrere Atemz ge simulierten und anschliessend in MATLAB auswerteten Wie aus dem Diagramm ersichtlich macht es keinen Sinn einen Faktor f r die absolute Umrechnung von Vo
76. nicht die eigentlichen subjektiven Bewertungen Eine Ber cksichtigung der individuellen Einsch tzungen und der physiologi schen Antworten k nnte mittels individueller f r jede Versuchsperson Rangskalierung durchgef hrt werden wobei die physiologischen Parameter den R ngen zugeordnet werden um sie dann mittels Varianzanalyse zu pr fen Dies ist sehr aufw ndig und wurde hier nicht durchgef hrt Die gefunde INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 155 nen Zusammenhange zwischen den Parametern sind daher als grob zu be trachten Die Verteilung zwischen mannlichen und weiblichen Versuchspersonen war recht gut ausgeglichen Wie die statistische Analyse gezeigt hat haben M nner und Frauen nicht signifikant unterschiedlich auf die gestellten Auf gaben reagiert obwohl sie grunds tzlich unterschiedlich atmen Das zeitli che Engagement lag f r die Versuchspersonen wohl eher an der oberen Grenze Die gefundene leichte Abnahme des Drive w hrend den Pausen in zeitlicher Reihenfolge deutet auf eine eintretende Erm dung gegen Ende der Versuche hin Die Vergleiche der Leistungsparameter zeigen dass sich die Leistung im Ged chtnisstest verschlechtert nicht aber die Leistung im peripheren Reak tionstest wenn die beiden Aufgaben mit dem Tracking kombiniert werden Das Tracking selber wurde davon nicht betroffen Es zeigte sich also eine einseitige Interferenz zwischen Tracking und Ged chtnisstest Wenn zwei
77. nun seen cata a hon Tle eis dae 211 Abbildung 46 Kovariation der Valenz Einstufungen mit dem Inspirationsvolumen Vi Sa Die Abbildung zeigt Mittelwerte und SEM bei jedem subjektiven Rang fiir 13 VeTSUCHSPETSON EN coirssiesvicstics bin asien inneres 211 Abbildung 47 Kovariation der Valenz Einstufungen mit dem Inspirationsvolumen Vi Sa Die Abbildung zeigt Mittelwerte und SEM bei jedem subjektiven Rang fiir 9 Versuchspersonen veccvcveveccccaceaccesuadececcedesscstetececstndececenvonddesevenstecestscedecndeaeseesdeteds 212 Abbildung 48 Beziehung zwischen der subjektiven affektiven Dimension Erregung inRangreihenfolge und Ti Mittelwerte und SEM Lineares R Pearson 0 743 Abbildung 49 Verteilung der individuellen Korrelationen zwischen Arousal und Inspirationszeit ber die ganze Bildserie Ti PS aooo 213 Abbildung 50 Individuelle Korrelationen zwischen Arousal Einstufungen und dem Inhalationsfluss Vi Ti Sb eeeneseesneeesesennnensssnnennsnnnnnnensnnnnnensnnnennennnseenennnsnnnen 214 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 294 Abbildung 51 Kovariation der affektiven Dominanz Einstufungen mit dem Inspirationsfluss Vi Ti Sb Mittelwerte und SEM nennennnennn 215 Abbildung 52 Kovariation zwischen Arousal und Hautleitf higkeit SC Sa Mittelwerte und SEM Linear R Pearson 0 799 hnliche Werte wurden fiir Sb und S erhalten anne 218 Abbildung 53 Kovariation zwischen
78. passiert genau an einer Synapse und braucht wenige Millisekunden genaue Lokalisation und schnell Zus tzlich zu solch schnel len und r umlich genau lokalisierten informations verarbeitenden Neuronen gibt es Prozesse in die nur wenige Neuronen unseres Gehirnes involviert sind Diese Neuronen sind nicht direkt an der Informationsverarbeitung beteiligt sondern geben Substanzen wie Noradrenalin Dopamin Serotonin und Azetylcholin ab Der Effekt dieser Substanzen wird nicht durch lonen Kanal Rezeptoren vermittelt sondern durch Rezeptoren welche biochemi sche Reaktionen in der Zelle steuern G protein gekoppelte Neuronen Die se biochemisch vermittelten Reaktionen brauchen mehrere hundert Millise kunden Es existieren in unserem Gehirn nur wenige solcher Neuronen ca 1 aller Neuronen sie sind unspezifisch in einer nicht rtlichen Art ver kn pft und sie sind langsam Also k nnen sie keinen eigentlichen Informati onsverarbeitungs Job erledigen aber sie beeinflussen das Funktionieren der schnellen informationsverarbeitenden Glutamat Neuronen Der Einfluss die ser diffus verkn pften Neurone durch die Abgabe von Substanzen wird Neu romodulation genannt Kaczmarek und Levitan 1987 definieren Neuromodulation als die F higkeit von Neuronen ihre elektrische Eigenschaft als Antwort auf intrazellul re bio chemische Ver nderungen resultierend aus synaptischer oder hormoneller Stimulation zu ndern Neuromodulatoren verarbeiten
79. posterior shoulder muscles A survey of two hundred young adults Am J Physical Med 34 585 590 Spada H 1992 Lehrbuch allgemeine Psychologie 2 Aufl Bern Huber Spector A Beiderman 1976 Mental set and mental shift revisited Am J Psychology 89 669 679 Spitzer M 1999 The mind within the net Cambridge MA MIT Press Stevenson I and Ripley H S 1952 Variations in respiration and in respiratory symptoms during changes in emotion Psychosom Med 14 476 490 Styles EA 1997 The psychology of attention Sussex Psychology Press Storm Ch Storm T 1987 A taxonomic study of the vocabulary of emotions J Pers Soc Psychol 53 805 816 Stroop JR 1935 Studies of interference in serial verbal reaction J Exper Psychology 18 643 662 Suter J 1912 Die Beziehungen zwischen Aufmerksamkeit und Atmung Arch Ges Psy chol 25 78 150 Svebak S 1975 Respiratory patterns as predictors of laughter Psychophysiology 17 535 540 Svebak S 1982 The effects of difficulty and threat of aversiv electric shock upon tonic physiological chenges Biol Psychol 14 113 128 Teghtsoonian R and Teghtsoonian M 1982 Perceived effort in sniffing the effect of sniff pressure and resistance Perceptual Psychophysics 31 324 329 Teghtsoonian R and Teghtsoonian M 1984 Testing a perceptual constancy model for odor strength the effects of sniff pressure and resistance to sniffing Perception 13 743 752 INSTITUT FUR HYGIEN
80. selek tive Aufmerksamkeit abh ngig ist vom Kontext sowie von der Wichtigkeit des Reizes f r das Individuum im speziellen f r das berleben des Individuums Attention is more likely to be sustained by stimuli that have motivational significance compared to routine affective neutral events Lang et al 1997 Emotionen k nnen als Handlungs Dispositionen verstanden werden Lang 1997 und auf zwei Grundmotive Aversion und Attraktion zur ckgef hrt werden Konorski 1967 Dickinson und Dearing 1979 Der ussere Stimulus INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 232 wird gemass seiner motivationalen emotionalen Wichtigkeit eingestuft und nur wichtige Reize ziehen die Aufmerksamkeit auf sich F r die nat rliche selektive Aufmerksamkeit ist diese motivationale Steuerung gut einsehbar und konnte auch f r den Paradefall der Orientierungsreaktion verschiedent lich nachgewiesen werden siehe Experiment Ill mit den Ger chen oder Bernstein 1969 1979 Maltzman 1977 N tanen 1979 Ben Shakhar et al 1995 und stimmt berein mit der Aufmerksamkeits Konzeption von Deutsch und Deutsch 1963 Signifikanz in der nat rlichen selektiven Aufmerksam keit ist exklusiv Stimulus oder Data getrieben heute verwendet man daf r auch den Begriff oottom up und dies ist ein Charakteristikum von automati schen Verarbeitungsprozessen Automatische Prozesse beschr nken sich nicht auf biologisch vorgegebene Mechanismen
81. somit nicht n her untersucht werden Peak et al 1990 zeigten auf dass diese Fehleinsch t zung auf zwei Hauptfehlern beruht einerseits auf einer Verschiebung der Konno Mead Isovolumenkurve und andererseits auf einer Ver nderung der Steigung der Kurve Sie f hren an dass sich das Modell erheblich verbes sern l sst wenn eine zus tzliche Bestimmung und Integrierung der axialen Z Verschiebung mit einbezogen wird Schon die sitzende Position charakterisiert sich durch eine gebeugte K r perhaltung Nichtsdestotrotz konnten wir nachweisen dass das Respitrace wenn in einer normalen Sitzposition geeicht das effektive Volumen bei zu sammengeklappter Position bis zu 20 bersch tzt Die Analyse der relati ven Anteile von RC und AB am gesamten Volumen deutet darauf hin dass b f r die neue gebeugte Position zu gross ist und a zu klein so dass der pro zentuale Anteil des RC Kompartimentes am Volumen bei diesen Positionen signifikant untersch tzt wurde INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 78 Die Uberschatzung des Volumens bei seitlicherTorsion des Brustkorbes wurde noch nie untersucht und l sst sich auch nicht leicht erkl ren Zudem zeigen die registrierten RC Anteile am gesamten Volumen eine sehr grosse Streuung und zwar in der Gruppe wie auch beim Einzelnen Das bedeutet einerseits dass die Individuen verschieden reagieren und andererseits dass sich auch Einzelpersonen in dieser Position nich
82. steigert ist offensichtlich Bei leichter Arbeit und gleich bleibender Frequenz RR wird nur das Atemzugvolumen erh ht Vt bei schwerer Arbeit jedoch werden Vt und RR erh ht Das At men durch ein Mundst ck ver ndert das Atemmuster insbesondere wenn die Versuchsperson berhaupt nicht oder nur leicht arbeitet indem die Minu tenventilation durch ein vergr ssertes Vt und bei einer meist verl ngerten Ttot d h bei verkleinerter RR zus tzlich erh ht wird Peak and McCool 1992 Bloch et al 1995 Gilbert et al 1972 Anhand von Messungen an Versuchpersonen w hrend diese verschiedene k rperliche Aktivit ten aus bten wie Velofahren Hebet tigkeiten wie Ge wichtheben und Ziehen von Lasten mit verschiedenen Intensit ten wurde festgestellt dass die Minutenventilation mit steigender Arbeitsschwere vor allem ber eine Steigerung des Vt zunahm W hrend der Hebet tigkeit zeig te sich bei gleichem Atemminutenvolumen gegen ber den anderen T tigkei ten eine viel gr ssere Variabilit t von Vt und Ti sowie des end exspiratorischen Lungenvolumens Daraus schliessen Paek und McCool 1992 dass verschiedene k rperliche Aufgaben unterschiedliche Atemmus ter erzeugen Bei Velofahren mit niedriger Arbeitslast nimmt das end exspiratorische Lungenvolumen ab w hrend sich das Atemzugvolumen proportional dazu erh ht Sharrat et al 1987 Lind und Hesser 1984 Younes and Kivinen 1984 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOG
83. zeigt den Zusammenhang zwischen Ti und Erregung klar und deutlich auf Je h her die Erregung eingestuft wurde desto st rker verk rzte sich die In spirationszeit Und dieser Zusammenhang war auch auf der individuellen Ebene sehr deutlich Die Gef hlsuntersuchung zeigte zudem deutlich auf dass Pers nlichkeits merkmale Extraversion Introversion das Umgehen mit Ti mitbestimmen Die Extravertierten verl ngerten Ti unter tiefem Arousal wogegen die Neut ralen und Introvertierten Ti schon bei tiefem Arousal bereits verk rzten Was den Inspirationsfluss und die subjektive Einsch tzung der Erregung betrifft unterschieden sich die verschiedenen Pers nlichkeitstypen allerdings nicht voneinander Die Extravertierten verk rzten mit zunehmendem Arousal Ti ebenfalls die generelle Richtung der Abh ngigkeit von Ti mit Erregung war gleich wenn auch auf einem anderen Niveau Shift Eine Verl ngerung von Ti haben wir auch bei der Atemantwort auf die bel riechenden Ger che ge funden und zwar im Zusammenhang mit einem erniedrigten Drive Obwohl eine Aktivierung stattfindet scheinen die extravertierten Personen ihre A temantwort auf den usseren Stimulus und dessen Verarbeitung auszurich ten w hrend die Neutralen und Introvertierten Ti auf ihre innere Erregung INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 253 ausrichten Lehmann 1914 stiess auf ein hnliches Verhalten wie wir es bei den Extravertiert
84. zentrale Aufmerksamkeit Dieser Test ist eine Weiterentwicklung des Kombitests Es ist der komplizier teste Test der sowohl motorische als auch kognitive Anforderungen stellt Bei diesem Test soll man auf drei Dinge achten 1 Man muss mit dem einem Spezialstift auf einem Digitalisierbrett einem Symbol welches sich auf dem Bildschirm bewegt m glichst genau folgen Dabei sollten die beiden Kreise m glichst aufeinanderliegen Tracking Test INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 131 Neben dem Nachzeichnen der Bahn muss man noch den Kombitest absol vieren 2 Das bewegende Symbol welches man mit dem Stift verfolgt wechselt die Farbe in raschen Abfolgen Es muss nun genau beobachtet werden wann die drei Farben gr n rot blau in beliebiger Reihenfolge direkt aufeinander folgen Geschieht dies so muss man auf die rechte Cursor Taste dr cken 3 An den vier Ecken des Bildschirmes befinden sich analog zum Kombitest vier schwarz weiss gemusterte R dchen die sich in unregelm ssigen Zeit abst nden bewegen rotieren Beobachtet man eine Drehbewegung egal in welche Richtung muss man diese Beobachtung ebenfalls so schnell wie m glich durch Dr cken der linken Cursor Taste best tigen 6 2 4 7 4 T4 Tapping langsam In diesem Test werden in erster Linie Anforderungen an die Motorik gestellt Man muss einen vorgegebenen Rhythmus Frequenz 2 Hz durch Finger klopfen m glichst genau einhalte
85. 1 43 1 95 2 34 2 20 1 97 2 16 2 10 1 34 mean 7 56 7 29 745 6 97 6 42 669 6 09 5 38 5 72 SD 0 35 0 62 0 19 0 39 0 18 0 38 0 63 0 62 0 58 calculated using the male subjects mean value for erotic female and the female subjects mean value for erotic male n of i not of interest Series 2 High valence low arousal Nr Set Description Valence Arousal Dominance male female all male female all male female all 5760 1 Nature 7 69 7 68 8 05 2 77 3 40 3 22 7 64 6 06 7 49 1 28 1 44 1 23 2 16 2 47 2 39 1 63 2 32 2 39 5200 3 Flowers 16 96 769 7 36 346 298 3 20 6 19 622 6 21 1 62 1 37 1 52 2 06 2 22 2 16 1 53 2 13 1 88 1610 1 Rabbit 7 28 839 7 82 282 333 3 08 7 33 6 21 6 77 1 47 0 91 1 34 2 01 2 36 2 19 1 91 2 34 2 19 1670 1 Cow 6 51 711 681 295 316 305 661 645 6 53 1 76 1 72 4 76 1 67 2 15 4 91 2 20 4 74 1 91 1620 1 Sprgbok 680 795 7 37 360 3 49 3 54 697 667 682 1 68 1 19 1 56 2 34 2 36 2 34 1 69 1 85 2 34 mean 7 05 7 76 748 13 12 3 27 3 22 6 95 6 32 6 76 SD 0 45 0 47 0 48 0 38 0 20 0 19 0 57 0 24 0 47 Series 3
86. 1 75 9180 2 Seal 2 76 319 2 99 15 7 4 98 5 02 4 44 458 452 1 36 1 78 1 61 2 26 1 95 2 09 2 40 1 81 2 09 9140 2 Cow 256 1 88 219 14 90 5 79 538 407 367 3 85 1 42 1 26 1 37 2 29 2 04 2 19 1 94 1 96 1 95 3230 3 Dyingman 2 44 1 67 202 5 00 575 541 292 294 2 93 1 50 0 99 1 30 2 35 2 04 2 21 2 20 2 17 2 18 3160 3 Eye dis 2 73 2 70 2 50 5 23 5 50 5 40 4 35 miss miss ease 1 12 1 88 1 96 mean 262 287 244 506 558 1535 1392 13 62 1371 SD 40 13 49 62 0 37 0 12 0 36 0 19 0 61 0 70 0 66 estimated from the two dimensional affective space Lang 1999 Tabelle 34 Normative Einsch tzung der ausgew hlten Bilder f r Frauen M nner und beide Geschlechter zusammen gem ss Lang 1999 sowie Mittelwert und Standard abweichung SD f r jede Bildserie 8 2 4 Bestimmung der affektiven Antwort Zur Bewertung der 3 affektiven Dimensionen wurde die pencil and papar Version des Self Assessment Manikin SAM verwendet Lang 1980 wie schon in der Untersuchung mit den Ger chen beschrieben INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 198 8 2 5 Messung der Atemparameter Die Aufzeichnung und Analyse der Atemparameter ist im Detail im Kapitel Aufbau einer Atemmessumgebung beschrieben Folgende Atemparam
87. 105 420 120 414 127 417 151 MV ml min 789 7580 7862 11568 11264 11100 2636 1919 1902 3304 3536 3553 RR AZ min 15 21 2 5 14 23 2 9 14 24 2 3 18 7 3 9 18 8 3 9 18 49 4 2 H2S Ti s 1 53 0 19 1 57 0 24 1 53 0 19 1 49 0 10 1 48 0 08 1 49 0 08 Ti Te 0 81 0 19 0 81 0 19 0 76 0 15 0 71 0 08 0 71 0 06 0 70 0 07 Vi ml 539 177 548 219 557 204 624 251 602 237 645 282 Vi Ti ml s 362 143 363 175 375 165 417 160 404 153 435 206 MV ml min 7816 8702 8671 12054 11374 11900 2424 3560 3010 4815 4488 4332 RR AZ min 14 78 2 2 16 3 4 3 16 1 3 9 19 63 3 4 19 2 3 4 19 09 3 5 NH Ti s 1 65 0 22 1 63 0 41 1 53 0 15 1 46 0 13 1 49 0 12 1 40 0 14 Ti Te 0 85 0 24 0 79 0 2 0 76 0 11 0 69 0 09 0 72 0 07 0 67 0 08 Vi ml 556 168 549 147 514 158 609 159 606 173 600 190 Vi Ti ml s 337 97 359 129 338 110 417 112 407 119 436 163 MV ml min 8233 7845 8428 11429 11552 11093 2069 2266 2608 3323 3369 3513 RR AZ min 15 5 4 1 14 65 3 4 16 93 4 7 18 99 3 9 19 2 2 5 18 7 3 1 Tabelle 27 Mittelwerte und Standardabweichung der einzelnen Atemparameter auf geschl sselt nach Ger chen st rkerer Geruch und die Kognition Ruhe oder mentale Aufgabe sowie der between Faktor Sex untersucht Wie in der Tabelle 28 ersichtlich wird bei den meisten Atemparametern und Ger chen der Einfluss der Kognition
88. 185 217 Bradley MM Lang PJ 1994 Measuring emotion the self assessment manikin and the se mantic differential J Behav Ther Exp Psychiatry 25 49 59 Bradley M M Cuthbert B N Lang P J 1993 Pictures as prepulse Attention and emo tion in startle modification Psychophysiology 30 541 545 Bramble DM and Carrier CR 1983 Running and breathing in mammals Science 219 251 Brauchli P Ruegg P B Etzweiler F Zeier H 1995 Electrocortical and autonomic alteration by administration of a pleasant and unpleasant odor Chemical Senses 20 505 515 Broadbent DE 1958 Perception and communication London Pergamon Press Broadbent D E 1971 Decision and Stress London Academic Press Broadbent D E 1979 Human performance in noise In C M Harris ed Handbook of Noise Control 2 ed New York McGraw Hill p 17 Bruce EN and Daubenspeck JA 1997 Mechanisms and analysis of Ventilatory Stability In DJA Dempsey and Ai Pack Regulation of breathing New York Marcel Dekker p 285 306 Brusil PJ Waggener TB Kronauer RE Gulesian P 1980 Methods for identifying respira tory oscillations disclose altitude effects J Appl Physiol Respir Environ Exercise Physiol 48 3 545 556 Buchsbaum M Callaway E 1965 Influence of respiratory cycle on simple reaction time Perceptual and Motor Skills 20 648 657 Bussing A 1992 Organisationsstruktur Tatigkeit und Individuum Untersuchungen am Bei spiel d
89. 19 Die arbeitende Muskulatur produziert CO2 und dieses wiederum vertieft Vi Aber das langsame Tapping und der Kombi Test im Experiment II waren auch mit einer motorischen Verrichtung verkn pft und dennoch nahm Vi unter diesen Bedingungen nicht zu Das langsame Tap ping bewirkte eine st rkere Aktivierung im EMG als der Multitest Vi nahm jedoch beim langsamen Tapping deutlich ab blieb hingegen beim Multitest konstant Die festgestellte Steigerung der MV entspricht auch in bezug auf die Gr ssenordnung ganz und gar nicht dem metabolischen Bedarf So nahm Vi bei gesunden Probanden bei einer ca 40 prozentigen Anspannung der gesamten Armmuskulatur berhaupt nicht und bei einer Anspannung von 80 bloss um 5 zu Ritz 1996 Der Tracking Test bewirkte eine 13 Zunahme in Vi in der Untersuchung Il Also kann nur ein kleiner Anteil der Vi Modulation auf die effektive motorische Verrichtung zur ckgef hrt wer den Vi zeigte einen klaren Zusammenhang mit der Aktivierung des domi nanten aufgaben irrelevanten M Trapezius Experiment Il Die induzierte Anspannung vertiefte Vi Im Gef hlsexperiment Untersuchung IV zeigte sich bei Vi eine Abh ngig keit in quadratischer Form von der Valenz und Dominanzdimension Vi war bei tiefer Valenz hoch aber auch wenn die betreffende Person das Gef hl hatte die Situation sei berw ltigend Im valenz und dominanzneutralen Bereich jedoch lag Vi tiefer um bei stark positiver Valenz wieder etwas zuzu nehm
90. 43 6 41 7 45 7 398 72 18 32 11 36 11 27 9 vsh 43 7 43 6 A8 12 39 7 71 15 349 41 7 29 10 ns ns ns ns ns ns ns ns p lt 0 05 verglichen mit den blichen Sitzpositionen MSH HSH VSH p lt 0 05 nur zwi schen VSH Position alle Werte einer Spalte sind statistisch gleich Tabelle 8 RC Anteil am Vt in Mittelwert SD Dies Tabelle 8 unterst tzt die Argumentation dass die Fehleinschatzung des Volumens bei ver nderter K rperposition durch nicht adequate motion coefficients a bedingt ist Es versteht sich von selbst dass diese Positi onsfehlerquellen sich auf alle volumenbasierten Parameter wie Atemminu tenvolumen und Inspirationsfluss auswirken 4 2 3 Diskussion F r experimentelle Versuche in gleicher K rperposition mit kleineren Positi ons nderungen kann das Respitrace wenn in dieser Haltung kalibriert ade quate Volumendaten liefern Wenn nun aber das Respitrace an einem B ro arbeitsplatz angewendet w rde so m ssten die Extrempositionen z B mit tels Video erfasst werden um die in dieser Position aufgezeichneten Werte korrigieren oder verwerfen zu k nnen Bei den leichten Positionsver nde rungen zwischen der mittleren vorderen und hinteren Sitzhaltung kann je doch von einer Korrektur abgesehen werden Wie schon Peak et al 1990 zeigten bersch tzt das Respitrace bei den gebeugten K rperpositionen also bei einem verengten Becken Oberk rper Winkel die Volumina Dur
91. 45 rung der Leistung da Koppeln den Sauerstoffverbrauch reduziert An der Phasenkoppelung d rften zwei Mechanismen beteiligt sein wobei der eine n mlich der Aufprall der Abdominalmasse auf das Zwerchfell passiv ab l uft w hrend der andere eine neurale Vermittlerfunktion aus bt Skelett muskelafferenzen Die Koppelung wird durch eine Interaktion zwischen den spinalen Bewegungsgeneratoren und dem medull ren Rythmusgenerator bewerkstelligt Viala 1997 3 3 1 4 H here Hirnzentren Obwohl bei einem Funktionsausfall der h heren Hirnzentren der Grund rhythmus der Atmung und die chemische Atmungsregulation fortbestehen ben diese Zentren einen wichtigen modulierenden Einfluss auf die Atmung aus Bekanntlich k nnen Atemreize durch das hypothalamische Schaltzent rum der Temperaturregulation ber Schmerzrezeptoren oder eine bestimm te Emotionslage ausgel st werden Wie die Vermittlung zwischen Cortex oder Thalamus und den respiratorischen Neuronen vor sich geht ist zur Zeit noch weitgehend ungekl rt f r weiterf hrende Literatur siehe Dempsey and Pack Regulation of breathing 1995 Die Atmung l sst sich von bisher nicht n her bekannten Feldern des Cortex aus willk rlich ver ndern z B durch Sprechen Singen Husten oder durch willk rliches Anhalten des Atems Diese willk rliche Beeinflussung der A temmuskeln erfolgt stets bilateral Die neuronalen Verbindungen verlaufen in der Pyramidenbahn und ziehen sich unter Umge
92. 48 9 226 0 b1 0 79 0 78 0 71 0 67 0 64 0 67 0 86 0 52 HSH hintere Sitzhaltung SFU aufrecht mit nach unten geneigter Fl che MSH mittlere Sitzhaltung SSM Stehsitz mit senkrechtem Rumpf VSH vordere Sitzhaltung SSV Stehsitz nach vorne geb TR Torsion des Rumpfes ZSH zusammengeklappte Haltung b1 Regressionskoeffizient bO Interzept Tabelle 7 Regressionskoeffizienten und Interzepte Besser Plural aufgeschl sselt nach Kalibrierungsposition und eingenommener K rperhaltung Abbildung 4 zeigt diejenige Abweichung der Respitrace Volumenwerte in Prozenten die 20 von der ermittelten Regressionsbeziehung in der Ka librierungsposition HSH und VSH abweichen und zwar aufgeschl sselt nach den einzelnen Sitzpositionen hsh HSH 30 25 20 10 5 0 a 1 i MSH VSH SFU SSV TR ZSH Abweichung INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 75 vsh VSH 30 7 25 20 Abweichung 3 fo im SFU SSV TR ZSH HSH hintere Sitzhaltung SFU aufrecht mit nach unten geneigter Flache MSH mittlere Sitzhaltung SSM Stehsitz senkrechter Rumpf VSH vordere Sitzhaltung SSV Stehsitz nach vorne gebeugt TR Torsion des Rumpfes ZSH zusammengeklappte Haltung Abbildung 4 Anteil der Abweichungen die Uber 20 von der ermittelten Regres sionsbeziehung in der Kalibrierungsposition HSH vordere Abb und VSH liegen
93. 5 w 3 introvertiert 4 neutral 26 w 5 neutral 5 neutral 27 w 5 neutral 4 neutral 28 w 7 extravertiert 4 neutral 29 w 5 neutral 6 neutral 30 w 4 neutral 5 neutral 31 m 6 neutral 2 stabil Tabelle 35 Charakterisierung der Versuchspersonen F r Extraversion wurde folgende Aufteilung der 31 Teilnehmenden erhalten 8 Introvertierte 3 Frauen 5 M nner 16 Neutrale 8 Frauen 8 M nner 7 Extravertierte 3 Frauen 4 M nner F r Neurotizismus waren nur 5 Perso nen in den Extremgruppen stabil und instabil Aus diesem Grund wurde dieser Einflussfaktor bei der Auswertung der Daten nicht weiter ber cksich tigt INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 202 8 3 2 Subjektive affektive Einschatzung der Bildserien 8 3 2 1 Within Effekte Alle drei affektiven Dimensionen differenzieren signifikant zwischen den Bildserien Mittelwerte SD und F Werte sind in Tabelle 37 aufgef hrt Nicht signifikante Unterschiede f r die Dimension Valenz wurden zwischen den Serien 1 amp 3 p 0 064 2 amp 3 p 0 829 4 amp 5 p 0 798 und 7 amp 8 p 0 876 f r die Dimension Arousal zwischen 2 amp 4 p 0 370 5 amp 8 p 0 295 5 amp 7 p 0 258 1 amp 7 p 0 191 6 amp 8 p 0 176 und 7 amp 8 p 0 068 f r Dominanz zwischen 2 amp 4 p 0 927 1 amp 3 p 0 800 1 amp 4 p 0 743 2 amp 3 p 0 737 1 amp 2 p 0 710 3 amp 4 p 0 504 and 5 amp 6 p 0 181 7 26 1 34
94. 7 87 1 23 7 81 1 29 1 07 5 35 1 19 1 20 2 06 1 08 1 F 7 189 114 8 6 94 1 55 2 45 1 71 4 00 2 77 1 67 6 13 1 23 1 45 2 77 1 F 7 189 26 6 5 97 1 83 6 13 1 89 5 87 2 10 1 54 4 33 2 81 1 60 2 23 1 13 1 61 F 7 182 27 5 Tabelle 36 Mittelwerte und SD f r die affektiven Dimensionen der einzelnen Bildserien p lt 0 001 Die folgenden Gruppen k nnen gem ss der post hoc Testung unterschieden werden Bildserien 1 2 amp 3 weisen die h chsten Mittelwerte in Valenz auf wobei Bildserie 1 etwas tiefer liegt als 2 amp 3 Serien 4 amp 5 haben eine neutra le Valenz und die Serien 6 7 amp 8 die tiefsten Valenz Mittelwerte wobei 7 amp 8 signifikant tiefer liegen als 6 Bildserien 2 amp 4 haben gleich tiefe Arousal Werte Serie 3 ist neutral in Arousal und unterscheidet sich signifikant von allen anderen Serien eine progressive Zunahme des Arousal fanden wir beginnend mit Serie 6 die noch fast neutral liegt zu 8 5 und 7 bis Serie 1 mit dem h chsten Arousal Wert Serien 5 7 amp 8 sind nicht signifikant unter schiedlich wie auch 6 zu 8 und 1 zu 7 F r Dominanz zeigten Bildserien 1 2 3 amp 4 die gleichen neutralen bis hohen Werte diese sind signifikant ver schieden von den anderen vier Serien wobei 5 amp 6 neutral bis tiefe Werte aufweisen und 7 amp 8 am tiefsten liegen mit Serie 7 signifikant tiefer als Serie 8 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOL
95. 94 Brain Activation New York Wiley Liss Rogers RD Monsell S 81995 Costs of a predictable switch between simple cognitive tasks J Exp Psychology General 124 207 231 Roscoe AH 1992 Assessing pilot workload Why measure heart rate HRV and respira tion Biological Psychology 34 259 287 Rouselle J G Blascovich J Kelsey R M Respiratory activity to a combination of vocal mental arithmetic and aerobic exercise Paper presented at the 29 Annual Meeting of the Society for Psycho physiological Research New Orleans LA 1989 Roussos C Macklem PT The respiratory muscle N Eng J Med 307 7866 797 1982 Russel JA 1979 Affective space is bipolar J Pers Soc Psychol 39 345 356 Russel JA 1980 A circumplex model of affect J Pers Soc Psychol 39 1161 1178 Sackner MA 1980 Monitoring of ventilation without physical connection to the airway A review In F D Stott Ed SAM proceedings of the second international symposium on ambulatory monitoring London Academic Press Sackner MA Krieger BP 1985 Noninvasive respiratory monitoring In Scharf SM Cassidy SS eds Heart lung interactions in health and disease Dekker New York pp 663 805 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 279 Sackner MA Watson H et al 1989 Calibration of respiratory inductive plethysmography during natural breathing J Appl Physiol 66 410 420 Santibanez H G and Bloch S 1986 A qualitative analysis of emotional eff
96. AE Derenne JP Almirall J Milic Emili J Whitelaw W 1981 Configuratiion of the chest wall and occlusion pressure in awake humans J Appl Physiol 50 134 142 1981 Greenwald MK Cook EW Lang PJ 1989 Affective judgment and psychophysiological response dimensional covariation in the evaluation of pictorial stimuli J Psycho physiology 3 51 64 Grossman P 1983 Respiration Stress and Cardiovascular Function Psychophysiology 20 284 300 Grossman P Wientjes C J E 1989 Respiratory disorders asthma and hyperventilation syndrome In Turpin G Ed Handbook of clinical psychophysiology Wiley Chiches ter Guidozol H und Gramowski KH 1987 Repirations Olfaktometrie eine objektivierende Me thode zur quantitativen Bewertung einer Hyposmie Laryngol Rhinol Otol 66 570 572 Haas Francois Distenfeld Suzan Axen Kenneth 1986 Effects of perceived musical rhythm on respiratory pattern The American Physiological Society 1185 1191 Hacker W Hrsg 1996 Erwerbsarbeit der Zukunft Arbeit f r ltere Z rich vdf Hacker W 1973 Arbeits und Ingenieurpsychologische Beitr ge zur sozialistischen Ratio nalisierung der Volkswirtschaft In Hacker W Timpe K P Vorwerg M Hrsgs Ar beits ingenieur und sozialpsychologische Beitr ge zur sozialistischen Rationalisie rung VEB Verlag der Wissenschaften Berlin Hacker W 1978 Allgemeine Arbeits und Ingenieurpsychologie Psychische Struktur und Regulation von Arbeit
97. Analysieren der verschiedenen physiologischen Parameter z B EMG EKG Zus tzlich wird eine Standardisierung der Volumenkalibration und ihrer Kontrolle garantiert Eine Weiterentwicklung f r Feldversuche die es erm glichen w rde dass auch Bewegungs nderungen erfasst und damit das Volumen richtig korrigiert und ausgewertet werden k nnte ist ein zwin gend notwendiger Schritt um das vielversprechende Abbild der psychomen talen Beanspruchung in der Atmung auch unter realen Bedingungen zu pru fen Das heutige System w re ferner in dem Sinne zu erweitern dass nicht nur die zeitlichen Abl ufe von Vi sondern auch von Ti und Vi Ti geplottet werden k nnten Diese zeitlichen Plots erwiesen sich als sehr hilfreich bei der Wahl der Auswertung und machten uns schon rein optisch auf gewisse Ph nomene aufmerksam Zur Zeit l sst sich aus der Atemkurve nicht die reine Exspirationszeit Te ermitteln sondern eigentlich Te Pe Pe Exspi rationspause Diese Pausen sind zwar im Kurvenausdruck manuell leicht berpr fbar sollten aber dennoch in das Standard Analyse Verfahren integ riert werden Te ist ein h ufig vernachl ssigter Parameter Das Verh ltnis Ti Te k nnte wie oben argumentiert wesentliche Aufgabenanforderungen in bezug auf Stimuluswahrnehmung und Handlung aufzeigen Was die Aussagekraft der Versuche am meisten einengt ist die teilweise recht beschr nkte Anzahl von Versuchspersonen Eine gr ssere Anzahl von Probanden w
98. Atemmuster wurde von Walker et al 1997 bei langer andauernder Passiv Rauch Exposition vorgefunden und von Dan user zur Zeit im Druck 2001 als Ausdruck des passiven emotionalen Co pings gewertet Der Schwerpunkt der Atmung Brustkorb oder Bauchatmung variiert ent lang der Valenz Dimension angenehm unangenehm Ausserdem k nnte hier ein Zusammenhang mit der inhibitorischer Kontrolle bestehen wobei ein Vorherrschen der Brustkorbatmung mit einem unangenehmen Gef hl der Angespanntheit oder Angstlichkeit ein Vorherrschen der Bauchatmung hin gegen mit einem angenehmen Gef hl der Entspanntheit in Zusammenhang gebracht wird Ancoli und Kamiya 1979 Ancoli et al 1980 Lum 1976 Sve bak 1975 Tats chlich scheint es nicht einfach bloss das Gef hl das die Atemantwort determiniert sondern vielmehr die Aktionsbereitschaft die Erregung die Notwendigkeit von Kontrolle Oder auch das Gegenteil die Entspannung das Sich Gehenlassen die Passivit t Mehrabian und Russel 1974 entwi ckelten ein semantisches Differential das es erm glicht Emotionen in drei Dimensionen zu erfassen Valenz angenehm unangenehm Arousal er regend langweilig und Dominanz Kontrolle haben kontrolliert werden Zum selben Zweck entwarf Lang 1980 sein grafisches Differential das sog Self Assessment Manikin SAM und liess bis anhin 500 Bilder einsch tzen auf Grund der Gef hle welche diese Bilder induzierten SAM Einsch tzungen ko
99. B durch zusatzliche Bestimmung der Veranderungen in der Z Achse mittels Mercury strains fur Feldversuche Ein separates Aufzeichnen und Analysieren der RC und der AB Veranderungen ohne Einbezug der internen Kalibrierungsfaktoren k nnte bestimmte Bez ge zu gewissen K rperpositionen optisch erhellen und je nach K rperposition zu Korrekturfaktoren f hren die jedoch separat aufgezeichnet werden m ss ten Die Volumenkalibrierung des Respitraces sind zu standardisieren die Atem kurven simultan zu registrieren und durch dasselbe Auswertungsprogramm zu analysieren INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 81 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 82 5 Aufbau einer Atemmuster Messumgebung 5 1 Aufgabenstellung Ziel des Projektes RespiG war die Funktionen Kalibrierung und Datener fassung inkl Marker f r Atemmuster Messungen mittels LabView und MATLAB zu implementieren Das RespiG wurde bewusst so aufgebaut und beschrieben dass Weiterentwicklungen m glich und einfach zu implemen tieren sind Als medizinische Messger te werden der Induktions Plethysmograph Respitrace PLUS der Pneumotachograph CPX D und das Wiener Testsystem EMG verwendet RespiG sprich respi dschii versteht sich als Teilprojekt zum Projekt Atemmuster des IHA und wurde mit Lab View National Instruments und MATLAB MathWorks Inc realisiert 5 1 1 Messbedingungen Die Versuc
100. Beschreibung der ber cksichtigten Sitzpositionen OS Oberschenkel Die ausgew hlten Einstellungen der B rost hle erfassen auf der einen Seite die vordere mittlere und hintere Sitzhaltung je nachdem ob der K rper schwerpunkt vor ber oder hinter der Rumpfmitte liegt Auf der anderen Sei te enth lt der Sitzparcours aber auch Positionen die bestimmte Situationen aus dem B roalltag simulieren sollen Eine Position bei der der Rumpf bei INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 73 nahe die Oberschenkel ber hrt soll z B das Aufheben eines Gegenstands vom Boden bzw das Herausnehmen von Utensilien aus einer unteren Schublade darstellen Vier B rost hle Typ Pronto Fa Girsberger mit unter schiedlichen Winkeln zwischen R ckenlehne und Sitzfl che wurden derart angeordnet dass die Probanden insgesamt sechs statische K rperhaltun gen und eine daraus abgeleitete dynamische K rperbewegung einnehmen bzw aus ben konnten Zus tzlich wurde ein Stehsitz aufgestellt der die M glichkeit bot weitere Winkel zwischen Rumpf und Oberschenkel in verti kaler Richtung zu untersuchen 4 2 1 2 Statistik F r jeden Probanden wurde f r jede Sitzposition getrennt nach den 4 Kalib rierungsbedingungen die lineare Korrelation der Respitrace Daten mit den Pneumotachographen Daten berechnet Die Korrelation der Kalibrierungs sitzposition wurde als die eigentlich wahre angeschaut Wenn diese ein r von 0 6 nicht e
101. Bildserie ein sch tzten Es ist h chst wahrscheinlich dass die Einsch tzung von f nf Bil INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 207 dern zusammen ein anderes Resultat ergibt als der Mittelwert von f nf ein zelnen Einsch tzungen 8 3 3 Atmung 8 3 3 1 Pausen Die Werte der acht Pausen P wurden f r jeden Atemparameter miteinander verglichen Keine signifikanten Unterschiede wurden gefunden Unterschiede zwischen Frauen und M nnern wurden beim Inspirationsvolu men Vi und bei der Brustatmung RC gefunden Die Frauen wiesen ein kleineres Vi F 6 538 1 22 p 0 018 und gr ssere Werte f r RC F 7 333 1 22 p 0 013 auf Unterschiede zwischen den Extraversion Gruppen wurden f r Vi und Inspirationsfluss Vi Ti gefunden wobei die Ex travertierten ein etwas kleineres Vi und Vi Ti w hrend den Pausen aufwiesen als die anderen F 4 262 2 22 p 0 027 bzw F 3 444 2 22 p 0 050 8 3 3 2 W hrend dem Bilderanschauen 8 3 3 2 1 Within Subjects Effekte Signifikante Haupteffekte ber die Bildserien wurden f r die Inspirationszeit Ti Sb F 3 31 7 154 p 0 003 Exspirationszeit Te Sa F 3 398 7 154 p 0 002 amp Sb F 2 238 7 154 p 0 034 Gesamtdauer eines A temzuges Ttot Sb F 2 237 7 154 p 0 034 Inspirationsvolumen Vi Sb F 2 373 7 154 p 0 025 Expirationsvolumen Ve Sb F 2 585 7 154 p 0 015 und f r den Inspirationsfluss Vi Ti Sb F 3 694 7 154
102. D Obrist PA 1985 Car diopulmonary adjustments during exercise and an aversive reaction time task effects of beta adrenoceptor blockade Psychophysiology 22 59 68 Lazarus RS Avrill JR 1972 Emotion and cognition With special reference to anxiety In CD Spielberger Ed Anxiety Current trands in theory and research Vol 2 New York Academic press Lazarus RS Kanner AD Folkman S 1980 Emotions A cognitive phenomenological analysis In R Plutchik H Kellerman Eds Emotion Theory Research and Experi ence Vol 1 New York Academic Press Lazarus RS und Launier R 1981 Stressbezogene Transaktion zwischen Personen und Umwelt In JR Nitsch Hg Stress Bern Huber Lazarus RS Folkman S 1984 Stress Appraisal and Coping New York Springer Lehmann A 1914 Die Hauptgesetze des menschlichen Gef hlslebens Reisland Leipzig Germany Levenson RW Ekman P Friesen WV 1990 Voluntary facial action generates emotion specific autonomic nervous system activity Psychophysiology 27 363 384 Levine S Silage D Henson D 1991 Use of a triaxial magnetometer for respiratory meas urements J Appl Physiol 70 2311 2321 Lind F und Hesser CM 1984 Breathing pattern and lung volume during exercise Acta Phy siol Scand 120 123 129 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 275 Lindqvist A Keskinen E Antila K Halkola L Peltonen T Valimaki I 1983 Heart rate variability cardiac mechanics and subjec
103. Dies ist besonders ausgepr gt unter NH3 die beiden angenehmen Ger che verursachen keine Verschlechterung Dies wurde mit dem Kontrast 1 1 1 1 gepr ft f 10 89 p 0 009 Die unangenehmen Ger che verschlechtern die Leistung im Ge d chtnistest In Abbildung 36 ist die Reaktionszeit PRE im peripheren Aufmerksamkeits test dargestellt Die Reaktionszeit wird unter NH3 verlangsamt und nimmt unter Pentylacetat ab Unter Menthon und H2S bleibt die Reaktionszeit un gefahr gleich Dies wurde mittels der Kontrastmatrix 1 0 0 1 f 5 776 p 0 028 als richtig befunden Es ist zu vermerken dass die Abnahme der Reaktionszeit zwischen geruchsfreier Phase und Phase mit st rkerem Ge ruch beim Pentylacetat t 1 33 nicht signifikant verschieden ist bei NH3 hingegen besteht ein signifikanter Unterschied t 3 164 p lt 0 01 Auf den Trackingtest hatten die Ger che keine Auswirkung Die Auswirkun gen der Ger che auf den zentralen Ged chtnistest und auf den peripheren Aufmerksamkeits Test waren verschiedenartig indem beim Ged chtnistest die Anzahl richtiger Antworten betroffen waren also das Resultat beim peri pheren Aufmerksamkeitstest hingegen die Schnelligkeit der Reaktion beein flusst wurde INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 178 Odor Intensity 1 x Odor Thresh 2 x Odor Thresh Abbildung 33 Anzahl richtige Antworten pro Zielvorgabe im Gedachtnistest in Ab h ngigkeit
104. E wiss Arbeit 18 mustererfassung und zeigt recht eindr cklich die Schwierigkeiten und Gren zen der usseren Atemmustererfassung Aus diesen Erfahrungen heraus wurde eine Atemmustermessumgebung und Auswertung entwickelt genannt RespiG Das RespiG wird vorgestellt und alle folgenden Versuche wurden damit durchgef hrt Mentale Arbeit zeichnet sich einerseits durch kognitive Anforderungen andererseits aber auch durch die motorischen Anforderun gen der ben tigten Handlung aus Die Auswirkungen verschiedener kogniti ver und oder motorischer Anforderungen auf die motorische Anspannung Atmung und auf die Herzrate wurde im Experiment 2 untersucht und mit den subjektiven Beanspruchungseinsch tzungen verglichen Die Umwelt wirkt dauernd auf uns ein Die Auswirkungen eines Umweltstressors w hrend mentaler Arbeit auf die Leistung und die Befindlichkeit der Arbeitenden ist das Thema des 3 Experimentes Die letzte Untersuchung befasst sich mit den Auswirkungen induzierter Emotionen auf die subjektive Einsch tzung in drei Emotionsdimensionen sowie auf verschiedene physiologische Parame ter Jedes Experiment wird separat diskutiert Im letzten Teil der vorliegen den Arbeit werden die Befunde in den Rahmen bestehender Konzepte und Theorien eingeordnet und interpretiert INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 19 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 20 3 Stand des Wissens Vorerst w
105. E UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 281 Theorell T Ringdahl Harms K Ahlberg Hulten G Westin B 1991 Psychosocial job factors and symptoms from the locomotor system A multicausal analysis Scandinavian J Rehabilitation Med 23 165 173 Tent L 1968 Versuche zur Fr herfassung von Merkmalen mentaler berbeanspruchung Ein Beitrag zum Problem vorzeitiger Invalidit t Archiv gesamte Psychologie 120 1 24 Thorndike EL 1900 Mental fatigue Psychological Review 7 466 482 Tipper SP 1985 The negative priming effect Inhibitory effects of ignored primes Quaterly J Exp Psychology 37A 571 590 Tipper SP Brehaut JC Driver J 1990 Selection of moving and static objects for the con trol of spatially based attention J Exp Psychology Human Perception and Perform ance 16 492 504 Tipper SP Weaver B Houghton G 1994 Behavioural goals determine inhibitory mecha nisms of selective attention Quaterly J Exp Psychol 47A 809 840 Tobin M J Mador M J Guenther S M Lodato R F Dantzker D R 1988 Variability of resting respiratory drive and timing in healthy subjects J Appl Physiol 65 309 317 Tobin M J Chadha T S Jenouri G Birch S J Gazeroglu H B Sackner M A 1983 Breating patterns 2 Diseased subjects Chest 84 286 294 Tobin MJ 1992 Breathing pattern analysis Intensive Care Med 18 193 201 Tobin MJ Perez W Guentheer SM 1987 Does ribcage abdominal paradox signify respira tory muscl
106. Effektors eine Handlung sowie eine Handlungs kontrolle auch die letzteren ben tigen Aufmerksamkeit Dies bedeutet dass die Beanspruchung durch die Verrichtung an sich in die Betrachtung der Gesamt Beanspruchung mit einzubeziehen ist Es erweist sich demnach als wenig sinnvoll die motorische Beanspruchung von der Gesamtbeanspru chung abzuziehen und daraus die reine mentale Netto Beanspruchung eruieren zu wollen Die motorische Umsetzung geh rt vielmehr implizit zur Aktion und tr gt unweigerlich zur Anspannung des arbeitenden Menschen bei 9 1 3 Aufgaben Kombination und geteilte Aufmerksamkeit Der Multi Test wie er im Geruchs Experiment III sowie im Experiment mit den verschiedenen mental motorischen Aufgaben Il eingesetzt wurde stellt eine Mehrfachverrichtung dar Die Versuchspersonen sch tzten den Multi test zwar am beanspruchendsten aber auch am interessantesten ein Meh rere Dinge gleichzeitig zu verrichten fordert uns und ist interessant und zwar ohne dass uns dies a priori berm ssig beanspruchen muss die Bean spruchung liegt doch klar unter der h chst m glichen Einsch tzung Kom plexe T tigkeiten und die meisten unserer T tigkeiten sind in diesem Sin ne komplex k nnen als Mehrfachverrichtungen aufgefasst werden Kogniti ve Planung und ausf hrende manuelle Verrichtungen berlappen sich kog nitive und sensumotorische Verrichtungen werden parallel d h streng gleichzeitig oder auch im Wechsel
107. H Stress Studie http www2 seco admin ch seco pm nsf Clark F J and von Euler C 1972 On the regulation of depth and rate of breathing J Physiol Lond 222 267 295 Carrier LM Pashler H 1995 Attentional limits in memory retrieval J Exp Psychology Learning Memory and Cognition 21 1339 1348 Cohn MA Watson H et al 1978 A transducer for non invasive monitoring of respiration In ISAM 1977 Proceedings of the 2 international symposium on Ambulatory Monitor ing of respiration Scott FD Ed London Academic Press 119 128 Cohen JD Servan Schreiber D 1992 Context cortex and dopamine A connectionist ap proach to behaviour and biology in schizophrenia Psychological Review 99 45 77 Corbetta M Miezin FM Dobmeyer S Shulman GL Petersen SE 1991 Selective and di vided attention during visual discriminations of shape color and speed functional anatomy by positron emission tomography J Neuroscience 11 2383 2402 Crick F 1984 Function of the thalamic reticular complex Proc Nat Acad Science USA 81 4586 4590 Crick F Koch C 1990 Towards a neurobiological theory of consciousness Seminars in the Neurosciences 2 263 275 Damasio AR 1990 Synchronous activation in multiple cortical regions A mechanism for recall Seminars in the Neurosciences 2 287 296 Damos DL 1991 Dual task methodology Some common problems In DL Damos ed Multiple task performance Taylor amp Francis London 101 120 Danuse
108. HR Abnahme die Auswirkungen neuraler Blockaden sowie entsprechende Studien an klini schen Subpopulationen best tigen die Annahme dass die Orientierungs antwort neurogen vermittelt wird Erstens erfolgt die HR Abnahme unmittel bar das Geschehen spielt sich in wenigen Sekunden ab und die HR erreicht blicherweise gleich wieder die vorangegangenen Werte Zweitens ist die Latenzcharakteristik von 40 200ms hnlich oder gleich wie bei anderen ner val vermittelten bradykardischen HR senkenden Reflexen Studien ber Nervenblockierungen zeigten dass die Abnahme der HR bei der Orientie rungsantwort durch cholinerge Fasern des Nervus Vagus X Hirnnerv ver mittelt wird Berntson et al 1994 Obrist 1981 Porges 1994 formulierte die Hypothese die HR Abnahme bei der Orientierungsantwort erfolge durch eine Wegnahme der vagalen Efferenzen aus dem Nucleus ambigus so dass die vagalen Efferenzen aus dem zweiten Vaguskern nucleus dorsalis do minieren w rden diese sind bekannt f r ihren bradycarden Effekt Der Anteil der Atmung an der Orientierungsantwort ist zwar bis anhin noch nicht so gr ndlich untersucht und dokumentiert worden wie der Herzanteil einzelne Studien dazu liegen jedoch vor Barry 1982 beschrieb die Orien tierungsantwort als gestopptes Atmen und zeigte auf dass respiratorische Pausen phasische Unterbrechung der Atmung gute Indikatoren f r die Neuigkeit eines Reizes darstellen nicht aber f r deren Intensit t oder Be d
109. Hilfe eines solchen Faktors b kann auf eine Atemmuster beeintr chtigende FLOW Messung zus tzlich zu ADSUM Vt w hrend des Versuchs verzichtet wer den In der sp teren Auswertung k nnen allein aus dem ADSUM Vt die Atemvolumina in mL berechnet werden berblick gibt Abbildung 8 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE 91 Danuser Pseudo G Legende Diarahmen x C S i 20642 szg E 5 8 Z 2 5 O p gz EX O0 EXD 5 3 N a o _ EZ V E u gt Doyo a R O e is a g cose O 0 a oa c k oO x E oo n NoTA qg D o Doc oo 5 oO s gt o 2 p qa 6 Soe OoOO o o 8 oo o 6 2 y o YN o u 1 Oxscnre OOIOIOOOIONVOTIOOOITITOIOIOIOOOIOOOOOIOOOITOIOOOOIOOOIOIOOOOOOOOOOOTOOOOOOOOOOTOORBOIOOOOOOOEOCD usssauyyos 31607 ale olz es a gonnnar 0 1 panonna daoo 0l ponn q MAIA SAS doy nequny sewau A ewe Hidsey Pulm yyorupaBb 11x3 s q sjoyrapa m A Pam monups6 11x3 18P0 T dOLS 819 aoy apa m uauysiazjne aseyd Jayewaye 5 914534 pun 4014 EN wnsay m 214607 Bunuysiazjny pun uabunuysa1ag Bunssayy yddoysaB ap n m aseyg aame any Bunuyasiazyny ooo 420 phono o SP pum amp jyorupab uoyng gap uUam uoneW IOJU ap aiaz Pulm yor pab L4YLSPIegos by aseyg anau 5 u auuibag uayoula suia WN ase Jap Jawuunn quuiBag Bunuysiazyniy coo eo 420 0 eet wweiboidydney yEpUaMaA
110. IE Danuser 47 Babb und Rodarte 1991 Allerdings sind hier erhebliche individuelle Unter schiede festzustellen Werden die Einatmungsmuskeln z B durch Atmung gegen einen Widerstand erm det wirkt sich das nicht auf das Atemmuster in Ruhe aus Bei grosser Arbeitsbelastung 75 von Wmax wurde f signifikant mehr gesteigert als ohne induzierte M digkeit Mador und Acevedo 1991 Die M digkeit hat keinen Einfluss auf das Atemzugvolumen Es resultierte ein schnelles aber nicht oberfl chliches Atmen das heisst der Einatmungsantrieb wurde unter M digkeit mehr gesteigert Das w rde bedeuten dass die Anpassung der Atmung an grosse Arbeitsbelastungen eingeschr nkt ist bei induzierter M digkeit der Einatmungsmuskeln 3 3 3 Umwelteinfl sse Stressoren Die grundlegenden Atmungskorrelate der Schreck und Orientierungsreakti on sind schon im Kapitel 3 2 1 beschrieben worden Mador und Tobin 1991 untersuchten die Auswirkungen visueller und auditiver Stimulierung beim Fernsehen sowie sch dlicher visueller Stimulierung Starren in ein grelles Licht auf die Atmung Letzteres erh hte die Minutenventilation Vmin ber 30 w hrend beim Fernsehen lediglich eine Tendenz zur Erh hung der Vmin festgestellt wurde Diese Tendenz liess sich ausschliesslich auf eine erh hte Respirationsrate RR zur ckf hren das Inspirationsvolumen Vi hingegen blieb dabei gleich oder nahm sogar ab Die Zunahme der Vmin durch grelles Licht wurde d
111. IENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 67 Neuere Respitrace Modelle verwenden daf r das QDC Verfahren Qualitati ve Diagnostic Calibration welches standardm ssig eingebaut ist Die Prin zipien Kennzeichen und Probleme der verschiedenen internen Kalibrie rungsmethoden sind in Tabelle 3 aufgef hrt Es stellt sich also die Frage ob Respitrace Werte nach nderung der ur spr nglichen K rperposition interne Kalibrierungs Position hinsichtlich des Atemzugvolumens in der neu eingenommenen Position berhaupt noch aussagekr ftig sind Mit anderen Worten Liefert das Respitrace nur bei gleichbleibender K rperhaltung eine Aussage ber das Atemzugvolumen und muss bei jeder Ver nderung der K rperposition neu intern kalibriert werden Verschiedenste Forscher haben sich dieses Problems schon an genommen insbesondere auch zwecks Ermittlung des genauesten internen Kalibrations verfahrens LSQ SEQ ISV QDC das die Korrekturfaktoren f r Brustkorb und Abdomen bei einer gegebenen Position ermittelt Tabelle 4 zeigt eine bersicht die vorgefundenen Arbeiten die den Einfluss von Posi tions nderungen auf das gemessene Atemzugvolumen bereits untersuch ten Das mittels Respitrace erfasste Volumen wird dabei mit parallel dazu aufgenommenen direkten Volumenmessungen verglichen Direkte Volu menmessungen werden meist mit einem Pneumotachographen oder einem Spirometer aufgezeichnet Die in Tabelle 4 aufgelisteten Untersuchungen implizieren d
112. INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 1 Zusammenfassung Mentale Aufgaben beinhalten eine Stimulus Selektion die Selektion eines Aktionsprogramms sowie die eigentliche Verrichtung und f hren in Abh n gigkeit von der Motivation der Arbeitsweise und der notwendigen regulatori schen Vorg nge zur Beanspruchung des Arbeitenden Diese Arbeit befasst sich mit den zur Beanspruchung f hrenden Vorg ngen sowie mit dem Ver halten der Atmung Dazu wurde eine Atemmuster Erfassungsumgebung und eine Atmungskurven Analytik entwickelt Insgesamt wurden drei Hauptexpe rimente durchgef hrt Verschiedene Aufgaben mit unterschiedlichen kogniti ven und motorischen Anteilen wurden auch in bezug auf die subjektiv er fasste Beanspruchung und auf die Atmung untersucht In einem weiteren Experiment wurde der Einfluss von St rfaktoren in diesem Fall von Ger chen auf die Leistung und Atmung analysiert Die Auswirkungen induzierter Gef hle auf affektive Dimensionen und ihre Beziehung mit physiologischen Parametern waren das Thema des letzten Experimentes Zudem wurde der Einfluss der Pers nlichkeitsvariable Extraversion evaluiert Alle mentalen Aufgaben sind mit einer motorischen Verrichtung verbunden Es zeigte sich dass die motorischen Anforderungen die Beanspruchung stark beeinflussen Die mit der Aufgabe verbundene motorische Verrichtung ist Teil der Beanspruchung und kann nicht gesondert betrachtet werden Die motorische Umsetzu
113. Inhaltionsfluss steht in linearer Beziehung zu beiden Hauptkomponenten der affektiven Einsch tzung Arousal und Valenz Je h her das Arousal des to h her der Inhalationsfluss je h her die Valenz desto tiefer ist der Inhala tionsfluss Die Beziehung des Inhaltionsflusses zu Arousal ist eindeutig durch die Verk rzung von Ti mit zunehmendem Arousal bedingt Die Bezie hung von Vi Ti mit Valenz ist v a deutlich in der zweiten Phase Sb der Bilderpr sentation was auch f r die lineare Bezieheung zwischen Valenz und Ti gilt Die Abh ngigkeiten von Vi Ti und Ti basieren also nicht auf der ersten Einsch tzung des Stimulus sondern reflektieren mehr den strategi schen Umgang mit den Bildern Wurde ein Stimulus als angenehm erkannt und eingesch tzt begangen die Versuchspersonen l nger und mit kleinerer INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 224 Flussrate einzuatmen wurde ein Stimulus als unangenehm eingesch tzt wurde kurz und mit grosser Flussrate eingeatmet Je erregter je unange nehmer je dominierender eine Situation empfunden wird desto h her liegt der Inhalationsfluss Die quadratische Beziehung von Vi mit Valenz wurde im Gegensatz zu Ti und Vi Ti in den ersten 15 Sekunden sichtbar Bei den Stimuli die sehr un angenehm eingesch tzt wurden war die Einatmung tief das Vi vergr ssert bei sehr angenehmen Bildern wurde das Vi wiederum auch etwas vertieft Wobei zu bemerken ist dass bei der als
114. LOGIE wiss Arbeit 130 6 2 4 7 2 T2 Kombitest Dieser Test stellt in erster Linie kognitive Anforderungen und testet sowohl das Kurzzeitged chtnis als auch die periphere Aufmerksamkeit Es m ssen gleichzeitig zwei Aufgaben bearbeitet werden 1 Das Kurzzeitged chtnis wird wie folgt getestet In der Mitte des Bildschir mes befindet sich ein Farbpunkt der die Farbe in einer bestimmten Fre quenz wechselt Man muss sich nun darauf konzentrieren ob die Farben gr n rot blau in beliebiger Reihenfolge direkt aufeinander folgen Geschieht dies muss man auf die rechte Cursor Taste dr cken Als Leistungsparame ter werden die richtigen Antworten pro vorgegebene Ziele KRIZI oder die richtigen Antworten pro gegebene Tastendr cke KRITA sowie die Reakti onszeit herangezogen 2 Die periphere Aufmerksamkeit wird folgendermassen getestet In den 4 Ecken des Bildschirmes befindet sich je ein schwarz weiss gemustertes R dchen Diese Radchen bewegen sich rotieren in unregelm ssigen Zeit abst nden und unterschiedlicher Reihenfolge Beobachtet man eine Dreh bewegung muss man diese Beobachtung ebenfalls so schnell wie m glich durch Dr cken der linken Cursor Taste best tigen Analog der Arbeitsge d chtnissaufgabe werden die richtigen Antworten pro vorgegebene Ziele PRIZI oder pro erfolgte Tastendr cke PRITA sowie die Reaktionszeit als Leistungsparameter erfasst 6 2 4 7 3 T3 Multitest Tracking amp periphere amp
115. M2 2 95 0 68 4 0 1 10 3 08 0 70 NH3 RO 2 41 0 67 4 58 0 76 2 95 0 86 R1 2 45 0 62 4 62 0 60 2 95 0 86 R2 2 37 0 93 4 54 0 78 2 66 1 09 MO 2 41 0 97 4 25 0 83 3 25 0 65 M1 2 41 0 63 4 29 0 78 3 37 0 52 M2 2 87 0 93 4 08 1 14 3 12 0 64 Tabelle 32 Mittelwerte der subjektiven Einsch tzung der Valenz Erregung und Do minanz aufgetrennt nach Ger chen und Phasen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 180 Variable Geruch Kognition K S G K GKS 3 30 p 719 p f 1 10 p 3 30 p 3 30 p Valenz ohne Oer 3 66 0 028 0 24 0 17 2 14 0 15 1 42 0 25 0 96 0 40 Valenz nur G2 3 76 0 02 0 22 0 70 0 00 1 92 0 14 1 07 0 37 Arousal ohne Oer 1 04 0 38 7 21 0 023 0 02 0 88 2 95 0 049 0 39 0 76 Arousal nur G2 0 33 0 80 5 80 0 037 0 02 0 89 1 78 0 17 1 47 0 23 Dominanz ohne Oer 1 50 0 24 7 74 0 019 7 75 0 019 1 88 0 16 1 08 0 37 Dominanz nur G2 0 95 0 34 0 0 0 10 0 76 1 76 0 18 5 45 0 004 Tabelle 33 Einfluss von Geruch G Intensit t I und Kognition K als within Faktor und Sex als between Faktor p Huyn Feldt nur Variabeln und Interaktionen aufge listet wo mindestens eine Signifikanz gefunden wurde Es zeigt sich dass der Geruch einen Einfluss aus bt auf die subjektive Ein sch tzung wie angenehm unangenehm die Situation empfunden wurde Anders bei der Erregung Hier wird der Einfluss der Kognition sowie der In teraktion Geruch Kognition deutlich Die Kognition und die Interaktion Kogni tion
116. Model ist der At mungsrhythmus abh ngig von der Interaktion zwischen dem Nucleus traktus solitarius und dem Nukleus ambiguus Die Gruppe um Harper berichtete ber verschiedene Nuklei im Hirnstamm Zwischenhirn und Grosshirn die einen Atmungsrhythmus aufweisen im Periaquaedukt Grau Ni et al 1990 im zentralen Nukleus der Amygdala Frysinger et al 1988 Hypocampus Frysinger und Harper 1989 und dem anterioren Cingulum Frysinger und Harper 1986 Zus tzlich konnte gezeigt werden dass Stimulation der A mygdala den respiratorischen Zyklus beeinflussen kann Harper et al 1984 Man weiss dass die Amygdala eine wesentliche Struktur in der Vermittlung von emotionalem Verhalten darstellt Aggleton 1992 Sensorische Stimuli werden ber den Thalamus an die Amygdala weitergeleitet Die Stimulierung und die Entfernung der Amygdala ver ndern das affektive und motivationale Verhalten beim Tier und Menschen Aggleton und Mishkin 1986 Everitt und Robbins 1992 Ursin et al 1981 Der Hypokampus hingegen spielt eine wichtige Rolle beim Lernen Wilson und McNaughton 1994 Der Gyrus cin guli ist die vermittelnde Struktur zwischen Neokortex und Hypothalmus Der respiratorische Rhythmus ist also sehr stark mit Hirnstrukturen verkn pft die mit Emotionen und sensorischer Wahrnehmung assoziiert sind 9 2 1 3 Beanspruchung und Valenz ein Paradox In den verschiedenen Versuchen stiessen wir immer wieder auf einen kla ren konsistenten Zusammenhang zw
117. Motiv Diskrepanz nderungen in der Arbeitsweise 7 Die Regulationsver nderungen erfolgen in der Regel vorwegnehmend d h als ziel aufwandsbezogene Vorausregulation und selten nur als R ckkoppelung Die aktiven Regulationsveranderungen zur Restabilisierung sind kosten pflichtig das bedeutet energetisch betrachtet bezahlt der Arbeitende sozu INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 25 sagen einen Preis daf r Wir m ssen also diese Kosten genauer anschau en und der Frage nachgehen wie sie bezahlt werden 3 1 2 1 Mentale Kapazit t Um die erw hnten Kosten zu eruieren wurde der Versuch unternommen psychische Beanspruchung als Ausmass der beanspruchten mentalen Ka pazit t oder der mentalen Ressourcen also sog Ressourcenvolumen Konzepte oder Ressourcenallokations Konzepte Kahnemann 1973 Wie land Eckelmann 1992 zu beschreiben Diese Konzepte gehen davon aus dass der Mensch ber einen Satz voneinander relativ unabh ngiger Verar beitungsressourcen verf gt Dabei h ngt die Verarbeitung davon ab ob eine bereits gebrauchte Ressource in Anspruch genommen wird oder ob eine bisher nicht in Anspruch genommene andere Ressource ben tigt wird Fer ner ist zu ber cksichtigen ob die Inanspruchnahme nacheinander oder gleichzeitig erfolgt Gopher und Donchin 1986 Wickens 1986 Welford 1978 Das praktische Vorgehen besteht darin mittels der Doppelt tigkeits methode die von einer Aufgabe
118. NE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 126 Abbildung 19 Versuchsablauf Vorheizen und Kalibrieren Versuchs beginn Anlegen Messbander amp Elektroden Prakalibrierung Pneumotachograph EMG Referenz Messung EMG gt Referenz Postkalibrierung Pneumotachograph Versuchs Entfernen ende Messb nder amp Elektroden INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 127 6 2 4 3 Lernphase Nach der Begr ssung wurden die f nf Tests genau erkl rt Zuerst wurde eine f nfmin tige Lernphase zum Kombitest und anschliessend eine weitere f nfmin tige Lernphase zum Multitest absolviert Der Trackingtest alleine wurde nicht gelernt da dieser im Multitest enthalten ist Die beiden Tapping Tests T4 und T5 wurden kurz angespielt jedoch nicht in ganzer L nge ab solviert um eine Erm dung zu vermeiden 6 2 4 4 Vorbereitungsphase Anlegen der Messb nder und Elektroden Nach der Lernphase und einer kurzen Pause falls von der Versuchsperson gew nscht wurde die Versuchsperson f r die Messungen vorbereitet Dazu wurden zuerst die EKG Elektroden appliziert und anschliessend die Respitrace B nder um Thorax und Abdomen gelegt und mit hautfreundli chem Klebeband Mefix M lnlycke Schweden fixiert Als n chstes wur den die EMG Elektroden auf dem R cken sowie auf der Stirn aufgeklebt Nachdem die Elektrode f r die Hautleitf higkeitsme
119. OGIE Danuser 203 8 3 2 2 Between Subjects effects 8 3 2 2 1 Sex Die Einschatzungen der Dimensionen Valenz und Dominanz der mannlichen Versuchpersonen lagen signifikant h her als bei den weiblichen Uber die acht Bildserien F 8 478 1 27 p 0 007 respektiv F 9 171 1 27 p 0 005 Die Unterschiede waren v a in den Serien 5 7 und 8 f r Valenz und in den Serien 1 3 4 7 und 8 f r Dominanz deutlich Die Einsch tzung der Dimension Erregung lag bei den Frauen etwas h her als bei den M n nern erreichte jedoch keine Signifikanz F 2 857 1 27 p 0 102 Valence males vs females 10 TI I TTTT 6 e f 4 mM 0 LE fT fl TTT 1 2 3 4 5 6 7 8 Slide Series Abbildung 36 Mittelwerte der Valenz Einsch tzung f r Frauen und Manner mean und SD INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 204 Arousal males vs females o f m O N A 9 OO O 1 2 3 4 5 6 7 8 Slide Series Abbildung 37 Mittelwerte und SD der Erregungseinsch tzung f r Frauen und M nner Dominance males vs females f Hm oO D F gt OO N 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Slide Series Abbildung 38 Mittelwerte und SD f r die Dominanz Einsch tzung von Frauen und M nnern 8 3 2 2 2 Extra
120. Pausenphasen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 139 Wie die Grafik Abbildung 22 zeigt lag der Anteil Brustatmung bei den Frau en zwischen 52 und 57 bei den Mannern rund 10 tiefer zwischen 44 und 46 Neben dem Anteil an Brustatmung wurden ebenfalls Inspirationsvolumen und Inspirationszeit untersucht wobei bei Frauen beide Atemparameter sig nifikant tiefer liegen als bei den Mannern Die ANOVA Varianzanalyse zeig te dass Manner und Frauen zwar mit unterschiedlich grossen Volumina at men jedoch keine Unterschiede in der Atemantwort auf die Tests zeigten n s bei Atemantwort Tabelle 17 Da in der Atemantwort keine Unter schiede zwischen M nnern und Frauen feststellbar waren wurde in der wei teren Analyse die Atemantwort betrachtet p Wert F Wert Tests ViT 0 006 9 33 TiT 0 083 3 293 Vi TIT 0 081 3 344 TtotT 0 630 0 238 Pausen ViP 0 005 9 717 TiP 0 057 4 050 Vi TiP 0 081 3 340 TtotP 0 926 0 009 Atemantwort ViDelta 0 878 0 024 TiDelta 0 654 0 206 Vi TiDelta 0 587 0 304 TtotDelta 0 601 0 281 Tabelle 17 Zusammenstellung der ANOVA p und F Werte w hrend Test T und Pausenphasen P sowie der Atemantwort Delta f r den Vergleich zwischen M nnern und Frauen 6 3 4 1 Die direkte Atemantwort auf die Testanforderungen Die nachfolgenden Analysen und Darstellungen basieren auf den absoluten Delta Werten der Atemparameter Atemantwort 6 3 4 1 1 Inspirationsvolumen Die Inspiratio
121. Pentac 602 64 596 59 583 57 Menthon 591 62 590 56 605 75 H2S 580 69 587 64 581 62 NH3 571 62 582 54 612 62 PRIZI Pentac 84 8 10 1 88 3 6 8 87 7 8 8 Menthon 91 5 6 8 92 9 7 0 91 1 6 7 H2S 91 3 9 2 89 2 11 4 89 2 9 2 NH3 92 5 8 1 93 3 9 0 91 2 11 0 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 176 Tabelle 30 Mittelwerte und Standardabweichungen der wichtigsten Performance Pa rameter KR Anzahl Richtige im Gedachtnistest nicht korrigiert fur Zielvorgaben Sex als between Faktor und Geruch und Geruchsintensit t als within Faktoren wurden in die Varianzanalyse aufgenommen und zuerst ber alle Phasen getestet Zweitens wurde der Einfluss nur ber die Phasen mit Ge r chen und drittens nur mit st rkerem Geruch ausgewertet In der Tabelle 31 sind nur jene Variablen aufgef hrt die Signifikanzen erzielten Wie ersicht lich wird bei der Variablen KRIZI Anzahl richtige Antworten pro geforderte Antworten im zentralen Ged chtnistest der Geruch die Geruchsintensit t sowie die Interaktion zwischen Geschlecht und Intensit t signifikant In der Reaktionszeit des peripheren Aufmerksamkeitstests PRE wird die Interak tion Geruch Intensit t signifikant wenn nur ber die st rkeren Ger che ana lysiert wird der Geruch signifikant Variable Geruch G S Intensit t IS G l f 3 24 f 3 24 KRIZI 2 35 0 095 2 40 0 09 7 16 2 16 0 005 6 64 2 16 0 007 0 5 6 48 0 80
122. Restabilisierung eingesetzte kostenpflichtige Anteile Die Beziehung zwi INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 260 schen Vi und der affektiven Dimension Valenz wurde nur in den ersten 15 Sekunden gefunden also gerade nach Beginn der Bildserie wo prim re Einsch tzungen und Vergleich sowie darauffolgende Regulationsvorg nge stattfinden Regulationsvorg nge sind mit einem metabolischen Bedarf ver kn pft Zusammengenommen wird postuliert dass Vi die situationale metabolische Beanspruchung zusammengesetzt aus motorischen emotionalen und t tig keitsregulatorischen Anteilen repr sentiert 9 2 2 1 Fazit Gem ss dem hier vorgestellten Modell ist Ti ein Mass der Aufmerksamkeit und Vi ein Mass der ben tigten metabolischen Anforderungen Infolgedes sen m sste Vi Ti sowie MV Vi Ttot Summenparameter darstellen und ein Mass des energetischen Aufwandes darstellen was die gefundenen Bezie hungen mit den subjektiven Beanspruchungsparametern aber auch mit den Emotionsdimensionen tats chlich best tigen Es ist zu beachten dass ein erh htes Vi Ti theoretisch nicht unbedingt eine erh hte MV bewirken muss Das Verhalten der Exspirationszeit und der Pausen spielen eine wesentliche Rolle ob ein erh htes Vi Ti die MV erh ht Unsere Vorstellungen gehen da hin dass je nach Aufmerksamkeitsanforderungen der Aufgabenstellung pri m r Ti auf ein bestimmtes Mass verk rzt wird und in Abh ngigkeit des zu
123. Sb F 22 366 1 22 p lt 0 001 sowie f r Ti Sb F 4 605 1 22 p 0 043 gefunden Die Inspirationszeit Ti nimmt zu w hrend Vi Ti abnimmt mit zunehmenden Dominanz Einstufungen Signifikante quadratische Trends wurden f r Inspirationszeit Ti Sa F 9 305 1 22 p 0 006 Exspirationszeit Te S F 5 560 1 22 p 0 028 total cycle time Ttot S F 13 979 1 22 p 0 001 und Inspirati onsvolumen Vi Sa F 5 754 1 22 p 0 025 gefunden Der Vergleich der Summenquadrate zeigte dass der lineare Trend 90 der Variabilit t ber die Dominanz Dimension f r Vi Ti erkl rt Der quadratische Trend erkl rte 27 f r Te 62 f r Ttot und 67 f r Vi INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 215 Inspiratory drive Vi Ti relation with dominance Sb Ss we H oH eH HAH te ei Dominance Abbildung 51 Kovariation der affektiven Dominanz Einstufungen mit dem Inspirati onsfluss Vi Ti Sb Mittelwerte und SEM Parameter Valenz Var Arousal Var Dominanz Var Ti S S linear 65 p 0 005 Ti Sb Sb linear 34 Sb linear 52 p 0 002 p 0 003 Te S S quadrat 27 P 0 028 Ttot S S linear 20 S quadrat 62 p 0 017 P 0 001 Ti Ttot Sb linear 55 a Sb p 0 004 Vi Sa Sa quadrat 51 Sa quadrat 67 P 0 026 P 0 025 Vi Ti S S linear 26 S linear 75 p 0 025 p 0 025 Vi Ti Sb Sb
124. Stelle die ihren Gef hlseindruck am besten wiedergab ein Kreuz anbringen Dadurch dass sie dieses Kreuz auf einem Bild oder zwischen zwei Bildern setzten konnten ergab sich eine 9 stufige Skala Schlussbefragung und Debriefing Am Ende der letzten Sitzung wurden die Vp nach dem allgemeinen Befinden w hrend des Versuches gefragt sowie nach dem angenehmsten bzw unangenehmsten Geruch Im Debriefing wurden sie ber die Ger che die sie eingeatmet hatten informiert 7 2 8 Datenanalyse Zur Datenanalyse wurde die Statistiksoftware SPSS 8 0 1 f r Windows be nutzt Die Daten wurden zuerst auf die spezifischen Voraussetzungen der statistischen Analysen gepr ft Da Messwiederholungen vorlagen wurden univariate ein und mehrfaktorielle Varianzanalysen mit Messwiederholun gen angewendet Die Atemparameter Inhalations und Exhalationsvolumen einer ganzen Sitzung wurden mit den gesetzten Markern geplottet und op tisch auf Abweichungen z B loses Band oder ungew hnliches Verhalten inspiziert Keiner der Plots musste zur ckgewiesen werden Um die Atem antwort auf Ger che zu untersuchen wurden zwei Auswertungswege be INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 166 nutzt Zum einen wurde der Mittelwert jeder Vp Uber die zwei Minuten in der Ruhephase oder wahrend der mentalen Arbeit in denen der Geruch anwe send war oder kein Geruch Kontrollphasen ermittelt Die Perfomance Parameter wurden ebenso beh
125. V und Arousal F 6 14 1 22 p 0 021 die 46 der Variabilit t erkl rt wurde gefunden HRV war am h chsten f r ho hes Arousal am niedrigsten f r neutrales Arousal und ein bisschen h her wieder f r tiefes Arousal Eine weniger starke lineare Komponente war auch vorhanden F 3 803 1 22 p 0 064 Ausserdem wurde eine Interaktion mit dem Geschlecht gefunden F 5 566 1 22 p 0 028 Die Analyse der bei den Geschlechter zeigt dass v a die weiblichen Versuchspersonen diese quadratische Beziehung zeigen F 8 303 1 11 p 0 015 w hrend bei den m nnlichen Probanden als Gruppe genommen nicht vorhanden ist F 0 020 1 15 p 0 888 auch wenn einige M nner diese Beziehung ebenfalls zei gen Die m nnlichen Probanden sind eher durch eine allgemeine Reduktion der HRV gekennzeichnet INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 218 Skin conductance level SC relation with arousal Sa Arousal Abbildung 52 Kovariation zwischen Arousal und Hautleitfahigkeit SC Sa Mittel werte und SEM Linear R Pearson 0 799 Ahnliche Werte wurden fiir Sb und S erhalten Skin conductance variability SCV relation with arousal S m oo m Arousal Abbildung 53 Kovariation zwischen Arousal und Variabilit t der Hautleitf higkeit SCV S Mittelwerte und SEM Linear R Pearson 0 767 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Dan
126. Va lenz Beurteilung zeigt dass die Ger che hedonistisch verschieden wahrge nommen wurden und zwar in der erwarteten Richtung Pentylacetat und Menthon als angenehmer H2S und NH3 als unangenehmer Engen 1982 bemerkte dass v a die unangenehmen Ger che bewusst wahrgenommen werden Es ist bekannt dass Ger che starke Orientierungsausl ser sind Winneke 1992 und die St rke der indizierten physiologischen Antwort h ngt jedenfalls teilweise von der Hedonik des Geruches ab Angenehme Ger che induzieren niedrigere Antworten als unangenehme Kobal et al 1991 Brauchli et al 1995 Vernet Maury et al 1995 Ehrlichman et al 1995 1997 wie auch Miltner et al 1994 l sten akustisch Schreckreaktionen Startle aus w hrend die Versuchspersonen angenehme oder unangeneh me Ger che erschn ffelte Die Amplitude der Schreckantwort war gr sser wenn die Verscuhspersonen einen unangenehmen Geruch rochen als wenn sie keinen oder einen positiven Geruch rochen Dieselbe Schreckreaktions Verst rkung wurde verschiedentlich f r unangenehme Bilder nachgewiesen Lang et al 1990 Bradley et al 1993 Hamm und Vaitl 1993 In unserer Untersuchung wussten die Versuchspersonen dass sie Ger chen ausgesetzt werden w rden und sie kannten die Ger che von der Be stimmung der Geruchsschwellen her wenn auch nicht mit Namen Zudem handelte es sich dabei um Ger che die im t glichen Leben vorkommen Ger che k nnen starke Reaktionen in Hirnstrukturen wi
127. Versuchspersonen sosser 70 Tabelle 6 Beschreibung der ber cksichtigten Sitzpositionen OS Oberschenkel 72 Tabelle 7 Regressionskoeffizienten und Interzepte Besser Plural aufgeschl sselt nach Kalibrierungsposition und eingenommener K rperhaltung esee 74 Tabelle 8 RC Anteil am Vt in Mittelwert SD ueeeeeeeeeeeeneeeeennssessnnnennnnnneesennnnnn 76 Tabelle 9 Funktionsbeschreib der RespiG Files n os 84 Tabelle 10 Beschreibung der Or Datei 114 Tabelle 11 Beschreibung der loc Datei 244042222seeesnnneeessenneeneennneennnnnn 115 Tabelle 12 Beschreibung der loa Datei o oo 116 Tabelle 13 Charakterisierung der Versuchspersonen nesese 122 Tabelle 14 p und F Werte der verschiedenen Atemparameter w hrend der verschiedenen Pausen alien 137 Tabelle 15 ANOVA p und F Werte f r den Vergleich der Atemparameter der Test Und Pausenphasew 2 2 eeeele EA ENEN ENER ENER vedanta eaten ates 138 Tabelle 16 Zusammenstelleung der ANOVA p und F Werte des gruppierenden Faktors Geschlecht f r die Brustkorbatmung PRC 138 Tabelle 17 Zusammenstellung der ANOVA p und F Werte w hrend Test T und Pausenphasen P sowie der Atemantwort Delta f r den Vergleich zwischen M nnern und Frauen ee 139 Tabelle 18 Zunahme der Minutenventilation in Mililiter und SD unter den verschiedenen Aufgaben ccccccccccsscccccssseceeessneeeesssnseeesesneeeecseaeeeeessaaeesesuaaeeeenuaaeees 142 Tabelle 19 bersicht ber d
128. achen da ein hohes Vi sonst in entspannten Zust nden vorherrscht Diese Befunde deuten auch auf eine quadratische Beziehung von Vi mit Stimulus Valenz hin Boiten et al 1994 in ihrem exellentem Review ber Emotionen und Atmung meinen Hence it seems that variations in depth during rapid INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 225 breathing correspond with different points on a inhibition excitation contin uum which may be more or less equivalent to a continuum extending from behavioural control to loss of control Eine klare Beziehungen zwischen der Aktivit t der Corrugator und der Zygomaticus Muskel mit den Valenzbeurtei lungen wurden mehrmals gezeigt Greenwald et al 1989 Lang et al 1993 Hamm amp Vaitl 1993 Die Aktivit t des Corrugators ist bei negativen Reizen am gr ssten und bei ganz angenehmen Stimuli am niedrigsten negative lineare Beziehung Der Zygomaticus zeigt hingegen eine quadratische Be ziehung zur Valenz F r angenehme Bildern ist dessen Aktivit t am h chs ten am niedrigsten f r eher neutrale Stimuli und ein wenig erh ht wieder bei tiefster Valenz Die Gesichtsnerven haben ihren Ursprung in der Medulla oblongata wo sich das Atemzentrum befindet Einige Studien deuten darauf hin dass die Aktivit t der Gesichtsmuskel und die der Atmung eng miteinan der gekoppelt sind z B Ritz 1996 Porges 1994 Wenn man die Kurven der Beziehungen Valenz Corrugator und Valenz Zygomaticus aufein
129. alb ungeeignet und ein anderes Untersu chungsparadigma m sste hier angewendet werden z B Priming Gem ss Easterbrook 1958 korreliert die Merkmalselektion mit der Erregung Der vorgefundene Shift in der Beziehung zwischen Ti und Arousal bei den Extra vertierten untermauert ebenfalls den Zusammenhang zwischen Ti und der Merkmalselektion und zeigt auf wie Pers nlichkeitsmerkmale in die Stimu lus Selektions Beziehung einfliessen Da alle mentalen Aufgaben Stimulus Selektion sowie Handlungsselektion und Handlungsverrichtung verlangen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 257 wird hier postuliert dass die Atmungszeiten primar an die Aufgabenanforde rungen angepasst werden insbesondere da die primare Motivation der Ver suchspersonen darin bestand die Aufgabe zu erf llen Im Gegensatz dazu verlangte das Bilderanschauen keine Reaktion die Ver suchspersonen hatten nur zu Schauen Der Einfluss der Stimulus Valenz auf Ti konnte nur beim Bilderanschauen sichtbar werden da dabei die At mungszeiten nicht an eine Aufgabe gebunden waren Die Beanspruchung aber insoweit Beanspruchung berhaupt zu Valenzverschiebungen f hrt kann wegen dem Gebundensein der Atmungszeit an die Aufgabe nicht durch diesen Parameter ausgedr ckt werden Der respiratorische Rhythmus spiegelt nicht nur die Erregung sondern wird an die Aufgabenanforderung im Sinne einer Optimierung der Stimulusselek tion Ti und Handlung Te ange
130. an S sowie der ersten 15sec Sa und der letzten 15sec Sb separat berechnet Ebenfalls wurden Mit telwert und Standardabweichung der letzten 30sec jeder Pause P be rechnet Wie mit den Atemparametern wurde daraus f r jede Bildserie die prozentualen nderungen zur vorhergehenden Pause berechnet S Sa Sb F r die Variabilit t von HR und SC wurde nur S berechnet Zuerst wurde eine Zweifaktorielle Varianzanalyse ANOVA mit Messwieder holungen f r jede abh ngige Variable mit den 8 Bildserien Bedingungen als Messwiederholungsfaktor und Geschlecht und Extraversion als gruppie render Faktor durchgef hrt Paarvergleiche der Bedingungen wurden mittels t test gepr ft Schaffer s 1986 sequentiell zur ckweisende Bonferroni An n herung wurde gebraucht um Signifikanzen zwischen den Mittelwerten zu identifizieren Um Zusammenh nge zwischen affektiver Einsch tzung und physiologischen Antworten zu pr fen wurde das folgende Procedere angewandt Basierend auf der subjektiven Einsch tzung wurden f r jede Versuchsperson die Bild serien in drei Rangreihenfolgen Valenz Arousal Dominanz von 1 am tiefsten bis 8 am h chsten geordnet Wenn zwei oder mehr Bildserien i dentisch eingesch tzt wurden in einer Dimension wurde der Mittelwert der Bildserie herangezogen um die Serie einzugliedern Dieses Prozedere ergab ein Set von 8 ranggeordneten Einsch tzungen f r jede Versuchsperson und jede
131. andelt d h nur die Zeitdauer in welcher der Geruch anwesend war wurde ausgewertet die gesamte mentale Aufgabe dauerte 5 Minuten Zum andern wurde die kurzzeitige Atemantwort analy siert indem der Median des 2 bis 6 Atemzuges nach dem Geruchsstimulus in Prozent des Medianes des 6 bis 2 Geruches vor dem Geruchstimulus ausgedr ckt wurde Der Stimulus Beginn konnte immer einem Atemzug zu geordnet werden 1 Atemzug da die Pausen zum Atemzug gerechnet wurden Weil ein speziell tiefer oder langer Atemzug den Median nicht so stark beeinflusst wie den Mittelwert wurde der Median bevorzugt Diese A nalyse beschr nkte sich auf die Atemparameter Ti und Vi sowie auf den ab geleiteten Parameter Vi Ti Die Mittelwerte der Atemparameter sowie der Performance Parameter wur den mittels uni oder mehrfaktorieller Varianzanalyse mit Messwiederholun gen mit Kognition Ruhe oder mentale Arbeit Geruch Geruchsintensit t als within Faktoren und dem Geschlecht als gruppierender Faktor analysiert F r die Signifikanz wurde der Huyn Feldt p Wert herangezogen Unterschie de zwischen den kurzzeitigen Atemantworten mit oder ohne Geruch wurden mittels Wilcoxon gepr ft Post hoc berpr fung von Unterschieden wurden mittels gepaarten t Test evaluiert P Werte lt 0 05 wurden als signifikant be trachtet Interaktionen mit dem Geschlecht werden erw hnt aber nicht aus f hrlich diskutiert zu kleine Probandenzahl 7 3 Resultate 7 3 1 Versuc
132. ander legt erh lt man eine Kurve die sehr gut der entspricht die f r das Atemvolumen Vi in dieser Studie gefunden wurde n mlich h chste Werte bei tiefster Va lenz tiefste Werte bei neutraler Valenz und leicht erh hte Werte bei h chs ter Valenz Zu bemerken ist dass diese quadratische Beziehung von Vi zur Valenz nicht bei der Mehrheit der Versuchspersonen zu finden war und dass eine kleinere Gruppe sogar die Tendenz zu einer entgegengesetzter Bezie hung zeigte Diese beiden Antwortmuster waren jedoch nicht mit Sex und Extraversion gekoppelt Diese Befunde zeigen dass m glicherweise mehr als eine einzige Reaktionsweise existieren kann Das Verhalten der Hautleitf higkeit SC sowie ihrer Variabilit t SCV inbe zug auf die Korrelation mit dem Arousal best tigt fr here Befunde Lang et al 1993 Greenwald et al 1989 wobei auch quadratische Beziehungen Hamm und Vaitl 1993 Bradley et al 1994 festgestellt wurden Je h her die Erre gungseinstufung desto gr sser ist die Hautleitf higkeit Die Herzrate dage gen differenzierte weder ber die Bildserien noch konnte eine Beziehung zwischen den subjektiven affektiven Einsch tzungen gefunden werden Dies steht klar im Widerspruch zu fr heren Befunden in denen eine Beziehung der Herzrate mit der Valenz festgestellt wurde Lang et al 1993 Bradley et al INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 226 1994 Greenwald et al 1989 Wir f hren diesen Unt
133. ang Linear R Pearson 0 642 Inspiratory drive Vi Ti and valence correlation by subject Pearson correlation R Abbildung 44 Verteilung der intrasubjektiven Korrelationen zwischen Valenz un dinspirationsfluss Vi Ti Sb Korrelationen unter 0 weisen in die entgegengesetzte Richtung INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 211 Inspiratory volume Vi relation with valence change Valence Abbildung 45 Kovariation der Valenz Einstufungen mit dem Inspirationsvolumen Vi Sa Die Abbildung zeigt Mittelwerte und SEM bei jedem subjektiven Rang f r alle Versuchspersonen Inspiratory volume Vi relation with valence Sa n 13 Valence Abbildung 46 Kovariation der Valenz Einstufungen mit dem Inspirationsvolumen Vi Sa Die Abbildung zeigt Mittelwerte und SEM bei jedem subjektiven Rang f r 13 Versuchspersonen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 212 Inspiratory volume Vi relation with valence Sa n 9 Valence Abbildung 47 Kovariation der Valenz Einstufungen mit dem Inspirationsvolumen Vi Sa Die Abbildung zeigt Mittelwerte und SEM bei jedem subjektiven Rang fur 9 Versuchspersonen 8 3 4 2 Arousal Signifikante lineare Trend ber das Arousal ergaben sich f r Ti S F 9 630 1 22 p 0 005 Abbildung x Ttot S F 6 652
134. angenehm und erregend eingestuf ten Bildserie die sexuelle Bilder und sportliche Aktivitaten zeigte Vi in den ersten 15 Sekunden deutlich abnahm im Schnitt um 10 was darauf hin weist dass Bilder nicht alleine durch die Emotionsdimensionen beschrieben werden k nnen Insbesondere die Auswirkungen auf physiologische Para meter ist auch von anderen Kriterien wie z B dynamisch statisch mitge pr gt Auch die Pers nlichkeitsvariable Extraversion zeigte einen Einlfuss auf das Vi indem die Extravertierten ein flacheres Vi verglichen mit den b rigen Versuchspersonen in den Pausen aufwiesen und Vi w hrend dem Bil deranschauen insgesamt st rker steigerten Zust nde grosser Entspannung sind verkn pft mit einem grossen Vi Grossmann 1983 Ganz deutlich wird das auch im Non Rem Schlaf IV wo eine langsame tiefe regelm ssige Atmung vorherrscht Snyder und Scott 1972 Douglas et al 1982 Wenn sich Versuchspersonen emotionale Situa tionen vorstellten fand Rehwoldt 1911 bei der Vorstellung von Wut und Angst eine Zunahme der Frequenz und des Atemvolumens Walker et al 1997 stellten bei Versuchspersonen die Passiv Rauch exponiert wurden im Vergleich zu einer Kontroll Exposition eine Vertiefung von Vi fest und dies wurde von Danuser 2001 als emotionales Coping interpretiert Wenn wir uns durch externe Faktoren unangenehm ber hrt f hlen k nnte eine Vertie fung der Atmung uns beruhigen bes nftigen und die Situation ertr glicher m
135. ankmachend zu verteufeln Denn der Mensch braucht immer wieder neue erh hte Anforderungen um zu lernen um neue Verhaltensweisen und Einstellungen zu entwickeln Un sere psycho mentalen Leistungsgrenzen sind noch l ngst nicht ausgelotet und verschieben sich im Verlaufe unserer aktiven individuellen Lebenszeit aber auch von Generation zu Generation durch vermehrte fr he schon im Kindesalter gestellte Anforderungen Immer mehr Arbeitnehmer klagen ber andauernden beruflichen Stress und sehen darin eine Gef hrdung f r ihre Gesundheit z B Marstedt et al 1993 CH Stress Studie 2000 Zweifelsohne f hrt die informations und kommuni kations technologische Revolution zu immer neuen teils auch h heren psy cho mentalen Anforderungen und pers nlichen Unsicherheiten und bei andauernder berforderung auch zu vermehrten effektiven und potentiel len Gesundheitsgef hrdungen bei den betroffenen Menschen Die Erfor schung der Zusammenh nge zwischen den Arbeitsanforderungen einerseits und den Gesundheitsgef hrdungen andererseits sowie die aus den gewon nenen Erkenntnissen aufgebaute Pr vention war und ist das Kerngebiet der Arbeitsmedizin Die Erforschung der mit den modernen Arbeitsformen ver bundenen psycho mentalen Anforderungen stellt ein wichtiges Anliegen der aktuellen Arbeitsmedizin dar Dabei geht es prim r darum potentielle Ge f hrdungen zu erkennen einzusch tzen und wirksame Pr ventivmassnah men zu entwickeln Eine wic
136. anschliessen und in gleicher Position wie die sp teren Messungen stattfinden werden 5 Minuten intern kalibrieren Nachdem nun beide Messger te intern kalibriert sind wird der bereits an Respitrace PLUS angeschlossene Patient mittels Maske an den Pneumotachographen angeschlossen Kalibrierungsphasen Nun werden in ca 4 Phasen zu je ca 45 Sekunden welche durch kurze Pausen unterbochen werden alle Atemzug Variationen durchgef hrt Dabei wird von LabView nach START der FLOW und ADSUM Yt aufgezeichnet Zwischen den Phasen wird jeweils eine kurze Pause eingelegt Eine Phase wird mit STOP beendet Yor Messbeginn ALLE Luft ausatmen Der Patient muss auch w hrend den Pausen an Respitrace PLUS angeschlossen bleiben Phase 1 Normal atmen Phase 2 Tiefe Atemzuge Phase 3 Schnelle flache und einige tiefe Atemzuge Phase 4 Normal atmen Anschliessend Datei mit Kalibrierungsdaten in MATLAB auswerten Abbildung 12 RespiG Kalibrierungsfenster 5 3 3 3 RespiG Cal MATLAB Wenn die Kalibrierung mit RespiG Kalibrierung LabView abgeschlossen wurde kann bei Bedarf sofort die Auswertung der Kalibrierung durchgef hrt werden In der Regel wird die Auswertung erneut vorgenommen nachdem die zweite Kalibrierung nach Versuchsende ebenfalls vorliegt INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 108 5 3 3 3 1 Vorgehen 1 Matlab starten A Doppelklick auf das Icon von Matlab 2 RespiG Cal starten Eintippen
137. ass der Einfluss des Positionswechsels vernachl ssigbar klein ist Insbesondere wenn man bedenkt dass eine 100 bereinstimmung infolge der unterschiedlichen Messmethoden niemals erzielt werden kann Die Positionswechsel im Lie gen von der Dekubitushaltung auf den R cken und auf den Bauch ben wenig Einfluss auf die Genauigkeit der Respitrace Volumen aus Hingegen zeigt sich beim Positionswechsel vom Liegen zum Sitzen doch ein erhebli cher Einfluss Hier liegen nur noch 58 der Respitrace Werte im Abwei chungsbereich von 20 der pneumotachographisch ermittelten Volumen Sackner 1989 Diejenigen Untersuchungen die als interne Kalibration QDC benutzten weisen einen deutlichen Positionseinfluss auf Sackner 1989 Sackner stellte auch fest dass einige Probanden in den 5 untersuchten K r perpositionen ein Kopartiment bevorzugten entweder die Brust oder die INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 68 Bauchatmung wohingegen die meisten Probanden mit beiden Komparti menten normal weiteratmeten W hrend die Atemz ge der Normalatmen den zwischen Respitrace und Pneumotachograph maximal 20 Abwei chungen aufwiesen zeigten sich z T bei jenen Probanden die den Ort der Atmung ge ndert hatten 30 40 Abweichungen Interne Kalibrierungsposition Neue Position en Vergleich mit Kalibration Pneumotachograph LSQ a In R ckenlage und ste Bauchlage re und li 89 von Resp hend Dekubitushaltun
138. assat N Sniper G 2000 Orienting response reinstatement and dishabituation Effects of substituting adding and deleting components of non significant stimuli Psychophysiology 37 102 110 Ben Shakhar G Gati l Salamon N 1995 Generalization of the orienting response to significant stimuli The roles of common and distinctive stimulus components Psy chophysiology 32 36 42 Berglund B Berglund U Ekman G Engen T 1971 Individual psychophysical functions for twenty eight odorants Perception and Psychophysics 9 379 384 Bernstein A 1969 The orienting response as a novelty and significance detector Reply to O Gorman Psychophysiology 16 263 273 Bernstein A 1979 The orienting response as a novelty and significance detector Reply to O Gorman Psychophysiology 16 263 273 Berntson G G Cacioppo J T Quigley K S 1994 Autonomic cardiac control I Estimation and validation from pharmacological blockades Psychophysiology 31 572 585 Birbaumer N und Schmidt RF 1996 Physiologische Psychologie Blatz W E 1925 The cardiac respiratory and electrical phenomena involved in the emo tion of fear J Exp Psychol 8 109 132 Bloch KE Barandun J Sackner MA 1995 Effect of Mouthpiece breathing on cardiorespi ratory response to intense exercise Am J Respir Crit Care Med 151 1087 92 Bloch S Lemeignan M Aguilera T N 1991 Specific respiratory patterns distinguish among human basic emotions Int J Psycho
139. ation of Breathing Part Il Marcel Dekker New York 675 744 Miller S B Ditto B 1988 Cardiovascular responses to an extended aversive video game task Psychophysiology 25 200 208 Millman RP Dong Chune MD Chung BA 1986 Importance of breath size in calibrating the respiratory inductive Plethysmograph Chest 89 840 845 Miltner W Matjak M Braun C Diekmann H Brody S 1994 Emotional qualities of odors and their influences on the startle reflex in humans Psychophysiology 34 107 110 Mintz S 1969 Effect of actual stress on word associations J Abnormal Psychology 74 293 295 Moray N 1959 Attention in dichotic listening Affective cues and the influence of instruc tions Quaterly J Exp Psychology 11 56 60 Morgan N Cameron I R 1984 The respiratory response to behavioral and metabolic stimulation Clin Sci 67 61 62 Morgan W P 1985 Psychogenic factors and exercise metabolism A review Med Sci Sports Exercise 17 309 316 Morgan WP 1983 Psychometric correlates of respiration a review Am Ind Hyg Assoc J 44 677 684 Naatanen R 1979 Orienting and evoked potentials In H D Kimmel E H van Olst amp J E Orlebeke eds The orienting reflex in humans Hillsdale NJ Erlbaum p 61 75 Nachreiner F 1994 M glichkeiten zur Umsetzung psychophysiologischer Erkenntnisse aus dem Bereich des Arbeitsschutzes In Burckhardt F und Winkelmeier C Hg Psycho logie der Arbeitssicherheit Heidelberg
140. ationen bewerten zu k nnen Dabei kommt der Erfassung emotionaler Prozesse bei der Interpretation von Zusammenh ngen zwi schen kognitiven Anforderungen und physiologischen Aktivierungsvorg n gen sowie deren mittelbaren Auswirkungen auf das Verfolgen von Hand lungszielen eine entscheidende Bedeutung zu Hockey 1997 Hockey 1997 geht von der Annahme aus dass ein Ressourcen Management System existiert Dieses verschiebt energetische Ressourcen kontrolliert sie und setzt sie strategisch ein Seinem Modell liegen folgende Annahmen zu Grunde 1 Das Verhalten des Arbeitenden ist zielorientiert INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 27 2 Bei der Kontrolle der Zielvorgaben handelt es sich um einen sich selbst regulierenden Prozess 3 Die regulatorische Aktivitat verursacht Kosten die zu Lasten anderer Systeme gehen Hockey geht also wie andere Motivations Kontroll Modelle Carver und Scheier 1982 Sch npflug 1983 davon aus dass die Kontrolle einen selbst regulierenden Charakter aufweist indem das Verhalten mit einem internen Standard verglichen und entsprechend modifiziert wird so dass zweckdienli ches Verhalten gef rdert und das aktuelle Ziel aufrechterhalten werden kann Das Aufrechterhalten der Leistungs Stabilit t unter hohen Anforderungen stellt einen aktiven Prozess unter der Kontrolle des Individuums dar Dieser Prozess erfordert die Mobilisierung kognitiver Ressourcen mentaler Effort
141. auf die Leistung und die Stimmung erwachsener Versuchspersonen auch sie konnten keinerlei Einfl sse eruieren Hingegen verursachte die blosse Sug gestion von Ger chen bei einem Zahl Streichungs Test eine signifikante geschlechtsabh ngige Interaktion Knasko 1993 untersuchte die Auswir kungen von intermittierenden Geruchsst ssen auf die mentale Leistung Auch er konnte keinen Effekt auf die Leistung nachweisen auch wenn jene Versuchspersonen die unangenehmen Ger chen ausgesetzt worden wa ren im Nachhinein meinten diese Ger che h tten einen negativen Einfluss auf ihre Leistung und ihre Stimmung ausge bt Nur Degel und K ster 1999 konnten nachweisen dass Ger che u U doch im Stande sind mentale Leis tungen zu beeinflussen Bei ihren Probanden nahm die mentale Leistung in einem Raum mit schwachem Lavendelgeruch zu in einem Raum mit Jas mingeruch jedoch ab Studien ber die Auswirkungen von Ger chen auf die mentale Leistung unter gleichzeitiger Ber cksichtigung physiologischer Pa rameter konnten hingegen keine gefunden werden 3 3 4 Mentale Arbeit Verschiedene Untersuchungen befassten sich mit den Auswirkungen menta ler Arbeit auf das Atemmuster Dabei wurden v a mentale arithmetische Aufgaben und Reaktionsaufgaben gestellt und deren Einfluss auf das A temmuster unter verschiedenen Bedingungen wie Grad der Aufgaben schwierigkeit Svebak 1982 Caroll et al 1986 Elektroschockdrohung Allen et al 1986 Sherwood et al
142. auf den Wirbel C7 gt 1 Elektrodenpaar auf den Musculus Trapezius links 2 3 cm lateral auf der direkten Verbindungslinie zwischen C7 und Akromion gt 1 Elektrodenpaar auf den Musculus Trapezius rechts 2 3 cm lateral auf der direkten Verbindungslinie zwischen C7 und Akromion gt 1 Elektrodenpaar auf den Musculus Frontalis 6 2 4 5 Messung Das Atemmuster EMG EKG sowie EDA wurden w hrend der gesamten Versuchsdauer aufgezeichnet Damit man die verschiedenen Testphasen T1 bis T5 von den Pausen unterscheiden konnte wurde mit Statemarkers gearbeitet Da EKG sowie EDA mit einer von LabView getrennten Software registriert wurde erreichte man eine Synchronisation der Daten indem die Zeit der EKG Messung neben dem entsprechenden State oder Eventmar ker notiert wurde Das verwendete Versuchsprotokoll ist im Anhang zu fin den INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 129 6 2 4 6 Die Pausen Vor jedem Test wurden Pausen von jeweils 3 Minuten eingesetzt Ziel dieser Pausen war es die Atmung wieder auf ein Ruhe Niveau zu bringen damit man f r jeden Test dieselbe Ausgangslage zur Messung hatte Deshalb wurde auch vor dem ersten Test eine Pause eingelegt W hrend den Pau sen h rten die Probanden klassische Musik mittels aufgesetzter Kopfh rer Die Musik war so gew hlt dass sie beruhigend wirkte Der Rhythmus ent sprach in allen St cken in etwa einer Frequenz von 60 80 Schl gen pro Minute Den Zusamm
143. bene Zielerf llung Da das Aushalten eines Efforts fordernden Zustandes in der Regel als schwierig und subjektiv aversiv empfunden wird Kahnemann 1973 steht die Aus bung einer fordernden mentalen Aufgabe im Konflikt mit dem allgemeinen emotio nalen Ziel das pers nliche Wohlbefinden aufrechtzuerhalten Im Gegensatz zum extern vorgegebenen Aufgabenziel welches das T tigkeitsverhalten bestimmt wird das Aufrechterhalten des Wohlbefindens durch das m chtige Selbsterhaltungs Motivierungssystem bestimmt Doch ist der Mensch bei der Erf llung mentaler Aufgaben bezeichnenderweise hoch zuverl ssig und resistent gegen ber Ablenkungen Kahnemann 1973 Das bedeutet dass das Aufrechterhalten des Aufgabenziels entsprechenden Schutz erfordert Hockey 1997 nennt ihn performance protection Dieser Schutz muss kon tinuierlich aktiviert werden um der drohenden Unterbrechung durch konkur rierende biologische und motivationale Ziele begegnen zu k nnen 3 1 2 3 Mentaler Effort Wie oben dargestellt sind die Modelle geistiger Arbeit wenn sie den biologi schen Kontext des Verhaltens ausschliessen nicht im Stande ad quate Er kl rungen f r die Beanspruchungsfolgen mentaler Arbeit zu liefern F r die Theorieentwicklung ber bio physiologische Regulationsprozesse und deren Integration in die Verhaltenssteuerung ist die Erfassung des biologischen Aufwandes erforderlich um die Kosten der T tigkeitsregulation in unter schiedlichen Situ
144. bereits in den sp ten 70er Jahren nicht invasive Erfassungsmethoden entwickelt worden waren Sackner 1980 Chadha et al 1982 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 14 Zu den ltesten Forschungsthemen der Arbeitspsychologie und der Arbeits wissenschaften ist die mentale Belastungs Beanspruchungsforschung zu z hlen Schon 1902 unternahm Kraeplin den Versuch die geistige Leis tungsf higkeit psychiatrisch zu beurteilen Im Zuge der Industrialisierung untersuchte man das Arbeitszeitregime und entwickelte Gestaltungsvor schl ge zur Verhinderung von Erm dungserscheinungen Thorndike 1900 Poffenberger 1928 Graf 1922 Mit der Rationalisierung geistiger Arbeit durch den Computer und der damit einhergehenden Abnahme der k rperli chen Belastung hat sich das Interesse an der psycho mentalen Belastungs Beanspruchungsforschung noch verst rkt Dies spiegelt sich u a in der sog Maschinen Richtlinie im EG Vertrag 1989 91 Artikel 100a Darin steht Es m ssen Bel stigung Erm dung und psychische Belastung Stress des Be dienpersonals unter Ber cksichtigung ergonomischer Prinzipien auf das m gliche Mindestmass reduziert werden International wird der Ausschluss gesundheitlicher Gef hrdungen durch mangelhafte Arbeitsgestaltung durch Erm dung und Monotonie gefordert Die Internationale Normenvereinigung ISO ihrerseits ist bem ht Kernbegriffe der Belastungs Beanspruchungsforschung und Vermeidungsm glic
145. bildung 10 Bestimmung des Umrechnungsfaktors f r FLOW von Volt nach Millili ter 5 3 Ablauf eines Versuches Es folgt eine detaillierte Darstellung des Versuchsablaufs Messger te und Pre Kalibrierung RespiG 1 Datenkabel des Computers mit RespiG an die analogen Schnittstellen der medizin schen Ger te anschliessen 2 Pneumotachograph 30 min vor Kalibrierungsbeginn einschalten Eichung mit Gasge mischflasche 5 COs 15 O und 80 NO und 3 Liter Spritze durchf hren 3 Beide B nder von Respitrace PLUS und ev auch die Elektroden an den Probanden in der geplanten Versuchsposition anschliessen Ger t einschalten und ca 5 Minuten warten bis CAL aus der Anzeige verschwindet und somit die interne Kalibrierung ab geschlossen ist 4 Computer mit RespiG einschalten INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 100 Dem Probanden die Maske f r die FLOW Messung anziehen RespiG LabView starten und wenn n tig die Einstellungen f r Scanrate und aufzu zeichnende Logfiles anpassen Mit Kalibrierung die RespiG Kalibrierung LabView starten Ca 4 Pre Kalibrierungsphasen mit kurzen Pausen dazwischen durchf hren gem ss Anleitung am Bildschirm VOR JEDEM MESSBEGINN AUSATMEN Danach RespiG Kalibrierung mit EXIT beenden Wer will kann nun sofort die Pre Kalibrierungsdaten mit RepiG Cal MATLAB analy sieren Dies kann aber auch erst nach der Post Kalibrierung erfolgen Wenn der
146. bination von Tracking Ged cht nis und periphere Reaktionsaufgabe am meisten zu diese hohe allgemei ne Aktivierung durch die Aufgabe erkl rt die Verk rzung der Reaktionszeit Die vorliegende Untersuchung zeigt auf dass sowohl die Atemparameter die Herzrate und die Muskelaktivit t deutlich zwischen den verschiedenen Aufgaben differenzieren jeder Parameter zeigt Beziehungen zu den subjek tiv erfassten Beanspruchungseinsch tzungen wobei diese besonders aus gepr gt ist bei der M Trapezius Aktivierung und der Minutenventilation Alle Parameter weisen ein spezifisches Muster auf sowie Abweichungen Disso ziationen untereinander Die Atemparameter insbesondere die Minutenven tilation und das Inhalationsvolumen stehen in Beziehung zum EMG des M Trapezius die Herzrate zum M Frontalis Aus klinischer Sicht d rfte die Ak INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 157 tivierung des M Trapezius relevanter eingestuft werden als die M Frontalis Aktivierung Die Zunahme der Minutenventilation ist h her als metabolisch gerechtfertigt und deutet darauf hin dass die beanspruchenden Aufgaben eine gewisse Hyperventilation induzierten INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 158 7 Experiment Ill Einfluss von Geruchen auf Atmung und mentale Performance 7 1 Fragestellung Wir sind f hig geringste Mengen von Umweltsubstanzen zu riechen und sie als angenehm oder unangenehm zu
147. cLean J Waterhouse BD 1994 Noradrenergic modulation of cat area 17 neuronal re sponses to visual stimuli Brain Res 667 83 97 McLeod PD 1977 A dual task response modality effect Support for mulit processor mod els of attention Quaterly J Exp Psychology 29 651 667 McLeod PD 1978 Does probe RT measure central processing demand Quaterly J Exp Psychology 30 83 89 Mc Leod PD Posner MI 1984 Privileged loops from percept to act In H bouma DG Bou whius Eds Attention and performance X Control of language processes Hove UK Lawrence Erloaum Assoc Mead J Peterson N Grimby G 1967 Pulmonary ventilation measured from body surface movements Science 156 1383 1384 Medical Graphics Corporation 1993 BreezeEx Manual Pneumotachograph CPX D Mehrabian A and Russel J A 1974 A verbal measure of information rate for studies in environmental psychology Environ Behaviour 6 233 252 Mekjavic B La Prairie A Burke W Lindborg B 1987 Respiratory drive during sudden cold water immersion Respir Physiol 70 121 130 Milic Emili J and Grunstein MM 1976 Drive ant timing components of ventilation Chest 70 131 133 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 276 Milic Emili J 1982 Recent advances in clinical assessment of control of breathing Lung 160 1 17 Milic Emili J Grassino A E Whitelaw W A 1981 Measurement and testing of respiratory drive In Hornbein T F Ed Regul
148. ch diese Verengung ver ndern sich die Grenzen der Abdominalh hle AB das Brustkorb Kompartiment RC verlegt sich kaudal und die axiale Dimension der vorderen AB Wand wird schm ler INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 77 Demzufolge wird ein kleinerer Teil der AB H hle durch die vordere Wand begrenzt und die usseren AB Ver nderungen nehmen zu Eine gegebene Volumenver nderung des AB Kompartimentes f hrt zu einer gr sseren Be wegung der AB Wand nach aussen hin Der volume motion Koeffizient b wird objektiv kleiner Dies zeigen unsere Resultate aus Untersuchungen bei Probanden in gebeugten Sitzpositionen ZSH zusammengeklappte Hal tung SSV Stehsitzhaltung mit vorderer Rumpfposition deutlich Auch Zimmermann et al 1983 konstatierten diese Ver nderungen beim Wechsel von der aufrechten in die sitzende und in die liegende K rperstellung Die Bestimmung der volume motion Koeffizienten wurde hier mit der QDC Methode durchgef hrt welche fest im Respitrace integriert ist die Gr sse der Koeffizienten gibt das Ger t nicht an In den gebeugten Positionen ha ben wir keine volume motion Koeffizienten Eichung vorgenommen so dass sich der entsprechende Einfluss der Koeffizienten auch nicht ermitteln l sst Alle Versuche wurden bei spontaner Atmung durchgef hrt und nicht wie bei Peak et al 1990 bei vorgegebenen Volumen Die Ursache f r die ber sch tzung der Volumen bei gebeugter Haltung kann hier
149. ch_A_Moser lt ext gt Das Da tum und die Zeit sind in dieser Reihenfolge codiert damit die Dateinamen im Windows Datei Explorer alphabetisch sortiert werden k nnen und dann ge rade in der chronologischen Reihenfolge der Erstellung aufgef hrt werden Die Sortierung funktioniert auch noch wenn der Name nur hinten vgl Pati ent_A_Moser erg nzt wird INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 5 3 3 6 Respidaten lor 114 Respidaten sind Messwerte von Respitrace PLUS RIP und des Pneumota chographen CPX D Tabelle 10 Spalte Kurzbezeichnung Bedeutung Bemerkung 1 t s Zeit in Sekunden seit Messbe Beginnt immer bei 0 000 auf ginn Millisekunden genau Bei i N den Samplerate z B Die Aufzeichnungsgeschwin angera digkeit richtet sich nach der 600 auf 1 1000 gerundet Respiscanrate 2 ADSUM V Summen Signal der zwei RIP ADSUM RC AB Bander 0 400 Volt 100 Vt vgl 3 3 RC RIP V Thorakles RIP Signal rip Gemessen wird die Ver nde cage Band rung der durch das Band umschlossenen Fl che 4 AB RIP V Abdominales RIP Signal ab Gemessen wird die Ver nde dominal Band rung der durch das Band umschlossenen Flache 5 FLOW V Flow des Pneumotachographen Nach Eichung mit einer 3 Liter CPX D Spritze erhalt man aus dem integrierten FLOW das Volumen Vt Gem ss eigenen Messungen kann dieses mit dem Faktor FLOW_Vt_V_to_mL 1866 83 mul
150. che Kontrastmatrix auf Ein Vergleich der Leistungsparameter zeigt dass wenn Ged cht nisstest und peripherer Reaktionstest zus tzlich mit dem Tracking zu bewerkstelligen ist sich die Leistung in der Ged chtnissaufgabe leicht verschlechtert nicht aber in der peripheren Aufmerksamkeitsaufgabe Die vorliegende Untersuchung best tigt die von die von Mador und Tobin 1991 gefundenen signifikanten Unterschiede von Atemparameter zwischen mentaler Aktivit t und entspannten Wachphasen resting wakefulness Wir atmen schneller Ti und tiefer Vi ein der Inspirationsfluss Vi Ti sowie die Minutenventilation und Herzrate nehmen zu wenn wir arbeiten Zus tzlich nahm die Variabilit t der Atemparameter w hrend Arbeit ab wie auch schon von Althaus et al 1998 und Boiten 1998 gezeigt wurde Herz Atem und die Aktivierung Aufgaben irrelevanter Muskulatur differen zierten klar zwischen den verschiedenen ausgef hrten Aufgaben Die ge fundenen Ver nderungsmuster sind deutlich unterschiedlich Die Atempa INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 151 rameter nahmen v a beim Tracking T1 Multitest T3 und beim schnellen Tapping zu Diese Zunahme war durch die Vergr sserung des Inspirations volumens Vi bedingt Die Aktivierung des dominanten Trapezius zeigte ein ahnliches Verhalten wie die Atemparameter Die Herzrate hingegen nahm am meisten unter dem Multitest T3 gefolgt vom Kombitest T2 zu wobei die
151. che und unspezifi sche Afferenzen aus der K rperperipherie moduliert wird Die zentralen re spiratorischen Neuronen werden durch die drei folgenden Hauptafferenzen beeinflusst e Informationen durch arterielle Chemorezeptoren e Informationen durch Skelettmuskulatur und Gelenke somatische Affe renzen e Informationen durch Lungen und Atemwegsrezeptoren Bekanntlich k nnen respiratorische Afferenzen die Neuronen im Vorderhirn aktivieren und zerebrale Efferenzen die respiratorische neurale Aktivitat ver ndern Doch ist die Kenntnis dar ber wie diese Verbindungen letztlich zu Stande kommen zur Zeit noch sehr bruchst ckhaft INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 42 3 3 1 1 Chemische Atemanreize Eine Modulation der alveol ren Ventilation ver ndert die Werte des Sauer stoff pO2 und des Kohlendioxidpartialdruckes pCO2 sowie des pH im Blut Umgekehrt wirken sich Ver nderungen der arteriellen Blutgase und des arteriellen pH auch auf die respiratorischen Neuronen in der Medulla oblon gata aus und beeinflussen dadurch die Atmung Wird die CO2 Konzentration in der Atemluft erh ht so nimmt das Atemminu tenvolumen zu vornehmlich durch einen Anstieg des Atemzugvolumens be dingt Die Beziehung zwischen dem arteriellen pCO2 und dem Atemminu tenvolumen wird CO2 Antwortkurve der Atmung genannt Die CO2 Antwortkurve zeigt dass die Ventilation bei Zunahme des arteriellen pCO2 um das 8 10fach
152. chen bungen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 52 nahm die Dauer des Atmungszyklus Ttot ab gekoppelt mit einer zuneh menden Atmungstiefe und eines verk rzten Ti Bei den beiden mentalen Aufgaben Reaktionstest Konzentration und Arithmetik nahm das Vi etwas ab vor allem aber wurde die Inspirationszeit Ti verk rzt Bei der mentalen Arithmetik war die Abnahme von Ti gekoppelt an eine Zunahme der Ausat mungszeit Te was eine s gezahn hnliche Atmungskurve ergab Die Reak tionsaufgabe Konzentrationsaufgabe verringerte im Gegensatz zur arith metischen Aufgabe auch die Ausatmungszeit Te was bei der arithmeti schen Aufgabe zu einer eher sinusf rmigen Atemkurve f hrte Die Zunahme von Te bei mentaler Arithmetik wird mit der internen Vokalisation in Zusam menhang gebracht Generell ist festzuhalten dass konzentrierte Aufmerksamkeit zu einer be schleunigten Atmung f hrt insbesondere wird Ti verk rzt und der Inhalati onsfluss nimmt bei gleich bleibendem oder abnehmendem Vi zu Speziel le mentale Aufgaben wie mentale Arithmetik zeigen zus tzlich auch Auswir kungen auf die Ausatmungszeit wahrscheinlich verkn pft mit internem Sprechen Die meisten untersuchten mentalen Aufgaben sind Reaktions Ged chtnis und Rechenaufgaben auf unterschiedlichen Schwierigkeitsstu fen und unter verschiedenen Rahmenbedingungen Es ist aber zu beden ken dass sozusagen alle mentalen Aufgaben eine mo
153. chen eingesetzt wird v a auch im Zusammenhang mit phonetischen Analysen wird neue Anhaltspunk te f r das Verst ndnis der Beanspruchungsreaktionen bringen Das Atemmuster hat sich in den pr sentierten Untersuchungen auch als viel versprechender Indikator der Beanspruchung erwiesen Es ist an der Zeit die Erfassungsmethoden feldtauglich zu machen um die Beanspruchung von Menschen an realen Arbeitspl tzen zu erfassen und die postulierten Zu sammenh nge zu berpr fen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 265 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 266 10 Literaturnachweis Aggleton J P and Mishkin M 1986 The amygdala Sensory gateway to the emotions In R Plutchik H Kellerman Eds Emotion theory research and experience Vol 3 New York Academic press Aggleton JP 1992 The amygdala Neurobiological aspects of emotion memory and men tal dysfunction New York Wiley Allen M T and Crowell M D 1989 Patterns of autonomic response during laboratory stressors Psychophysiology 23 532 541 Allen M T Sherwood A Obrist P A 1986 Interactions of respiratory and cardiovascular adjustments to behavioral stressors Psychophysiology 23 532 541 Allport DA Antonis B Reynolds P 1972 On the division of attention A disproof of the sin gle channel hypotheses Quaterly J Experimental Psychology 24 25 35 Allport DA 1987 Selection for action some behaviou
154. d den Atem verschlagen in Atem halten Aufatmen tief Durchatmen Dies f hrte zur Annahme dass sich die verschiedenen Gef hle durch spezifische Atemmuster kennzeichnen w rden Auf dieser Vorstellung basierten bereits die Arbeitshypothesen fr herer psychophysiologischer Stu dien Feleky 1914 Rehwoldt 1911 In den sp ten 80er Jahren wurde diese Hypothese wieder aufgegriffen Santibanez und Bloch 1986 und Bloch et al 1991 Tabelle 2 vermittelt einen berblick ber die verschiedenen Studien und ihre Befunde in Bezug auf die Auswirkungen von Gef hlen auf die A temparameter Nur zwei der aufgelistetet Studien untersuchten die Auswirkungen spezifi scher Gef hle auf die Atmung in systematischer Form Eine davon stammt von Feleky 1914 Dieser bat die Versuchspersonen sich an sechs prim re Emotionen Freude Schmerz Wut Wunder Angst und Abscheu zu erin nern wobei er das Inspirations Expirationsverh ltnis die Tiefe der Atmung und Vt Ttot die Atemtiefe geteilt durch die Dauer des Atemzuges Amount INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 55 of respiratory work analysierte Alle Parameter differenzierten klar zwischen den verschiedenen erinnerten Gef hlen Leider konnte diese Untersuchung sp ter nie reproduziert werden Boiten et al 1994 Eine m gliche Erkl rung daf r d rfte darin liegen dass die Versuchpersonen stereotype Antwortmus ter produzierten Santibanez und Bloch 1986 beobachteten a
155. d die 1 2m von den Augen der Ver suchsperson entfernt war projiziert Das projizierte Bild war 60 cm breit und 60 cm hoch Nach dem Anlegen der Respitrace B nder und EKG sowie Hautleitf higkeits Sensoren wurde den Versuchspersonen Zeit gegeben sich zu akklimatisieren Dann wurde eine 2 Minuten dauernde Basis Messung durchgef hrt bevor die erste Bildserie gezeigt wurde 5 Sekunden vor einer neuen Bildserie wurde die Versuchsperson informiert dass jetzt wieder eine Bildserie kommen werde Nach jeder Bildserie wurde das grafi sche Differential angekreuzt Danach wurden die Versuchspersonen gebe ten sich f r eine Minute zu entspannen 8 2 8 Daten Analyse und Statistik Behandlung der Atemparameter F r jeden Atemparameter und f r jede Versuchsperson wurde der Median der einzelnen Messwerten jeder Bildserie 30sec Median S sowie der ers ten 15sec Sa und der letzten 15sec Sb separat berechnet Von der 60sec dauernden Pause vor jeder Bildserie wurde der Median der letzten 30sec P berechnet Daraus wurden f r jede Bildserie die prozentualen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 200 nderungen zur vorhergehenden Pause berechnet S S P P 100 Sa Sa P P 100 und Sb Sb P P 100 Behandlung der Parameter Herzrate und Hautleitfahigkeit Fur jede Versuchsperson wurden der Mittelwert und die Standard abweichung jeder Bildserie 30sec Medi
156. d Experiment III Beim Betrachten der ver schiedenen gef hlsinduzierenden Bilder Experiment IV korrelierte Ti und Vi Ti mit der Erregung und mit der Valenz und ein signifikanter Einfluss der Pers nlichkeitsvariable Extraversion auf Ti konnte aufgezeigt werden Gem ss Milic Emili et al 1981 folgen Ver nderungen in den Zeitparame tern der Ver nderung des zentralen Einatmungsdrive Die Verk rzung von Ti war bei den unterschiedlichen mental motorischen Aufgaben nicht signifikant verschieden doch f hrten diese diversen Aufgaben bei den Versuchsperso nen zu unterschiedlichen subjektiven Einsch tzungen der Beanspruchung Diese Einsch tzungen korrelierten mit MV Vi Ti und mit Vi Es scheint als w rde Ti zwar massiv verk rzt gegen ber den Pausen aber ber alle Auf INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 251 gaben hinweg ungef hr in demselben Mass Porges und Byrne 1992 fol gern aus ihrer Studie zu verschiedenen Aufmerksamkeits Aufgaben dass eine Zunahme der Atmungsfrequenz mit erh hter Aufmerksamkeit korreliert zu sein scheint wahrend eine Abnahme der Atmungsfrequenz wohl ein Indi kator f r eine nachlassende Aufmerksamkeit in der Ausf hrungsphase der Aufgabe sei In Rafferty und Gardener s 1996 Untersuchung variierten die Versuchspersonen mittels eines Feedback Systems bewusst die Zeitkom ponenten der Atmung Zus tzlich wurde die Zusammensetzung der Atemluft ver ndert indem ihr verschieden
157. d Puls einen Zusammenhang aufweisen wurde mittels den gefunden Kontrastmatrixen der subjektiven Einschatzung sowie der Motorik gepr ft INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 149 Matrix Stress Interesse Trapezius M Frontalis 0 1 2 3 0 0 2 2 3 1 dominant 0 1 1 1 1 2 2 2 2 0 MV F 1 23 8 83 F 1 23 1 691 F 1 23 18 7 F 1 23 0 486 P lt 0 007 P 02 P lt 0 000 P 0 49 Vi F 1 23 5 56 F 1 23 2 44 F 1 22 12 15 F 1 23 1 219 P lt 0 027 P 0 13 p 0 002 P 0 28 Vi Ti F 1 23 4 77 F 1 23 0 096 F 1 23 15 42 F 1 23 0 19 P 0 040 P 0 76 P 0 001 P 0 667 Puls F 1 22 5 80 F 1 22 7 56 F 1 22 4 20 F 1 22 7 31 P 0 025 P 0 008 P 0 055 P 0 013 Trapezius F 1 23 51 7 F 1 23 2 572 F 1 23 15 34 dominant P lt 0 000 P 0 126 P lt 0 000 M frontalis F 1 22 10 56 F 1 23 9 665 P lt 0 004 P 0 006 Tabelle 25 Hypothesenpr fung mittels den entsprechenden Kontrastmatrixen Es zeigen sich klare Zusammenh nge der Atemparameter und des Pulses indem Vi Vi Ti und MV mit derm dominanten Trapezius aber auch mit der Beanspruchungsempfindung in Beziehung steht Der Puls zeigt keine Bezi hung mit dem dominanten Trapezius aber als einziger mit der Aktivierung des M frontalis sowie mit Beanspruchung sowie Interessens Einsch tzung Der Zusammenhang mit Beanspruchung ist am deutlichsten in Vi und MV Der dominante Trapezius sowie die Strinaktivit t steht in B
158. d interpretiert werden dass der schnell pr sentierte starke Riechstimulus eine Schreckreaktion zu bewirken ver INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 49 mag die eine unmittelbare Umschaltung der Einatmung ausl st gefolgt von einer kurzfristigen Atempause Apnoe Blatz 1925 Harver und Kotses 1987 Boiten et al 1994 Olfaktormeter basierte Untersuchungen Walker 1990 Warren 1992 Warren 1994 Walker et al 2001 zeigten auf dass A temver nderungen bereits im ersten Atemzug nach einem schwachen bis moderaten Geruchsstimulus sichtbar werden Generell lassen sich die Ver nderungen im ersten Atemzug nach dem Geruchsreiz folgendermassen beschreiben Die Tiefe des Atemzuges wird reduziert Vi nimmt ab oder der Inhalationsfluss Vi Ti nimmt ab Die Latenzzeit dieser Abnahme betr gt nach dem Bericht zwischen 180 und 400 Millisekunden ist also sehr kurz Die Inhallationsdauer Ti wurde erst bei Geruchskonzentrationen ver ndert die eine deutliche Nasenreizung verursachen Diese Geruchsantwort stimmt weitgehend mit der Orientierungsatemantwort berein Die respiratorische Komponente der Orientierungsantwort besteht in einer Reduktion der At mungsrate oder der Frequenz RR die einher geht mit einer Reduktion der Amplitude Vi was insgesamt zu einer Reduktion des Inhalationsflusses f hrt Die Reduktion von Vi Ti oder zumindest von Vi im ersten Atemzug nach einem Geruchstimulus wird hier als Orientierungsantwort
159. d schnell wieder Luft eingeatmet Dasselbe Muster wurde auch bei L rm als Reiz durch sog weisses Rauschen festgestellt Harver und Kotses 1987 Die Analyse der nachfolgenden Atmungszyklen deckte eine vor bergehende Zunahme der RR und des Atemzugvolumens auf Pl tzliches K hlen empfindlicher K rperfl chen induzierte ebenfalls eine unmittelbar einsetzende vor bergehende Einatmungs Umschaltung gefolgt von einer Zunahme der RR sowie einer Vertiefung der Atmung Keating und Nadel 1965 Metjavic und Mitarbeiter 1987 Wie die Orientierungsantwort ist auch die Schreckantwort gekennzeichnet durch eine pl tzliche kardiopulmo nale Reaktion von kurzer Dauer Auf die Schreckreaktion kann aber auch eine l ngere Reaktion folgen die kardial wie pulmonal eine Akzeleration be inhaltet Diese Komponente mit langer Latenzzeit ist als Abwehrreaktion zu interpretieren 3 2 1 3 Die Abwehrreaktion Gem ss Lang 1997 umfasst die Abwehrreaktion eine Sequenz von Reakti onen mit einer initialen Phase z B Schreck in der die aversiv motivierten Aufmerksamkeitsfaktoren dominieren gefolgt von einer Sp tphase in der die aversiv motivierten Schutzreaktionen vorherrschen In der Literatur wird teils nur zwischen Orientierungs und Abwehrantwort unterschieden wobei die erste Schreckphase mit einbezogen wird teils jedoch zwischen Orien tierung Schreck und Abwehrreaktion INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 2372 Die kla
160. daten wurden w hrend den Messungen als spezielle Messdateien abgespeichert xx lor Die Daten der Pr und der Postkalibrierung wurden als xx loc Files abgespeichert Um die Daten auswerten zu k nnen mussten diese beiden Dateitypen in eine Auswertungsdatei xx loa konvertiert wer den Diese Konvertierung wurde in einem eigens daf r entwickelten MatLab Programm vorgenommen MathWorks Inc Das Programm berpr fte mittels einer Regression die bereinstimmung der Pr und Postkalibrierung Waren die Abweichungen zwischen diesen beiden Kalibrationen zu hoch musste die gesamte Messung verworfen werden War die bereinstimmung der Pr und Postkalibrierung im Toleranzbereich des Programms wurde eine Auswertungsdatei kreiert Mittels plot Data konnte anschliessend der Atemverlauf jeder Versuchsper son visualisiert werden siehe Abbildung 20 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit Vi Ve 134 Gesetzte Statemarker i iil 1 PEREA e ae lh _ 1000 1500 2500 3000 loa File C Daten RespiG Daten_Felicitas respiG_2000020000710_1210_VP13 loa 2 oO 3000 5 fe S 7 c 2 gt o A O a 2000 u x ag D on we ER oO 2000 A a a9 7 E3 o o o u 2 fe amp o ae 3000 Q G i l Zeit in s Abbildung 20 Vi Ve Plot mit gesetzten Markern 6 2 5 3 Statistische Auswertung In der statistischen Auswertung wurden die Daten im C
161. dau ernden Bildpr sentation in Kauf nehmen sollen Nichtsdestotrotz sind die Ergebnisse der Gef hlsstudie durchaus aufschlussreich und die Studie d rf te wohl nicht zuletzt wegen ihrer Unzul nglichkeiten zu weiteren Untersu chungen anregen 9 4 Praktische Empfehlungen Die vorgestellten Untersuchungen waren nicht prim r praxisorientiert Den noch lassen sich einige wenige praktische Empfehlungen festhalten e Aufgabengestaltung Wenn eine Reaktions Aufgabe im Rahmen einer Mehrfachverrichtung sehr wichtig ist so ist der optische Stimulus nicht zentral sondern peripher und mit einem Bewegungsanteil versehen zu platzieren Periphere sich bewegende Stimuli werden bei einer Ablen kung eventuell langsamer verarbeitet doch sie werden verarbeitet INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 263 e Aufgabengestaltung Wenn eine wichtige Aufgabe vom Kurzzeitgedacht nis abhangig ist wie dies bei der Erkennung der Farbsequenz der Fall war so ist dieser Aufgabe die Ziel Prioritat einzuraumen damit sie ge gen Ablenkungen gefeit ist Als Zweitaufgabe wird eine solche vom Kurzzeitged chtnis abh ngige Aufgabe allzu sehr durch Umwelteinfl s se oder auch durch eine Zweitaufgabe beeintr chtigt e Arbeitsgestaltung Aufgaben die kontinuierlich Aufmerksamkeit und per manente motorische Zielkorrektur verlangen wie das Tracking sind von Anspannung aufgaben irrelevanter Muskulatur begleitet und sind bean spruc
162. demic Press Wickens C D 1986 Engineering Psychology and Human Performance Merill Publishing Columbus O Wieland Eckelmann R 1992 Kognition Emotion und psychische Beanspruchung G ttin gen Hogrefe Wientjes C J E 1992 Respiration in psychophysiology methods and applications Biol Psychol 34 179 203 Wientjes C J E 1993 Psychological influences upon breathing Situational and disposi tional aspects Doctoral Dissertation Tilburg Wientjes C J E and Grossman P 1998 Respiratory psychophysiology as a discipline introduction to the special issue Biological Psychology 49 1 8 Wientjes CJ E Grossman Paul Gaillard Anthony W K 1998 Influence of drive and timing mechanisms on breathing pattern and ventilation during mental task performance Biological Psychology 49 53 70 1998 Wientjies CJ E Grossman P Gaillard AW K Defares P B 1986 Individual differences in respiration and stress In R Hockey A Gaillard and M Coles Eds Energetics and human information processing Martinus Nijhoff Dordrecht Wilson MA McNaughton BL 1994 Reactivation of hippocampal ensemble memories dur ing sleep Science 265 676 679 Wilson GF Eggemeier FT 1991 Physiological measures of workload in multi task envi ronments Chapter in D Damos Ed Multiple task performance Selected topics 329 260 London Taylor and Francis Wilson GF 1992 Applied use of cardiac and respiration measures Practica
163. der Ger che ausgedr ckt als der geruchsfreien Phase 108 106 104 102 100 98 96 94 Baseline 1 x Odor Thresh 2 x Odor Thresh Abbildung 34 Reaktionszeit im peripheren Aufmerksamkeitstest in Abh ngigkeit der Ger che ausgedr ckt in der geruchsfreien Phase INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 7 3 4 Subjektive Einschatzung Nach jeder Phase sei es Ruhe oder mentale Arbeit wurde von den Ver suchspersonen ein grafisches Differenzial ausgef llt bei dem sie angeben mussten wie angenehm unangenehm erregend nicht erregend und domi nierend nicht dominierend sie sich f hlen In Tabelle 32 sind die Mittelwerte und Standardabweichungen aufgef hrt aufgeteilt nach Ger chen und Be 179 dingungen Geruch Bedingung Valenz Erregung Arousal Dominanz Mean SD Mean SD Mean SD Pentylacetat RO 2 33 0 77 4 79 0 39 3 0 1 14 R1 2 29 0 75 4 66 0 65 2 95 1 01 R2 2 20 0 72 4 54 0 65 3 12 0 80 MO 2 50 0 52 3 95 0 96 3 33 0 61 M1 2 45 0 94 3 95 1 13 3 33 0 68 M2 2 16 0 93 4 16 0 80 3 08 1 08 Menthon RO 2 33 0 87 4 58 0 66 2 87 0 74 R1 2 50 0 52 4 58 0 55 3 00 0 63 R2 2 20 0 83 4 62 0 48 3 12 0 74 MO 2 16 0 91 3 77 0 85 3 33 0 65 M1 2 29 0 62 3 75 1 13 3 41 0 66 M2 2 41 0 90 3 75 1 21 3 33 0 65 H2S RO 2 68 0 64 4 58 0 54 2 97 0 86 R1 2 37 0 67 4 25 0 94 3 08 0 90 R2 2 70 0 75 4 58 0 51 2 95 0 89 MO 2 5 0 70 4 25 0 86 3 16 0 74 M1 2 45 0 94 4 0 1 02 3 37 0 64
164. die Bildserie 6 nicht so tief liegen und f r Bildse rie 5 nicht so hoch liegen wie wir dies gew nscht h tten Jedes Bild wurde f r 6 sec gezeigt so dass eine Bildserie 30 sec dauerte Die Reihenfolge der Bilder in einer Serie wurde zufallsm ssig bestimmt und ber die ganze Stu die hinweg konstant gehalten Die Reihenfolge der Serien hingegen wurde dergestalt variiert dass jede Serie gleich oft als erste zweite usw gezeigt wurde Serie 1 High valence high arousal Nr Set Description Valence Arousal Dominance male female all male female all male female all 4220 2 Erotic 8 02 n of i n of i 7 17 n of i n of i 6 20 n of i n of i female 1 37 1 76 2 06 4460 3 Erotic n of i 6 29 n of i n of i 5 78 n of i n of i ee n of i INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 195 male 1 56 1 78 1 94 4660 3 Erotic 7 63 7 22 740 6 92 631 658 669 5 39 5 96 couple 1 30 1 40 4 3g 1 74 1 95 1 88 1 30 1 66 1 64 8030 2 Skier 7 29 7 35 7 33 732 738 735 5 02 4 42 4 70 1 66 1 86 4 7 2 16 1 91 2 02 2 71 2 62 2 66 8200 3 Water 715 786 754 633 637 6 35 623 6 13 6 17 skier 1 54 1 12 4 37 2 05 1 94 1 98 1 55 1 67 1 61 8080 2 Sailing 7 73 7 73 7 73 712 625 665 632 556 5 91 1 25
165. dnen Ausserdem ergeben sich fter auch Belas tungen aus dem sogenannten Personen System Darunter subsumiert man etwa einen ineffizienten Handlungsstil oder fehlende Eignung aber auch famili re Konflikte oder mangelnde Unterst tzung Da eine weiterf hrende Auseinandersetzung mit der F lle von Belastungsfaktoren in der Arbeitswelt nur am Rande Thema dieser Arbeit ist sei hier in Anlehnung an Richter und Hacker 1998 aufgef hrt wie wir mit Belastungen umgehen Wir machen eine erste Absch tzung ob Belastungen aus der Umwelt oder aus Arbeitsanforderungen unsere Verhaltensstabilit t in Frage stellen pri mary appraisal Je nach unseren Pers nlichkeitsmerkmalen und Co pingstrategien werden die M glichkeiten zur erfolgreichen Beherrschung der Situation abgesch tzt secondary appraisal und umgesetzt Das erfolgrei che Umgehen mit der Situation wird danach wieder neu bewertet re appraisal Lazarus amp Launier 1981 unterscheiden zwischen instrumentel len und palliativen Copingstrategien Bei den ersteren handelt es sich um probleml sende kognitive Prozesse gezielter Informationssuche von Bew l tigungsm glichkeiten direkten Aktionen gegen die Bedrohung oder Unter lassung von Handlungen die Gef hrdung verst rken k nnten Unter palliati ven Bew ltigungsformen werden Emotionsregulationen verstanden die eine vor bergehende Entlastung der Bedrohung erm glichen ohne die Ursache zu ver ndern Psychopharmaka Alkoholkonsum
166. dulation during exposure to pleasant and unpleasant odors Psychophysiology 32 150 154 Ehrlichmann H Brown S Zhu J Warrenburf S 1997 Startle reflex modulation by pleas ant and unpleasant odors in a between subjects design Psychophysiology 34 726 729 Engen T 1982 The perception of odors New York Academic Press Epple G Herz RS 1999 Ambient odors associated to failure influence cognitive perform ance in children Dev Psychobiol 35 103 107 Estenne M DeTroyer A Respiratory muscle involvement in tetraplegia 1990 In Tobin MJ ed The respiratory muscles Lippincott Philadelphia pp 360 374 Everitt BJ Robbins TW 1992 Amygdala ventral striated interactions and reward related processes In J Aggleton Ed The amygdala Neurobiological aspects of emotion memory and mental dysfunction New York wiley 401 429 Eysenck HJ 1970 The biological basis of personality Springfield Thomas Eysenck HJ 1981 A model for personality Berlin Springer INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 271 Fagot C Pashler H 1992 Making two responses to a single object Implications for the central attentional bottleneck J Exper Psychology Human Perception and Perform ance 18 1058 1079 FAQ about NIMS products 1998 http www ctech net nims Tech html Feleky A 1914 The influence of the emotions on respiration Psychol Rev 1 218 241 Fokkema DS 1999 The psychobiology of strained breathing and its ca
167. e a pilot study Arch Env Health 52 5 334 340 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 280 Shusterman D 1992 Critical review The health significance of environmental odor pollu tion Archives of Environmental Health 47 76 87 Singer W 1994 The organisation of sensory motor representations in the neocortex A hypotheses based on temporal coding In C Umilta M Moscovitch Eds Attention and performance XV conscious and nonconscious information processing Cambridge MA MIT Press Sims S Caroll D Turner J R Hewitt J K 1988 Cardiac and metabolic activity in mild hypertensiv and normotensive subjects Psychophysiology 25 172 178 Skaggs E B 1930 Studies in attention and emotion J Comp Psychol 10 375 419 Snyder F Scott J 81972 The psychophysiology of sleep In NS Greenfield RA Sternbach Eds Handbook of Psychophysiology New York Holt Rinehart and Winston 645 708 Sobel N Prabhakaran V Desmond JE Glover GH Goode RL Sullivan EV Gabrieli JD 1998 Sniffing and smelling separate subsystems in the human olfactory cortex Na ture 392 282 286 Sobel N Khan RM Hartley CA Sullivan E Gabrieli JDE 2000 Sniffing longer rather than stronger to maintain olfactory detection threshold Chemical Senses 25 1 8 Sokolov E N 1963 Perception and the conditioned reflex Elmsford NY Pergamon Press Sola AE Rodenberger ML Gettys BB 1955 Incidence of hypersensitive areas in
168. e Hyperventilati ons Reaktion ausgel st wurde Zus tzlich berichteten die Versuchspersonen ber steigende muskuloskeletale Unbehaglichkeit wobei die reinen physika lischen Anforderungen nicht zugenommen hatten Schleifer et al 1995 Das Mass der Aktivierung von aufgaben irrelevanter Muskulatur also der muskul ren Anspannung steht in Beziehung zur Beanspruchung des men tal arbeitenden Menschen Mit zunehmender Aussch ttung von Noradrenalin tendiert die Muskulatur zur gr sseren Anspannung sowie zur vermehrten Rekrutierung von Muskelfasern w hrend einer Verrichtung Westgaard 1996 Untersuchungen deuten darauf hin dass zunehmende muskul re Anspannung eine wesentliche Variable darstellt die zwischen psychosozia len Arbeitsfaktoren und psychologischer Beanspruchung einerseits und muskuloskeletalen Symptomen andererseits vermittelt Theorell et al 1991 Waersted et al 1991 Weber et al 1980 Westgaard 1996 Untersuchungen von Weber et al 1980 und Waersted et al 1991 deuten daraufhin dass die psychologisch mediierte muskul re Anspannung durch verschiedene Grade der Aufgabenkomplexit t bestimmt werden INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 119 Waersted und Westgaard 1996 zeigten dass insbesondere der obere M Trapezius der dominanten Hand sowie der M Frontalis am besten die An spannung in der aufgaben irrelevanten Muskulatur repr sentieren Die vorliegende Studie soll einerseits die Beziehung
169. e Komponente beinhaltet So gibt es Aufgaben die wir als angenehm oder z B als l stig bezeichnen Nicht nur das es gibt auch Arbeitsaufgaben die immanent emotionale Sets beinhalten z B Bild auswahl Bildgestaltung bei Informationsmedien Die Begriffe Emotion und Gef hl sind in der Literatur nicht einheitlich defi niert Wundt 1914 S 101 grenzt zwischen Gef hlen und Empfindungen als physiologische Wahrnehmung und zwischen Gef hlen und Affekten als gesetzm ssige Verbindungen von Gef hlen ab Zimmer 1984 sieht Emotionen in ein grosses Wortumfeld eingebettet wie Gef hl Affekt Lei denschaft Instinkt Stimmung Laune Motivation in welchem keine verbind liche Abgrenzung zwischen den einzelnen Begriffen gegeben sei Dorsch 1992 setzt Emotionen und Gef hle gleich was hier im weiteren ebenfalls getan wird Emotionen werden immer mit physiologischen Ver nderungen in Verbindung gebracht In der Beziehung zwischen Emotionen und physiologischen Para metern k nnen drei Hauptmodelle unterschieden werden Das Spezifit ts modell besagt dass verschiedene spezifische Emotionen charakterisiert sind durch spezifische physiologische Antwort Muster James 1884 Leven son et al 1990 Das Dimensionsmodell nimmt an dass physiologische Ant wort Muster mit generellen Emotionsdimensionen korrespondieren Diese Dimensionen sind angenehm unangenehm ruhig aufgeregt aktiv passiv Wundt 1914 Diese Di
170. e PLUS NIMS http www ctech net nims Norman DA Bobrow DG 1975 On data limited and resource limited processes Cogni tive Psychology 44 64 Norman DA Shallice T 1986 Attention to action Willed and automatic control of behav iour In R Davidson G Shwartz D Shapiro Eds Consciousness and self regulation Advances in research and theory New York Plenum Obrist PA 1981 Cardiovascular psychophysiology Plenum Press New York Ohman A 1986 Emotion from a functional evolutionary perspective In GRJ Hockey AWK Gaillard MGH Coles Eds Energetics and human information processing Dodrecht Martinius Nijhoff Publ Onians RB 1951 The origins of european thought about the body the mind the soul the world time and fate Cambridge University Press 1951 reprint Edition 1987 AYER compagny Salem New Hampshire Osgood CE Suci GJ Tannenbaum PH 1971 The Measurement of Meaning 8 Edn Ur bana University of Illinois Pashler H 1990 Do response modality effects support mulit processor models of divided attention J Exper Psychology Human Perception and Performance 16 826 842 Pavlov I P 1927 Conditioned reflex Oxford UK Clarendon Press Peak D Kelly KB McCool D 1990 Postural effects on measurements of tidal volume from body surface displacements J Appl Physiol 68 2482 2487 Peak D McCool FD 1992 Breathing patterns during varied activities J Appl Physiol 73 3 887 893 Perez W Tobin MJ 1985
171. e dem Hypothalamus und dem limbischen System Aggelton und Mishkin 1986 hervorrufen und werden v a mit Ged chtnis und Gef hlen assoziiert Es ist deshalb mit eini INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 184 ger Sicherheit anzunehmen dass unsere Versuchpersonen neuronale Rep r sentationen der 4 Geruchsreize aufgebaut oder reaktiviert hatten Es wird daher angenommen dass die individuelle neuronale Reiz Repr sentation die Wichtigkeit Signifikanz des Geruches bestimmte und damit auch den Effekt auf die mentale Leistung Wir schliessen dass unangenehme Ge ruchsreize von moderater Intensit t eine emotionale Bedeutung haben und f hig sind eine Orientierungsreaktion auszul sen Unsere Daten unterst z ten die Hypothese dass ein gewisser Grad von Reiz Signifikanz notwendig ist f r das Orientieren Bernstein 1979 Unser Versuchsdesign weist am meisten hnlichkeiten mit dem Versuchs design von Knasko et al 1993 auf die ebenfalls kurze intermittierende Ge ruchs Bursts die eine Minute dauerten verabreichten aber keinen Einfluss auf die Leistung nachweisen konnten Einerseits dauerten die verschiede nen mentalen Aufgaben 15 Minuten und die Leistung wurde ber diese 15 Minuten erfasst es wurden pro Aufgabe aber nur 2 Geruchs Bursts gege ben Eventuelle kurzfristige Leistungsabnahmen k nnten in diesem Design untergegangen sein Andererseits waren die Geruchsreize unbekannt da durch kon
172. e fatigue J Appl Physiol 63 851 860 Tobin MJ Noninvasive evaluation of respiratory movement 1986 In Nochomovitz ML Cherniack NS eds Noninvasive respiratory monitoring Chruchill Livingstone New York p 29 57 Turner J R Carroll D Courtney H 1983 Cardiac and metabolic responses to space invaders an instance of metabolically exaggerated cardiac adjustment Psycho physiology 20 544 549 Turner J R Carroll D 1985 Heart rate and oxygen consumption during mental arithmetic a video game and graded exercise Further evidence of metabolically exaggerated cardiac adjustments Psychophysiology 22 261 266 Turpin G 1986 Effects of stimulus intensity on autonomic responding The problem of differentiating orientation and defence reflexes Psychophysiology 23 1 14 Turpin G Schaefer F Boucsein W 1999 Effects of stimulus intensity risetime and dura tion on autonomic and behavioral responding Implications for the differentiation of orienting startle and defense responses Psychophysiology 36 453 463 Turpin G Siddle DAT 1983 Effects of stimulus intensity on cardiovascular activity Psy chophysiology 20 611 624 Ursin H Jellestad F Cabrera IG 1981 The amygdala exploration and fear In Y Ben Ari Ed The amygdaloid complex Amsterdam Elsevier 317 329 Van Dixhoorn J 1998 Cardiorespiratory effects of breathing and relaxation instruction in myocardial infarction patients Biological
173. e gesteigert werden kann Danach f llt die Kurve wieder ab bedingt durch den sedierenden Effekt des hohen pCO2 Sinkt der arterielle pH Wert unter seinen Normalwert 7 4 so bewirkt dies ebenfalls eine Atmungssteigerung bersteigt er jedoch diesen Wert so vermindert sich die Ventilation entsprechend Wird die pH Senkung durch Zugabe oder durch vermehrte Bildung von H erzeugt so ist der Ateman trieb relativ gering da die schon geringf gig gesteigerte Ventilation den arte riellen pCO2 senkt was die H Konzentration stabilisiert und zudem atem hemmend wirkt Auch O2 Verarmung treibt die Ventilation an Jedoch f hrt erst eine starke Erniedrigung des arteriellen pO2 zu einer deutlicher Steigerung der Ventila tion Auch hier bewirkt die durch Hypoxie bedingte Ventilationssteigerung eine Senkung des arteriellen pCO2 so dass die O2 Antwortkurve einen Kompromiss zwischen dem hypoxischen Atemantrieb und der hypokapni schen pCO2 Atembremse darstellt Von den drei chemischen Atemreizen CO2 H und O2 zeigt sich beim CO2 die weitaus st rkste Wirkung Daher sind bei St rungen der Lungen funktion kaum Ver nderungen des arteriellen pCO2 zu finden die pathologi schen Ver nderungen betreffen haupts chlich den arteriellen pO2 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 43 Dieser Zusammenhang erkl rt warum die CO2 R ckatmung h ufig als Sti mulus bei Untersuchungen der Ventilation eingesetzt wird Die Zuna
174. e hat um welche Art von Signal es sich handelt und worauf zu achten ist dient folgender Ausschnitt aus dem Flow Signal Abbildung 9 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 94 Signalstarke in Volt Eliminierter Spike Analoges FLOW Signal Lokales Minimum Lokales Maximum Zeit in Sekunden seit Messbeginn Abbildung 9 Analoges Flow Signal auf welches der Min Max Algorithmus erfolgreich angewendet wurde Es wurden verschiedenste Ans tze ausprobiert wobei nur der hier be schriebene als praxistauglich und fehlertolerant erwiesen hat 5 2 5 2 In RespiG Cal verwendeter MinMax Algorithmus Es musste nun ein Ansatz gefunden werden welcher garantierte dass Minima und Maxima in abwechselnder Folge gefunden werden und zu s tzlich dass sich der Algorithmus nicht von kurzzeitigen Schwankun gen im Signal irritieren l sst Der MinMax Algorithmus arbeitet in zwei Modi und benutzt provisorische Minima und Maxima Als Initialisierung wird Unendlich maximaler darstellbarer Wert im Da tentyp als das provisorische Minimum und der Modus auf findMAX 1 gesetzt findMAX 1 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 95 Wir besitzen bereits ein provisorisches Minimum minProv und betrach ten die Messwerte des spike bereinigten Signals Wir suchen nach ei nem provisorischen Maximum maxProv das ein delta gt Threshold del ta aktueller Messwert
175. e und Standardabweichung der einzelnen Atemparameter aufgeschl sselt nach Ger chen c cccccesscccesscceescecessceeesceeeesuceceeaceceeeeescecesaeeeeeeees 168 Tabelle 28 General Linear Modell mit Geruch Geruchsintensit t und Kognition als within Faktor und Sex als between Subjekt Faktor G Geruch I Intensit t K Kognition H F p von Huyn Feldt Varianzgleichheit nicht erf llt Oexcl Phasen ohne Geruch weggelassen nur GS2 nur Phasen mit st rkerem Geruch 2XGeruchsschwellle ccccccccccccccccccccccssesceseccsecceeececeeceeeeeeceeesseeeeeeeeeeeeeeeeeeeess 169 Tabelle 29 Resultate des Wilcoxon Tests tiber Drive und Ti nach Geruch in vor Ger ch nS E PEO Ir RER le a ee eae eas 172 Tabelle 30 Mittelwerte und Standardabweichungen der wichtigsten Performance Parameter KR Anzahl Richtige im Ged chtnistest nicht korrigiert f r Zielvorsaben Sn2SaNSERBANSBARSNERSRRREINEERRERRRRNOREIB tl 176 Tabelle 31 GLM mit Performance Variabeln als Abh ngige Geruch und Intensit t als within Faktor und Sex als Between Faktor O excl RO und MO ausgeschlossen nur G2 nur ber die Phasen mit st rkerem Geruch I S Interaktion Intensit t Sex G S Interaktion Geruch Sex ocene 176 Tabelle 32 Mittelwerte der subjektiven Einsch tzung der Valenz Erregung und Dominanz aufgetrennt nach Ger chen und Phasen 179 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 290 Tabelle 33 Einfluss von Geruch G
176. e weitere mentale Verarbei tung forderten ignoriert werden konnten Der quantitative Effizienz Score richtige Antworten in von vorgegebenen Antwortstimuli der Ged chtnis saufgabe wurde betroffen nicht aber die Reaktionszeit oder der qualitative Effizienz Score Anzahl richtiger Antworten in der gegebenen Antworten W hrend der Exposition zu den belriechenden Ger chen wurden weniger Antworten gegeben das bedeutet die Farbsequenzen wurden einfach igno riert Die peripheren Signale wurden in bereinstimmung mit Posner 1980 wahrgenommen selbst unter NH3 die zentralen Hinweise aber nicht Eine m gliche Erkl rung ist dass die komplexe Aufgabe unter den belriechen den Ger chen redefiniert wurde indem das Tracking als prim r und die Ge d chtnissaufgabe als sekund r eingestuft wurde Die Aufrechterhaltung der als prim r eingestuften Aufgabe wurde unter L rm Schockdrohung und an derer Umwelt Bedingungen gefunden Baddeley 1972 Broadbent 1971 Ho ckey 1970 1979 Das Tracking wurde nicht als Haupt oder Prim raufgabe eingef hrt alle Komponenten der Aufgabe wurden vom Experimentator als gleichwertig behandelt und die Aufgabe wurde als Ganzes einge bt Das kontinuierliche Adjustieren des Cursors zum sich bewegenden Objekt auf dem Bildschirm verlangt kontinuierliche Aufmerksamkeit und Kontrolle des Effektors Hand Dies macht eine Einsch tzung des Trackings als prim r plausibel Eine andere Erkl rungsm glichkeit i
177. ebte auf eine h here beweglichere Stufe ger ckte Instinkte So definierte Lang 1984 Emotionen als Handlungs Set um sp ter Lang et al 1997 zu pr zisieren Emotionen seien Handlungs Dispositionen In der vorliegenden Arbeit wer den Emotionen gem ss Lang et al 1997 als Handlungs Dispositionen ver standen die eine Reaktionstrias wie von Spada 1992 beschrieben ausl sen wobei das Ausdrucksverhalten nicht miteinbezogen wurde Zur Erfassung des subjektiven Erlebens wurde das dreidimensionale Modell Osgood et al 1971 Mehrabian und Russel 1974 herangezogen wobei das von Lang 1980 entwickelte grafische Beurteilungsverfahren SAM ausge w hlt wurde Immer wieder wurden substantielle individuelle Unterschiede in bezug auf die sei es durch COs H he oder k rperliche T tigkeiten ausgel ste ventila torische Antwort berichtet z B Forster et al 1982 Tobin et al 1988 Die in dividuelle Variabilit t in der Atemantwort auf eine gegebene extrem Umge bung suggeriert dass gewisse Typen von Individuen existieren Morgan 1983 So fand Saunders et al 1972 dass je gr sser die ventilatorische Antwort auf CO2 war desto h her war der Extraversions Score mit dem Eysenck Personality Inventory EPI bestimmt bei den Frauen Wientjes et al 1986 fanden sogar unter Ruhebedingungen Korrelationen zwischen Pers nlichkeits Faktoren und Atmung Extraversion korrelierte in Ruhe ne gativ mit der Minutenventilation und positiv m
178. ecke mit Timestamps unbrauchbar ist F r RespiG muss schliesslich noch gleichzeitig geplottet werden Aus diesen Gr nden wurde Variante 2 mit Continuous Read gew hlt Hier wird vorg ngig die Messung aufgesetzt mit Anzahl Samples pro Sekunde zu lesende Kan le usw und danach wird einmal pro Sekunde ein Array mit den Messdaten geliefert Es hat sich jedoch auch hier INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE 86 wiss Arbeit D Can amp ws 2 A xe Z o 7 X urt p gt N lt x D 10 lt oO pE o g voo l c Cc 5 O O O A a x D o m I N A e lt Cc O E c o o o 5 gt 2 FSH So oc x se 77 A o Lwe a 7 oOo cz Ev Vv amp L Lu D EEE gt 5 8 2D N x aoe 8 ce m Sg 5 0 2 Soe ao E ce C Q E o oO 5 O amp oe pia yddoysab manage a s q ajoyapaim O pum mon ps6 4015 Mm s q ajoulapaim 914534 ae uauyalaz ne SW ANSaF MAOT sayewyuaa g PUN Sje S sdwejsawi j en Bunuysiazjny pun uabunuysa1eg uassalyos uae q Bunssay swaweuse sap jlaypueysag sje wmeg pun yaz ua umniarsjeniu 3urayu uaujjo uae q Plr m yorupab YYLS o siq ajoyapair 914534 GS 914534 B GS 94534 a RS Anye puis uonewioju j pun uaBunyaysuly Bumiauqyey ny suong uayde g Jap uaquey pueysnzyejsg ul suoyng uazjas UageBioAya M uabumaisiyeniuy gomile 0l E epee oe le ee oe lE 0 l
179. ector patterns and their feedback Pavlov J Biol Sci 21 108 116 Saunders NA Heilpern S Rebuck AS 1972 Relation between personality and ventilatory response to Carbon Dioxide in normal subjects A role in asthma British Medical J 1 719 721 Schachter J 1957 Pain fear and anger in hypertensives ans normotensives Psychosom Med 19 17 29 Schaffer JP 1986 Modified sequentially rejective multiple test procedures J Am Stat Assoc 81 826 831 Scheuch K 1997 Psychomentale Belastung und Beanspruchung im Wandel von Arbeits welt und Umwelt Arbeitsmed Sozialmed Umwetlmed 32 289 296 Schleifer LM Ley R 1994 End tidal PCO2 as an index of psychophysiological activity dur ing VDT data entry work and relaxation Ergonomics 37 245 254 Schleifer LM Ley R Pan C 1995 Breathing and biomechanical indices of stress in mood disturbances and right hand musculoskeletal discomfort in repetitive computer work Paper presented at the 2 Annual Meeting of the Int Society for the Advancement of Respiratory Physiology Toronto Schnore MM 1959 Individual patterns of physiological activity as a function of task differ ences and degree of arousal J Exp Psychol 58 117 128 Sch npflug W 1983 coping efficiency and situational demands In GRJ Hockey Ed Stress and Fatigue in Human performance Chichester John Wiley Segal M Bloom FE 1976 The action of norepinephrine in the rat hippocampus IV The locus coeruleus stimulati
180. edenen Tests auch bez glich der Herzfrequenz signifikant F 3 01 4 92 p 0 002 Aus ser bei dem langsamen Tapping Test Abnahme von 2 6 Schl gen pro Minu te nahm die Herzfrequenz in allen Tests zu Die Zunahme war beim Multi test mit 2 Schl gen pro Minute am h chsten beim Trackingtest und beim schnellen Tapping mit weniger als 0 3 Schl gen pro Minute am kleinsten Beim Kombitest betrug die Zunahme 0 8 Schl ge pro Minute Abbildung 27 Die Pulsver nderung ist nicht signifikant verschieden zwischen T1 und T2 T5 zwischen T2 und T3 T5 sowie zwischen T3 und T5 alle anderen sind signifikant verschieden Puls Test Puls Pausen Minute oO delta Puls T P in Schlagen pro Task 1 TR 2 KT 3 MT 4 TL 5 TS Abbildung 27 Pulsantwort auf die verschiedenen Testanforderungen 6 3 6 Ergebnisse Muskelaktivitat Die Muskelaktivitat wahrend den Testphasen war signifikant verschieden Untersucht wurde die Aktivitat des rechten und linken M Trapezius sowie des M Frontalis Stirnzusammenzieher w hrend den f nf Tests INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 145 Tracking T1 Kombitest Multitest T3 Tapping Tapping s F 4 72 T4 T5 T2 P M Frontalis 0 032 0 033 0 036 0 023 0 024 3 316 0 025 0 019 0 027 0 01 0 011 p 0 015 M 0 475 0 051 0 478 0 132 0 202 30 12 Trapezius 0 31 0 056 0 28 0 16 0 19 p 0 000 re M 0 125 0 080 0 146 0 092 0 108 2 635 Tra
181. ehen h ufig im Kontext zwischen data driven und konzeptionell getriebener Informationsverarbeitung hman 1986 Be cker 1995 unterteilt die Emotionen in angeborene und erworbene ein Entsprechend eines Regelkreisprinzips existieren Soll und Istwerte im Sys tem Sind Soll und Istwerte nicht identisch entstehen Diskrepanzen die zu spezifischen Emotionen f hren Sollwerte werden dabei aus angeborenen Bed rfnissen oder im System erworbener Erwartungen oder Normwerte be reitgestellt und mit den Istwerten verglichen Bei auftretenden Diskrepanzen treten Emotionen auf deren St rke abh ngig ist von der Gr sse der Ist Soll Diskrepanz der Schnelligkeit der Ver nderung der Diskrepanz und der per s nlichen Bedeutung der Diskrepanz Emotionen besitzen demzufolge eine energetische Funktion Die Aufmerksamkeit dient also der Gew hrleistung eines koh renten Verhaltens im Kontext zwischen unseren Langzeitzielen und den aktuellen Anforderungen das Match Missmatch Verh ltnis resultiert in Emotionen und definiert unsere Motivation f r eine Aufgabe Aufmerk samkeit w rde demnach durch die emotional definierte Motivation gesteuert INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 234 9 1 2 Die Handlung und Handlungsausf hrung Mentale Aufgaben erfordern eine Aktion Neuman p375 1987 definiert den Begriff Handlung oder Aktion als eine Sequenz von Bewegungen die von derselben internen Kontrollstruktur k
182. ehrte ist der Fall unter hoher Dopamin Konzentration das Signal Rausch Verh ltnis ist hoch und der Fokus eng und verl sslich Waterhouse et al 1990 und McLean und Waterhouse 1994 fanden dass Noradrenalin vi INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 248 suell ausgel ste Reaktionen erh hte und teilweise erst erm glichte Auch kam es zu einer sch rfer definierten Grenze der rezeptiven Felder Die Auto ren schlossen aus ihren Untersuchungen dass Noradrenalin die Kapazit t besitzt die Wahrnehmungsschwelle f r afferente Signale zu modifizieren sowie die feature extraction properties zu ndern Noradrenalin kann also die Aufl sung visueller Verarbeitung zustands bhangig kontrollieren Es wird daher vorgeschlagen dass Aufmerksamkeit eine Neuromodulation darstellt indem in ben tigten Neuronenverb nden das Signal Rausch Ver h ltnis vergr ssert in nicht ben tigten Neuronenverb nden das Sig nal Rausch Verh ltnis verkleinert wird Das vergr sserte Signal Rausch Ver h ltnis in den ben tigten Zellvero nden bewirkt ihre Synchronisierung Ob dies ber Noradrenalin oder im Zusammenspiel mit Dopamin oder durch eine noch unbekannte neuromodulatorische Substanz geschieht kann hier nicht weiter ausdiskutiert werden Angenommen dies sei so stellt sich nun die Frage was steuert diese Neu romodulation Einerseits wissen wir dass schon die Erwartung die Aktivit t in den Hirngebieten steigert
183. eich wie die Inspi rationszeit und differenziert knapp nicht F 1 22 2 22 p 0 070 und wird nicht weiter dargestellt INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 141 deltaTi 0 000 0 100 0 200 0 300 P 0 400 0 500 Mittelwert aller VP deltaTi T 0 600 Task 1 TR 2 KT 3 MT 4 TL 5 TS Abbildung 24 Ver nderung der Inspirationszeit bei den verschiedenen Tests 6 3 4 1 3 Inhalationsfluss Inspirationsvolumen Inspirationszeit Der Inhalationsfluss differenzierte klar zwischen den Aufgaben F 3 878 4 92 p 0 006 Eine vergleichbare Zunahme des Drive konnte bei dem Tracking 1 dem Multitest 8 sowie dem schnellen Tapping 5 gefunden werden Beim Kombitest war die Zunahme von Vi Ti etwas starker als beim langsamen Tapping Abbildung 25 deltaDrive T P 300 250 200 150 100 Mittelwert aller VP 50 1 2 3 4 5 Task 1 TR 2 KT 3 MT 4 TL 5 TS Abbildung 25 Veranderungen von Vi Ti bei den verschiedenen Tests INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 142 6 3 4 1 4 Minutenventilation Die Minutenventilation MV ist das Produkt aus Frequenz 60 Ttot und des Inspirationsvolumens In Tabelle 20 ist die Zunahme der MV unter den ver schiedenen Aufgaben in Liter aufgef hrt Tracking T1 Kombitest T2 Multitest T3 Tapping T4 Tapping s T5 2211 1574 1557 1237 3026 1609 1170 1001 2817 1583
184. eilung gleich Mit Werten im Bereich 1 3 wird die Person als INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 194 stabil bezeichnet mit Werten im Bereich 4 6 als neutral und im Bereich 7 9 als unstabil 8 2 3 Die gezeigten Bilder Vierzig Farbdias wurden aus dem IAPS International affective picture sys tem basierend auf den Valenz und Arousal Einsch tzungen von ber 1500 Personen Lang 1999 vorgef hrt Die ausgew hlten Bilder variierten im In halt sowie im affektiven Niveau von beruhigend bis erregend von angenehm bis unangenehm Die Bilder wurden in 8 Serien a 5 Bilder arrangiert die gleiche ganz hnliche Valenz und Erregungsdimensionen aufwiesen Serie Nr 1 bestand aus Bildern mit hoher Valenz und hohem Arousal Serie Nr 2 hohe Valenz tiefes Arousal Serie 3 hohe Valenz und neutrales Arousal Serie 4 neutrale Valenz und tiefes Arousal Serie 5 neutrale Valenz und hohes Arousal Serie 6 tiefe Valenz und tiefes Arousal Series 7 tiefe Va lenz und hohes Arousal und Serie 8 tiefe Valenz und neutrales Arousal Un sere Absicht bestand darin 8 Bildserien zu erhalten die den gesamten af fektiven Raum repr sentieren Wie aus Tabelle 35 ersichtlich konnte dies nur ann hernd erreicht werden Da der Quadrant mit unangenehmen beru higenden Bildern und der Quadrant mit Bildern die neutral in Valenz und hoch in Arousal sind im allgemeinen unterrepr sentiert sind f hrte dazu dass die Arousal Werte f r
185. eit konnte sich nun nicht mehr voll auf die mentale Aufgabe richten und die als weniger wichtig eingesch tzte Aufgabe hier das Erkennen der Farbsequenz wur de dabei aufgegeben Dies setzt aber voraus dass die Aufmerksamkeit limi tiert ist Warum jedoch wurde die Antwort auf die peripheren sich drehenden Kreise weiterhin eingehalten Um dies zu verstehen lohnt es sich hier das Wissen ber das Ph nomen Interferenz heranzuziehen Kahneman 1973 und Wickens 1984 gehen davon aus dass wir ber ei nen Pool von Verarbeitungs Ressourcen verf gen die gem ss den gerade aktuellen Aufgabenanforderungen zugeteilt werden Ressourcen Allokations Theorie Aufgaben werden als datenlimitiert bezeichnet wenn sie nicht verbessert werden auch wenn wir mehr Ressourcen investieren Die Leistung ressourcenlimitierter Aufgaben h ngt davon ab wie viele Res sourcen wir investieren Norman und Bobrow 1975 Fr here Untersuchun gen kamen zum Schluss dass Aufgaben Kombinationen zwar limitiert sind z B Posner und Boies 1971 doch Manipulationen des Inputs und des Outputs in bezug auf diese Aufgabenkombinationen ergaben dass sie den noch ausgef hrt werden k nnen McLeod 1977 Insbesondere wenn das Ausf hrungssystem f r zwei Aufgaben verschieden ist verschwindet die Interferenz McLeod 1977 1978 Allport et al 1972 zeigte dass komplexe Aufgaben wie z B ab Blatt Klavier spielen und gleichzeitig eine auditive Aufgabe erf llen
186. en wobei verschiedene Vi Valenz Beziehungen festgestellt wurden Das Verhalten von Vi k nnte auch im Gef hlsexperiment im Zusammenhang mit muskul rer Anspannung n mlich der mimischen Muskulatur stehen So zeigten Greenwald et al 1979 sowie Bradley et al 1993 dass die Aktivit t des M corrugators in negativ linearer Abh ngigkeit mit der Valenz steht der M zygomaticus in quadratischer Abh ngigkeit mit der Valenz indem die Ak tivierung des Zygomaticus bei stark positiver Valenz zunahm z B L cheln Das Verhalten von Vi im Gef hlsexperiment kann in Anbetracht des gefun INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 259 den Zusammenhanges von Vi mit aufgaben irrelevanter Muskulatur durch die Aktivierung der mimischen Muskulatur erkl rt werden Gem ss Porges 1994 wird die mimische Muskulatur stark durch das vegetative Nervensys tem gepr gt Ritz 1996 fand einen Zusammenhang zwischen mimischer Muskulatur und Vi bei seinen gesunden Versuchspersonen nicht aber bei Asthmatikern Wientjes 1998 wies nach dass die Gr sse von Vi mit motivationalen Fakto ren zusammenh ngt und stellte an Hand von pCO2 Messungen fest dass seine Versuchspersonen beim Ausf hren mentaler Aufgaben eine h here Minutenventilation aufwiesen als dies metabolisch notwendig gewesen w re Er interpretierte Vi als Stressindikator Die Versuchspersonen hyperventilier ten allerdings von klinisch irrelevantem Ausmass unter der Aufmer
187. en 5 und 7 Stimuli erforderlich waren bis die fr here Leistung wieder erreicht wurde Dies weist ebenfalls darauf hin dass der Aktionsprogrammwechsel eines neuen Stimulus bedarf Ein stimulusabhangiges Verarbeiten ist jedoch ein Charakteristikum des au tomatischen Verarbeitungsmodus Diese Resultate stellen die Unterschei dung zwischen kontrolliertem und automatischen Verarbeiten ebenfalls in Frage Sie deuten darauf hin dass jeder Wechsel eines Aktionsprogramms mit Kosten verbunden ist Tatigkeitsregulationen verandern unsere Arbeits weise oder die Aufgabendefinition in der Anforderungs Auseinandersetzungs Konzeption Eine veranderte Arbeitsweise aber auch eine neue Aufgabendefinition ziehen zwangsl ufig einen Wechsel des Hand lungsprogramms nach sich Schneller oder weniger genau zu arbeiten oder aber eine Teilaufgabe gar nicht mehr wahrzunehmen solche Umstellungen k nnen doch nur vollzogen werden wenn sich das oder die ihnen zugrunde liegenden Handlungsprogramme ver ndert haben Diese Wechsel erfolgen auf Kosten der Aufmerksamkeit So kann postuliert werden dass die Bean spruchung den Nettoeffekt der T tigkeitsregulation und der damit implizier ten Kontrolle darstellt Aber auch eine gut erlernte automatische Handlung z B das langsame Tapping sollte eigentlich keiner T tigkeitsregulation be d rfen und demnach keine Beanspruchung zur Folge haben Der Atmungs drive nahm de facto aber auch beim langsamen Tapping zu Es stellt s
188. en Effekt der Inspiration auf die vagale Akti vit t zur ck Im Gegensatz dazu fanden Beh und Nix James 1974 dass die Reaktionszeit k rzer war w hrend Inspiration als w hrend Exspiration und erkl rten dies mit der h heren muskul ren Anspannung w hrend der Inspiration Gallego et al 1991 untersuchten die Reaktionszeit w hrend spontaner Atmung und kontrollierter Atmung W hrend spontaner Atmung hatte der Zeitpunkt der Stimulus Applikation keinen Einfluss auf die Reakti onszeit Bei willentlich kontrollierter Einatmungszeit aber wurde generell eine Verl ngerung der Reaktionszeit gefunden wobei die Verl ngerung am deut lichsten war wenn der Stimulus genau in die Phase zwischen In und Exspi ration fiel Die Autoren erkl ren die Befunde damit dass die Aufmerksamkeit zwischen Atemkontrolle und Reaktionsaufgabe geteilt wurde Es k nnte aber auch argumentiert werden dass jede Aufgabe ein optimales Adjustieren der Atmung beinhaltet kann diese nicht erf llt werden wird die Leistung schlechter Zus tzlich setzt sich die Reaktionszeit aus mehreren Komponen ten zusammen Stimulus Wahrnehmung Reaktionsvorbereitung und Durchf hrung Da mit der Messung der Reaktionszeit diese Komponenten nicht unterschieden werden k nnen ist auch die Frage nach einer Erleichte rung einer der Komponenten durch den Atmungszustand nicht beantwortbar Zur Untersuchung des Einflusses des Atemzyklus auf die Stimulus Selektion ist eine Reaktionsaufgabe desh
189. en Vt Gem ss eige nen Messungen kann dieses mit dem Faktor FLOW_Vt_V_to_mL 1866 83 multipliziert werden um das Volumen in Milliliter zu erhal ten 4 PSM 1 Phase State Marker 1 Kann maximal 1 mal pro Se Markierung der aktuellen Kalib kunde SENEN Wert ndern rierungsphase wird automatisch inkremen tiert vor jeder neuen Kalibrie rungsphase Tabelle 11 Beschreibung der loc Datei 5 3 3 8 Kalibrierungsfaktor cal Enth lt den mit RespiG Cal ermittelten Wert zur Umrechnung von ADSUM Vt V nach integriertem FLOW Vt V Will man Milliliter erhalten so muss Vt zus tzlich noch mit FLOW_Vt_V_to_mL multipliziert werden INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 5 3 3 9 Atemzugdaten loa 116 RespiG Conv erzeugt durch Aggregation der lor Daten die Atemzugdaten Tabelle 12 Pro Atemzug wird eine Zeile eingetragen Die Statemarker und Eventmarker werden pro Atemzug bestimmt Bei mehreren Wechseln der State oder des Eventmarkers wird pro Marker der maximale Wert genom men Spalte Kurzbezeichnung Bedeutung Bemerkung t s Zeit zu Beginn eines Atemzu ges in Sekunden seit Messbe ginn Bei ungeraden Samplerate z B 600 auf 1 1000 gerun det 2 Ti s Inhalationszeit des ADSUM Das RIP Signal wird als Refe RIP Signals renzsignal verwendet da FLOW u U gar nicht aufge zeichnet wird 3 Te s Exhalat
190. en die Versuchs personen ihre prim re Aufgabe dabei aufrechterhalten Zus tzlich wurde unter NH3 die Reaktionszeit bei der Reaktionsaufgabe verl ngert Jedoch hatten weder Pentylacetat noch Menthol einen Einfluss auf die mentale Leis tung Die belriechenden chemischen Reize l sten eine kurzzeitige Abnahme von Vi Ti aus bedingt v a durch eine Verl ngerung von Ti Vi Ti ist gem ss Milic Emili et al 1981 als zentraler Einatmungsdrive des Atmungszentrum im Hirnstamm zu verstehen Jede Zunahme oder Abnahme des zentralen Drives sollte sich in einer Zu oder Abnahme in Vi Ti ussern Eine Abnahme von Vi Ti bedeutet eine Atemdepression und wird hier zusammen mit der zeitlichen Abfolge schnell einsetzend schnell normalisierend als At mungskorrelat des Orientierungsreflexes verstanden Orientierungs reaktionen werden meistens mittels der Abnahme der Herzrate beschrieben Die Atmungskomponente der Orientierungsreaktion wurde von Porges und Raskin 1969 als eine Reduktion der RR und einer Verkleinerung der At mungsamplitude beschrieben Eine Verl ngerung von Ti f hrt blicherweise zur Reduktion der RR und die Atmungsamplitude wird hier durch Vi ausge dr ckt was insgesamt eine Abnahme von Vi Ti ergibt wie in dieser Studie gefunden Die gefundene Verl ngerung der Einatmungszeit ist intuitiv ver st ndlich f r Ger che eine Sinnesmodalitat die stark von der Einatmung abhangt Die Verlangerung der Einatmungszeit verlangert in ein
191. en festgestellt haben wenn sich die Versuchspersonen vollst ndig einem Affekt hingaben Dies entspricht der Beschreibung der Ty pen nach C G Jung 1960 der festh lt dass Extravertierte ihr Erleben und Handeln vorrangig an der Aussenwelt orientieren und sich den usseren Reizen jedenfalls kurzfristig v llig hingeben w rden infolge einer herab gesetzten Hemmungskontrolle 9 2 1 1 Atemreflexe werden ber Ti ausgedr ckt Die direkte Atemantwort auf die schlechten Ger che Experiment Ill war gekennzeichnet durch eine Abnahme des Inhalationsflusses Vi Ti wobei v a Ti zunahm Dies deckt sich mit den Befunden von Milic Emili 1981 dass Reflexe sich prim r in Ti ausdr cken Zus tzlich nahm Ti ber die gesamte Dauer der NH3 Exposition ab NH3 wird berwiegend durch den N Trigemi nus wahrgenommen Der Nukleus ambiguus erh lt sensorischen Input vom N Trigeminus und spielt eine wichtige Rolle f r den Atemrhythmus Porges 1994 Die Abnahme von Ti auf Grund der NH3 Exposition k nnte auf diese wichtige Verbindung zur ckzuf hren sein Auf der anderen Seite werden trigeminal wahrgenommene Substanzen als Reizsubstanzen bezeichnet da sie ein stechendes reizendes k hlendes oder brennendes Gef hl ausl sen Solch eine Wahrnehmung kommt n her an eine Schmerzwahrnehmung her an als an eine reine Geruchswahrnehmung ber den N Olfaktorius und be deutet an sich eine st rkere Bedrohung des Individuums Die Verk rzung von Ti
192. en in der L nge und im Durchmesser der Quecksilbers ule beeinflussen den elektrischen Widerstand Diese Quecksilbers ulen stellen einen Teil einer ausbalancierten Wheatstone Br cke dar Variationen im elektrischen Widerstand ver ndern das Gleichgewicht der Br cke und werden aufge zeichnet Ohne K rperbewegungen l sst sich das Atemzugvolumen mit Hilfe dieser Technik recht genau erfassen dennoch wird sie wahrscheinlich we gen des Sicherheits Risikos des vielen Quecksilbers kaum eingesetzt 4 1 1 4 Magnetometer Magnetometer messen die Veranderungen im Durchmesser des Brustkor bes RC und des Abdomens Ab wahrend der Atmung Mead et al 1967 Ein alternierender elektrischer Strom generiert ein elektromagnetisches Feld das registriert wird Die Signale von RC und AB werden summiert und lie fern wenn sie geeicht sind ein zuverl ssiges Mass f r das Atemzugvolu men Diese Technik hat sich im Labor als beraus geeignet erwiesen und wird insbesondere in der Atemmechanikforschung eingesetzt DeTroyer 1984 Estenne und DeTroyer 1990 Levine et al 1991 Yan et al 1996 Rela tiv geringe Ver nderungen in der K rperposition ver ndern den anterior posterioren Durchmesser was bedingt dass eine neue Volumeneichung durchgef hrt werden muss 4 1 1 5 Respiratory inductive plethysmography RIP Das RIP ist das am meisten gebrauchte und akzeptierte Instrument zur qua litativen und quantitativen Erfassung von Atemmustern Zwei isoli
193. en oder unan genehmen Geruch parflimiert ohne dass man dies den Versuchspersonen mitgeteilt h tte und die Versuchspersonen nahmen den Geruch meist nicht bewusst wahr Auch die Auswirkungen von periodisch schnell anschwellen den Geruchsexpositionen auf die mentale Leistung wurde untersucht Knasko 1993 Die Geruchexpositionsart ist hier ganz anders und es kann davon ausgegangen werden dass die Geruchsexpositionen bewusst wahr genommen wurden Aber auch hier konnten keine Auswirkungen auf die INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 159 Leistung festgestellt werden Diejenigen Versuchspersonen die zu Ubelrie chenden Ger chen exponiert wurden berichteten dass sie meinten der Ge ruch h tte eine negative Auswirkung auf ihre Leistung Stimmung und Ge sundheit ausge bt Degel und K ster 1999 liessen eine Gruppe von Ver suchspersonen in einem Raum mit Lavendel Duft die andere in einem Raum mit Jasmin Duft eine mathematische und eine sprachliche Aufgabe l sen Die Leistung der Versuchspersonen die im Lavendel Raum gearbei tet hatten war besser als die der Jasmin Raum Gruppe Keine dieser Stu dien untersuchte die Auswirkungen auf physiologische Parameter Leistungsver nderungen durch oder unter dem Einfluss von Umweltstresso ren werden entweder durch eine Steigerung der zentralen Aktivierung arou sal durch den Stressor oder durch Ablenkung erkl rt Loeb 1986 Hockey 1997 Das Konzept der gesteige
194. eng miteinander verkn pft So k nnen wir uns durch tiefes langsames Atmen beruhigen und dadurch bewusst in unsere Emotionen eingreifen Wir sind f hig unseren Atmen willentlich zu steuern Bei Perlentauchern wurde sogar beobachtet dass sie im Stande sind ihren Atem um einiges l nger anzuhalten als dies unser physiologisches Verst ndnis wahrhaben will Das bedeutet dass die Atmung eine usserst grosse Regulationsbreite aufweist trotz ihrer Wichtigkeit f r unseren Organismus Doch nicht nur die Willenskraft auch andere mentale Eigenschaften oder Vorg nge werden mit dem Atmen in Verbindung gebracht So h lt uns etwas in Atem oder ein anderer hat einen langen Atem also viel Durchhalteverm gen Geduld Diese verschiedenen Funktionen des Atems spiegeln sich auch in den dabei sich abspielenden usserst vielschichtigen Regulationsvorg ngen wider INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 47 den metabolischen und nervalen Regelkreisen sowie den Einfl ssen des vegetativen Nervensystems und des Grosshirns auf den Rhythmusgenerator in der Medulla oblongata Bei der Atmung handelt es sich um das Organsystem das zwar autonom geregelt wird in das wir aber dennoch bewusst eingreifen k nnen Dazu Wientjes und Grossmann 1998 It is precisely the close coupling between lower and higher order control aspects that makes the respiratory system appealing to those interested in the convergence of physiolog
195. enhang zwischen geh rtem Rhythmus und Atemperio de zeigt eine Studie von Haas Distenfeld und Axen aus dem Jahr 1986 Die Forscher fanden in dieser Studie einen signifikanten Zusammenhang zwi schen dem Rhythmus und der Atemperiode 6 2 4 7 Die verschiedenen Tests Alle Versuchspersonen durchliefen insgesamt 5 verschiedene Aufgaben die jeweils 5 Minuten dauerten Die Reihenfolge dieser Tests wurde randomi siert und balanciert S mtliche verwendeten Tests wurden an der ETH Z rich entwickelt und bereits im Rahmen von anderen Untersuchungen Sethre et al 2000 Vitale Sethre amp L ubli 2000 verwendet und werden nachfol gend erkl rt Bei allen Aufgaben wurde darauf geachtet dass Tisch Stuhl ergonomisch auf die Versuchsperson richtig eingestellt waren sowie dass die Versuchsperson ihre Ellenbogen bequem auf den Tisch abst tzen konn te 6 2 4 7 1 T1 Tracking Die Versuchsperson muss mittels eines Spezialstiftes auf dem Digitalisier brett einem kleinen planeten hnlichen Punkt auf dem Bildschirm folgen Das Ziel ist den Kreis des Cursors mit dem Kreis des bewegenden Symbols m g lichst genau zur Deckung zu bringen Der Punkt bewegt sich in einer schlan genf rmigen Linie ber den ganzen Bildschirm und wechselt dabei seine Farbe Der Farbwechsel ist jedoch f r diese Aufgabe nicht von Bedeutung Als Leistungsparameter dient der Abstand des Kursors zum sich bewegen den Punkt TT INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIO
196. er Arbeit Allen amp Crowell 1989 Porges amp Raskin 1969 Grossman 1992 Harding 1987 Wientjes 1992 Wilson amp Eggemeier 1991 Im Gegen satz dazu fanden Miller amp Ditto 1988 eine Abnahme der Respirationsrate w hrend einer 25 min tigen Serienaufgabe Porges amp Byrne folgern in Ihrer Studie von 1992 dass eine Zunahme der Respirationsrate mit stressvoller Aufmerksamkeit korreliert zu sein scheint w hrend eine Abnahme der Re spirationsrate wohl Indikator einer Abnahme der Aufmerksamkeit w hrend einer Aufgabe darstelle Veltman amp Gaillard 1998 postulierten dass die Respirationsrate das beste Mass f r mentale Arbeit darstelle Allerdings fan den die Autoren in derselben Studie keinen direkten Zusammenhang zwi schen der Aufgabenschwierigkeit und der mentalen Anstrengung sowie der Respirationsrate Auch in der vorliegenden Untersuchung differenzierten die zeitlichen Parametern nicht zwischen den verschiedenen Aufgaben Die MV INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 154 das Vi Vi Ti und der Puls differenzieren zwischen den verschiedenen Auf gaben wie auch die subjektiven Einsch tzungen der Beanspruchung und des Interesses Ein Zusammenhang zwischen der Atmung und der Motorik der Extremit ten wurde von Haas et al 1986 nachgewiesen Tats chlich wurde in der vor liegenden Studie eine Beziehung zwischen der motorischen Anforderung und dem Inspirationsvolumen sowie der Minutenventi
197. er Pfleget tigkeit G ttingen Hogrefe Cannon WB 1929 Bodily changes in pain fear and rage 2 edn New York Appleton amp Co Carayon P Smith MJ Haims MC 1999 Work organization job stress and work related muskuloskeletal disorders Human Factors 41 644 663 Carroll D Turner J R Hellawell J C 1986 Heart rate and oxygen consumption during active psychological challenge the effects of level of difficulty Psychophysiology 23 174 181 Carroll D Turner J R Rogers S 1987 Heart rate and oxygen consumption during mental arithmetic a video game and graded static exercise Psychophysiology 24 112 118 Carver CS und Scheier MF 1982 Control Theory a useful conceptual framework of per sonality social clinical and health psychology Psychological Bulletin 92 1277 1290 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 269 Center for the Study of Emotion and Attention CSEA NIMH 1995 The international affec tive picture system Digitized photographs Gainesville FL The Center for Research in Psychophysiology University of Florida Cha EJ Sedlock D Yamashiro SM 1987 Changes in lung volume and breathing pattern during exercise and CO2 inhalation in humans J Appl Physiol 62 1544 1550 Chadha TS Watson H Birch S Jenouri GA Schneider AW Cohn MA Sackner MA 1982 Validation of respiratory inductive plethysmography using different calibration proce dures Am Rev Respir Dis 125 644 649 C
198. er Vor stellung durchaus noch mitschwingen 2 2 Medizingeschichtlicher R ckblick Anfangs des 19 Jahrhunderts wurden erstmals Atemmuster als diagnosti sches Kriterium beschrieben die periodische Cheyne Stokes Atmung von den irischen rzten Cheyne und Stoke und etwas sp ter die Kussmaulsche Atmung von Kussmaul in Strassburg Bereits um 1905 erkannte Haldane die Symptome und Folgen der Hyperventilation Die Geschichte der Atemmuster Forschung im modernen naturwissenschaft lichen Sinne setzte anfangs des 20 Jahrhunderts ein Die ersten eigentli chen wissenschaftlichen Untersuchungen befassten sich v a mit der Bezie hung zwischen Atmung und Emotionen wobei davon ausgegangen wurde dass verschiedene Emotionen durch unterschiedliche Atemantworten ge kennzeichnet seien Feleky 1914 Rehwoldt 1911 Diese Hypothesen wur den in den 80er Jahren wieder aufgenommen Santibanez und Bloch 1986 Bloch et al 1991 Boiten 1998 In den 70er Jahren entstanden v a wegwei sende Arbeiten ber die Regulation des Atemzyklus und die Interaktionen zwischen dem zentralen Inspirations Drive und den Zeitkomponenten Clark und von Euler 1972 Milic Emili und Grunstein 1976 von Euler 1977 Bradley 1977 Milic Emili et al 1981 Als grundlegend f r die Entwicklung der neue ren Erfassungsmethoden gilt das Lungenkompartimentsmodell von Konno und Mead 1967 Die Atemmustererfassung als psychophysiologischer Pa rameter setzte in den 80er Jahren ein nachdem
199. er direkten Form die Zeitdauer der Reiz Prasentation und erleichtert dadurch die Wahr nehmung Der Luftfluss ist gew hnlich in einem Nasenloch h her als im an deren Sobel et al 2000 demonstrierte dass wenn Versuchspersonen Ge r che mit dem schlechteren Nasenloch tieferer Luftfluss entdecken muss ten sie l nger einatmeten Teghtsoonian und Theghtsoonian 1982 1984 meinen dass der Mensch die Information ber die St rke und L nge der Einatmung mit der Geruchswahrnehmung kombiniert zur Absch tzung der Geruchsintensit t Durch den Einsatz bildgebender funktioneller Verfahren konnte Sobel et al 1998 zeigen dass beide die somatosensorische Stimu INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 183 lation durch den Luftfluss wie auch die Geruchs Stimulation prim re olfakto rischen Regionen des ventralen Temporallappens aktivierten Die gefundene Verlangerung von Ti passt daher gut in das Konzept von Sokolov s 1963 und Lacey s 1967 dass der Orientierungsreflex dazu dient die Wahrneh mungsschwelle herunterzusetzen erkart aber nicht warum nur die Ubelrie chenden Ger che eine Orientierungsantwort ausl sten Ubereinstimmend mit unserer Hypothese war die Induktion der Orientierungsantwort abh ngig von der emotionalen Valenz des Geruchsreizes Ein Einfluss der Ger che auf die Valenzeinsch tzung konnte nachgewiesen werden was bedeutet dass eine Aktivierung des limbischen Systemes stattgefunden hat Die
200. erbundene mentale Aufgabe Allen et al 1986 Carroll et al 1987 Sims et al 1988 Wientjes 1993 Boiten 1993 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 54 Angespannter Affekt Lehmann 1914 Angespannte oder ngstliche Vorweg Skaggs 1930 nahme oder Erwartung Stevenson Ripley 1952 Langsames und tiefes Atmen Entspannte Ruhephasen Grossman 1983 RR J Vt T slow wave Schlaf Entspannung Wientjes 1993 Boiten 1993 Aufgeregter positiver Affekt Rehwoldt 1911 Langsames und oberflach Passiver Gram Averill 1969 liches Atmen Ruhiges Gl ck RR Vt Entspannungszustand Nakamura 1984 Vi Ti Wegwendung von der Umwelt Passivi Boiten et al 1994 tat Brustkorb und Abdomen Rc T Unangenehmer Affekt Ange Ancoli Kamiya 1979 Atmung spanntheit oder ngstlichkeit Ancoli et al 1980 Rc Ab Ab T Angenehmer Affekt Entspannung Svebak 1975 Irregul res Atmen Emotionale Best rzung Erregung Stevenson Ripley sch dliche Umwelteinfl sse 1952 Santibanez Bloch 1986 Mador Tobin 1991 Tabelle 2 bersicht ber Atemantworten in Bezug auf Emotionen und mentale Arbeit Vt Atemzugvolumen RR Atemrate Vi Ti Inspirationsfluss Rc Prozentualer Anteil des Brustkobes am gesamten Atemzugsvolumen Rc Ab Vt Gef hle sind eng mit der Atmung verkn pft In der Alltagssprache verwen den wir viele Ausdr cke die auf diesen Bezug verweisen Beispiele daf r sind atemberauben
201. ereits erw hnt wird davon ausgegangen dass die Routine Regulation bei automatisierten kognitiven T tigkeiten keine energetischen Kosten ver ursacht Die zweite Kontrollschleife jedoch kommt dann zum Zuge wenn die Diskrepanz zwischen inneren Zielvorgaben und erreichter Leistung zu gross ist dass sie sich nicht durch Routine Regulation beheben l sst Die zweite h here Regulation wird bei Hockey 1997 mit dem Effort Management gleichgesetzt Anders als bei Kahnemann 1973 wird der Ef fort nicht automatisch gesteigert um diese Diskrepanz zu beheben sondern die Wahrnehmung der Belastung bewirkt ein tempor res Verlagern der Kon trolle auf ein h heres Kontrollzentrum Supervisory controller auf dem ver schiedene Regulationsm glichkeiten zur Verf gung stehen Ein gelegentliches berschreiten der niedrigeren Marke signalisiert das Be d rfnis den Supervisor einzuschalten Persistierendes berschreiten d rfte jedoch dazu f hren dass die Marke h her gestellt wird so dass die Routi nekontrolle auf einem h heren Niveau einsetzt Das Verhalten bleibt dabei h chst stabil und der Effort h lt sich in den Reservegrenzen auch wenn die allgemeine mentale Aktivit t zunimmt Hockey interpretiert dies als aktives Coping und setzt es dem effort without distress Frankenh user 1986 gleich Aktives Coping beinhaltet eine Erweiterung des Arbeitsged chtnis ses eine verst rkte Ausf hrungskontrolle Baddeley 1986 Shallice and Bur g
202. erlernt und ausgef hrt werden konnten ohne dass dies bei einer der beiden Aufgaben zu einer Einbusse der Leistung f hrte Das deutet darauf hin dass uns nicht etwa nur eine einzige Ressource sondern INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 238 eine Vielzahl aufgabenspezifischer Ressourcen zur Verf gung stehen Wenn die gleichzeitig zu erf llenden Aufgaben nicht um dieselbe Ressource wettei fern kommt es nicht zu einer Dual Task Interferenz McLeod und Posner 1984 Doch Untersuchungen von Pashler 1990 Fagot und Pashler 1992 Carrier und Pashler 1995 implizieren dass das gleichzeitige Auffinden zweier Handlungs Programme nicht m glich sei selbst wenn die Aufgaben verschiedenartig seien Neumann 1984 argumentiert im Zusammenhang mit St rfaktoren diese w rden nicht nur Interferenzen produzieren weil sie pr sentiert und verarbeitet werden m ssten sondern vor allem weil sie mit der beabsichtigten Handlung in Beziehung st nden Die Untersuchungen von Posner 1980 zeigen dass es je nach der r umlichen Position von Ob jekten oder Hinweisen zu Interferenzen kommen kann oder nicht Hinweise in der optischen Peripherie konnten nicht ignoriert werden solche im zentra len Blickfeld aber k nnen wobei die zentralen Hinweise einer zus tzlichen zentralen Verarbeitung bedurften Das periphere Signal in der Multitest Aufgabe drehte sich oder erzitterte es resultierte eine Bewegung Bewe gung im Ges
203. erne St rfaktoren die mentale Leistung beeintr chtigen und zwar in Abh ngigkeit ihrer affektiven Bedeu tung St rfaktoren mit affektiver Bedeutung stellen unser inneres Aufgaben leistungs Ziel in Frage und l sen infolgedessen eine T tigkeitsregulation aus In Verbindung mit Ergebnissen aus der Aufmerksamkeitsforschung sind unsere Resultate dahingehend zu deuten dass der investierte Aufwand Aufmerksamkeit darstellt und zusammen mit der notwendigen Aufmerksam keits Regulierung zur Beanspruchung f hrt Die Beanspruchung ist demzu folge als Summe der investierten Aufmerksamkeit sowie ihrer Kontrolle zu verstehen Aufmerksamkeit kann als emotional motivational gesteuerte Neu romodulation verstanden werden Geistige Arbeit ist in der Regel mit einer motorischen Verrichtung verbunden und diese wiederum interagiert mit der mentalen Beanspruchung Die Trennung zwischen k rperlicher und geistiger Arbeit in den Arbeitswissenschaften ist daher nicht aufrechtzuerhalten Ar beit ist vielmehr als Kontinuum mit unterschiedlich variierenden Anteilen an kognitiven und motorischen Anforderungen zu verstehen Es w re von usserstem Interesse die ausgefeilten Shift Experimente zwecks Untersuchung der mentalen Beanspruchung heranzuziehen insbe sondere dort wo es um die Erforschung von M digkeit oder um den Einfluss externer St rfaktoren geht 9 2 Die Atmung Insgesamt bildete die Atmung in unseren Untersuchungen die verschiede nen objektiven An
204. ersch tzt dabei die positiven Effekte Hohe Anforderungen k nnen n mlich gerade so gut Hinzulernen und Fitness wie Entmutigung oder Ersch pfung erzeugen je nach den vorgegebenen Bedingungen ins besondere den organisatorischen sozialen und personellen Ressourcen Karasek und Theorell 1990 Kap 2 Im Sinne eines modernen Gesund heitsverst ndnisses ist die gesundheitsentwickelnde Rolle f rdernder Aktivi t ten zu ber cksichtigen Ohne Beanspruchung und nennenswerte Erm dung entstehen n mlich gar keine Trainingseffekte Die Auftrags Auseinandersetzungs Konzeption analysiert die komplexen Ver nderungen anl sslich der Auseinandersetzung des arbeitenden Men schen mit seinem Auftrag Dabei ber cksichtigt sie auch die Art und Weise der Auseinandersetzung also das Erleben Befinden und Verhalten des Arbeitenden als wichtige Beanspruchungsindikatoren und findet dadurch einen angemesseneren Zugang zu den Folgen heutiger geistiger Arbeit B ssing 1992 Hacker 1996 Die Auftrags Auseinandersetzungs Konzeption versucht die Beanspruchungsanzeichen im Erleben beim Ver halten bei der Leistung und in psychophysiologischen Abl ufen zu erkennen und Verschiebungen im Geflecht der subjektiven und objektiven Daten zu interpretieren INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 24 Kernpunkte der Auftrags Auseinandersetzungs Konzeption nach Richter und Hacker 1998 1 Beanspruchungsfolgen entstehen aus den Bezie
205. erschied auf die unter schiedlichen Analyse Zeitfenster zur ck In den erw hnten Studien wurde die Herzrate ber die 6 Sekunden ausgewertet in denen ein Bild pr sentiert wurde wir hingegen betrachteten die Mediane von 15 Sekunden dauernden Zeitperioden Lang et al 1990 argumentiert dass die Abnahme der Herzra te wie sie bei unangenehmen Bildern gefunden wurde eine Orientierungs reaktion darstellt Wir pr sentierten 5 Bilder mit hnlichen Arousal und Va lenz Einstufungen hintereinander und k nnten damit theoretisch 5 x eine Orientierungsaktivit t ausgel st haben wobei zus tzlich ein Habituationsef fekt auftreten sollte Dies macht es h chst unwahrscheinlich dass wir die schnell einsetzende und sich rasch normalisierende Herzraten Antwort er fassen konnten Es besagt aber dass die Bilder keine tonische Auswirkung auf die Herzfrequenz aus bten Einzig f r die Variabilit t der Herzrate wurde eine allgemeine Verringerung derselben beim Bilderanschauen verglichen mit den Pausen gefunden Zu s tzlich zeigte die Variabilit t der Herzrate eine quadratische Beziehung mit dem Arousal wobei bei tiefen bis mittleren Arousal Einstufungen die Variabi lit t deutlich verringert ist und mit den h heren Einstufungen zum Pausen wert ansteigt Dies kann bei den h heren Arousalwerten auf die gefundene Verk rzung von Ti zur ckgef hrt werden da das Rhythmuszentrum der At mung in der Medulla oblongata die neurovegetative Beeinflussung
206. erschiedenen Tests Mittelwerte aller VP nnnenn 145 Abbildung 29 Zubereitung und Verabreichung der Ger che 162 Abbildung 30 Ti dargestellt als Box Plot aufgetrennt in Ger che und Bedingungen wobei nur Ruhe mit st rkerem Geruch und mentale Aufgabe mit st rkerem Geruch dargestellt sind Die Geruchsreihenfolge ist 1 Pentylacetat 2 Menthone 3 H2S FD ee ca ea ape Boe atc agp da a Pai cance es eae cela 171 Abbildung 31 Box Plot von Vi Ti nach Stimulus in vor Stimulus f r die 4 Ger che RAO EAN EE SA T 173 Abbildung 32 zeigt als Box Plot die wie oben beschrieben errechneten Differenzen in Vi Ti w hrend der mentalen Arbeit f r die verschiedenen Ger che 1 Pentylacetat 2 Menthon 3 H2S 4 NH3 wobei H2S und NH3 beide Abbildung 33 Anzahl richtige Antworten pro Zielvorgabe im Ged chtnistest in Abh ngigkeit der Ger che ausgedr ckt als der geruchsfreien Phase 178 Abbildung 34 Reaktionszeit im peripheren Aufmerksamkeitstest in Abh ngigkeit der Ger che ausgedr ckt in der geruchsfreien Phase 178 Abbildung 35 Mittelwerte von Valenz Arousal und Dominanz aufgetrennt nach Ger chen und Bedingungen hell schraffiert mentale Aufgabe dunkel schraffiert Ruhe Immer Balken 1 2 Pentylacetat 3 4 Menthon 5 6 H2S 7 8 NH3 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 293 Abbildung 37 Mittelwerte und SD der Erregungseinsch tzung f r Frauen und M nne
207. erson gem ss Abbildung 3 vier Kalibrie rungsl ufe und je anschliessend einen Sitzparcours 4 2 1 1 Sitzpositionen Als K rperhaltungen wurden verschiedene Sitzpositionen aus dem B roall tag bernommen Tabelle 6 Sitzposition Abk Einstellung Kommentar Hintere Sitzhaltung HSH 120 zwischen R cken K rperschwerpunkt liegt hinter lehne und Sitzfl che der Rumpfmitte eine der drei Grundpositionen 100 zwischen R cken K rperschwerpunkt liegt ber der lehne und Sitzfl che Rumpfmitte eine der drei Grund positionen K rperschwerpunkt liegt vor der Rumpfmitte eine der drei Grund positionen Winkel zwischen Rumpf Stellt Aufheben bzw Heraus und OS betr gt zw 5 nehmen einer Sache aus einer 10 unteren Schublade dar 105 zwischen R cken Simuliert eine der diversen lehne und Sitzfl che Mittlere Sitzhaltung MSH Vordere Sitzhaltung VSH 80 zwischen R cken lehne und Sitzfl che Zusammengeklappte ZSH Sitzhaltung Sitzfl che nach unten SFU geneigt Stuhleinstellungen Torsion des Rumpfes TR Rumpf 90 nach rechts Besch ftigung an einem Arbeit gedreht platz in L Form sprechen mit dem B ronachbar Stehsitzhaltung mit SSM Rumpf 90 gegen ber Wichtige Position im Steh Sitz mittlerer Rumpfposi Horizontalen geneigt Konzept tion aufrecht Stehsitzhaltung mit SSV Rumpf 60 gegen ber Andere Stehsitzeinstellung vorderer Rumpfposi Horizontalen gebeugt tion Tabelle 6
208. erte Induk tionsspulen werden in Bander eingenaht welche um RC und AB festgebun den werden Die Selbstinduktion der Spulen ist proportional zum Querschnitt der von der Spule umfassten Fl che Ver ndert sich die Fl che so ver n dert sich auch die Induktion Die Spulen sind mit einem kleinen Oszillator verbunden welcher frequenzmodulierte Signale aussendet die sich propor tional zu den Ver nderungen der Selbstinduktion der Spulen verhalten Die INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 65 se Signale werden mittels eines Demodulators in einen proportionalen Strom umgewandelt verst rkt und aufgezeichnet Die Eichung des RIP basiert auf den Annahmen von Konno und Mead 1967 wie oben beschrieben Dieses Konzept der beiden Freiheitsgrade bildet auch die Basis der verschiedenen Eichtechniken die bei Tobin 1992 im Detail beschrieben sind Will man das Atemmuster mit Hilfe des RIP auf zeichnen bzw erfassen so ist zun chst eine Bestimmung der Volume motion Koeffizienten vorzunehmen Im Folgenden wird das Eruieren dieser Koeffizienten als interne Kalibrierung bezeichnet Je nach Ger tetyp bzw Hersteller werden unterschiedliche Kalibrierungsverfahren angewendet Wie bei allen nicht flowbasierenden Messmethoden ist bei der Indukti onsplethysmographie wenn quantitative Volumendaten wesentlich sind mittels einer spirometrischen oder pneumotachografischen Paralellmessung ein Volumeneichfaktor zu besti
209. es Experimentes II in eine kognitive und eine motorische Komponente aufgeteilt Diese wurden durch Experten in zwei Rangfolgen eingeteilt Die Experten Einsch tzung der kognitiven An forderungen entsprach genau der subjektiven Einsch tzung des Interes sens 4 Das Interesse korrelierte schlecht mit der subjektiven Einsch tzung der Beanspruchung auch wenn eine Beziehung zur Herzrate festgestellt werden konnte Dies k nnte bedeuten dass die Experten zwar ad quat ein sch tzen k nnen wie erregend oder wie langweilig eine Aufgabe ist aber die eigentliche Gr sse welche die Beanspruchung ausmacht nicht genau einsch tzbar ist Wie wir gesehen haben spielt die motorische Anforderung eine Rolle Gem ss dem zu Grunde liegenden Modell der mentalen Arbeit muss die erforderliche T tigkeitskontrolle oder Regulation ebenfalls mitein bezogen werden Was aber bedeutet T tigkeitsregulation Hockney 1997 geht davon aus dass die Routine Regulation automatisch funktioniert und keine Kosten ver ursacht wohl aber die h here Regulation der Aufmerksamkeits Manager Effort Manager Er sagt die Wahrnehmung der Belastung erfordere ein Verlagern der Kontrolle auf ein h heres Regulationszentrum und dies bewir ke Kosten Der Aufmerksamkeits Manager funktioniert nicht automatisch 4 Im zweidimensionalen Modell von Warr 1987 das in enger Beziehung zu arbeitspsycho logischen Fragestellungen steht entspricht die Beziehung langweilig
210. es gilt sicher auch f r die Erfassung von Bewegung und f r die Worterkennung oder Laut folgen Zuordnung Lorig 1999 Spitzer 1999 Die Verl ngerung der Einat mung kann bildlich gesprochen dazu dienen die zeitliche Reizaufl sung zu vergr ssern und erleichtert dadurch die Stimuluserkennung und Einordnung Auf der anderen Seite ist bekannt dass sympathische wie auch vagale Mo toneurone w hrend der Ausatmung sensibler auf Stimulierung reagieren als w hrend der Einatmung Eckberg 1995 Vor allem im mittleren Aktivie rungsbereich besitzt die Atmungskurve einen modellierenden Einfluss auf die sympathischen und parasympathischen Motoneurone indem ihre Aktivi t t w hrend der Exspiration verst rkt wird Wir w rden instinktiv nie w hrend der Einatmung auf den Hau den Lukas hauen Motorische Aktivit ten be sonders solche die grosse Genauigkeit oder einen Kraftaufwand ben tigen werden mit der Ausatmung koordiniert Da die Ausatmung generell passiv ist INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 256 und sich die Einatmungsmuskulatur dabei entspannt kann es energetisch sinnvoller sein muskul re Verrichtungen in die Ausatmung zu legen Ver nderungen in der Reaktionszeit als Funktion des Atmungszyklus zeigten aber widerspr chliche Ergebnisse Buchsbaum und Callaway 1965 berich teten dass die Reaktionszeit w hrend der Inspiration verl ngert wurde Sie f hrten dies auf den inhibitorisch
211. esamten Versuches 71 Abbildung 4 Anteil der Abweichungen die ber 20 von der ermittelten Regressionsbeziehung in der Kalibrierungsposition HSH vordere Abb und VSH liegen ooie isisisi siiis ssis siss Siss EE EEES E ESEESE EEEE 75 Abbildung 5 Messaufbau f r RespiG ccccccccccssccccessceceeeseeceesenseecesesnseeeeenneeeessaas 83 Abbildung 6 Schematische Darstellung des internen Aufbaus des Hauptmoduls von RES pi G seelaa nen eee Rt ee hen ce ee ee eee ere 86 Abbildung 7 Spektrogramm der St rung Brummschleife o on 90 Abbildung 8 Schematische Darstellung des internen Aufbaus von RespiG Kalibrierungsa usa etate etaeta eta ae ta tae EI RIESE 9 Abbildung 9 Analoges Flow Signal auf welches der Min Max Algorithmus erfolgreich angewendet WUrde sccscccesscccessccesscecesncecessecesscecesacecececesaceceseeeeenaeeesas 94 Abbildung 10 Bestimmung des Umrechnungsfaktors fiir FLOW von Volt nach Millilit T aneren NEEE EEEE EEEREN NNE EEE EEEE EAER 99 Abbildung 11 RespiG Atemmuster Aufzeichnung LabView virtual instrument 101 Abbildung 12 RespiG Kalibrierungsfenster u zuusssssesssneessnnensnnnnnsnensnnennnnn 107 Abbildung 13 Auswertung der Kalibrierungsmessungen und Anzeige des Umrechnungsfaktors Vt zu Vt wobei die Messgenauigkeit ok ist 110 Abbildung 14 Messwerte der letzten Kalibrierungsphase Messgenauigkeit ok 111 Abbildung 15 Auswertung der Kalibrierungsmessungen und Anzei
212. ess 1993 oder auch den Gebrauch von regel bzw wissensbasiertem Ver halten Rasmussen 1986 und stellt bei unge bter ohne Routine mentaler Arbeit wahrscheinlich die Regel dar Entspricht der Regulationsschleife 2 passive Aufwandsteigerung in Abbildung 1 Wenn die wahrgenommene Diskrepanz zwischen inneren Zielvorgabe und Leistung zu gross ist als dass er sich durch geringf gige Anpassungen des Arbeitseffort Budgets kompensieren liesse so ergibt sich daraus ein schwerwiegenderes Problem INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 29 redefinierte Aufgabe eigener Anspruch Selbstbeanspruchung Arbeitsweisen Beanspruchung 1 Ver nderung der Arbeitsweise 2 Aufwandsteigerung Effort a passiv b aktiv 3 Anspruchsniveau Senkung Abbildung 1 T tigkeitsregulation unter Belastung die Regulationen sind kursiv eingezeich net mod nach Richter und Hacker 1998 Bekanntlich wird das Verrichten von mentaler Arbeit unter hohem Effort z B unter hohem Zeitdruck als unangenehm empfunden und daher wenn m g lich vermieden Wickens 1986 Um die Diskrepanz zwischen den zuneh menden Anforderungen und der oberen Grenze des Efforts zu beheben stehen zwei Kontroll Optionen zur Verf gung Diese haben jedoch in Bezug auf die Aufgabenerf llung und die energetischen Kosten unterschiedliche Konsequenzen Die eine Kontroll Option besteht darin dass das maximale Effort Budget e
213. esteht der Multitest aus drei Aufgaben Die prim re Aufgabe ist das Tracking des umherschwirrenden Punktes mit tels eines Stiftes Die Variable aus dem Tracking ist der Abstand vom Cursor zur Mitte des Punktes genannt TT Die zweite Aufgabe ist der zentrale Me mory Test wobei immer dann eine Taste zu dr cken ist wenn rot blau gr n als Sequenz Reihenfolge der Farben ist nicht zu ber cksichtigen in der Mit te des Bildschirmes aufgeflackert ist Die Variablen aus dem zentralen Me mory Test sind Reaktionszeit KRE richtiger Tastendr cke per Zielvor gabe in KRIZI Anzahl richtig pro Tastendruck KRITA In der dritten Aufgabe geht es um die periphere Aufmerksamkeit man muss eine Taste dr cken wenn in irgendeiner Ecke ein Kreislein sich dreht Die daraus resul tierenden Variablen sind Reaktionszeit PRE richtiger Tastendruck pro Zielvorgabe PRIZI sowie Anzahl richtig pro Tastendruck PRITA Mittel werte siehe Tabelle 30 Variable Geruch Mo Mi M2 Pentac 10 7 2 8 10 5 2 8 10 3 2 1 TT Menthon 10 0 2 3 9 8 2 9 10 3 2 4 H2S 10 6 2 6 10 9 2 3 10 7 2 9 NH3 10 5 2 6 10 6 2 4 10 6 2 6 KRE Pentac 639 126 641 73 665 104 Menthon 664 137 631 203 623 217 H2S 650 141 608 95 643 116 NH3 665 121 666 160 668 146 KRIZI Pentac 58 9 22 3 61 1 19 8 58 9 16 8 Menthon 66 3 23 2 67 1 17 6 65 5 21 1 H2S 63 0 18 0 61 5 15 1 54 5 20 4 NH3 65 1 16 8 62 5 18 1 53 3 17 5 PRE
214. eter wurden ausgewertet Dauer eines Atemzuges Ttot und Atemrate RR Inspirationsvolumen Vi und Exspirationsvolumen Ve Inspirationszeit Ti und Exspirationszeit Te Duty cycle Ti Ttot mitt lerer Inspirationsfluss Vi Ti und der Prozentsatz der Brustkorb Ausdehnung am Vi RC 8 2 6 Messung der Herzrate und der Hautleitfahigkeit Herzrate HR und Hautleitf higkeit SC wurden gemessen mit dem Vario port Messsystem Becker Meditec Karsruhe Germany Das Varioport ist ein Achtkanal Rekorder zur Erfassung physiologischer Daten In den einzel nen Messkabeln befinden sich Vorverst rker Im Ger t erfolgt eine Filterung der Daten Anti Alias Filter zur Abtrennung hoher Frequenzanteile sowie eine Endverst rkung um den Faktor 10 Die anschliessende Digitalisierung erfolgt mit 12 Bit Aufl sung Das Ger t wird ber einen PC gesteuert VP_Basic software TEMEC Instruments B V 6460 HA Kerkrade NL und die Kan le werden durch die Definitionsdatei vario def folgendermassen definiert EKG Einheit mV Samplingrate 512 Hz Speicherrate 256 Hz Auf l sung 1 uV Puls Einheit Schl ge min Samplingrate 512 Hz Speicherrate 4 Hz Aufl sung 1 Schl ge min SC Einheit uS Samplingrate 256 Hz Spei cherrate 16 Hz Messbereich 0 1 100 uS Aufl sung 0 001 uS Puls wird vom EKG Signal abgeleitet Zur Messung der Hautleitf higkeit wurde eine spezielle hochaufl sende Einheit verwendet 16 statt 12 Bit Dazu wurden zwei mit Schmiercre
215. eutung Andere Forscher sehen in der respiratorischen Komponente der Orientierungsantwort eine Abnahme der Atmungsrate RR oder eine initiale Atmungspause gefolgt von einer Abnahme der RR sowie der Amplitude also des Volumens Porges und Raskin 1969 Die Definition der Orientierungsreaktion als Antwort auf eine Ver nderung der Stimulation beinhaltet dass eine wiederholte Reizapplikation durch den selben Reiz zu einer graduellen Abnahme der Reizantwort f hren sollte So kolov 1963 Doch ist nicht auszuschliessen dass unter bestimmten Bedin gungen eine sogenannte Stimulus Reinstallation erfolgt was bedeutet dass INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 36 derselbe Reiz auch bei wiederholter Applikation dieselbe Antwort ausl st und demzufolge nicht habituiert 3 2 1 2 Die Schreckreaktion startle Kurze intensive und abrupt pr sentierte Reize z B ein Knall erzeugen eine Zunahme der HR Akzeleration mit einer kurzen Latenzzeit Unerwartete intensive oder aversive Reize bewirken eine Umschaltung bei der Einat mung Zur Illustration Blatz 1925 plazierte seine Versuchpersonen auf ei nen Stuhl der f r die betreffende Person unerwartet pl tzlich nach hinten kippte Unmittelbar danach verl ngerte sich bei der Versuchsperson die Ein atmungszeit w hrend die Atmungsrate RR abnahm Erfolgte das Kippen des Stuhls w hrend einer Ausatmungsphase so wurde die Ausatmung ab rupt beendet un
216. ewusstsein mehr ob wohl er als Person weiterhin existiert Denken wird unmittelbar mit dem A temvorgang verkn pft denn das Sprechen und somit auch das Atmen dient dem Ausdruck der Gedanken Selbst die Wahrnehmungsvorg nge werden dem Atmungstrakt zugeschrieben Die Wahrnehmung unserer Umwelt ja das eigene Bewusstsein ist nach griechisch antiker Vorstellung aufs Engste mit der Atmung verkn pft Nicht aber die unsterbliche Seite des Menschen die Seele sein eigentliches Wesen Dieses wird mit dem Hirn dem Samen dem R ckenmark und den langen Knochen in Verbindung gebracht Onians 1951 Als Nachfolger der Griechen entwickeln die R mern v a die immortalen An s tze dieses Lebensbildes weiter Die Bedeutung des Atems als Tr ger des Bewusstseins verliert jedoch allm hlich seine urspr ngliche Klarheit Der Dualismus von Bewusstsein einerseits Atmen und Seele Wesen anderer INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser stae seits Kopf Hirn ver ndert sich seit den R mern langsam und m ndet schliesslich in den heutigen Dualismus von K rper und Geist Doch sind Re likte der urspr nglichen Vorstellung von Atmung als Ausdruck von Wahr nehmung und Bewusstsein in unserem heutigen Sprachgebrauch durchaus noch enthalten Man denke an Wendungen wie einen langen Atem haben im Sinne von ein langes Leben haben ausdauernd sein oder an Ausdr cke wie soufflieren f r einfl stern bei denen die Konnotationen zur dies
217. eziehung zur empfundenen Beanspruchung Tabelle 25 6 4 Diskussion Es war das Ziel der vorliegenden Studie die physiologischen Ver nderun gen aufgrund von motorischen und mentalen Aufgaben zu erfassen Das Hauptinteresse lag dabei bei der Atmung und den m glichen Zusammen h ngen zwischen Atmung und subjektiver Beanspruchung einerseits und der Aktivit t von Aufgaben irrelevanter Muskulatur andererseits Die wichtigsten Ergebnisse der durchgef hrten Untersuchung sind INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 150 Der Puls die Minutenventilation MV das Inhalationsvolumens Vi und der Inspirationsflusses Vi Ti differenziert hoch zwischen den verschiedenen mentalen u o motorischen Aufgaben Die Anderung der Atemparameter namentlich das MV das Vi und Vi Ti weisen einen Zusammenhang mit der Aktivit t des dominan ten M Trapezius auf Diese Aktivitat wiederum ist mit der Beanspru chungs Einsch tzung eng verkn pft Die Pulsantworten weisen als einzige einen Zusammenhang mit dem M Frontalis auf welcher wie auch der Puls in Beziehung steht wie interessant eine Aufgabe eingesch tzt wurde Ein signifikanter Zusammenhang zwischen der subjektiven Bewertung von Beanspruchung und Vi MV Vi Ti sowie mit dem Puls konnte ge zeigt werden Die Aktivit t des dominanten M Trapezius und des M Frontalis ste hen zwar miteinander in Beziehung weisen aber eine ganz unter schiedli
218. f r S Sa als auch Sb Die Zeitparameter Ti Te und Ttot zeig ten gleiche Antwortmuster zwischen den Gruppen mit den folgenden statis tischen Werten f r S Ti F 16 115 2 22 p lt 0 001 Te F 5 750 2 22 p 0 010 und Ttot F 16 369 2 22 p lt 0 001 W hrend Neutrale und Intro vertierte generell die respiratorischen Zeitparameter verk rzten wiesen die Extrovertierten eine Tendenz auf die Zeiten zu verl ngern Dort wo alle Gruppen eine Zeitverk rzung zeigten war diese Verk rzung kleiner bei den Extrovertierten Auch f r Vi wurden signifikante Effekte gefunden S F 10 609 2 22 p 0 001 wobei die Extravertierten eine Vergr sserung des Volumens oder eine kleinere Abnahme zeigten als die generelle Abnahme INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 209 der brigen Versuchspersonen Da die Ver nderungen in Ti und Vi f r die verschiedenen Gruppen in die gleiche Richtung weisen sollte Vi Ti nicht verschieden sein was auch der Fall war Vi Ti Vi Ti extraversion Dintrovertiert E neutral Dextravertiert All slide Series Abbildung 42 Vi Ti und Inspirationsfluss Vi Ti ausgedr ckt als Median ber alleBild serien in Abh ngigkeit der Pers nlichkeitsvariable Extraversion 8 3 4 Affektiven Dimensionen und Atemparametern 8 3 4 1 Valenz Signifikante lineare Trends ber die Valenz wurden f r Inspirationszeit Ti Sb F 12 566 1 22 p 0 002 duty cycle T
219. f signals Journal of Experimental Psychology General 109 160 174 Rafferty GF Gardener WN 1996 Control of the respiratory cycle in conscious humans J Appl Physiol 81 1744 1753 Rasmussen J 1981 Models of mental strategies in process plant diagnosis In Rasmussen J Rouse W Eds Human Detection and Diagnosis of System Failures Plenum Press New York 241 258 Rehwoldt F 1911 Uber respiratorische Affektsymptome Psychol Studien 7 141 195 Richards JE Casey BJ 1991 Heart rate variability during attention phases in young in fants Psychophysiology 28 43 53 Richter P und Hacker W 1998 Belastung und Beanspruchung Stress Ermtidung und Burnout im Arbeitsleben Heidelberg Asanger Richter DW Spyer KM 1990 Cardiorespiratory control In AD Loewy KM Spyer Eds Central regulation of autonomic function New York Oxford University Press 189 207 Rigg J R A Inman E M Saunders N A Leeder S R Jones N J 1977 Interaction of mental factors with hypercapnic ventilatory drive in man Clin Sci 52 269 275 Ritz T 1996 Die Wirkung skelettmuskul rer Aktivit t auf den Atemwiderstand Eine psy chologische Untersuchung mit gesunden und asthmatischen Personen Peter Lang Verlag Frankfurt am Main Rohmert W 1984 Das Belastungs Beanspruchungskonzept Z Arbeitswissenschaft 38 193 200 Roland PE 1985 Cortical organisation of voluntary behaviour in man Human Neurobiol ogy 4 155 167 Roland PE 19
220. ford University Press Kagan J Rosman BL 1964 Cardiac and respiratory correlates of attention and an analytic attitude J Exp Child Psychol 1 50 63 Kahneman D 1973 Attention and effort Englewood NS Prentice Hall Kandel ER Schwartz JH Jessell TM Eds 1995 Neurowissenschaften Heidelberg D Spektrum Akademischer Verlag S 452 453 Karasek RA und Theorell T 1990 Healthy work Stress productivity and the reconstruction of working life New York Basic Books Keating W R Nadel J A 1965 Immediate respiratory response to sudden cooling of the skin J Appl Physiol 20 65 69 Klinke R Silbernagel S 1994 Lehrbuch der Physiologie Stuttgard New York Thieme 699 700 Knasko SC 1993 Perfomance mood and health during exposure to intermittent odors Arch Environ Health 48 305 308 Kobal G Durand M Pauli E C 1991 Olfactory P300 lateralization of hedonics and discrimination performances Chemical Senses 16 390 Konno K and Mead J 1967 Measurement of the separate volume changes of rib cage and abdomen during breathing J Appl Physiol 22 407 422 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 274 Konorski J 1967 Integrative activity of the rain An interdisciplinary approach Chicago University of Chicago Press Kraeplin E 1902 Die Arbeitskurve Philosophische Studien 19 450 ff Lacey J 1967 Somatic response patterning and stress some revisions of activation theory
221. forderungen Motorik und Aufmerksamkeit sowie die sub INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 250 jektiven Bewertungen in h chst sensibler Form ab So bewirkten die bel riechenden Ger che eine Atemantwort und zwar wie bei der Leistung in Abh ngigkeit der Reiz Signifikanz NH3 l ste zudem eine l ngerfristige Ver k rzung von Ti aus Minutenventilation MV Inhalationsfluss Vi Ti wie Vi differenzierten zwischen den verschiedenen mental motorischen Aufgaben und covariierten gut mit der subjektiven Beanspruchungs Einsch tzung Zu sammenhange zwischen Ti und Vi Ti mit Erregung sowie Ti Vi Ti und Vi mit Valenz bei induzierten Emotionen konnten aufgezeigt werden Alles in allem zeigt das ermittelte Abbild der mentalen Arbeit in der Atmung viele Facetten und es stellt sich nun die Frage Was bedeuten diese Facetten im Einzel nen 9 2 1 Das Verhalten der Zeitparameter Die meisten Untersuchungen ber die Auswirkungen mentaler Arbeit auf Atemparameter zeigten Allen et al 1986 Caroll et al 1987 Langer et al 1985 Svebak 1982 Turner und Caroll 1985 Turner et al 1983 Wientjes et al 1998 Boiten 1993 dass mentale Arbeit zu einer Verk rzung von Ti und einer Zunahme von Vi Ti f hrt wobei Vi entweder abnimmt oder unver ndert bleibt Dies war auch im Experiment II beim langsamen Tapping und dem Kombitest Multitest ohne Tracking der Fall beim Multitest jedoch nahm zus tzlich Vi zu Experiment Il un
222. g Rumpf lt 10 von Pneum gebeugt Sitzen und Stehen SEQ a In R ckenlage und ste Bauchlage re und li 91 von Resp hend Dekubitushaltung Rumpf lt 10 von Pneum gebeugt Sitzen und Stehen SEQ b In R ckenlage und ste Sitzen Stehen Liegen 88 von Resp hend R cken und Bauch De lt 10 von Pneum kubitushaltung und Rumpf gebeugt 45 SEQ b In R ckenlage und ste Sitzen Stehen Rumpf 90 von Resp hend 30 90 n v gebeugt und lt 10 von Pneum 30 n h Torsion des Rumpfes um 30 n re und li SEQ b In R ckenlage und ste Rumpf 90 n v gebeugt 86 von Resp hend lt 10 von Pneum ISV b Sitzen Stehen Rumpf 86 von Resp 30 90 n v gebeugt und lt 10 von Pneum 30 n h Torsion des Rumpfes um 30 n re und li QDC c In R ckenlage li Dekubitushaltung 87 von Resp lt 20 von Pneum QDC c In R ckenlage re Dekubitushaltung 90 von Resp lt 20 von Pneum QDC c In R ckenlage Bauchlage 76 von Resp lt 20 von Pneum QDC c In R ckenlage Sitzen 58 von Resp lt 20 von Pneum QDC c In R ckenlage Liegen 90 von Resp lt 10 von Pneum a Chadha 1982 b Cohn 1982 c Sackner 1988 Tabelle 4 Einfluss des Positionswechsels auf die Genauigkeit der Volumenmessung mittels Respitrace ber den Einfluss der Kalibrierungsposition innerhalb der verschiedenen Sitzpositionen wurden keine Studien vorgefunden Wie aus Tabelle 4 zu entnehmen ist wurden mehrheitlich klinisch relevan
223. g perfekt Bei r gt 85 f r die Pre Kalibrierung und r gt 80 f r die Post Kalibrierung wird die Messgenauigkeit als gen gend ausgewiesen und der Um rechnungsfaktor wird in eine cal Datei f r RespiG Conv abgespeichert INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 97 zwischen die beiden erw hnten Messger te f llt Pneumotachographen und Spirometer welche den integriertem Luftfluss verwenden haben den gr ssten eingebauten Messfehler oder vielleicht besser Nicht bereinstimmung zu RIP Leider sind aber genau diese zwei die prak tischsten Alternativen zu RIP wenn kontinuierliche Volumenmessungen durchgef hrt werden m ssen Verschiedene Gr nde f r Abweichungen in den Messungen sind Die Maske zur FLOW Messung dichtet nicht oder deckt die Nase nicht ab Nasen Klammer Respitrace PLUS misst Lungenvolumen w hrend die anderen Ger te den Luftfluss messen Somit wird nur von RIP ein Entweichen der Luft durch ein defektes Trommelfell detektiert Restluft in den Wangen oder im Gaumen wird beim FLOW nicht ge messen Ein Wechsel der K rperhaltung des Probanden z b stehend statt lie gend ver ndert die Bewegungen der B nder von RIP um bis zu 20 wenn liegend kalibriert und danach aufrecht stehend gemessen Starke Luftkomprimierung durch starke Atmung bei sehr hoher Anstren gung sind vom zwei Kammermodel der Lunge nicht erfasst und f hren zu Fehlmessungen Ver
224. g zeigten Leider wurde im Rahmen dieser aufschluss reichen Untersuchung nur die Atemfrequenz bestimmt Morgan und Came ron 1984 3 3 1 2 Lungenafferenzen Beim narkotisierten Tier hemmt die Dehnung der Lungen die Zwerchfellakti vit t die Ent Dehnung hingegen f rdert diese Aktivit t Dieser sog Breuer Hering Reflex wird von langsam adaptierenden Dehnungsrezeptoren in der Wand der gr sseren Atemwege ausgel st Die afferenten Bahnen verlaufen im N Vagus Bei der Normalatmung ist dieser Reflex kaum von Bedeutung bei vermehrter Atmung jedoch scheint er die Atemtiefe zu begrenzen Die INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 44 Lungendehnungsrezeptoren f hren auch zu reflektorischer Erweiterung der Bronchien und stimulieren die Herzaktivit t Ein Zusammenziehen der Lunge Deflation f hrt zu einer erh hten Atemfre quenz An diesem Reflex sind schnell adaptierende Rezeptoren in der Schleimhaut des Bronchialbaumes beteiligt Da sie durch schleimhautrei zende Gase und St ube erregt werden nennt man sie Irritationsrezeptoren sie verursachen eine Bronchokonstriktion Schnell adaptierende Rezeptoren in der Trachealwand l sen den Hustenreflex aus Die J Rezeptoren kommen in den kleinen Atemwegen sowie in den Alveo larbl schen vor und werden durch Fl ssigkeitsansammlungen in der Alveo larwand sowie durch eine Reihe von Mediatorsubstanzen Histamin Brady kinin Prostaglandine erregt Starke E
225. ge des Umrechnungsfaktors Vt zu Vt wobei der Messfehler zu gross ist 111 Abbildung 16 Messwerte der letzten Kalibrierungsphase Messfehler zu gross Grund war ein zu loses Rip cage Band das auf und abrutschte 112 Abbildung 18 Ger te f r die EMG Messung 0444422224sssennneenennnnenssnnnennennn 124 Abbildung 19 Versuchsablaul cccccccccccccccccccceessneceeeecseeeesssneeeesesaaeeeeseaaeeeeseseeeeees 126 Abbildung 20 Vi Ve Plot mit gesetzten Markern uueseessseeeessneeesesennnenssnnnnennnnnn 134 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 292 Abbildung 21 Vergleich des Drives Mittelwert aller VP w hrend der Pausen in zeitlicher Abfolge sen er A RE A ANT 137 Abbildung 22 Darstellung der Anteile der Brustatmung bei Frauen und M nnern am gesamten Volumen w hrend den Test und Pausenphasen nnnen 138 Abbildung 23 Ver nderungen des Inspirationsvolumens bei den verschiedenen Abbildung 24 Ver nderung der Inspirationszeit bei den verschiedenen Tests 141 Abbildung 25 Ver nderungen von Vi Ti bei den verschiedenen Tests 141 Abbildung 26 Puls w hrend den verschiedenen Pausen Pause 1 Pause vor dem 1 Vers uch 22 2 2 205BE ein E ave ss 143 Abbildung 27 Pulsantwort auf die verschiedenen Testanforderungen 144 Abbildung 28 Muskelaktivit t in Prozent des Referenz EMG s w hrend den v
226. gsprogramm des Pneumotachographen Breeze wird die Pause unmittelbar nach der Exspiration zu dieser hinzugerechnet Die Software RespiEvents wurde spe ziell zum Erkennen von Atemstillstanden Apnoe entwickelt doch wir muss ten leider feststellen dass sie in Hinblick auf unsere Fragestellungen kaum brauchbar war Insbesondere zum Zwecke der Volumenkalibrierung sollten beide Atmungs kurven Respitrace und Pneumotachograph gleichzeitig aufgezeichnet und mit demselben Auswertungsprogramm analysiert werden Die Volumenkalib rierung des Respitrace ist beraus wesentlich da das Respitrace nach der Kalibrierung auch alleine d h ohne Parallel Messungen zu gebrauchen sein sollte Daher ist die Volumenabeichung vor und nach einem Versuch zu standardisieren und berpr fbar zu gestalten Diese Erfahrungen und berlegungen f hrten uns dazu eine eigentliche A temmuster Messumgebung zu entwickeln Das Experiment zeigte uns dass das Respitrace in dieser Form nur in recht stabilen Positionen brauchbar ist Messungen im Felde sind mit der vorhandenen Technik nicht zuverl ssig Nur Messungen in Positionen die der Kalibrierungsposition hnlich sind k nnen verwertet werden hnlich bedeutete hier dass der Rumpf Bein Winkel zwischen 80 120 zu liegen hat INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 80 und dass der Rumpf dabei nicht abgedreht werden darf Es sind technische Weiterentwicklungen erforderlich z
227. h Eds Attention and performance XV Conscious and noncon scious information processing Cambridge MA MIT Press Driver J Baylis GC 1989 Movement and visual attention The spotlight metaphor breaks down J Exper Psychology Human Perception and Performance 15 448 456 Douglas NJ White DP Pickett CK Weil HJV Zwillich LW 1982 Respiration during sleep in normal man Thorax 37 840 844 Dudley DL Holmes TH Martin CJ Ripley HS 1964 Changes in respiration associated with hypnotically induced emotion pain and exercise Psychosom Med 26 46 57 Duffy E 1962 Activation and Behavior New York Wiley Duncan J 1986 Disorganisation of behaviour after frontal lobe damage Cognitive Neuro psychology 3 271 290 Duncan J 1993 Selection of input and goal in the control of behaviour In AD Baddeley L Weiskrantz Eds Attention Awareness selection and control Oxford Oxford Univer sity Press Dunn JD Cometto Muniz JE Cain WS 1982 Nasal reflexes Reduced sensitivity to Co2 irritation in cigarette smokers J App Toxicol 2 176 178 Easterbrook JA 1959 The effect of emotion on cue utilization and the organisation of be haviour Psychol Review 66 183 201 Eckberg D L 1995 Respiratory Sinus Arrhythmia and other human cardiovascular neural periodicities In J A Dempsey A I Pack Regulation of Breathing Dekker New York pp 669 740 p 731 Ehrlichmann H Brown S Zhu J Warrenburf S 1995 Startle reflex mo
228. h aufgebaut und bed rfen keiner weiteren Erkl rung da die grafische Programmiersprache G sie eigentlich bereits do kumentiert Tabelle 9 gibt einen berblick der RespiG Files 5 2 2 1 RespiG Atemmuster Messungen LabView Da LabViews Programmiersprach G leider zu recht grossen Ausdehnungen ca A3 des Programm Codes f hrt und sich dabei viele Konstrukte selbst berdecken habe ich die Struktur in Pseudo G nachgezeichnet 5 2 3 Hinweise zur Implementierung Bei der Implementierung musste f r folgende Funktionalit ten eine L sung gefunden werden a Gleichzeitiges Aufzeichnen von Respi und EMG Daten mit unterschiedlichen Sample raten Statemarker Eventmarker Timestamps effizient erzeugen LabViews Besonderheiten St rungen auf den analogen Messkan len 22227 a In LabView gibt es zwei M glichkeiten zur Aufzeichnung von Messda ten 1 Polling und 2 Continuous Read Bei Variante 1 mit Polling k nnte man die Daten mit dem kgV der beiden Sampleraten abholen und dann ein Teil der Werte nur als Respi ein ande rer Teil nur als EMG Daten und ein dritter Teil f r beide verwenden Nun ist Variante 1 aber mit viel Overhead verbunden sodass statt mit dem kgV der Sampleraten h chstens mit der gr sseren Samplerate gearbeitet werden k nnte Es hat sich jedoch gezeigt dass bereits ab etwa hundert Hertz das Polling starke Verz gerungen aufweist was keine quidistanten Messungen mehr erlaubt und f r unsere Zw
229. hend Solche Aufgaben sollten durch vermehrte Pausen oder durch Aufgabenwechsel entsch rft werden e Arbeitsgestaltung Generell sollte eine Aufgabe so gestaltet werden dass sie kurzfristig unterbrochen werden kann damit der Proband einen ex ternen Reiz oder eine St rung zu verarbeiten vermag ohne dass die Leistung darunter leidet e Atemmustererfassung Wenn das Atemmuster als Indikator f r die Bean spruchung herangezogen wird muss eine ad quate Volumen Erfassung gew hrleistet sein 9 5 Ausblick Die moderate NH3 Exposition bewirkte eine Ver nderung des Atemmusters Eine solche Ver nderung muss zwangsl ufig auch eine Auswirkung auf die Ablagerung von Partikeln haben Diese Ablagerung ist eine komplexe Funk tion von Geschwindigkeit Gr sse und Verweildauer und h ngt stark vom Atemzugvolumen der Frequenz und der Inspirationszeit ab Heyder et al 1986 Dieselbe Minutenventilation k nnte somit w rde sie durch verschie dene Atemmuster erreicht Partikelablagerungen von unterschiedlicher Gr sse nach sich ziehen Ebenso d rften Volumenver nderungen insbe sondere bei einer Ver nderung der funktionellen Residualkapazit t die De positionsfraktion sowie den Ort der Deposition beeinflussen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 264 Die Bedeutung der Atmung in Bezug auf Krankheits oder Stress Induktion wurde in der vorliegenden Arbeit bewusst weggelassen Es sei hier nur
230. hene St rung 2 Niessen des Probanden 4 Sprechen des Probanden Die Reihenfolge der Tests war randomisiert und wurde vorgangig mittels eines Computer Programms Permutations Matthias Auf der Maur 2000 errechnet Ausserdem wurde die Testreihenfolge ausbalanciert Die Mes sungen begannen alle mit einer dreimin tigen Pausensequenz der dann der erste Test folgte Damit eine Synchronisierung mit den EKG EDA Daten er reicht wurde wurde bei der Setzung des jeweiligen Markers auch die Zeit auf dem EKG EDA Computer notiert Dadurch konnten die entsprechenden Daten bei der Auswertung richtig zugeordnet werden 6 2 5 Datenanalyse Zur graphischen Analyse der aufgenommenen Daten wurde das Computer programm Microsoft Excel 2000 verwendet Statistisch wurden die Daten mit dem Computerprogramm Systat Version 9 0 for Windows SPSS Inc ausgewertet INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 133 6 2 5 1 Berechnung der physiologischen Antwort auf die Tests Um die genaue physiologische Antwort auf die verschiedenen Tests zu er halten wurden f r alle f nf Bedingungen die Differenzen zwischen Test und vorhergehender Pause gebildet Es ergaben sich somit folgende Delta Werte Delta1 Test1 Tracking Pause1 Delta2 Test2 Kombi Pause2 Delta3 Test3 Multi Pause3 Delta4 Test4 Tapping langsam Pause4 Delta5 Test5 Tapping schnell Pause5 6 2 5 2 Konvertierung der Atemdaten Die Atem
231. hkeiten von Fehlbelas tungen Monotonie S ttigung und reduzierter Aufmerksamkeit zu standardi sieren ISO 10075 1 2 Nachreiner 1994 2 3 Die psychischen und mentalen Anforderungen Die Arbeit und ihre Anforderungen an den arbeitenden Menschen haben sich in den letzten 40 Jahren fundamental ver ndert Die k rperlichen Anfor derungen traten mehr und mehr in den Hintergrund auch wenn sie in gewis sen Berufssparten wie in der Bau Land und Hauswirtschaft oder auch in den Pflegeberufen immer noch dominant sind und es wohl auch k nftig sein werden In den Vordergrund traten statt dessen zusehends mentale und psychische Anforderungen ein Trend der sich mit zunehmender Entwick lung des Informations und Kommunikationszeitalters noch verst rken d rfte Die modernen Arbeitsformen stellen haupts chlich an die Aufmerksamkeit das Ged chtnis die mentale Konzentration die Lernf higkeit sowie an die Wahrnehmung und Reaktionsf higkeit des Menschen erh hte Anforderun INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 15 gen Es erstaunt daher nicht dass immer mehr arbeitsbedingte psycho mentale Krankheitszustande diagnostiziert werden wie etwa das Burn out oder das Chronic Fatigue Syndrom Tats chlich lassen sich immer mehr Krankheitszustande mit psycho mentalen Anforderungen im Beruf assoziie ren doch stimme ich mit Scheuch 1997 berein der es f r falsch halt die psycho mentalen Anforderungen per se als kr
232. hme der Minutenventilation durch CO2 beruht nach Haldane et al 1919 fast aus schliesslich auf einem vergr sserten Atemzugvolumen Vt Bei CO2 stimulierter Atmung setzt der Mensch beim Ausatmen zus tzlich die abdo minalen Bauchmuskeln ein Grassino et al 1981 Lopato et al 1983 Da durch verkleinert sich das end exspiratorische Volumen und es wird postu liert dass dies die Arbeit des Zwerchfells optimiert Yan et al 1996 konsta tierten dass die individuelle Steigerung des Atemzugvolumens auf Grund der CO2 Stimulation vor allem eine Funktion des end exspiratorischen Vo lumens des Brustkorbkompartimentes RC darstellt Die Ver nderung des end exspiratorischen Volumens des Abdomenkompartimentes AB dagegen wies eine geringe intersubjektive Variabilit t auf und zeigte bei allen Pro banden einen signifikanten negativen Zusammenhang mit dem CO2 Stimulus was bereits von Konno und Mead 1967 postuliert worden war Die individuelle Atemzugantwort auf CO2 scheint reproduzierbar zu sein Yan et al 1996 Hey et al 1966 allerdings wurden nur bei einer sehr gerin gen Anzahl Probanden Wiederholungen durchgef hrt Das metabolische Kontrollsystem erweist sich als der wesentliche Stimulus der Ventilation von Euler 1986 So konnten mentale Stimuli bei einem deutlich erh hten CO2 Gehalt der Einatmungsluft keinen Einfluss mehr auf die Frequenz der At mung aus ben w hrend dieselben Stimuli beim Einatmen von normaler Luft durchaus eine Wirkun
233. hrnehmen und der durch die Bilder hervor gerufenen motivationalen Strategie zugeschrieben werden Das Center for the Study of Emotion and Attention 1995 hat Bilder gesammelt und sie in den Dimensionen Valenz Erregung und Dominanz einsch tzen lassen um eine Set von kalibrierten emotionalen Stimuli bereitzustellen F r die Indukti on von Emotionen wird hier auf dieses Bilderset zur ckgegriffen Mit diesen Bild Emotions Stimuli konnte aufgezeigt werden dass die Herzrate einen moderaten Zusammenhang mit der subjektiven Valenz die Hautleitf higkeit einen klaren positiven Zusammenhang mit der Erregung aufweist Green wald et al 1989 Lang et al 1993 Hamm und Vaitl 1993 8 1 Aufgabestellung Das Ziel der vorliegenden Untersuchung war die Erfassung der Auswirkun gen von bildlichen Reizen auf die Atmung insbesondere die Untersuchung wie die subjektive dimensionale Einsch tzung der Valenz der Erregung A rousal und Dominanz mit dem Verhalten der Atemparameter zusammen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 193 hangt Zusatzlich sollte analysiert werden ob das Geschlecht und die Per s nlichkeitsvariabeln Extraversion und Neurotizismus die affektive Einschat zung sowie die physiologische Atemantwort beeinflussen 1 Welche Beziehung existiert zwischen den affektiven Einschatzungen und den physiologischen Atemantworten Welche der affektiven Di mensionen bt den st rksten Effekt auf die verschiedenen physiol
234. hsperson wird an Respitrace PLUS Induktionsplethysmographie Hersteller NIMS USA Vertrieb SensorMedics mittels zweier dehnbarer B nder angeschlossen Das sogenannte Rip Cage Band wird auf H he des Brustkastens und das Abdominal Band auf Bauchnabelh he um den K rper gespannt Der Anschluss an den Pneumotachographen CPX D Hersteller Medical Graphics Corporation USA erfolgt mittels Atemmaske welche mit einem Haarnetz und Gummibandern Uber Nase und Mund der Versuchsperson befestigt wird Die Verwendung des EMG ist nicht erforderlich f r die Kalibrierungen von RespiG RespiG erm glicht jedoch das parallele Aufzeichnen von EMG und Atemdaten in unterschiedlichen Messgeschwindigkeiten sogenannte Sam plerate in Hertz Die ANALOGEN Schnittstellen der drei Ger te werden durch ein Kabel mit drei separaten Steckern an der A D Karte des Computers mit RespiG ange schlossen Werden einige Kabel z B EMG oder FLOW nicht verbunden so k nnen auf den entsprechenden Messkan len u U 50 Hertz Schwingun INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 83 gen auftreten wie mit einer Spektralanalyse gezeigt werden konnte Dies aussert sich in sehr schnellen Schwingungen in den von RespiG geplotteten Graphen Der Effekt hat aber keine Auswirkungen auf die anderen ange schlossenen Messkan le siehe Abbildung 5 Mess PC Wiener RespiG Testsystem Kalibrierungsmessungen EMG ADSUM FLOW Aufzeichnu
235. hspersonen Insgesamt wurden 15 Versuchpersonen rekrutiert davon konnten die Daten von 12 Personen verwendet werden 2 Versuchpersonen sind ausgeschie den weil sie die Situation nicht ertrugen 1 Versuchsperson wurde ausge schlossen da eine Volumenkalibration des Respitrace nicht m glich war No Alter Sex Geruchsschwelle mg m FPI INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 167 Pentyl Men HS NH3 Koebe Gesorg Extrav acetat thon 1 27 m 0 232 0 046 0 009 3 2 2 4 5 2 24 m 0 450 0 115 0 018 4 0 4 4 6 3 22 w 0 184 0 046 0 012 4 0 5 8 6 5 24 m 0 232 0 092 0 023 4 0 2 4 3 7 23 m 0 139 0 142 0 018 7 7 4 1 7 8 24 w 1 124 0 283 0 022 7 7 3 4 6 9 26 w 0 899 0 190 0 013 4 5 1 1 6 10 22 w 1 124 0 142 0 007 6 2 7 3 2 11 20 m 0 460 0 142 0 018 4 7 4 6 1 13 36 w 0 368 0 142 0 044 6 2 4 2 4 14 24 w 0 347 0 188 0 007 4 7 4 4 3 15 26 m 1 124 0 190 0 009 3 2 7 6 5 Mean 248 6w 0557 0 143 0 017 5 008 3 9 3 9 4 5 Median 24 6m 0 368 0 066 0 010 1 57 4 0 4 0 5 Tabelle 26 Charakterisierung der Versuchpersonen und individuelle Geruchsschwel len Das Geschlecht war genau verteilt 6 weibliche und 6 m nnliche Versuchs personen wurden gestestet 2 davon waren Linksh ndler Das mittlere Alter betrug 24 8 Jahre Median 24 Zur besseren Beschreibung der Versuchper sonen sind die Parameter K rperliche Beschwerden Koebe 1 nie bis 9 massive Gesundheitliche Sorgen Gesorg 1 unbesorgt bis 9 v llig be sorgt
236. htige Voraussetzung hierf r sind geeignete Pa rameter die es erm glichen die individuelle psycho mentale Arbeitsbelas tung so zuverl ssig wie m glich zu messen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 16 2 4 Die Atmung ein Werkzeug Wir atmen um Sauerstoff aufzunehmen und Kohlendioxid abzugeben ein aus ein aus unser ganzes Leben lang Atmen ist absolut lebensnotwen dig Uber die Atmung stehen wir auch in dauerndem Kontakt mit unserer Umwelt und nehmen aus der Luft ausser dem Sauerstoff auch Informationen sowie Stoffe auf Der Atem ist auch ein unabdingbares Werkzeug indem er unsere Stimm bander zum Klingen bringt und uns dadurch die wichtigste zwischenmensch liche Kommunikationsweise erm glicht das Sprechen und Singen Asiati sche Meditationstechniken setzen den Atem als Medium zur Kommunikation des Menschen mit seinem inneren Selbst ein oder um den jeweiligen men talen Zustand zu ver ndern Die Atmung ist eng mit unserer Gef hlswelt verkn pft Dies zeigt sich u a darin dass erlebte Gef hle h ufig ber den Atem ausgedr ckt werden was sich sprachlich niederschl gt in Wendungen wie es verschlug mir den Atem sein Atem geriet ins Stocken zu Atem kommen oder auch atemraubend In der Stummfilmzeit setzten die Schau spieler bertriebene Formen des Atmens ein um bestimmte Gef hle zum Ausdruck zu bringen In unserem Erleben sind also Atmen und F hlen
237. hung des Rhythmusgenera tors direkt auf die spinalen Atemmuskel Motoneuronen Schon bei normaler Atmung zeigt sich beim Atemzugvolumen und bei der Frequenz eine erhebliche Variabilit t H lt man sich die vielen m glichen Kontroll und Steuermechanismen der Atmung vor Augen welche meist als Feedback Mechanismen wirken so ist dies nicht erstaunlich Diese Feed back Schleifen erfassen Zeitperioden von Sekunden N Vagus bis zu meh reren Tagen Hormone doch alle beeinflussen die augenblickliche Erre gung der Atemmuskelnerven Dass die Leistung eines so hochgradig sensib len Systems eine betr chtliche Variabilit t aufweist versteht sich von selbst Die geringste Variabilit t zeigt sich bei der Atmung im tiefen Non REM INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 46 Schlaf oder unter Vollnarkose Je wacher aber der Mensch desto variabler erscheint sein Atem Bruce und Daubenspeck 1995 verstehen die Atmung als dynamische Homeostase Sie stellen die Hypothese auf dass sich der gesunde physiologische Zustand durch eine komplexe Variabilitat der At mung kennzeichne Ein gesunder Organismus sei auch eher fahig mit den sich immer wieder verandernden Umweltbedingungen umzugehen und diese auch als veranderte Variabilitat abzubilden 3 3 2 Einfl sse auf die Ventilation und das Atemmuster 3 3 2 1 Der Einfluss k rperlicher Arbeit auf Ventilation und Atemmus ter Dass k rperliche Arbeit die Ventilation
238. hungen zwischen den Anforderungen des Auftrages und seinen Ausf hrungsbedingungen ei nerseits und den Leistungsvoraussetzungen des Arbeitenden andererseits sowie dem zu bernehmenden Auftrag und den Zielen Werten des Arbeitenden 2 Ver nderungen der Regulation sind abh ngig von den emotionalen und kognitiven Bewertungen des Arbeitenden zu den unter Punkt 1 erw hnten Beziehungen 3 Beanspruchungsfolgen entstehen in der Regulation von T tigkeiten ver ndern die se Regulation und ussern sich in ihr als einer aktiven zielgerichteten Auseinan dersetzung mit Auftr gen Aufgaben 4 Die Auseinandersetzung wird bei gegebenem T tigkeitsspielraum beeinflusst durch die Arbeitsweisen welche die Beanspruchungsentstehung mitbestimmen 5 Die Auseinandersetzung mit der Aufgabe verl uft in einer zyklischen Abfolge von Destabilisierungen und Restabilisierungsbem hungen Die Destabilisierung enth lt einerseits beanspruchungsbedingt ablaufende reflektorische Anteile und anderer seits zielgerichtete zum Zwecke der Restabilisierung eingesetzte kostenpflichtige Anteile 6 Die aktiven Regulationsver nderungen zur Restabilisierung treten auf als Aufwandssteigerung durch Einbezug zus tzlicher Vorg nge spezifischer Art wie reaktive Anspannungssteigerung oder durch unspezifische allge meine Aktivierung Zielverschiebung bzw Anspruchsniveau nderung bis hin zum Ausweichen mit der m glichen Folge einer vergr sserten Ziel
239. hysiologische Daten sowie f r Marker die eine Untersuchungsbedingung kennzeichnen Anhand solcher Marker k nnten alle erfassten Daten sicher und gleichwertig zwecks Analyse geschnitten werden Insgesamt sind die erhaltenen Korrelationen im Vergleich zu hnlichen Stu dien als gering einzustufen Dies ist insbesondere auf die unterschiedlichen Analysetechniken zur ckzuf hren Die Respitrace und die Pneumota chographen Daten wurden mit Hilfe verschiedener von den Ger teherstel INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 79 lern mitgelieferten Programmen analysiert Diese vielfaltigen Analysemetho den sind ein Hauptgrund f r die abweichenden Resultate Die Programme haben verschiedene Defaults Kriterien ob eine Volumenzunahme als ein zelner Atemzug erkannt wird oder nicht ebenso unterscheiden sie sich hin sichtlich der Bestimmung der Atemzeiten Insbesondere mussten wir feststellen dass das Atemzugvolumen in der Breeze Software Pneumota chograph mit dem ausgeatmeten Volumen gleichgesetzt wird und optische Kontrollen ergaben dass RespiEvents Respitrace das Inhalationsvolumen als Atemzugvolumen betrachtet Die Analysen der Respitrace Aufzeichnungen mit der mitgelieferten Software RespiEvents wurde als Black Box erlebt So konnten wir in Bezug auf den zeitlichen Aspekt nicht eruieren ob die exspiratorischen Pausen noch zur Exspiration oder bereits zur darauf folgenden Inspiration gez hlt wurden Im Auswertun
240. i Ti schwa INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 174 gt cher NH3 Geruch 4f 8 davon 6 gt 12 st rkerer NH3 Geruch 114 da von 8 gt 12 in Vi Ti Um zu testen ob bei den Atemantworten auf den Stimulus wirklich ein Un terschied zwischen den verschiedenen Ger chen besteht wurde die Ver n derung des Drives Drive nach keinem Geruch in vor keinem Geruch RO MO minus Drive nach Geruch in vor Geruch R2 M2 f r jeden Geruch mittels GLM mit dem within Faktor Geruch und dem between Faktor Sex analysiert wobei der Geruchseinfluss F 6 049 p 0 002 hochsigni fikant wird Abbildung 32 zeigt die Ver nderung von Vi Ti f r die verschiede nen Ger che Vi Ti with odor Vi Ti without odor Abbildung 32 zeigt als Box Plot die wie oben beschrieben errechneten Differenzen in Vi Ti w hrend der mentalen Arbeit f r die verschiedenen Ger che 1 Pentylacetat 2 Menthon 3 H2S 4 NH3 wobei H2S und NH3 beide signifikant unterschiedlich sind von Menthon und Pentylacetat Es zeigt sich also dass bei der kurzzeitigen Geruchsantwort ein deutlicher Unterschied zwischen den Ger chen Pentylacetat und Menthone einerseits und Schwefelwasserstoff und Ammoniak andererseits besteht INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 175 7 3 3 Performance 7 3 3 1 Parameter und ihre Bedeutung Wie im Methodikteil beschrieben b
241. i Ttot Sb F 10 171 1 22 p 0 004 und Inspirationsfluss Vi Ti Sb F 36 832 1 22 p lt 0 001 Abbil dung 8 ermittelt Ti wurde l nger mit zunehmender Valenz w hrend Vi Ti sich verkleinerte Vergleiche der Summe der Quadrate f r den linearen Trend mit der Summe der Quadrate f r Valenz zeigt an dass der lineare Trend 34 der Variabilit t f r Ti 55 f r Ti Ttot und 58 f r Vi Ti erkl rt Vi zeigte einen quadratischen Trend mit der Valenz Sa F 5 678 1 22 p 0 026 und diese Beziehung erkl rt 51 der Variabilit t Diese quadrati sche Beziehung war bei 13 Versuchspersonen besonders stark wobei auch eine lineare Komponente vorhanden war Linearer Trend F 9 647 1 12 p 0 009 quadratischer Trend F 11 445 1 12 p 0 005 Abbildung F r eine kleinere Gruppe von 9 Personen wurde jedoch eine entgegengesetzte Tendenz beobachtet n mlich relativ niedrige Volumen bei unangenehmen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 210 Bildern mit einer Vergr sserung von Vi mit zunehmender Valenz wobei die se Beziehung nicht so stark war F 4 611 1 8 p 0 064 Dies erkl rt auch den relativ hohen p Wert f r die quadratische Beziehung mit allen Proban den Inspiratory drive Vi Ti relation with valence Sb Valence Abbildung 43 Kovariation der Valenz Einstufungen mit dem Inspirationsfluss Vi Ti Sb Die Abbildung zeigt Mittelwerte und SEM bei jedem subjektiven R
242. iG Cal wo der FLOW als Referenzsignal verwen det wird Details zu den erzeugten Daten sind bei der Beschreibung der ormate der Logfiles zu finden Die EMG Daten Rohdaten inklusive Statemarkers werden zur Zeit mittels eines externen Programmes ausgewertet INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 113 Die Loa Files erm glichen die grafische Darstellung des Inspirationsvolu mens resp des Expirationsvolumens ber die gesamte Versuchszeit 5 3 3 5 Formate der Logfiles Bei den Messungen mit RespiG LabView werden verschiedene Logfiles aufgezeichnet Die Werte in den Logfiles sind jeweils durch ein Semikolon getrennt So mit entspricht das Datei Format der CVS Norm und kann z B in Excel Microsoft oder in den meisten Statistikprogrammen problemlos eingelesen werden 5 3 3 5 1 Namensgebung RespG schl gt die Namen der Logfiles nach dem Muster respiG_ lt YYYYMMDD gt _ lt hhmm gt lt ext gt z B respiG_19990622_0801 lor vor um eindeutige Namen zu erzeugen Dabei steht Y f r eine Ziffer des aktuellen Jahres 0000 9999 M f r den Monat 00 12 D f r den Tag 00 31 h f r die Stunde 00 23 m f r Minute 00 59 und ext f r die Dateierweiterung zur Kennzeichnung der Art des Log files Der vorgeschlagene Name alles vor dem Punkt kann jedoch auch durch einen eigenen ersetzt werden Er kann auch selbst erweitert werden z B zu respiG_ lt YYYYMMDD gt _ lt hhmm gt _Geru
243. ia lisierte Verarbeitungssystem sehr wahrscheinlich Kapazit tsgrenzen auf INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 230 weist gibt es keine Anhaltspunkte f r eine generelle Limitierung der Verar beitungskapazit t unseres Gehirnes Damit wurde das Aufmerksamkeits problem re definiert Bei der gegebenen Menge an Informationen die gleich zeitig in verschiedenen Teilen unseres Gehirnes zur Verf gung stehen wie wird das alles kombiniert und kontrolliert Oder anders gesagt wie kann ein Reiz Set unter einer bestimmten Voraussetzung die Handlung X kontrollie ren unter einer anderen Voraussetzung die Handlung Y Kahneman 1973 verkn pft Aufmerksamkeit mit einer limitierten Ressource die flexibel ver schoben werden kann wenn der menschliche Operator seine Zuweisungs Politik von Moment zu Moment ndert Er integriert in seiner Theorie auch Dispositionen momentane Absichten und evaluative Entscheidungsprozes se Deutsch und Deutsch 1963 vermuteten schon 1963 dass hereinkom mende Signale nach ihrer Wichtigkeit gewogen und verglichen werden um das unter den gegebenen Voraussetzungen wesentliche Signal zu bestim men das Signal das den h chsten Aktivierungsgrad aufweist wird eine Antwort ausl sen 1949 schlug Hebb 1949 vor dass Informationen in Zell verb nden cell assemblies codiert werden Der Vorteil der Informationsco dierung in Zellverb nden ist dass individuelle Zellen Neurone zu ver
244. ical and psy chological processes 2 4 1 Forschungsziel dieser Studie Da die Atmung offensichtlich ein fein abgestimmtes Instrument darstellt so ist anzunehmen dass uns das Atmen auch Aufschluss ber unsere Reakti onen auf Umweltanforderungen gibt sei es im stofflichen aber auch im psy cho mentalen sowie im emotionalen Sinne Das Ziel dieser Forschungsarbeit besteht darin die psycho mentalen Anforderungen und Beanspruchungen des arbeitenden Menschen mit Hilfe seines Atmens und seiner Atemantwor ten zu erkunden zu beschreiben und letztlich besser zu verstehen Dabei werden selbstverst ndlich die in der Literatur bereits dokumentierten Theo rien und Forschungsergebnisse miteinbezogen doch basiert diese Arbeit prim r auf zahlreichen eigenen Experimenten die spezifisch zu diesem Zwecke am Institut f r Hygiene und Arbeitsphysiologie der ETH Z rich unter Mithilfe von Studenten Diplomanden und Mitarbeitern entwickelt und durch gef hrt wurden Es geht in dieser Arbeit um die Erforschung der momentanen Beanspru chung w hrend mentaler Aufgaben im Labor Ob dadurch Belastung im Sinne von Stress entsteht ist nicht Gegenstand dieser Arbeit Der erste Teil der Arbeit umfasst einen kurzen berblick ber die Konzeption mentaler Ar beit sowie der Atmung und ber die sie beeinflussenden Faktoren Die ers te Untersuchung befasst sich mit der Methodik und Validierung der Atem INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGI
245. ich also die Frage ob es Handlungen gibt die sich ohne T tigkeitsregulation bewerkstelligen lassen eine Frage die zur Zeit noch nicht beantwortet wer den kann Doch selbst wenn solche hoch automatisierten Handlungen exis tieren sollten so ist in der Laborsituation doch davon auszugehen dass s mtliche T tigkeiten der Regulation bed rfen Das Ausmass der ben tigten INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 245 Regulation ist jedoch abh ngig von der Aufgabe selber sowie vom Zustand jenes Individuums das diese Aufgabe ausf hrt Wie die Kontrolle der T tigkeitsregulation konkret vor sich geht bleibt immer noch ungekl rt Nach Baddleys 1986 Modell vom Arbeitsgedachtnis sowie nach Hockeys energetischem Modell der geistigen Arbeit existiert eine In stanz welche die Kontrolle ber das System aus bt Ohne Kontrolle w rde das System ausschliesslich durch externe Stimuli determiniert Die Experi mente von Allport machen jedoch deutlich dass das was eigentlich der Kontrolle des Individuums unterstehen sollte zugleich auch von usseren Reizen abh ngig ist Auch die Experimente von Rogers und Monsell 1995 in ihnen war eine Antizipation des Programmwechsels eingebaut zeigten dass ein exogener Trigger notwendig war Rogers und Monsell 1995 halten ihre Resultate f r eine Best tigung des Modells von Norman und Shallic 1986 Die Aktivierung eines Handlungsprogramms Task Set wird zwar durch einen exte
246. icher Abfolge 1 1 Pause im Versuch 5 letzte Pause im Versuch Abbildung 21 so stellt man eine leichte Abnahme des Drive fest Diese Abnahme ist jedoch nicht signifikant Durch die Ran domisierung der Tests w hrend der Messungen konnte diese leichte Ten denz eliminiert werden Auch bei allen anderen Atemparametern konnte kei ne Signifikanz zwischen den Pausen gefunden werden INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 137 Mittelwerte Drive Vi Ti wahrend der Pausen Vi Ti ml s wo 1 2 3 4 5 Pausen in zeitlicher Abfolge Abbildung 21 Vergleich des Inhalationsflusses Mittelwert aller VP w hrend der Pau sen in zeitlicher Abfolge 6 3 2 1 2 Absolute Reihenfolge der Pausen Wenn man die Pausen in der unter Kapitel 4 4 1 beschriebenen Reihenfolge untersuchte Pause gleich nummeriert wie die vorher gel ste Aufgabe konnte man ebenfalls keine signifikanten Unterschiede zwischen den Pau sen finden Aus der untenstehenden Tabelle 14 ist zu entnehmen dass sich die Atem parameter w hrend der Pausen nicht signifikant unterscheiden und die Vari anzgleichheit in keinem Fall kritisch ist p Wert F Wert 4 92 p Residuals F Residuals ViP 0 437 0 954 0 504 0 839 TIP 0 737 0 498 0 225 1 446 Vi TiP 0 266 1 328 0 391 1 040 TtotP 0 962 0 152 0 407 1 008 Tabelle 14 p und F Werte der verschiedenen Atemparameter w hrend der verschie denen Pausen 6 3 3 Vergleich der Atemparameter w
247. ichtfeld wird durch ein spezielles neurales System analysiert Wir k nnen in der usseren Peripherie des Gesichtfeldes keine Bewegung erkennen Statt dessen l st ein sich in der Peripherie bewegendes Objekt einen unbewussten Reflex aus Kandel et al 1995 S 452 453 Wenn ein Stimulus Input mit einem Output einem sog privileged Loop verkn pft ist z B H ren eines auditiven Signals bei gleichzeitigem Sprechen oder peri phere Bewegung f hrt zu einer Reaktion dann k nnen diese beiden Aktivi t ten gem ss Posner 1980 weder gest rt werden noch beeintr chtigen sie andere Aufgaben Einer der meist untersuchten Effekte in kognitiver Psychologie ist der Stroop Effekt Stroop 1935 Stroop pr sentierte seinen Versuchspersonen das Wort Blau geschrieben mit roter Tinte Wenn die Aufgabe darin bestand das Wort zu lesen so erwies sie sich als sehr ein fach bestand die Aufgabe aber darin die Tintenfarbe zu nennen so kam die Antwort lang samer Hier geht Folgendes vor sich Unsere F higkeit selektiv auf einen Aspekt des Stroop Stimulus zu achten wird durch den anderen Aspekt vermindert Auch wenn wir beabsichti gen einzig auf die Farbe der Tinte zu achten so l sst sich das geschriebene Wort nicht total ignorieren Normalerweise verl uft der Stroop Effekt asymmetrisch Bei den in inkongruen ter Farbe geschriebenen Farbbezeichnungen interferiert der Name mit der Tintenfarbe und nicht umgekehrt Das Wort aktiviert die Antwort aut
248. ie Bedingungen mit mentaler Arbeit jedoch werden klar als erregender empfunden Speziell unter Pentylacetat t 2 545 p lt 0 05 und Menthol t 3 169 p lt 0 01 wird die Auswirkung der mentalen Arbeit auf das Arousal signifikant Der Dominanz Parameter differenziert optisch weniger eindeutig 7 4 Diskussion Diese Studie ergab folgende Hauptresultate 1 Die Geruchsexposition w hrend mentaler Arbeit beeintr chtigte die Leis tung der Probanden 2 Die Geruchsexposition beeinflusste die Atmung in zweifacher Hinsicht Unter NH3 das v a ber den N Trigeminus wahrgenommen wird ver k rzte sich Uber die zweimin tige Exposition die Einatmungszeit Ti im Mittel Die unangenehmen Ger che H2S und NH3 l sten zudem eine kurze Atemdepression aus Ti J Vi Ti 4 was bei den hedonistisch posi tiv bewerteten Ger chen Pentylacetat und Menthol nicht der Fall war 3 Die mentale Leistung im Farbsequenz Kurzzeit Ged chtnis Test nahm unter Exposition zu H2S und NH3 ab diese Ger che l sten auch eine Orientierungsreaktion aus Zus tzlich wurde unter NH3 die Reaktionszeit der Peripheren Reaktionsaufgabe verl ngert Die Prim raufgabe konnte aufrechterhalten werden INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 182 Die erste Schlussfolgerung dieser Studie lautet also dass belriechende Ger che w hrend einer mentalen Aufgabe die Leistung der Probanden im Ged chtnistest beeintr chtigten nichtsdestotrotz konnt
249. ie p und F Werte der Varianzen zwischen den Tests und zwischen den Pausen sowie zwischen Test und Pausen 143 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 289 Tabelle 20 Mittelwerte der verschiedenen Muskelaktivit ten w hrend den unterschiedlichen Aufgaben in des Referenzwertes SD sowie die F und p Werte der Varianzanalyse uuuuseessesesensessennnennsnnnnnensnnnnennnssnnnneenennnsensssnnsennssnnnnsssnanen 145 Tabelle 21 Vergleich der Experteneinsch tzung mit der tats chlichen Muskelaktivit t Rangierung der 5 Tests nach Anforderungen an die Motorik Rang I h chste Anforderung ceccccccesccsscceescecssscecessecesscecesceesseeecessceceseeeaeeeesaeesesaeeesas 146 Tabelle 22 Pearson correlation matrix zwischen den Bewertungskriterien f r die Einzelnen Tests a tea ed atest a a add ess es eee eae 147 Tabelle 23 Mittelwerte der subjektiven Einsch tzung f r die verschiedenen Aufgaben Soiscccsiscscscscesssicescascossiecsioceloasesadesedesecoiedenoiesedesedesudes edna sieested oven odedesoondnsesuss 147 Tabelle 24 Leistungsparameter der verschiedenen Aufgaben wenn kombiniert Multitest oder alleine durchgef hrt a se 148 Tabelle 25 Hypothesenpr fung mittels den entsprechenden Kontrastmatrixen 149 Tabelle 26 Charakterisierung der Versuchpersonen und individuelle GeTUCNSSCHWEN ON cxcvecivecsiccisecsicdssaccextiesacecaseckbecaasteedhiaskcectianacethenchiecancahcacseunnceshirs 167 Tabelle 27 Mittelwert
250. igt Im mittleren Aktivierungsbereich wurden die relevanten Merkmale optimal herausgelesen was zu einer Leistungssteigerung f hrte Bei einer weiteren Aktivierungssteigerung wurden relevante Merkmale nicht mehr selektiert worauf sich die T tigkeitsstruktur aufzul sen begann Dar aus ist ersichtlich dass f r eine spezifische T tigkeit ein Optimum an Akti vierung existiert Dieses Optimum ist anforderungsspezifisch weshalb die Bewertung psychophysiologischer Daten eine differenzierte Aufgaben und Anforderungsanalyse voraussetzt Um mentale Beanspruchung bewerten zu k nnen m ssen theoretisch fol gende Daten erhoben werden Differenzierte Aufgaben und Anforderungsanalyse als Prozess ver standen Adaquater Leistungsparameter Subjektiver Befindungsparameter Physiologische Parameter ev Kombination Verhaltensindikatoren Erholungsindikatoren INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 33 3 2 Belastungen in der Arbeitswelt In der Arbeitswelt sind wir verschiedenen Belastungen ausgesetzt Die Be lastungen k nnen aus der Arbeit selber der Arbeitsaufgabe und der Arbeits rolle resultieren Ein plausibles Beispiel ist die Belastung die wir versp ren wenn wir bis zum folgenden Tag eine Vielzahl von Aufgaben erledigt haben m ssen Aber auch unklare oder widerspr chliche Anweisungen k nnen zu einer Belastung f hren Belastungen lassen sich auch unserer sozialen und materiellen Umgebung zuor
251. inanten Seite sowie einer Mitinervation der kolateralen Seite Wie bean spruchend eine Aufgabe empfunden wurde widerspiegelte sich in der Herz rate in der MV und im Vi die letzteren beide waren deutlich mit der Motorik verkn pft Die subjektive Beanspruchung und die muskul re Spannung sind demnach eng miteinander verkn pft und induzieren oder verst rken sich gegenseitig Daraus l sst sich der Schluss ziehen dass die motorische Beanspruchung mit der mentalen Beanspruchung interagiert was auch aus den subjektiven Einsch tzungen deutlich hervorging Die in der Untersuchung mit den verschiedenen mentalen Aufgaben Expe riment Il eingesetzten motorischen Dimensionen sind in der Arbeitswelt h ufig anzutreffen Tracking das eine Muskelausbalancierung sowie Halte arbeit beinhaltet l sst sich mit der motorischen und kognitiven Anforderung beim Computer Aided Design CAD vergleichen Das schnelle Tapping dass eine schnelle Abfolge von Sequenzen der feinmotorischen Aktivie rung Inhibition darstellt und h chste Dynamik erfordert entspricht in etwa dem schnellen Maschinenschreiben Beim Multitest der konsistent als am meisten beanspruchend eingesch tzt wurde sind zudem beide H nde als Effektoren involviert Die gesamt motorische Beanspruchung ist auch deut INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 236 lich am h chsten bei dieser Aufgabe Mentale Aufgaben beinhalten Wahr nehmung Auswahl eines
252. influsst wird Anders gesagt Um koh rentes in bereinstimmung mit unseren inneren Zielen und usse INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 233 ren Anforderungen stehendes Verhalten zu gewahrleisten verandern und modifizieren wir die Aufmerksamkeit Die eigentliche Determinante der Auf merksamkeits Kontrolle muss die innere Zielliste sein Handlungen werden namlich nicht nur durch das Aktivieren spezieller Schemata eines Stimulus Set oder eines Codes hervorgerufen sondern auch ber die Aktivierung von Zielen Das Ziel das der Experimentator den Versuchspersonen vorgibt wird also gleich in deren innere Zielliste integriert und kann bereits bei die sem Vorgang modifiziert werden d h es wird derart integriert dass es die priorit ren Langzeitziele nicht gef hrdet Bereits f r die Selektion des Inputs zuhanden des Informationsverarbeitungs Systems und vor allem f r die Steuerung des Verhaltens erweisen sich Ziele als beraus wichtig Duncan 1986 1993 Die Zielliste entspricht in ihren Funktionen und Auswirkungen den inneren Zielvorgaben in Hockeys 1997 mental Effort Modell Auf merksamkeit ist also abh ngig von unseren inneren Zielen und den usse ren Gegebenheiten von unserer konzeptionellen Struktur und den Umge bungs Daten Die konzeptionelle Struktur eines Individuums ist ein Schl s selfaktor im Verstehen welche Situationen Emotionen ausl sen Lazarus et al 1980 Ja Emotionen entst
253. interessant der Arousal Dimension wobei nur langweilig nicht aber interessant wortlich vertreten ist INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 242 Auch Richter und Hacker 1997 sind der Ansicht dass die eigentliche Be anspruchung durch die T tigkeitsregulation verursacht wird In der Aufmerksamkeitsforschung wird das mentale Verarbeiten von Infor mation ebenfalls mit dem Ablauf zweier verschiedener Kontrollprozesse er kl rt Im automatischen Modus erfolgt die Verarbeitung als passiver durch eine Stimulation angetriebener Prozess der parallel funktioniert und keine Aufmerksamkeit beansprucht Im Kontroll Modus wird die mentale Verarbei tung bewusst im Hinblick auf die vorhandenen Absichten berpr ft und ist mit einem gewissen Zeitaufwand verbunden Posner und Snyder 1975 pos tulieren dass automatische Aktivierungsprozesse sich dadurch auszeich nen dass sie ohne bewusstes Erkennen und ohne Interferenz mit anderen mentalen Aktivit ten funktionieren Bewusst kontrolliertes Verarbeiten ist von limitierter Kapazit t und nur reduziert verf gbar wenn es f r eine Operation ben tigt wird Die Schlechten Ger che verursachten im Experiment III eine Orientierungsreaktion Eine Orientierungsreaktion stellt einen automatischen Aktivierungsprozess dar und sollte gem ss Posner und Snyder 1975 keine Interferenzen verursachen Die Leistung in der Ged chtnisaufgabe nahm aber deutlich ab Die Konzeption das
254. ionszeit des ADSUM _ Ti und Te zusammen erge RIP Signals ben die Gesamtdauer des Atemzuges 4 dVi RIP ml Inhalationsvolumen gemass ADSUM RIP Signal 5 dVe RIP ml Exhalationsvolumen gemass ADSUM RIP Signal 6 dVi CPX D ml Inhalationsvolumen gemass FLOW Signal des Pneumotachographen 7 dVe CPX D ml Exhalationsvolumen gemass FLOW Signal des Pneumota chographen 8 SM1 1 State Marker 1 Kann maximal 1 mal pro Se 5 kunde seinen Wert ndern Bean vom zustande wird in der Regel f r die Mar kierung der Versuchsphasen verwendet 9 SM2 1 State Marker 2 Kann maximal 1 mal pro Se x kunde seinen Wert andern ee FESISHREn wird in der Regel f r die Mar P kierung von Subphasen ver wendet 10 EM 1 Event Marker Hat maximal 1 mal pro Se Markierung von Einzelereignis sen kunde einen Wert ungleich 0 Tabelle 12 Beschreibung der loa Datei INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 117 5 3 3 9 1 Verwendete Einheiten s Sekunden V Volt ml Milliliter 1 Einheitslos Skalar 5 3 3 9 2 Beispieldatei Respidaten lor 000 0 469 0 327 0 137 0 010 1 000 0 000 0 000 005 0 464 0 322 0 142 0 005 1 000 0 000 0 000 010 0 469 0 317 0 146 0 010 1 000 0 000 0 000 015 0 474 0 312 0 142 0 010 1 000 0 000 0 000 020 0 464 0 322 0 142 0 005 1 000 0 000 0 000 025 0 474 0 317 0 146 0 000 1 000 0 000 0 000 030 0 464 0 317 0 137 0 000 1 000 0 000 0 000 035 0 459 0 317
255. ird der heutige Wissenstand hinsichtlich der Beanspruchung durch mentale Arbeit und danach separat in Hinblick auf die Atmung dargelegt Dies weil einerseits noch sehr wenige Studien die Beanspruchung durch mentale Arbeit Uber die Atmung zu erfassen versuchten andererseits ware es unm glich das gesamte Wissen ber die Beanspruchung durch mentale Arbeit und deren Beeinflussung hier aufzurollen Daher konzentriere ich mich was die mentale Arbeit anbelangt auf die heute geltenden Konzeptio nen Im Kapitel ber die Atmung insbesondere ber deren Beeinflussung wird der heutige Wissensstand so umfassend wie m glich dargelegt 3 1 Beanspruchung durch mentale Arbeit In den folgenden Ausf hrungen steht die Beanspruchung des Individuums durch mentale Arbeit im Vordergrund und nur am Rande dem h ufig damit assoziierten Stress Es geht darum die Konzepte der mentalen Arbeit und deren Ablauf unter normalen Bedingungen zu verstehen und wissenschaft lich darzulegen Zur Konkretisierung stellen wir uns eine mentale Aufgabe vor etwa den Mul ti Test der in unseren Experimenten mehrmals zum Einsatz kam und sich aus drei verschiedenen Aufgaben zusammensetzt e Die erste Aufgabe besteht darin mittels eines Stiftes auf der elektroni schen Tischoberfl che einem sich auf der Bildschirmoberfl che bewe genden Punkt nachzufahren Dabei sollte der Abstand zwischen dem Cursor und dem sich bewegenden Punkt m glichst klein sein 1 Ge
256. ischen Ti und Erregung Zudem fanden INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 255 wir bei den induzierten Gef hlen Experiment IV sowie im Geruchsexperi ment Ill auch einen Zusammenhang zwischen emotionaler Stimulus Valenz und Ti Wir konnten aber keine Beziehung zwischen Ti und der Be anspruchung im Experiment Il finden Wie ist das erkl rbar Neubeck 1992 kommt aufgrund von Beobachtungen und Merk bungen zur Hypothese dass Ti die Aufnahme und das Wahrnehmen von Umweltreizen f rdert in der Einatmung wird die Umwelt beobachtet und aufgenommen um die richtigen Objekte f r die eignene Bed rfnisse zu finden Die Ver l ngerung von Ti unter den negativen Ger chen deutet ebenfalls darauf hin dass Ti im Zusammenhang mit Reizwahrnehmung und Verarbeitung steht Harver und Kotses 1987 beobachteten dass wenn ein L rm Stimulus in der Inspirationsphase appliziert wurde verl ngerte und beschleunigte sich die Inspiration wenn er in der Exspiration gegeben wurde resultierte eine Umschaltung indem die Ausatmung abgebrochen wurde und den Weg frei machte f r eine Einatmung Wie bei den Geruchsstimuli aufgezeigt wurde ist die temporale Verarbeitung von Reizen usserst wesentlich f r eine rich tige Einsch tzung appraisal Durch die Verl ngerung von Ti verl ngert sich erstens die Pr sentation des Geruchsstimulus und zweitens kann ein zeitli ches Muster des Aktivierungsablaufes miterfasst werden Di
257. isierung Versuchspersonen Die nachfolgende Tabelle 13 gibt Auskunft ber die Probanden An den Ver suchen nahmen 11 weibliche und 15 m nnliche Versuchspersonen teil Das Alter schwankte zwischen 21 und 37 Jahren Mittelwert 26 4 Jahre Median 26 Jahre Zwei der insgesamt 26 Teilnehmer konnten bei der Auswertung nicht ber cksichtigt nehmen Bei Versuchsperson 17 sowie bei Versuchs person 21 konnten die Atemparameter nicht verwendet werden da sich w hrend des Versuches Probleme mit der Kalibration ergaben Ein m gli INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 122 cher Grund k nnte darin liegen dass sich die Respirationsb nder w hrend der Messung ein wenig gel st hatten 24 Personen konnten in die Analyse miteinbezogen werden VP Nr Alter in J Raucher Sex Rechtshander 1 21 N m Ja 2 26 J m Ja 3 26 N w Ja 4 23 J w Ja 5 27 N m Nein 6 28 N w Nein 7 33 N w Ja 8 24 N m Nein 9 24 N m Ja 10 25 N w Ja 11 21 J w Ja 12 28 N m Ja 13 26 N m Ja 14 31 N w Ja 15 37 N m Ja 16 28 N m Ja 18 28 N m Ja 19 21 N w Ja 20 28 N m Ja 22 27 N m Ja 23 25 N m Ja 24 28 J m Ja 25 24 N w Ja 26 24 N m Nein mean 26 4 SD 3 7 Tabelle 13 Charakterisierung der Versuchspersonen 6 2 3 Gemessene Parameter W hrend den Versuchen wurden die folgenden Parameter aufgezeichnet gt Puls und Herzfrequenz Gemessen mit 3 Elektroden EKG Varioport gt Atemmuster Gemessen mit Bauchband AB und Brustband RC am
258. it Ger chen zu bek mpfen versuchten Ein Stimulus dem eine motivationale Wich tigkeit zuf llt wird die Aufmerksamkeit st rker auf sich ziehen als ein affektiv neutraler Stimulus Auch wenn wir Menschen uns nicht mehr prim r ber Ger che orientieren sind die entsprechenden Wahrnehmungsstrukturen stark mit dem affektiven System verkn pft van Toller 1988 Jarrard 1995 bel riechenden Ger che k nnen als drohende Gefahr interpretiert werden und uns daher zwingen unsere Aufmerksamkeit auf sie zu lenken Gem ss Becker 1995 w rden die Ger che zu den angeborenen Emotionen geh ren Ein Zur cknehmen der Aufmerksamkeit bei Mehrfachaufgaben betrifft h ufig das Arbeitsged chtnis oder induziert eine Verlagerung auf einen weniger Ressourcen gebrauchenden Kontrollmodus Hockey 1997 Aufgaben die das Arbeitsged chtnis brauchen werden generell als st rungs empfindlich INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 241 angeschaut werden sie aber als Primaraufgabe wahrgenommen k nnen sie aufrechterhalten werden indem neue Arbeitsweisen eingef hrt werden Dies f hrt zur folgenden Hypothese Stimuli die eine Bedrohung der inneren Zielvorgabe darstellen ziehen die Aufmerksamkeit auf sich und interferieren mit der Aufgabe indem sie eine Redefiniton derjenigen Teilaufgabe ausl sen deren Verarbeitung am st rksten mit dem Reiz interferiert 9 1 4 Die Regulation Die Aufgaben wurden analog zum Ziel d
259. it dem CO2 Level Eysenck 1970 definiert den zugrundeliegenden Unterschied zwischen Intro und INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 192 Extraversion als biologischen basierend auf dem retikularen Aktivierungs system des Gehirnes Extravertierte und Introvertierte differieren demge mass in der relativen Starke der zwei gegen berliegenden Prozesse Exci tation Inhibition solcherweise dass Introvertierte typischerweise einen h heren kortikalen Aktivierungszustand aufweisen Dies f hrt dazu dass Intro vertierte nicht zusatzlich erregt werden wollen sie versuchen eine Stimulati on aus der Umwelt zu vermeiden Extravertierte aber wollen stimuliert wer den Neubeck 1992 postuliert dass Informationsaufnahme im Zusammen hang mit der Inspiration steht Es stellt sich daher die Frage ob der Pers n lichkeitsfaktor Extraversion Introversion einen Einfluss auf das physiologi sche Reaktionsmuster insbesondere auf die Einatmungsdauer sowie auf die subjektive Einsch tzung eines emotionalen Stimulus aus bt Das Anschauen von Bildern ist eine weitverbreitete menschliche T tigkeit Es wurde abgesch tzt dass Kinder wie Erwachsene zwischen 10 50 ihres Wachseins mit dem Verarbeiten von Bildern verbringen Reeves und Haw kins 1986 W hrend dem Betrachten von Bildern ist das Individuum passiv und motorische Interferenzen sind gering Die Reaktionstrias beim Bilder Anschauen k nnen also dem Wa
260. iteren Verlauf dieser Arbeit Erregung arousal der Aktiviert heit zentral sowie peripher gleichgesetzt werden Schnelles und oberfl chliches Atmen stellt sich v a in Situationen ein in de nen eine inhibitorische Kontrolle ausge bt wird und die einen hohen Grad an Aufmerksamkeit erfordern Dabei ist die Inspirationsrate Vi Ti meist hoch d h es ist ein hoher Atmungsdrive vorhanden Dieses Atemmuster zeigt sich auch bei Angespanntheit angstlichem Vorgef hl oder bei Erwartung Skaggs 1930 Stevenson und Ripley 1952 ferner wenn eine Versuchsper son einem unangenehmen Gef hl widerstehen will Lehmann 1914 Schnel les oberfl chliches Atmen scheint mit Situationen verkn pft zu sein die Aufmerksamkeit Angespanntheit oder Kontrolle beinhalten Boiten 1993 ist der Ansicht dass Variationen der Atmungstiefe bei schnellem Atmen mit einem Kontinuum zwischen Inhibition und Exitation korrespondieren W hrend die langsame tiefe Atmung f r Entspannung oder tiefe Schlafpha sen charakteristisch ist Wientjes 1993 Douglas et al 1982 Grossman 1983 wird langsames oberfl chliches Atmen mit ruhiger Freude aber auch mit passivem Gram assoziiert Averill 1969 Boiten 1993 interpretiert lang sames oberfl chliches Atmen mit reduziertem Atmungsdrive als Indikator von Zust nden des Sich Zur ckziehens von der Umwelt withdrawl from the INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 57 environment Ein solches
261. itestes T3 und dem schnellen Tapping T5 Die Aktivit t im nicht dominanten Trapezius unterscheidet nur knapp zwischen den ver schiedenen Aufgaben Vor dem Versuch wurde von drei Experten die verschiedenen Aufgaben auf ihre motorischen Anforderungen eingesch tzt In der folgenden Tabelle wird die Experteneinsch tzung der gefunden motorischen Aktivit t gegen berge stellt Tabelle 21 Rana EMG Aktivit t Experteneinsch tzung 1 Multitest 2 1 Trackingtest 3 3 Tapping schnell 1 4 Tapping langsam 5 5 Kombitest 4 Tabelle 21 Vergleich der Experteneinsch tzung mit der tats chlichen Muskelaktivit t Rangierung der 5 Tests nach Anforderungen an die Motorik Rang 1 h chste Anfor derung Die Experten bersch tzten das schnelle Tapping und untersch tzten den Trackingtest 6 3 7 Subjektiven Einsch tzungen Nach jedem Test mussten die Versuchspersonen mittels Fragebogen den gemachten Test nach Interesse Stress Beanspruchung Schwierigkeit Anstrengung und Engagement bewerten Um eine allf llige Beeinflussung der verschiedenen Antworten zwischen den Tests zu vermeiden wurden die Fragebogen einzeln nach jedem Test ausgeteilt und wieder eingesammelt Die Bewertungsskala reichte von 1 langweilig nicht beanspruchend sehr leicht nicht anstrengend ich habe mich berhaupt nicht engagiert bis 11 interessant sehr beanspruchend sehr schwierig sehr anstrengend ich INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE
262. ive Olfaktometrie Erfahrungen mit Atemregist rierung unter Geruchsreiz Zeitschrift far Laryngologie Rhinologie und Otologie 42 658 668 Vroon P 1994 Smell the secret seducer New York Rarrar Strauss and Giroux Waersted M Bjorklund R Westgaard RH 1991 Shoulder muscle tension induced by two VDT based tasks of different complexity Ergonomics 34 137 150 Waersted M Westgaard RH 1996 Attention related muscle activity in different body re gions during VDU work with minimal physical activity Ergonomics 39 661 676 Walker J C Kendal Reed M Morgan W T Polyakov V V Lutz R W Human responses to propionic acid 2001 II Quantification of breathing responses and their relationship to perception Chemical senses in press Walker J C Nelson P R Cain W S Utell M J Joyce M B Morgan W T Steichen T J Pritchard W S Stancill M W 1997 Perceptual and psychophysiological responses of non smokers to a range of environmental tobacco smoke concentrations Indoor Air 7 173 188 Walker JC and Jennings RA 1991 Comparison of odor perception in humans and animals In D G Laing R L Doty W Breipohl eds The human sense of smell Berlin Springer Verlag pp 261 280 Walker JC Reynolds JH Warren DW Sidman JD 1990 Responses of normals and an osmic subjects to odorants In BG Green JR Mason MR Kare Eds Chemical Senses Vol 2 Irritation New York Marcel Dekker p 95 117 Warr P 1987 Work unemployment
263. iven Dimensionen und Atemparametern 209 8 3 5 Herzrate und Hautleitf higkeit 0000nn nn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 216 8 3 6 Affektiven Dimensionen und Herzrate und Hautleitf higkeit 217 OA DISKUSSIONEN a at 219 9 Integration der Resultate in den Stand des heutigen Wissens 228 9 1 Konzeption der mentalen Arbeit 444444444nnnnnnnnnnnn nenn 228 9 1 1 Aufwand und Aufmerksamkeit 4444ss4444424nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 229 9 1 2 Die Handlung und Handlungsausf hrung 44444smns sn 234 9 1 3 Aufgaben Kombination und geteilte Aufmerksamkeit 236 9 1 4 DIE REQUAH Om u ana tuts 241 9 1 5 Aufmerksamkeit als motivational gesteuerte Neuromodulation 245 9 1 6 Ute VA ERSPRE REEDBETEREPEREFERELEISSEHEFFTETEREPEREREDEFENEFEFSERTEIRTETEFEEREEFEEETRTEFRTETEEETEER 249 9 25 BISSAIMUNG rue 249 9 2 1 Das Verhalten der Zeitparameter snnnnnnnnnnennnennnnnnnnnn 250 9 2 2 Das Inspirationsvolumen Vi uuussnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 257 9 3 a MeN Od E aa ee 261 9 4 Praktische Empfehlungen s sssssssssesesenenenesesesrsrsrsrerrnrnnrrenrnrnrnesen 262 SESE CT 0 11e e een EEEE een 263 10 Eiferat inachweis ws eta e a E E ss dee nomad AE Ea ess 266 11 GOSS Al es E E es ee 286 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 12 Verzeichniss der Tabellen 13 Verzeichniss der Abbi
264. ksamkeit fordernden Aufgabe Das Atmzugvolumen Vi verhielt sich bei mentaler Ar beit variabler als die Zeitkomponenten Mador und Tobin 1991 Kopfrech nen audiovisuelle Stimulation Fernsehen und im Sch dlichkeits Bereich liegende L rmexposition bewirkten eine Zunahme der Minutenventilation und von Vi Ti Die Zunahme von MV wurde bei den Rechen bungen und der audiovisuellen Stimulation einzig durch die Erh hung der Frequenz erreicht L rmexposition dagegen erh hte auch Vi Aus unseren Untersuchungen resultierte ebenfalls dass Vi zunimmt und zwar sowohl bei erh hter subjek tiver als auch bei zunehmender objektiver EMG der aufgaben irrelevanten Muskulatur Einsch tzung der Beanspruchung Variationen der Tiefe bei schneller Atmung korrespondieren gem ss Boiten et al 1994 mit verschie denen Punkten auf einem Inhibitions Exzitations Kontinuum Oberfl chliches schnelles Atmen entspricht blicherweise Zust nden konzentrierter Auf merksamkeit und kann ber Einfl sse die im Zusammenhang mit Kontroll verlust oder emotionaler Aufregung stehen modifiziert werden Kontrolle steht immer in einem Zusammenhang mit Regulation Die Auseinanderset zung mit einer Aufgabe verl uft nach Richter und Hacker 1997 in einer zyk lischen Abfolge von Destabilisierungs und Restabilisierungsbem hungen Die Destabilisierung enth lt einerseits beanspruchungsbedingt ablaufende reflektorischen Anteile und andererseits zielgerichtete zum Zwecke der
265. l considera tions and precautions Biological Psychology 34 163 178 1992 Winkel J Westgaard RH 1992 Occupational and individual risk factors for shoulder neck complaints Part II The scientific basis literature review for the guide Int J Indus trial Ergonomics 10 85 104 Winneke G 1992 Structure and determinants of psychophysiological responses to odor ant irritant air pollution Ann NY Acad Sci 641 261 276 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 284 Wood N Cowan N 1995 The cocktail party phenomenon revisited How frequent are at tention shifts to one s name in an irrelevant auditory channel J Exp Psychol Learn ing Memory and cognition 2 255 260 Woodworth R S and Schlosberg H 1938 Experimental Psychology New York Holt Woodworth R S and Schlosberg H 1955 Experimental Psychology Revised Ed Holt New York Wundt W 1914 Grundriss der Psychologie 12 Aufl Leipzig K rner Wuyman B Moosavi SH Decety J Adams L Lansing RW Guz A 1995 Mental simulation of dynamic exercise produces respiratory responses which are more apparment in competitive sportsmen J Physiology Cambridge 482 713 724 Yan S Sliwinski P Macklem PT 1996 Association of chest wall motion and tidal volume responses during CO2 rebreathing J Appl Physiol 81 4 1528 1534 Yeh Y Wickens CD 1988 Dissociation of performance and subjective measures of work load Human Factors 30 111 120
266. l mit der Luftzufuhr verbunden die ausgeat mete Luft wurde durch eine Kapelle nach draussen weggef hrt Pentylacetat und Menthon lagen in fl ssiger Form vor Hydrogensulfid H2S und Ammo niak NH3 wurden beide aufbewahrt in Gasflaschen Die Zubereitung und Zufuhr der Geruchskonzentrationen ist in Abbildung 31 Flow A 50 l min Temperatur amp Humidity Flow B 25 l min Humidifier activated Liquids charcoal filter Flow meter 1 Flow meter 2 2 25 l min 0 1 1 l min Flow meter Gas 1 10 l min Pressurized Bir Gases Mask Abbildung 29 Zubereitung und Verabreichung der Ger che INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 163 Zuerst wurde Pressluft durch einen Aktivkohlenfilter gepresst und dann in einem schwach geheizten Befeuchter auf 50 Luftfeuchtigkeit gebracht Danach teilte sich der Luftstrom Luftfluss A wurde direkt in den Verteilungs kessel geleitet Luftfluss B wurde als Trager der Ger che eingesetzt Fl ssi ge Ger che wurden durch einen Spritzenvorschub in einen Diffusor mit ei nem Heizblock eingespritzt Die gasf rmigen Chemikalien wurden von der Gasflasche direkt in den Diffusor gegeben Durch verschiedene Rotameter konnte der parf mierte Luftfluss geregelt und in den Verteilkessel geleitet werden woraus abgeatmet wurde 7 2 4 Geruchsschwellenbestimmung Zur Bestimmung der individuellen Geruchsschwellen wurde den Vp zuers
267. lation gefunden Die gefundene Zunahme der Minutenventilation ist unter den Aufgabenbedin gungen ist als gross zu werten So nahm unter dem Multitest die Minuten ventilation im Mittel um 3 Liter zu Schleifer und Ley 1994 zeigten dass w hrend Entspannung die Atmung im Gleichgewicht ist mit den metaboli schen Anforderungen w hrend mentaler Arbeit aber die Atmung den meta bolischen Bedarf bersteigt gemessen am pCO2 Auch Wientjes et al 1998 demonstrierte dass w hrend mentaler Arbeit leicht hyperventiliert wird Die in unserer Untersuchung gefunden Zunahme der Minutenventilati on kann nicht alleine durch die metabolischen Bed rfnisse der arbeitenden Muskulatur erkl rt werden Es ist h chst plausible dass eine leichte Hyper ventilation ausgel st wurde insbesondere w hrend dem Multitest T3 dem schnellen Tapping T5 und dem Tracking T1 In unserer Studie konnte ein Zusammenhang zwischen dem Puls und der Motorik und der subjektiven Beanspruchungs Bewertung gefunden werden In verschiedenen Studien wurde die Herzfrequenz als sensibles Mass f r mentale Arbeitsbelastung gefunden Roscoe 1992 Wilson 1992 In der vor liegenden Studie reagierte der Atemparameter MV aber wesentlich sensibler sowohl auf die gemessener muskul re Anspannung der Nackenmuskulatur sowie auf die subjektive Bewertung Dazu muss angemerkt werden dass die Zusammenh nge mit Kontrast Matrixen berpr ft wurden die letztlich Mit telwerte repr sentieren und
268. lbeziehungen zwischen dem Individuum und seinem Auftrag untersch tzt Dementspre chend ist es stets die re definierte Aufgabe Hackman und Oldham 1975 die Beanspruchungsfolgen hervorruft wobei die Bew ltigung ber die regu lativen Ver nderungen in der Arbeitsweise erfolgt Daher k nnen objektiv gleiche Auftr ge in Abh ngigkeit von der gew hlten Strategie zu unter schiedlichen Leistungen mit unterschiedlichen Beanspruchungen f hren vorausgesetzt dass die Ausf hrungsweise einen gewissen Spielraum zu l sst Aus unterschiedlichen Arbeitsweisen k nnen aber auch gleiche Leis tungen hervorgehen die jedoch mit unterschiedlichen Beanspruchungen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 23 verbunden sind In der heutigen Theorie der Arbeitswissenschaften ist die eindimensionale Konzeption der Belastung Beanspruchung berwunden Rohmert 1984 Luczak 1993 3 1 2 Auftrags Auseinandersetzungskonzeption Bei der Auftrags Auseinandersetzungs Konzeption handelt es sich insofern um eine Weiterentwicklung als sie die Schwachstellen der Belastungs Beanspruchungs Konzeption behebt indem sie die aktive Auseinanderset zung mit dem Auftrag und die Stabilisierungsm glichkeiten der T tigkeitsre gulation zur Bew ltigung der Aufgabe mit einbezieht Zudem konzentriert sich die Belastungs Beanspruchungs Konzeption im Gegensatz zur Auf trags Auseinandersetzungskonzeption auf die negativen Beanspruchungs folgen und unt
269. ldungen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit Danksagung Als erstes m chte ich mich bei allen bedanken die diese Arbeit berhaupt erm glicht und unterst tzt haben Bei meinem Mann ohne dessen Ermuti gung und Unterst tzung diese Arbeit nie zustande gekommen w re Bei meinen Kindern die geduldig ihre gestresste Mutter ertrugen F r die Frei heit einen ungew hnlichen physiologischen Parameter die Atmung zu eva luieren sowie die konzeptionellen Anregungen m chte ich Herrn Prof Krue ger danken Viele Teile dieser Arbeit sind im Rahmen von Diplomarbeiten entstanden Thomas D bendorfer entwarf und programmierte die Atemmustererfas sungs und Auswertungsumgebung die Kristof Pietrak weiterentwickelte Sirkka Manschke unternahm die ersten Gehversuche mit der usseren Er fassung des Atemmusters Denise Moser f hrte das Geruchsexperiment durch zusammen entdeckten wir die faszinierende Riech Welt Bei der technischen Aufbereitung hat Tanja Vitale ihr Wissen und K nnen einge bracht Felicitas Marbach evaluierte die Auswirkungen von verschiedenen Aufgaben in ihrer h chst effizienten Arbeitsweise Auch die Motorik Gruppe am IHA unter der Leitung von Thomas L ubli hat sich an diesem Versuch beteiligt und Michael Schnoz wertete die EMG Daten aus Ohne Patrick Gomez w re die Untersuchung mit den induzierten Emotionen nie zustande gekommen insbesondere sind seine Anstrengungen f r eine ad quate Auswertu
270. le 19 gibt Auskunft ber die mit ANOVA repeated Design gefundenen p und F Werte INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 143 Mittelwert d Var F Wert p Wert Var zwischen Tests Vi Ti 0 606 0 659 Vi 1 239 0 300 Ti 0 435 0 783 Ttot 1 284 0 282 Var zwischen Pausen Vi Ti 0 209 0 933 Vi 0 524 0 718 Ti 0 910 0 461 Ttot 0 384 0 820 Var zw Tests und Pausen Vi Ti T 0 268 P 1 061 279 739 0 000 Vi T 0 277 P 0 409 49 527 0 000 Ti T 0 268 P 0 404 53 694 0 000 Ttot T 0 226 P 0 321 57 121 0 000 Tabelle 19 bersicht ber die p und F Werte der Varianzen zwischen den Tests und zwischen den Pausen sowie zwischen Test und Pausen 6 3 5 Ergebnisse Herzfrequenz Die von Varioport aufgezeichneten Pulsdaten wurden mittels eines Konver tierungsprogramms in Excel importiert und anschliessend mit Systat ausge wertet Bei der Auswertung wurde analog wie bei den Atemdaten vorgegan gen 6 3 5 1 Der Puls w hrend den Pausenphasen Puls Mittel aller Versuchspersonen wahrend der Pausen Puls Schl ge pro Minute N oa 1 2 3 4 5 Pause Nr Abbildung 26 Puls wahrend den verschiedenen Pausen Pause 1 Pause vor dem 1 Versuch INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 144 Der Puls war gleich w hrend den verschiedenen Pausen 6 3 5 2 Die direkte Pulsantwort auf die Testanforderungen delta T P Wie zu erwarten unterschied sich die Antwort auf die verschi
271. leichheit nicht erf llt 0excl Phasen ohne Geruch weggelassen nur GS2 nur Phasen mit st rkerem Geruch 2xGeruchsschwelle Da die geruchsfreien Phasen den einzelnen Ger chen zugeordnet sind und den Geruchseinfluss verd nnen k nnten wurden sie ausgeschlossen und die Analyse nochmals durchgef hrt Tabelle 28 0 excl Wiederum war der Einfluss der Kognition hoch signifikant der Geruch nur in Ti cave Varianz Voraussetzungen nicht erf llt Die Intensit t des Geruches wurde in Vi Ti und in MV signifikant Vi Ti und MV nimmt unter allen Ger chen mit steigen der Intensit t zu signifikante Unterschiede zwischen niedriger Geruchsin tensit t und h herer Geruchsintensit t wurden f r Vi Ti unter H2S T 2 32 p lt 0 05 und f r MV unter Pentylacetat t 2 54 p lt 0 05 gefunden INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 170 Da der schw chere Geruch so gew hlt wurde dass er f r jede Person die bei ihr vorher ermittelte Geruchsschwelle darstellt und damit nur gerade knapp wahrnehmbar war wurde explorativ nur die Bedingungen mit st rke rem Geruch in die Berechnungen mit einbezogen Ferner wurde der bet ween Faktor Geschlecht weggelassen da nur Interaktionen mit dem Ge schlecht signifikant wurden Damit ging der within Faktor Intensit t verloren Wie aus Tabelle 28 nur GS2 ersichtlich wurde der Einfluss des Geruches in Ti und RR signifikant Es zeigt sich also deutlich dass der Ger
272. lig an der Studie teil und die Studie war vom Ethi schen Komitee der ETH genehmigt worden Der gesamte Versuch dauerte 2 Stunden wobei eine Stunde f r die Vorbereitung der Probanden ben tigt wurde W hrend der zweiten Stunde durchliefen die Probanden eine Testse rie von jeweils f nf Aufgaben gt T1 Tracking T2 Kombitest Periphere amp zentrale Aufmerksamkeit T3 Multitest Tracking amp periphere amp zentrale Aufmerksamkeit T4 Tapping langsam VV V WV T5 Tapping sehr schnell Die Testreihenfolge wurde randomisiert und ausbalanciert Die Aufgaben stellten alle sowohl kognitive als auch motorische Anforderungen wobei sich die Verteilung je nach Aufgabe unterscheidet Die einzelnen Aufgaben dauerten 5 Minuten und w hrend dieser Zeit wur den das Atemmuster sowie weitere physiologische Parameter aufgezeich net Zwischen den Tests sollten sich die Probanden entspannen was mittels entsprechender klassischer Musik langsame Rhythmen etwa der Herzfre quenz entsprechend erreicht wurde Diese Entspannungsphasen dauerten jeweils 3 Minuten Unmittelbar nach dem Test wurde mittels Fragebogen eine subjektive Einsch tzung des gemachten Tests von der Versuchsperson verlangt Es sollte dadurch ermittelt werden wie stressig der Test war und wie sehr sich die Versuchsperson w hrend des Tests engagiert hatte INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 121 6 2 2 Versuchspersonen 6 2 2 1 Rekrutier
273. lle 23 Mit der Kontrastmatrix 0 1 2 3 O wurde dies als richtig befunden F 56 75 2 24 p lt 0 000 Dem Multitest und dem Kombitest wurde das gr sste Inte resse entgegengebracht den beiden Tappingtests das kleinste 0 2 2 3 1 F 2 24 46 2 p lt 0 000 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 148 Wie bei den Motorikanforderungen wurden die kognitiven Anforderungen vorg ngig durch Experten eingesch tzt Dies ergab die Reihenfolge Multi test 5 Kombitest 4 Tracking 3 Tapping schnell 2 Tapping langsam 1 Dies entspricht genau der Reihenfolge der subjektiven Interessenseinsch tzung entspricht aber auch recht gut der gefundenen subjektiven Beanspru chungseinsch tzung 6 3 8 Leistungsparameter Da die Aufgabe 3 der Multitest aus der Aufgabe 1 Tracking alleine und der Aufgabe 2 Kombitest zentraler Ged chtnistest und peripherer Reakti onstest besteht wurde die Leistung in diesen drei Aufgaben ermittelt siehe Tabelle Tabelle 24 TT KRIZI Kreak PRIZI Preak mm ms ms MulittestT3 10 3 2 1 63 1 18 0 650 139 91 5 6 8 580 70 Tracking T1 9 8 2 9 Kombi Test T2 77 3 12 1 675 127 92 5 8 1 601 62 T Test ns p lt 0 05 ns ns ns Tabelle 24 Leistungsparameter der verschiedenen Aufgaben wenn kombiniert Multi test oder alleine durchgefuhrt 6 3 9 Hypothesenpr fung Die Hypothese dass die subjektive Einschatzung und die physiologischen Parameter Atmung un
274. lligen Zahlen und stellte innen die Aufgabe zur ersten Zahl 6 zu addieren und von der zweiten Zahl 3 zu subtrahieren Der Vergleich zwischen der f r diese Liste aufgewendeter Zeit und der f r die getrennten Rechenkalkulationen ben tig te Zeit brachte nach Jersild einen Shift Verlust zu Tage dieser betrug pro Item bis zu einer Sekunde Auch beim Einsatz eines mehrdeutigen Stimulus der nicht eindeutig auf die zu verrichtende Aufgabe hinweist stellten Spector und Beiderman 1976 p 669 erhebliche Shift Verluste fest Erst 1994 griffen Allport et al die Shift Forschung wieder auf und variierten auch die Aufgabenstellungen Eine ausf hrliche bersicht und Beispiele f r Shift Aufgaben finden sich bei Styles 1997 p192 201 Shift Aufgaben beinhalten Stimuli die zweideutig sind z B eine Vierergruppe von Zweiern 2222 be deutet einerseits zwei andererseits sind 4 Zweier vorhanden was 4 sugge riert Beide Bedeutungen werden wahrgenommen und da das Verbalisieren der Ziffer 2 in Zwei eine gebr uchlichere Aktion darstellt wird dieses Akti onsprogramm oder Schema getriggert Die Aufgabe w rde nun darin beste hen einmal 2 Zwei zu sagen und bei der n chsten Gruppe die Anzahl 2er Vier so muss f r die Gruppenanzahl das dominante Aktionsprogramm bewusst durch ein neues Aktionsprogramm ersetzt wird Wenn die Ausf h rung der zweiten Aufgabe voraussetzt dass das dominante Aktionspro gramm privileged loop zuerst berwunden werden mu
275. lossen A Referenzelektrode C7 in die Mitte des Kastens B Stirnelektroden Kanal 2 C Trapezius links Kanal 3 D Trapezius rechts Kanal 4 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 125 Der Kabelkasten wurde der Versuchsperson anschliessend mit Mefix M lnlyke Schweden auf den R cken geklebt um ihr eine gr sst m gliche Bewegunggsfreiheit zu gew hren 6 2 4 2 3 Kalibrierung EMG Referenzmessungen Um einen Referenzwert f r die EMG Messungen zu haben mussten die Versuchspersonen gewisse Muskelarbeiten ausf hren Diese Referenzmes sungen wurde als erste resp letzte Messung des gesamten Versuches vor genommen Die Kalibrierung wurde mittels Statemarkers 8 Stirnrunzeln 9 Heben der Arme im LabView gekennzeichnet F r die Ermittlung des Referenzwertes des M Frontalis wurde die Ver suchsperson angewiesen die Stirn so fest wie m glich zu runzeln und an schliessend zu entspannen Dieser Vorgang musste dreimal wiederholt wer den Dies dient zur Erfassung der sogenannten Maximum Voluntary Contraction MVC Die Ermittlung der MVC beim M Trapezius ist aufw ndiger und braucht Hilfsmittel Daher entschieden wir uns f r eine Referenzpositionsmessung Die Versuchsperson wurden gebeten beide Arme gleichzeitig waagrecht auszustrecken und ca 10 s in dieser Position zu halten Auch dieser Vor gang wurde dreimal wiederholt und ergab einen Positionsreferenzwert INSTITUT F R HYGIE
276. lt nach Milliliter anzugeben Der integrierte Flow d h das 3 Liter Atemzugvolumen variiert dazu zu stark Deshalb wur de mittels des f r RespiG Cal entwickelten Min Max Algorithmus die lokalen Minima und Maxima bestimmt vgl rote und gr ne Punkte in Abbildung 10 und danach die Inspirationsvolumina berechnet Aggregation aus respi gaggr m Der erste Atemzug wurde verworfen da dieser zu stark von den anderen 13 abwich Dann wurde der Mittelwert der 13 Inspirationsvolumina zu 1 6069 Volt bestimmt bei einer Standardabweichung von 0 0024 Volt Somit kann der Faktor als 3000 Milliliter 1 607 Volt 1866 83 berechnet werden Ein Inspirationsvolumen dV aus dem integrierten FLOW von bei spielsweise 0 429 Volt entspricht somit 800 87 Milliliter INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 99 Figure No 1 lelx File Edit Window Help Bestimmung des Umrechnungs Faktors Integrated FLOW Vt in mL Vt in Volt 1866 83 7h A A AY N ho j Hall MVEA Ih HI BIA p ll N ost 4 u ld 4 WV u 4 U WW af Vt Maxima e Vt Minima Vt integrierter FLO FLOW 15H j T a j 1 1 1 1 l 1 1 1 i 1 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Ab
277. m ss ISO 10075 psychische Belastung stress Gesamtheit aller erfassbaren Einfl s se die von aussen auf den Menschen zukommen und psychisch auf ihn einwirken Psy chische Beanspruchung strain zeitlich unmittelbare Auswirkung der psychischen Be lastung auf die Einzelperson in Abh ngigkeit von ihren eigenen habituellen und augen blicklichen Voraussetzungen einschliesslich der individuellen Auseinandersetzungsstra tegien INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 21 e Bei der zweiten Aufgabe handelt es sich um einen Gedachtnistest In der Mitte des Bildschirmes leuchten in zuf lliger Reihenfolge farbige Kreisfl chen auf z B rot rot gr n rot blau Unmittelbar nachdem eine voll st ndige Sequenz der drei Farben rot gr n und blau erschienen ist muss eine Taste gedr ckt werden e Die dritte Aufgabe ist ein peripherer Reaktionstest In den vier Ecken des Bildschirmes drehen sich nicht vollst ndig geschlossene Kreise einzeln und zuf llig Jedes Mal wenn sich ein Kreis gedreht hat muss eine Tas te gedr ckt werden und zwar nicht dieselbe wie vorher Dieser Multitest ist eine recht anspruchsvolle mentale Aufgabe gekoppelt mit einem motorischen Output Dabei werden verschiedene kognitive oder sensumotorische Verrichtungen parallel reguliert entweder streng gleichzei tig oder in kurzfristigem Wechsel Derartige berlappungen kognitiv manueller kognitiv kognitiver und manuell manueller Verrich
278. macht werden Tipper 1985 Driver und Baylis 1989 Das Ph no men des negativen Primings suggeriert dass die M glichkeit des Ein und Ausschaltens eine Inhibition der Wahrnehmungs Repr sentation potentiell wichtiger Objekte darstellt Tipper et al 1994 zeigten auf dass Inhibitions Mechanismen zielabh ngig sind und dass eine Inhibition durch unterschied liche Eigenschaften des Stimulus initiiert werden kann je nachdem welche Eigenschaft des Stimulus jeweils als wichtig erscheint um die Antwort zu INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 235 kontrollieren aber auch in Abhangigkeit vom Schwierigkeitsgrad der Aus wahl In der Untersuchung mit den verschiedenen mental motorischen Aufgaben fiel die subjektive Einsch tzung der Beanspruchung durch die Versuchsper sonen beim Kombitest motorische Anforderung gering und beim schnellen Tapping motorische Anforderung hoch gleich aus Die Anforderungen an die Motorik korrelierten in unseren Untersuchungen mit der Minutenventilati on MV mit dem Inhalationsfluss Vi Ti sowie mit Vi jedoch nicht mit Ti und die Atemver nderungen wurden prim r durch eine Erh hung von Vi und nicht durch eine Ti Anpassung repr sentiert Es zeigte sich im Experiment II auch dass Aufmerksamkeit nicht handlungsgebundene muskul re Anspan nung Tension induzierte Insbesondere die Trackingaufgaben und das schnelle Tapping f hrte zu hohen Aktivierungen des Trapezius auf der do m
279. me MED TEK Synapse Arcadia CA 91007 USA ge f llte Sensoren auf der Handinnenfl che geklebt Dabei wurde bei Rechts h ndern die linke bei Linksh ndern die rechte Hand gew hlt Das EKG wur de durch Applizierung von drei vorgelieferten Elektroden 60 mm Leonherd Lang GmbH Innsbruck Austria auf der linken Brustseite abgenommen Im Anschluss an den Versuch wurden die Daten von der Speicherkarte auf den PC berschrieben und gespeichert INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 199 Dar ber hinaus wurden die Herzrate Variabilitat HRV und die Hautleitf higkeit Variabilitat SCV bestimmt indem der Variationskoeffizient Stan dardabweichung dividiert durch Mittelwert berechnet wurde 8 2 7 Ablauf einer Untersuchung Die Versuchsperson sass aufrecht in einem ca 26 m2 grossen Larm und Licht gedampften Raum Zuerst f llten die Versuchspersonen das Eysenck Personality Inventory aus Die Versuchpersonen wurden instruiert dass ins gesamt 8 Bildserien a 5 Bildern gezeigt werden und dass sie jedes Bild so lange es pr sentiert wird betrachten sollen Der Gebrauch des grafischen Differentials SAM wurde erl utert sowie dass das subjektive Gef hl w h rend der gesamten Bildserie eingesch tzt werden solle Zwei Bilder wurden vorhergehend gezeigt um einerseits das grafische Differential anzuwenden und andererseits den Versuchspersonen ein Gef hl zu geben was sie er wartete Die Dias wurden auf eine Wan
280. mensionstypen werden durch verschiedenen Untersuchungen gest tzt Russel 1980 Watson und Tellegen 1985 Im dritten dem response requirement Modell wird postuliert dass das phy siologische Muster mit speziellen Antwort Erfordernissen der gegebenen emotionalen Situation bereinstimmt Diese Antwort Erfordernisse unterlie gen der funktionellen Kategorie von Flucht oder Kampf Cannon 1929 Die entsprechenden Dimensionen daf r sind einerseits intake rejection La cey und Lacey 1970 andererseits aktives passives Coping Obrist 1981 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 191 Dem zweiten wie dem dritten Modell liegt die Annahme zugrunde dass phy siologische Antwortmuster in Beziehung zu emotionalen Dimensionen ste hen die ber die Grenzen der einzelnen Emotionen wie Angst Freude Ar ger Ekel hinausgehen Auch wenn Unterschiede zwischen dem Dimensi onsmodell und dem Antwort Erfordernis Modell bestehen sind sie nicht in kompatibel siehe z B Lang et al 1997 Zimbardo 1992 wie auch Spada 1992 beschreiben Emotionen als ein komplexes Muster von Reaktionen auf eine Situation die fur eine Individuum bedeutungsvoll ist Spada 1992 spricht von einer Reaktionstrias die das subjektive Erleben das Ausdrucksverhalten und die physiologischen Ver n derungen beinhaltet Emotionen sind in dieser Umschreibung Teil eines Re aktionsmusters Zimmer 1984 beschreibt Emotionen als erl
281. mmen und n mlich f r jede zu messende Person Die Induktionsplethysmographie RIP weist ein breites Einsatzspektrum auf und ist mit Gewissheit das am meisten eingesetzte nicht invasive Atemmus ter Erfassungsger t Das in der Folge benutzte Ger t Respitrace funktio niert nach dem Prinzip der Induktionsplethysmographie 4 1 2 Einfluss der K rperhaltung auf die Volumenerfassung Eine Ver nderung in der K rperhaltung schl gt sich unmittelbar in den Pa rametern der usseren Atmung nieder die durch das Respitrace erfasst werden Sackner 1980 Bereits 1983 stellte Zimmermann et al fest dass das im vorangehenden Kapitel erl uterte Lungen Modell von Konno und Mead 1967 mit zwei Freiheitsgraden einer Erg nzung um mindestens ei nen weiteren Freiheitsgrad bedurfte n mlich die K rperposition Bei einem Haltungswechsel ver ndert sich einerseits die Gr sse der Korrek turfaktoren a und im Modell der Volumen nderung von Konno und Mead andererseits wird bei unterschiedlichen Beugewinkeln des Rumpfes auch die Langsachse des Brustkorbes beeinflusst Veranderung in der Z Richtung INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 66 Zimmermann et al 1983 Bei Haltungswechsel m sste das Modell von Konno und Mead 1967 durch die gewichteten Ver nderungen in der Z Richtung erg nzt werden AV a ARC B AAB x AZ wobei a B Korrekturfaktoren sog volume motion coefficients des Br
282. n Dazu bedient man mit dem Zeigefinger der rechten bzw linken Hand eine Spezialtastatur mittels welcher der Kraft aufwand des Fingers gemessen werden kann Die Klopffrequenz wird w h rend des Testes nicht ge ndert 6 2 4 7 5 T5 Tapping sehr schnell Dieser Test funktioniert genau gleich wie der vorher beschriebene Test Der einzige Unterschied besteht darin dass die vorgegebene Klopfsequenz viel schneller 4 5 Hz ist Auch hier wird der Rhythmus nicht ge ndert 6 2 4 8 Fragebogen Unmittelbar nach jedem Test wurden die Versuchspersonen gebeten den gemachten Test bez glich Interesse Beanspruchung Schwierigkeit An strengung und pers nlichem Engagement auf einer 11er Skala von z B sehr langweilig bis sehr interessant zu beurteilen Um zu erreichen dass wirklich jeder Test individuell bewertet wurde wurden die Fragebogen einzeln nach jedem Test ausgeteilt und nach dem Ausf llen wieder eingesammelt INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 132 6 2 4 9 Statemarker und Eventmarker Das Programm LabView verf gt ber zwei Statemarkers und einen Event marker die es erlauben Daten bestimmten Zust nden zuzuordnen F r den vorliegenden Versuch wurden folgende Statemarker gesetzt 1 Test 1 4 Test 4 7 Pause 2 Test 2 5 Test 5 8 Stirnrunzeln EMG 3 Test 3 6 Fragebogen ausf llen 9 Armheben EMG Eventmarker wurden folgende definiert 1 Husten des Probanden 3 Unvorhergese
283. n ihren Pro banden spezifische Atemantworten w hrend diese in sich bestimmte Gef h le in Erinnerung riefen insbesondere Freude Lachen Trauern Weinen Angst rger erotische Erregung und Z rtlichkeit Mit Ausnahme der Z rt lichkeit l sten alle Gef hlserinnerungen unregelm ssige Atemmuster aus Die erotische Erregung z B charakterisierte sich anf nglich durch eine Ab nahme der RR gefolgt von einer Zunahme der RR sowie der Tiefe der At mung In einer nachfolgenden Untersuchung wurden junge Schauspieler gebeten diese sechs gef hlsspezifischen Atemmuster sozusagen nachzu atmen und dabei jeweils den entsprechenden Gesichtsausdruck und die da zu passende K rperstellung zu mimen Auf die Anfangsphase in der At mung und Gesichtausdruck der Schauspieler etwas roboterhaft ausfielen folgte eine spontane und nat rliche Vokalisation und Gestik Gem ss Bloch et al 1991 ist dies so zu deuten dass das Nachstellen der Atmung und der betreffenden Gestik in den Versuchspersonen jeweils das entsprechende Gef hl induzierte doch leider wurden diese Probanden dabei nicht nach ih ren pers nlich erlebten Gef hlen befragt Die faszinierende Konzeption dass spezifische Atemmuster korrespondie rende Gef hle wachrufen wurde vom franz sischen Autor Artaud in Le Theatre et son double 1964 entworfen Leider kann die oben beschriebe ne Versuchsanordnung dies nicht wissenschaftlich untermauern Ax 1953 studierte die Auswirkungen
284. nd et al 1971 Laffort und Dravnieks 1973 zit nach Engen 1982 Die Tatsache dass der Exponent kleiner als 1 ist bedeutet dass die Zunahme der wahrgenomme nen Intensit t nicht mit der Zunahme der Konzentration identisch ist son dern die Verdoppelung einer Konzentration f hrt zu einer Intensit tszunah me von ca 50 Engen 1982 Die eingesetzten Geruchskonzentrationen sind also als niedrig zu bezeichnen die Geruchsschwelle ist jene Konzentra tion die gerade noch wahrgenommen wird und die st rkeren Ger che ha ben ca eine 1 5 fache Intensit t sind also immer noch als schwach zu be zeichnen Auch wenn das n bei den vier verwendeten Ger chen leicht un terschiedliche Werte darstellt so beinhaltet die hier angewandte Methode der individuellen Geruchsschwellen bestimmung und die Verdoppellung der dazu ben tigten Konzentration dass die Versuchspersonen m glichst gleichwertigen Geruchsintensit ten ausgesetzt wurden Wobei anzumerken ist dass bei der Verdoppelung der Geruchsschwelle die wahrgenommene Intensit t der Ger che nicht mehr absolut gleichwertig ist dies k nnte nur mit aufw ndigen Vor Intensit ts Bestimmungen erm glicht werden INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 189 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 190 8 Experiment IV Einfluss von induzierten Emotionen Eine Arbeitsaufgabe kann im Gesamten als Stimulus verstanden werden der auch eine emotional
285. nd tiefere Atmung der Extravertierten im Vergleich zu den Neutralen und v a Introvertierten beim Bilder Anschauen als physiologische usserung der Aussenwelt Orientierung der extravertierten Menschen In bereinstimmung mit Saunders et al 1972 schliessen wir aus dieser Un tersuchung dass die Atemantwort durch die Pers nlichkeitsvariable Extra version beeinflusst wird und Pers nlichkeitsvariabeln auch bei anderen Un tersuchung von Atemantworten mit in Betracht gezogen werden m ssen Zwischen der Valenz Dimension und der Dominanz Dimension wurde eine hohe Interkorrelation gefunden Auch Hamm und Vaitl 1993 beschreiben dies obwohl in ihrer Studie eine gr ssere Anzahl verschiedener Bilder ge braucht wurden und damit ein gr sserer affektiver Raum abgedeckt war als in unserer Untersuchung Mittels Faktorenanlyse wurde gezeigt dass die Dominanz Dimension nur einen geringen eigenst ndigen Varianzanteil der Eindruckseinsch tzungen erkl rt Hamm und Vaitl 1993 Schon ver schiedentlich wurde auf die Schwierigkeit der konsistenten Identifizierung einer dritten Dimension neben Valenz und Arousal verwiesen Russell 1979 1980 Storm und Storm 1987 Eine m gliche Erkl rung daf r ist der nicht handlungsorientierte Kontext der Bildprasentation Dominanz INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 223 empfindung steht nach Russel 1980 eher mit den Konsequenzen von Emo tionen in Verbindung als mit den Em
286. nde Mensch investiert seinen Auf wand von Moment zu Moment wobei der Stimulus der die Leistung hervor ruft antizipierend oder auch in Form von Feedback eingreifen kann Gem ss Richter und Hacker 1997 hat eine Aufwandsteigerung Auswirkung auf die Erregung oder das Arousal Wie wir jedoch auf Grund der Regel von Yer kes Dodson 1908 wissen weist die Erregung ein Aufgaben Optimum auf Wenn nun die Erregung dieses Optimum Ubersteigt so nimmt die Leistung wieder ab Also erweist sich eine Steigerung der Erregung nur dann als sinnvoll wenn sich die zu stimulierende Person in einem Status unterhalb dieses Optimums befindet ansonsten ist eine weitere Steigerung der Erre 3 Aktivierung Erregung und Arousal werden im weiteren als Synonyme verwendet INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 229 gung kontraproduktiv Mentaler Aufwand ersch pft sich demzufolge nicht einfach in Erregung oder Aktivierung Was aber ist letztlich unter Aufwand zu verstehen Was bedeutet Erregung und was f hrt zu Beanspruchung 9 1 1 Aufwand und Aufmerksamkeit Die Untersuchung von Easterbrook 1959 die im brigen die Yerkes Dodson Regel best tigte verwendete als Indikator die Merkmalselektion eine klassische Funktion der Aufmerksamkeit Easterbrook versteht Erre gung Arousal insofern als Funktion der Merkmalselektion als eine zuneh mende Erregung den Bereich der vom kognitiven System ber cksichtigten Umweltreize p
287. ne Informationen zu RespiG RespiG_Information vi RespiG respi dschii ist im Rahmen einer Semesterarbeit am Institut f r Hygiene und Arbeitsphysiologie IHA der ETH Z rich entstanden Die Messumgebung umfasst die Datenakquisition mit an Virtual Instruments und Auswertungsroutinen in Betreut wurde die Arbeit von Frau Dr Brigitta Danuser und Herm Urs Meile c IHA ETHZ Juni 1999 Thomas D bendorfer Es ffnet sich eine Dialogbox in welcher angekreuzt werden kann welche Daten Respidaten EMG Daten vgl Format der Logfiles aufgezeichnet werden sollen Ebenfalls kann die Messgeschwindigkeit Scanrate von Respi und EMG Daten eingestellt werden In der Regel werden EMG Daten schneller als Respidaten aufgezeichnet Bemerkung Wird f r die EMG Daten eine zu schnelle Auf zeichnungsrate eingestellt so kann es in LabView zur Fehler meldung Buffer overwritten kommen Dies deutet darauf hin dass LabView zu langsam ist um alle Daten korrekt einzule sen anzuzeigen und abzuspeichern Als Massnahme sollte die Aufzeichnungsrate verringert oder ein schnellerer Computer benutzt werden vgl National Instruments Manual 1998 Die Kalibrierung ffnet ein separates Virtual Instrument in LabView das zur Aufzeichnung von Atemdaten in mehreren Kalibrierungsphasen dient Diese Daten k nnen anschliessend INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 105 mit RespiG Cal ausgewertet werden
288. ng geh rt vielmehr implizit zur Aktion und tr gt unwei gerlich zur Anspannung des arbeitenden Menschen bei Arbeit ist als Konti nuum mit unterschiedlich variierenden Anteilen an kognitiven und motori schen Anforderungen zu verstehen Unsere Untersuchungen best tigen dass externe St rfaktoren hier Ger che die mentale Leistung beeintr ch tigen und zwar in Abh ngigkeit ihrer affektiven Bedeutung St rfaktoren mit affektiver Bedeutung stellen unser inneres Aufgabenleistungs Ziel in Frage und l sen infolgedessen eine T tigkeitsregulation aus Die gefundenen Ergebnisse werden zusammen mit der zugrunde liegenden Auftrags Auseinandersetzungs Konzeption der mentalen Arbeit in ein Auf merksamkeitskonzept integriert und diskutiert Das Individuum investiert ge m ss seiner Motivation die aus dem Match Missmatch Verh ltnis zwischen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 9 Langzeitzielen und aktuellen Gegebenheiten resultiert Aufmerksamkeit in die Aufgabe Aufmerksamkeit wird als Neuromodulation verstanden Die Aufmerksamkeit bewirkt eine Aktivierung der notwendigen kortikalen Felder wobei ussere Stimuli notwendig sind um diese Aktivierung genau zu adjus tieren Umweltstimuli die in sich eine affektive motivationale Bedeutung ha ben k nnen eine interferierende Orientierungsantwort erzwingen und die Aufmerksamkeit umlenken Die T tigkeitsregulation verlangt einen Wechsel von Aktionsprogrammen also impli
289. ng nicht gibt und keiner der vorgestellten physiologischen Parameter erfasst die mo tivationale Komponente Vielmehr ist je nach Fragestellung eine Kombina tion von Parametern zu w hlen und mit Leistungs und Verhaltensdaten so wie mit Befindlichkeitsvariablen zu kombinieren Im Bereich der mittleren Aktiviertheit ist in der Regel ein monotoner Zusam menhang zwischen tonischen Aktivierungsmerkmalen und dem Leistungsni veau festzustellen Nach einem Anpassungsprozess werden Aufwand und Leistung aufeinander abgestimmt und treten in ein stabiles effektives Ver INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 32 haltnis zueinander vgl dazu die Konvergenzregel nach Tent 1968 Arbei tende mit st rkerer Aktiviertheit die sich in einer h heren Herz oder Atem frequenz niederschlagt erreichen eine h here Handlungsgeschwindigkeit und genauigkeit Wie jedoch Untersuchungen bei extremen Aktivitatszu standen zeigen gelten diese Relationen nur f r den mittleren Bereich Die ses Ph nomen ist unter der Bezeichnung inverse U Funktion oder als Yer kes and Dodson Regel Yerkes und Dodson 1908 zwischen Aktiviertheit und Leistung bekannt Mittels Variation von bei der Informationsverarbei tung wesentlichen Merkmalen versuchte Easterbrook 1959 diese Bezie hung zu erkl ren Bei niedriger Aktiviertheit berwiegt eine erniedrigte Merkmalselektion das heisst auch irrelevante Merkmale wurden hier be rucksicht
290. ng und Anzeige der Messdaten Timestamps Pneumotacho StateMarker EventMarker graph CPX D optionalKalibrierung CPX PC Induktions plethysmographie N Respitrace PLUS Serielle g Schnittst Kalibrieren Erfassen SW optional Respitrace PC Steuer SW Kalibrieren Serielle 5 p Erfassen Schnittst SW optional Ergometer SteuerPC 25 Juni 1999 um td Abbildung 5 Messaufbau f r RespiG Wir messen ber die analogen Schnittstelle folgende Signale in Volt FLOW Pneumotachograph CPX D ADSUM RIP Summe von RC und AB Respitrace PLUS RIP RC RIP rip cage Band AB RIP abdominal Band EMG Wiener Testsystem A OO N O ber die seriellen Schnittstellen 5 und 6 k nnen die propriet ren Messpro gramme der jeweiligen Hersteller angeschlossen werden Bei 5 wird RespiTrends v 1 6c RespiEvents 4 2e und bei 6 wird BREEZE eingesetzt INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 5 2 Implementierung 5 2 1 Ubersicht 84 Im folgenden wird auf die Implementation der verschiedenen Module von RespiG eingegangen Das Projekt RespiG besteht aus Benutzersicht aus den folgenden Modulen i RespiG Atemmuster Messungen LabView Aufzeichnung der Roh Messdaten ii RespiG Kalibrierung LabView Messung von ADSUM und FLOW in mehreren Kalibrierungsphasen iii RespiG Cal MATLAB Auswertung der Kalibrierungsmessungen und Bestimmen des Umrechnungsfa
291. ng zu verdanken Dank geb hrt auch den vielen Versuchsperso nen die an den Versuchen teilnahmen Auch bei Urs Hinnen und Tamara Sterchi m chte ich mich bedanken sie haben daf r gesorgt dass das Nachdiplomstudium Arbeit Gesundheit reibungslos lief Viele Gespr che und Diskussionen befruchteten diese Arbeit Marco Ba schera Universit t Z rich er ffnete mir die Vorstellungen der homerischen Griechen James Walker Sensory research University of Florida zwang mich mit seinen bohrenden Fragen die Konzepte psychophysiologisch zu fundieren Terry Blumenthal Wake Forest University Winston Salem lenkte meine Aufmerksamkeit auf die Aufmerksamkeit Ellies Rubinstein AAA INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 22 Science Michael Lebowitz University of Arizona und Theo Koller IHA ETHZ danke ich f r ihr Interesse und die Unterst tzung meiner Ideen Ich m chte an dieser Stelle auch meinen Eltern danken die mir ein Studium erm glicht haben und mit Anteilnahme und Toleranz meinen Weg begleite ten Nicht vergessen werden sollen auch meine Freunde die daf r sorgten dass meine sozialen und sportlichen Kompetenzen nicht ganz verloren gin gen insbesondere Astrid Hollenstein Barbara Fl ckiger und Daniel K nzle ZfW ETHZ Mein Dank gilt auch allen Mitarbeitern des Institutes f r Hygiene und Ar beitsphysiologie gemeinsam erleben wir ein offenes motivierendes und an regendes Arbeitsklima
292. ngen k nnen Der Statemarker liefert n mlich pro Sekunde nicht soviele Werte wie die Respi Samplerate gross ist sondern genau einen Somit muss ein Array in der Gr sse der Respi Samplerate mit dem aktuellen Wert des Statemarkers initialisiert werden welches dann an das Array der Messdaten angeh ngt werden kann F r EMG waren gem ss Aufgabenstellung keine Statemarker gefordert Diese k nnten aber leicht durch ein zweites Array in der Gr sse der EMG Samplerate erzeugt und gespeichert werden Beim Eventmarker reicht ein Wert ungleich 0 pro eingelesenem Array mit Messdaten Deshalb kann der Wert des Eventmarkers direkt an die zu speichernden Daten angeh ngt werden und LabView f llt mit Nullen auf Jeweils nach der Speicherung des Wertes wird der Eventmarker au INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 88 tomatisch wieder auf 0 zur ckgesetzt denn es sollen nur Einzelereignis se und keine Zustande markiert werden Die Timestamps werden in RespiG_Timestamps vi erzeugt Der Ge schwindigkeit und der sparsamen Nutzung von Speicherplatz zuliebe werden nicht z B 60 Minuten Timestamps vorproduziert Es werden nur die relativen Timestamp Inkremente einer Messsekunde berechnet Bei 200Hz sind dies die Werte 0 000 0 005 0 010 0 015 0 995 Diese werden dann zur aktuellen Zeit in Sekunden seit Beginn der Messung was genau dem Iterator Terminal in der Mess While Schlaufe entspricht hinzuaddiert
293. ngsmitteleffekte beteiligte konzentrierte sich nachdem er den peripheren Reaktionstest begriffen hatte nur noch auf die sen Test Er liess das Tracking sowie den Ged chtnistest einfach ausser Acht hatte also den Auftrag f r sich neu definiert Unter Umst nden ver n dert die Person aber auch ihre Arbeitsweise dies erleben wir wenn eine Aufgabe neu erlernt wird An diesen einfachen Beispielen wird deutlich dass bei der Bew ltigung einer Aufgabe oder T tigkeit verschiedene R ckkoppe lungen beteiligt sind Um mentale Arbeit und ihre Auswirkungen verstehen und beschreiben zu k nnen ben tigen wir ein Konzept dass diese R ck koppelungen integriert 3 1 1 Belastungs Beanspruchungs Konzeption Diese klassische Ursachen Wirkungs Beziehung geht davon aus dass ob jektiv erfassbare Belastungen aus Arbeitsaufgaben und Umgebungsbedin gungen den arbeitenden Menschen individuell beanspruchen Unter psychi scher Beanspruchung ist das Inanspruchnehmen psychischer Leistungsres sourcen beim Ausf hren von Arbeitst tigkeiten zum Erf llen von Arbeitsauf gaben zu verstehen Dabei werden die Erf llungsbedingungen die individu ellen antriebs und ausf hrungsregulatorischen sowie die k rperlichen Leis tungsvoraussetzungen als gegeben vorausgesetzt Die organistischen Res sourcen werden als unver nderlich angenommen und k nnen daher ber fordert oder unterfordert werden In diesem Konzept werden allerdings die vielf ltigen Wechse
294. nicht ben tigte mentale Kapazit t empirisch zu ermitteln Je mehr in einer zus tzlichen T tigkeit bei gleichzeitigem Aus f hren der Hauptt tigkeit geleistet werden kann desto geringer ist die psy chische Beanspruchung durch die Hauptt tigkeit Dabei werden jedoch fol gende Annahmen getroffen Erstens die Verarbeitungskapazit t sei begrenzt und aufgabenunabh ngig Zweitens nehme mit zunehmender Inanspruch nahme der Kapazit t durch die Hauptt tigkeit das Ausf hrungstempo oder die Leistung in der Zusatzaufgabe ab Eine interessante M ngeldiskussion dazu findet sich bei Richter und Hacker 1998 Kap 3 3 3 1 2 2 Relativit t des Leistungsziels Aus der Sicht des Arbeitenden sind Aufgabenziele prim r von extern aufge zwungene Ziele die ihn dazu n tigen sein Verhalten meist ber eine kurze Zeitperiode auf das Erreichen eines Ziel Outputs zu richten Das setzt vor aus dass der Arbeitende kooperiert und dass er motiviert ist das vorgege bene Ziel zu internalisieren und aufrechtzuerhalten Allerdings wird manch mal dabei vergessen dass die Entscheidung eine kognitive Aufgabe zu er f llen auf Kosten anderer Verhaltensm glichkeiten geht Hockey 1997 Le sen Planen Fernsehen oder biologische Bed rfnisse wie Essen Trinken INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 26 oder Ausruhen stellen solche M glichkeiten dar Diese d rften pers nlich relevanter sein als die von externer Seite vorgege
295. nicht direkt Informati on aber sie beeinflussen die Informationsverarbeitung Die Neuromodulation setzt die generellen Verarbeitungsparameter und adjustiert diese gem ss den Anforderungen der Umwelt Aufmerksamkeit hat Auswirkungen auf das Gehirn Wenn wir unsere Auf merksamkeit auf einen spezifischen Aspekt unserer Umgebung richten wird selektiv die Aktivit t in dem Gehirn Areal erh ht das diesen Aspekt verarbei tet Corbetta 1991 Roland 1985 Erh hte Aktivit t in einem kortikalen Areal bedeutet erh hte synaptische Transmission und daher gr ssere Verarbei tungs Energie Die Auswirkung der Aufmerksamkeit kann als Aktivierungs erh hung von kortikalen Arealen interpretiert werden Aufmerksamkeit be INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 247 stimmt die Aktivitat und Aktivitat ist die Vorbedingung fur Veranderungen wie z B Lernen Spitzer 1999 Noradrenalin und Dopamin verst rken das Verh ltnis zwischen dem Signal und dem Rauschen in neuronalen Systemen Cohen und Servan Schreiber 1992 Segal und Bloom 1976 Waterhouse et al 1990 McLean und Wa terhouse 1994 Diese Neuromodulatoren erh hen bildlich gesprochen den Kontrast Auf den ersten Blick erscheint ein grosses Signal Rausch Verh lt nis f r alle Umst nde vorteilhaft Aber ein maximales Signal mit wenig Rau schen k nnte usserst hinderlich sein f r kreatives Probleml sen Im Ge gensatz dazu k nnte eine niedrigeres Signal Rausch Verh
296. nnen langsam zu atmen kontrolllieren ihren Atem und steigern eben falls ihre Ventilation jedoch auf eine v llig andere Weise als der normale Sterbliche Durch diese langsame tiefe Atmung halten Sie Ihre Erre gung arousal in Schranken da Sie bewusst oder intuitiv wissen dass INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 41 Ihre Leistung abnimmt und Ihre Reaktionsf higkeit somit eingeschr nkt ist wenn Sie es zulassen dass Ihre Erregung ein bestimmtes Mass berschreitet inverse U Kurve oder Yerkes Dodsen law Die Atmung spiegelt also nicht nur den Grad unserer Aktivierung sondern auch unser Verhalten unsere emotionale Reaktion ber die Atmung k n nen wir n mlich bewusst oder unbewusst in die Abl ufe in unserem Orga nismus eingreifen 3 3 1 Regulation der Atmung Die Atembewegungen werden von rhythmisch t tigen Neuronengruppen in der Medulla oblongata gesteuert W hrend die inspiratorischen Neuronen bei der Inspiration und der fr hen Exspiration aktiv sind entladen sich die exspiratorischen Neuronen bei der Exspiration Die rhythmische Aktivit t beruht auf einer komplexen Verschaltung dieser medull ren Atemneuronen die daher in ihrer gemeinsam Funktion als Rhythmusgenerator bezeichnet werden Die gegenseitige Hemmung und F rderung der Neuronen ist f r die Rhythmogenese ebenso wichtig wie die tonische nicht atemrhythmische Aktivierung aus der Formatio reticularis die durch spezifis
297. nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 136 6 3 3 Vergleich der Atemparameter w hrend Test und Pausen 137 6 3 4 Unterschiede in der Atmung bei M nnern und Frauen 138 6 3 5 Ergebnisse Herzfrequenz 2224440004444nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 143 6 3 6 Ergebnisse Muskelaktivit t uusunnnssnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 144 6 3 7 Subjektiven Einsch tzungen 222400unssnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 146 6 3 8 Leistungsparameter 244440snnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 148 6 3 9 Hypothesenpr fung uussssssssssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 148 6 4 Diskussion su in 149 7 Experiment Ill Einfluss von Ger chen auf Atmung und mentale Performance ut nennen 158 7 1 Fragestellung aaa a a et 158 7 2 ANSTO GI EEE E E E T OE 161 7 2 1 Versuchspersonen ree 161 7 2 2 Versuchsdesign und Sitzungsablauf ccecceeeeseeeeeeeeeeeeeeeees 161 7 2 3 Apparatur zgran h a a a 162 7 2 4 Geruchsschwellenbestimmung ccccccceeeeeeeeeeeeeneeeeesteeeeeeeeaes 163 7 2 5 Atemparameter nssssssnnnnsnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 163 7 2 6 Mentale Aufgabe Multi Test nn ennnnnnen nennen 163 7 2 7 EEE eoe AROE TAE 164 7 2 8 Da te analyS Eunan lal E a S 165 13 1 o E E E EE E AE ts AT E rs 166 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit eae 7 3 1 Ve
298. nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 30 3 2 Belastungen in der Arbeitswelt uu unu44444RR Rennen nennen 33 3 2 1 Reaktionsgrundlage von UmweiltreiZen ccccceeeceeeeseeeeeeeeeetees 33 3 3 DISAN rererere net onesie epee 40 3 3 1 Regulation der Atmung erid ai 41 3 3 2 Einfl sse auf die Ventilation und das Atemmuster 46 3 3 3 Umwelteinfl sse StreSSOPen ccccccccceeeecseeeeecessseeuueeeeeeeeeeueeeaaeeness 47 3 3 4 Mentale Arbeit cc cc ccceeeeeecssceceeeeeeeeeeeaaeeeeeeeesaaaeeeeeeeeeteeeeeeesaaaeeeees 50 3 3 5 Emotionen uuus4444nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 53 Asc Methodik ar een eek 60 4 1 Das Alem mUusier ansereeisenenereeeeen 60 4 1 1 Messmethoden 4444444nennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnann 63 4 1 2 Einfluss der K rperhaltung auf die Volumenerfassung 65 4 2 Experimentelle Untersuchung Einfluss von Positionswechsel 70 4 2 1 Methodik 8 2 ee te lee 72 4 2 2 Resultates2c 222 2 SEELE 73 4 2 3 Diskussion nen eiiiai iaai iii iii 76 5 Aufbau einer Atemmuster Messumgebung ssssssssrrrnrrrsssssrseseserererne 82 5 1 Aufgabenstellung anne ee ae 82 5 1 1 Messbeding ngen z 4222er hae 82 5 2 Implementierung e re ceas ee 84 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser ige 5 2 1 LIBErSIchtan sn ss Sn sts REAA E E 84 5 2 2 RespiG Virtual Instruments
299. nsvolumina unterschieden sich w hrend den Tests signifikant F 4 92 3 98 p 0 005 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 140 Bei dem Kombitest kam es zu einer leichten beim langsamen Tapping zu einer deutlichen Abnahme des Inspirationsvolumens Der Trackingtest und der Multitest f hrten zu einer vergleichbaren Zunahme des Inspirationsvolu mens w hrend die Zunahme beim schnellen Tapping kleiner war Abbildung 23 deltaVi Tests Pausen Mittelwert aller VP deltaVi T Task 1 TR 2 KT 3 MT 4 TL 5 TS Abbildung 23 Veranderungen des Inspirationsvolumens bei den verschiedenen Tests Die Unterschiede wurden mittels paarweisen t test berpr ft Task 1 ist sig nifikant verschieden von Task 2 und 4 Task 3 ist signifikant unterschiedlich von Task 2 und 4 und Task 4 ist signifikant verschieden von Task 5 Das bedeutet dass die nderung des Inspirationsvolumens beim Tracking Test und Multi Test gleich gross war beim schnellen Tapping eine halb so gros se Zunahme stattfand und beim Kombi Test und beim langsamen Tapping eine Abnahme nachzuweisen ist 6 3 4 1 2 Die Inspirationszeit Ti Die Inspirationszeit unterschied sich zwischen den Tests knapp nicht signifi kant F 1 22 2 192 p 0 076 Alle Aufgaben f hrten zu einer Abnahme der Inspirationszeit aber von ungef hr gleichem Ausmass Abbildung 24 Die Gesamtdauer des Atemzyklus Ti Te verh lt sich gl
300. nte keine vorg ngige Aktivierung von neuronalen Reiz Repr sen tationen stattfinden und die Versuchspersonen reagierten gleich auf die positiven und negativen Ger che Zus tzlich wurde von Knasko et al 1993 ein between subjekt design verwendet und hier wurde ein within subject design angewandt Unter der NH3 Exposition verschlechterte sich die Leistung am meisten und zus tzlich wurde die Reaktionszeit in der peripheren Reaktionsaufgabe ver l ngert Die Anzahl der richtigen Reaktionen in Prozent der vorgegebenen Stimuli wurde nicht beeinflusst Daher k nnte eine Zunahme der Reaktions zeit als unbedeutend abgetan werden Eine Zunahme der Reaktionszeit beim Autofahren wenn ein Kind von der Seite auf die Strasse rennt kann fatal sein Die durch H2S und NH3 ausgel ste Orientierungsantwort sind von gleichem Ausmass aber unter NH3 nahm im Mittel die Inhalationsdauer Ti in einer Intensit ts abh ngigen Form ab Die Abnahme von Ti unter NH3 ber 2 Minuten und dies obwohl unter NH3 eine deutliche kurzfristige Zu nahme von Ti unmittelbar nach dem Beginn des Geruchsreizes festzustellen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 185 war deutet darauf hin dass NH3 nicht nur eine Orientierungsantwort son dern eine langerfristige generelle Aktivierung ausl ste Vi Ti war nicht spe ziell erh ht unter NH3 was bedeutet dass Vi ebenfalls abnahm gerade nicht signifikant Unter NH3 Exposition zeigten die Versuchspe
301. oder mehr Aufgaben als Dual oder Multipletask kombiniert werden so wer den laut Damos 1991 im allgemeinen die Leistungen in allen Aufgaben de gradiert Dies war nicht der Fall in der vorliegenden Untersuchung nur die Leistung der Ged chtnissaufgabe wurde verschlechtert Der Unterschied zwischen den von Damos 1991 evaluierten Dualtask Situationen und unse rer Untersuchung ist dass hier die Aufgaben einzeln als Ganzes einge bt wurden mit Ausnahme der Tracking Aufgabe Verschiedene Autoren haben darauf hingewiesen dass der Grad des Trainings in jeder einzelnen Dimen sion einer Mehrfachverrichtung sowie der Grad des Trainings einer Mehr fachverrichtung als Ganzes das Ausmass und die Richtung der Aufgabenin terferenz Mc Leod 1991 p 182 Gopher und Donchin 1986 beeinflussen Zus tzlich werden Aufgaben die das Kurzzeit oder Arbeitsged chtniss bean spruchen als am St rungs empfindlichsten angeschaut Hockey 1997 Es muss aber auch erw hnt werden dass im Multitest die Farbe des sich be wegenden Tracking Kreises ndert im Kombitest liegt der farbwechselnde Kreis unbeweglich in der Mitte des Bildschirmes zudem war der Effektor im Kombitest die dominante Hand im Multitest die nicht dominante Hand Der Wechsel des Effektors auf die nicht dominante Seite k nnte einerseits eine INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 156 Reaktionsverlangsamung andererseits eine implizite Degradierung der Auf gabe a
302. ogi schen Antwortsysteme aus 2 Bestehen Geschlechtsunterschiede in der affektiven subjektiven Ein sch tzung und in der physiologischen Antwort 3 Modulieren Pers nlichkeitsvariabeln Extraversion Neurotizismus die affektiven Einsch tzungen und die physiologische Antwort 8 2 Methodik 8 2 1 Versuchspersonen 17 Manner und 14 Frauen zwischen 20 30 Jahre alt nahmen an dem Ver such teil Die Aufnahmekriterien f r den Versuch beinhalteten gute allgemei ne Gesundheit keinen Medikamenten oder Drogenkonsum die das emoti onale Verhalten ver ndern k nnten Die Versuchspersonen wurden auch gebeten vor dem Versuch auf Kaffee zu verzichten Alle Versuchpersonen wurden ber das Ziel und Design der Studie in einem allgemeinen Sinn auf gekl rt und erkl rten ihre Einverst ndnis schriftlich Die Studie war vom loka len ethischen Komittee der ETHZ genehmigt worden 8 2 2 Eysenck Personality Inventory Die Versuchspersonen f llten das Eysenck Personality Inventory aus f r die Bestimmung des Extraversionsgrades und Neurotizismusgrades Die Ant worten bestimmen einen Rohwert f r Extraversion und Neurotizismus wel cher in einen Wert transformiert wird der zwischen 1 und 9 liegen kann Mit einem Wert zwischen 1 und 3 auf der Extraversion Skala wird die Person als introvertiert eingeordnet mit einem Wert zwischen 4 und 6 als neutral und mit einem Wert zwischen 7 und 9 als extravertiert Auf der Neurotizismus Skala ist die Auft
303. ognition KRE Reaktionszeit in der Gedachtnisaufgabe KRITA Anzahl Richtige in der gegebenen Antworten KRIZI Anzahl richtige Antworten in der geforderten Antworten KT Kombitest Test2 M m nnlich MO mentale Aufgabe ohne Geruch M1 mentale Aufgabe mit schwachem Geruch M2 mentale Arbeit mit st rkerem Geruch MT Multitest Test3 MV Minutenventilation RR x Vi MVC maximum voluntary contraction maximale willentliche Muskelan spannung der Muskeln Dient oft als Referenzwert der EMG Messung MVE maximum voluntary EMG Muskelaktivit tsaufzeichnung bei ma ximaler willentlicher Muskelanspannung NH3 Ammoniak nRMS normierte RMS Kurve PRE Reaktionszeit in der peripheren Reaktionsaufgabe PRITA Anzahl Richtige in der gegebenen Antworten PRIZI Anzahl Richtige in der geforderten Antworten INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 287 RO Ruhebedingungen ohne Geruch R1 Ruhebedingungen mit schwachem Geruch R2 Ruhebedingungen mit st rkerem Geruch RMS Root Mean Square quadrierte Mittelwerte wird bei der Berech nung von EMG Mittelwerten verwendet RR Atemfrequenz RC prozentualer Anteil der Thoraxbewegung am gesamt Volumen S Sex Geshclecht SC Hautleitfahigkeit SD Standardabweichung SEM Standardfehler des Mittelwertes SCV Variabilitat der Hautleitfahigkeit S 1 30 Sekunden nach Beginn der Stimulierung Sa 1 15 Sekunden nach Beginn der Stimulierung Sb 16 30 Sekunden
304. omatisch Privileged Loop selbst wenn die bewusste Kontrolle uns erm glicht die Tintenfarbe zu benennen so kostet es uns doch mehr Zeit Wenn die Aufgabe darin besteht zu entscheiden ob Stimuli physikalisch zusam men passen so erfolgt dies bei Farben schneller als bei W rtern Ein Privileged Loop stellt INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 239 eine automatische Verbindung zwischen Input und Output dar Posner und Snyder 1980 heben in ihrer Theoriebildung das Verhaltnis zwischen bewusst kontrollierten Prozessen und anstrengungsfreien automatischen Prozessen hervor Neuman 1984 listet drei Pri mar Kriterien f r automatisches Verarbeiten auf 1 Modus der Operation Automatische Prozesse operieren ohne Kapazit t Sie werden weder gest rt noch k nnen sie st ren 2 Kontrollmodus Automatische Prozesse werden durch den Stimulus kontrolliert und nicht durch die Absichten Strategie Erwartungen Pl ne der Person 3 Modus der Repr sentation Automatische Prozesse werden meist nicht bewusst wahr genommen Neumann 1987 relativiert jedoch diese Kriterien indem er meint dass graduierbare Abstu fungen in der Menge der Kontrolle vorhanden seien und dass auch Privileged Loops even tuell der Kontrolle bed rften Kommen wir nun zur ck auf die bel riechenden Ger che welche zwar die Leistung im Farbsequenz Ged chtnis Test beeintr chtigten nicht aber bei der Aufgabe die peripheren sich drehenden
305. omputerprogramm Systat Version 9 0 for Windows SPSS Inc mittels univarater Varianzan lyse mit repeated Design ausgewertet Post hoc Analysen wurden mittels t test durchgef hrt Aus den subjektiven Angaben zur Beanspruchung sowie aus der muskul ren Anspannung wurden Kontraste generiert welche zur Hypothesentestung der physiologischen Parameter eingesetzt wurden Bei der Bearbeitung der EMG Rohdaten wurde wie folgt vorgegangen Um die Netzfrequenz von 50 Hz und ihre Harmonischen zu eliminieren wurden die mit 1000 Hz registrierten EMG Verl ufe digital nachgefiltert Anschlies send wurde das gefilterte Signal mit einem gleitenden Fenster moving win dow von 50 ms die Root Square Means RMS emittelt Zur Reduzierung der grosse Datenmenge wurde anschliessend auf 200 Hz herunter gesam pelt INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 135 Bestimmung der Referenzwerte Stirnmuskel Bestimmt wurde das Maximum der Voluntary Contraction MVC Uber 1 s moving window Dabei wurde das Maximum der 3 MVC Bestimmungen vor und der 3 MVC Bestimmungen nach den Versuchen bestimmt Trapezmuskel Hier wurde der Mittelwert der Referenzposition beide Arme horizontal ausgestreckt f r 10 s nach Eliminie rung des Anfangspeaks Uber der stabilen Phase Uber 5 sec ermittelt Alle EMG Daten wurden durch die so ermittelten Referenzwerte dividiert was zu einer normierten RMS Kurve nRMS f hrte Als letzter Schritt
306. on on evoked hippocampal unit act Brain research 107 513 525 Sethre T Laubli T Hangartner M Berode M Krueger H 2000 Isopropanol and methyl foramte exposure in a foundry exposre data and neuro behavioural measurements International Archives of Occupational and Environmental Health 73 528 536 Sethre T Laubli T Hangartner M Berode M Krueger H 2000 Isopropanol and methyl foramte exposure in a foundry exposre data and neuro behavioural measurements Int Arch Occup Environ Health 73 in press Shaarratt MT Henke KG Aaron EA Pegelow DF Dempsey JA 1987 Exercise induced changes in functional residual capacity Respir Physiol 70 313 326 Shallice T and Burgess P 1993 Supervisory control of action thougt selection In AD Baddeley and L Weiskrantz Eds Attention Selection Awareness and Control A Tribute to D Broadbent Oxford Oxford University Press Sharpless S and Jasper H H 1956 Habituation of the arousal reaction Brain 79 655 680 Shea S A Walter J Pelley C Murphy K Guz A 1987 The effect of visual and auditory stimuli upon resting ventilatory drive in man Respir Physiol 68 345 357 Sherwood A Allen MT Obrist PA Langer AW 1986 Evaluation of beta adrenergic influ ences on cardiovascular and metabolic adjustments to physical and psychological stress Psychophysiology 25 172 178 Shusterman D und Balmes J 1997 Measurement of nasal irritant sensitivity to pulsed car bon dioxid
307. oordiniert wird und die demnach nicht reflexartig abl uft Handlungen werden durch erworbene F higkeiten kontrol liert die als Schemata oder Aktionsprogramme Rasmussen 1981 Hacker 1973 1978 im Langzeitged chtnis gespeichert sind und abgerufen bzw eingesetzt werden k nnen um ein bestimmtes Ziel zu erreichen Die Bewe gungen des Mundes beim Sprechen oder auch der Extremit ten u a sind demnach als Teil der Handlung und in diesem Sinne als Bestandteil der mentalen Aufgabe zu verstehen Bei einer Handlung ist als Erstes der Effektor auszuw hlen Um f r die je weilige Handlung eine effiziente Effektor Wahl treffen zu k nnen ist die In tegration der Wahrnehmung wesentlich wie dies Allport 1987 betont An genommen die wichtigen zusammengeh rigen Attribute seien integriert stellt sich f r das verarbeitende System das n chste Problem n mlich si cherzustellen dass die anderen m glichen Handlungen unterbunden wer den um Interferenzen zu vermeiden Neumann 1987 argumentiert dass dies durch Blockierungen geschehe Wie nun aber Blockierungen ein oder ausgeschaltet werden bleibt dabei unklar Wir wissen allerdings dass Ob jekte die zur Kontrolle einer Handlung ausser Betracht gelassen wurden in der Folge nicht mehr wahrgenommen werden Diese Inhibition manifestiert sich als negatives Priming oder als eine Verlangsamung der Antwort v a dann wenn z B inhibierte Objekte im nachfolgenden Aufgabenteil zum Ziel objekt ge
308. otionen selbst Das statische Betrachten der Bilder ohne grossen Handlungsspielraum scheint wenig geeignet zu sein submissive oder dominante Zust nde zu erleben Wir werden darum in der weiteren Diskussion v a auf Arousal und Valenz eingehen obwohl die Ana lyse der Atemparameter zeigte dass ins besondere Ti erste 15sec Te und Ttot eine Beziehung mit der Dominanz Dimension nicht aber mit der Valenz Dimension haben k nnten Zwischen Arousal und Valenz konnte keine rele vante Interkorrelation gefunden werden wie dies blicherweise mit dem gra fischen Differential SAM festgestellt wird z B Hamm und Vaitl 1993 Wir f hren dies auf unsere selektive Stimulusauswahl zur ck die sich an den bekannten Einsch tzungen der eingesetzten Bilder orientierte Die Beziehung zwischen der subjektiven affektiven Erregungseinsch tzung Arousal zeigt einen ganz klaren negativen linearen Zusammenhang mit den Zeitparametern Je h her die subjektive Erregung eingestuft wird desto kurzer wird Ti sowie Ttot Dies entspricht den punktweisen fr heren Befun den und Interpretationen von Wientjes 1993 und Boiten et al 1994 wurde aber noch nie in direkter Abh ngigkeit gezeigt Zus tzlich wurde das durch ussere Reize induzierte Arousal in Abh ngigkeit von Pers nlichkeitsvaria beln durch die Zeitparameter der Atmung ausgedr ckt So schreibt Artaud Or les temps du souffle c est eux qui donnent au coeur humain sa forme 1964 Der
309. p 0 001 Post hoc Vergleiche zeigten signifikante Unterschiede der Mittel werte f r Ti und Vi Ti in den letzten 15 Sekunden der Stimulus Pr sentation auf Beide Parameter sind in Bildserie 2 signifikant verschieden von den Se rien 1 7 und 8 Abbildung 41 Der Anteil Brustatmung wurde eine generelle Abnahme w hrend allen Bildserien festgestellt Dies wurde durch eine Kon trastanalyse zwischen den Pausenmittelwerten und Bildserienmittelwerten best tigt F r Ti Ttot konnte kein Effekt der Bildserien aufgezeigt werden INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 208 Inspiratory Flow Vi Ti mean change from pause Slide Series Abbildung 41 Delta Vi Ti bei den einzelnen Bildserien mean und SEM Wobei Bild serie 1 hohe Valenz HV und hohes Arousal HA 2 HV TA 3 HV NA 4 NV TA 5 NV HA 6 TV NA 7 TV HA und 8 TV NA aufwies N neutral 8 3 3 2 2 Between Subjects Effekte Bei der Atmungsantwort auf die Bildserien konnten geschlechtsbezogene Unterschiede f r Vi S F 8 834 1 22 p 0 007 Sa F 7 757 1 22 p 0 011 und Sb F 0 005 1 22 p 0 005 und Inspirationsfluss Sb F 5 707 1 22 p 0 026 festgestellt werden Frauen zeigten bei den meis ten Bildserien eher eine Zunahme in Vi sowie eine starkere Zunahme des Inspirationsflusses Vi Ti Signifikante Auswirkungen wurden f r den Grup penfaktor Extraversion f r Ti Te und Ttot sowie Vi gefunden Unterschiede wurden
310. passt Bei nicht aufgaben gebunden At mungszeiten aber kann die Stimulus Valenz Ti modifizieren Der respiratori sche Rhythmus wird auch in anderen h heren kortikalen Zentren gefunden und es stellt sich die Frage ob die respiratorische Oszillation nicht eine gene relle Zeitgeberfunktion im Umgang des Menschen mit seiner Umwelt dar stellt 9 2 2 Das Inspirationsvolumen Vi Im Gegensatz zu Ti differenziert der Inhalationsfluss Vi Ti sowie die Minu tenventilation MV sehr klar zwischen den verschiedenen Aufgaben im Ver such Il Die Ver nderung des Vi Ti und der MV Vi Ttot muss also ber den zweiten Parameter n mlich ber Vi variiert worden sein Extraversion beein flusste nicht nur das Verhalten von Ti sondern ebenso Vi wodurch der Inha lationsfluss Vi Ti nicht unterschiedlich war bei In und Extravertierten Unsere Resultate suggerieren dass Vi verwendet wird um bei konstant gehaltenem optimierten Ti die dadurch noch nicht abgedeckten metabolischen Anforde rungen des Organismus zu erf llen Zu den metabolischen Anforderungen geh ren sicher die Anforderungen der involvierten Muskulatur sowie die der INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 258 Tatigkeitsregulation die wie argumentiert eine Aufmerksamkeitsregulation beinhaltet Wenn Atemgas mit dem nicht riechenden CO2 angereichert wird so bewirkt dies bei den meisten Versuchspersonen eine Zunahme der Atmungstiefe Haldane et al 19
311. pezius li 0 09 0 07 0 11 0 08 0 10 p 0 041 Tabelle 20 Mittelwerte der verschiedenen Muskelaktivit ten w hrend den unter schiedlichen Aufgaben in des Referenzwertes SD sowie die F und p Werte der Varianzanalyse Das nachfolgende Histogramm Abbildung 28 gibt Auskunft ber den ge fundenen Aktivit tsverlauf von rechtem und linkem Trapezmuskel sowie vom Stirnmuskel Muskelaktivit t 60 5 N 50 e Stirnaktivitat 40 is 30 E Aktivit t rechts bei gt Linksh ndern links 20 4 Aktivit t links bei 2 Linksh ndern rechts 2 10 0 1 2 3 4 5 Task Nr 1 TR 2 KT 3 MT 4 TL 5 TS Abbildung 28 Muskelaktivitat in Prozent des Referenz EMG s wahrend den verschie denen Tests Mittelwerte aller VP Das EMG der dominanten Seite unterscheidet am klarsten zwischen den verschiedenen Aufgaben Das EMG des dominanten Trapezius rechts bei Rechtshandlern links bei Linkshandlern ist deutlich am h chsten wenn kontinierliche Folgebewegungen Tracking verlangt wurden T1 und T3 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 146 gefolgt vom schnellen Tapping T5 T1 T3 T5 sowie T2 T4 unterscheiden sich nicht voneinander Auch die Aktivitat des M Frontalis unterscheidet zwischen den verschiedenen Aufgaben wobei sich T2 von T3 und T5 T3 von T4 unterscheidet Die Aktivit t ist gleich gross w hrend des Trackings T1 des Mult
312. physiology 11 141 154 Blumenthal T D 1988 The startle response to acoustic stimuli near startle threshold Ef fects of stimulus rise and fall time duration and intensity Psychophysiology 25 607 611 Blumenthal T D Goode C T 1991 The startle eyeblink response to low intensity acoustic stimuli Psychophysiology 28 296 306 Boiten F A 1998 The effects of emotional behaviour on components of the respiratory cycle Biological Psychology 49 29 51 Boiten F A 1993 Component analysis of task related respiratory patterns Int J Psycho physiology 15 91 104 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 268 Boiten F A Frijda N H Wientjes C J E 1994 Emotions and respiratory patterns review and critical analysis Int J Psychophysiology 17 103 128 Boucsein W 1991 Arbeitspsychologische Beanspruchungsforschung heute eine Heraus forderung an die Psychophysiologie Psychologische Rundschau 42 129 144 Boucsein W Thum M 1996 Multivariate psychophysiological analysis of stress strain processes under different break schedules during computer work In Fahrenberg J amp Myrtek eds Ambulatory assessment Computer assisted psychological and psycho physiological methods in monitoring and field studies Hagrefe amp Huber Seattle 305 313 Bradley G W 1977 Control of the breathing pattern In Widdicombe J G Ed Respiratory Physiology Il University Park Press Baltimore
313. pothese nimmt an dass Umwelt stimuli eine psychophysiologische Antwort auszul sen verm gen Diese Reiz Antwort sei mit den Aufgabenanforderungen inkompatibel und degra dieren damit die Leistung Die Reaktionsgrundlage daf r bilden angeborene Orientierungs und Schreckreaktionen die eine Abwehrreaktion nach sich ziehen k nnen Da prim re Gef hle meist mit dem Drang zum berleben verbunden sind m ssen sie in die cardio pulmonale Regulation eingebun den sein Porges 1994 und werden daher auch mittels der ausgel sten car dio pulmonalen Modulation beschrieben Broadbent 1979 argumentiert dass kontinuierliche nicht neue Stimuli nicht ablenken k nnen Das Ablenkungskonzept basiert auf der Reiz Neuheit das Konzept der Aktivierung ber ein Optimum auf kontinuierliche Reizeinwir kung 3 2 1 1 Orientierung Sokolov 1963 und Lacey 1967 verstanden die Orientierungsreaktion kon zeptionell als Antwort auf einen neuen Umgebungsreiz welche die Wahr nehmungsschwelle f r externe Reize beeinflusst indem sie die Verarbeitung externer Information erleichtert Am besten beschrieben ist das Verhalten INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 35 des Herzens das sich an der Herzrate HR oder Herzfrequenz ablesen lasst Der Vorgang des Sich Orientierens ist gekennzeichnet durch eine un mittelbar einsetzende Abnahme der HR Dezeleration die sich jedoch schnell wieder normalisiert Der zeitliche Verlauf dieser
314. r a vassals sata Casta antes en dotnet ent 204 Abbildung 38 Mittelwerte und SD f r die Dominanz Einsch tzung von Frauen UNdM nnemn sneti A ede aaa an ON a Ba aba R A kaa asd ow a dengan ea 204 Abbildung 39 Valenz Einsch tzung in Abh ngigkeit der Pers nlichkeitsvariableExtraversion mean und SD 2000222222nseneeeeeeeeeennenn 205 Abbildung 40 Valenz und Dominanz Einstufungen uneseesseeseeerenneneessennennnnnn 206 Abbildung 41 Ver nderung von Vi Ti bei den einzelnen Bildserien mean und SEM PP TEREN OHR HERDER SUR GEBE GE NEIEHE GE HEN HEN TEE EEE TE ET 208 Abbildung 42 Vi Ti und Inspirationsfluss Vi Ti ausgedr ckt als Median ber alleBildserien in Abh ngigkeit der Pers nlichkeitsvariable Extraversion 209 Abbildung 43 Kovariation der Valenz Einstufungen mit dem Inspirationsfluss Vi Ti Sb Die Abbildung zeigt Mittelwerte und SEM bei jedem subjektiven Rang Linear R Pearson 0 642 unseeeeessssnnnnnnnnsssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnnnsssnnnnnnnnnnnsnsnnnn 210 Abbildung 44 Verteilung der intrasubjektiven Korrelationen zwischen Valenz undInspirationsfluss Vi Ti Sb Korrelationen unter 0 weisen in die entgegengesetzte Richtung cccccccccscccccsssccceesseceeesnaeeeceecneeeeeesaeeeeesueeeeeesaeeeseesneeeees 210 Abbildung 45 Kovariation der Valenz Einstufungen mit dem Inspirationsvolumen Vi Sa Die Abbildung zeigt Mittelwerte und SEM bei jedem subjektiven Rang f r alle Versuchspersonen
315. r Geruch ns p gt 0 5 Die Atmung ver nderte sich gerade nach dem Geruchsreiz nur unter NH3 und H2S und nur unter der h heren Geruchsintensit t Bei den beiden Ge r chen Ammoniak NH3 und Schwefelwasserstoff H2S zeigt sich ein signi fikanter Unterschied zwischen den Phasen ohne Geruch RO MO und den Phasen mit dem st rkeren Geruch R2 und M2 Wie die Box Plot Darstellung Abbildung 31 illustriert ist der Drive nach dem Geruch kleiner und das Ti ist verl ngert INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 173 150 REST MENTAL TASK i 130 110 70 50 without 2xOTh without 2xOTh without 2xOTh without 2xOTh i i Pentylacetat Menthon 1 1800117771717 i 130 i J 130 F 4 x i l j 110 a s 7 1107 k 7 i i 90 l Mm 90 J 70 7 70r 4 L l l f i 50 i 50 f without 2xOTh without 2xOTh without 2xOTh without 2xOTh r v H2S NH3 Abbildung 31 Box Plot von Vi Ti nach Stimulus in vor Stimulus f r die 4 Ger che Ein genauer Blick in die Daten unter mentaler Arbeit M Phasen und den Ger chen H2S und NH3 zeigte dass wenn kein H2S Geruchsreiz gegeben wurde von 12 Versuchspersonen VP 4 VP eine Abnahme J und 8 VP eine Zunahme T davon 1 Person gt 12 in Vi Ti aufwiesen bei schwa chem H2S Geruch 8 VPJ davon 4 VP gt 12 in Vi Ti st rkere H2S Geruch 114 davon 7 gt 12 in Vi Ti Kein NH3 Reiz 6 VP J 6 Vp 7 in V
316. r Aktivierung von olfaktorischen und trigeminalen Rezeptoren bestehen Pentylacetat und Menthon aktivieren beide Rezeptortypen H2S fast ausschliesslich olfaktori sche und NH3 v a trigeminale Rezeptoren INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 161 7 2 Methodik Die Versuche fanden in der Klimakammer des Instituts fur Hygiene und Ar beitsphysiologie wahrend der Sommersemesterferien statt Der Versuch wurde der Ethik Kommission der ETHZ vorgangig unterbreitet und von die ser bewilligt Der Versuch wurde als 6x4 within Subjekt Design angelegt 7 2 1 Versuchspersonen Insgesamt wurden 15 Versuchspersonen Vp rekrutiert Die Teilnahme war vollstandig freiwillig und erfolgte telefonisch oder Uber E Mail aufgrund eines Aushanges der an diversen Orten der Universitat und ETH Zurich ange bracht worden war Die Bedingungen f r eine Teilnahme waren dass die Vp Nichtraucherlnnen waren keine Allergien aufwiesen zur Zeit des Versuches gesund waren keine Medikamente einnahmen und an keiner Klaustropho bie Platz Raumangst litten Die Vp erhielten Fr 180 f r den gesamten Versuch Nach jeder Sitzung wurden den Vp Getr nke und ein Snack ange boten 7 2 2 Versuchsdesign und Sitzungsablauf Die Versuchspersonen nahmen an total 6 Sitzungen teil davon waren 2 Vor Sitzungen und 4 eigentliche Geruchssitzungen Eine Geruchssitzung bein haltete total 6 Phasen 2 ohne Geruch 2 mit schwachem Geruch individuel le
317. r B 2001 Candidate physiological measures of annoyance from airborne chemi cals Chemical Senses in press Douglas NJ White DP Pickett CK Weil HJV Zwillich LW 1982 Respiration during sleep in normal man Thorax 37 840 844 Degel J K ster EP 1999 Odors Implicit Memory and Performance effects Chemical Senses 24 317 325 Dempsey JA and Pack Al Eds 1995 Regulation of breathing 2 Edition New York Marcel Dekker DeTroyer A 1984 Actions of the respiratory muscles on how the chest walls moves in up right man Bull Eur Physiopathol Respir 20 409 413 Deutsch JA Deutsch D 1963 Attention some theoretical considerations Psychological Review 70 80 90 Dickinson A Dearing MF 1979 Appetitive aversive interactions and inhibitory processes In A Dickinson RA Broakes Eds Mechanisms of learning and motivation Hillsdale NJ Lawrence Erlbaum Assoc 203 231 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 270 Dorsch F 1992 Psychologisches W rterbuch 11 Aufl Bern Huber Doty R L 1975 Intranasal trigeminal detection of chemical vapors by humans Physio logical Behavior 14 855 859 Doty R L 1995 Intranasal trigeminal chemoreception Anatomy Physiology and Psy chophysics In R L Dotty ed Handbook of olfaction and Gustation New York Mar cel Dekker pp 821 834 Driver J Spence CJ 1994 Spatial synergies between auditory and visual attention In C Umilta M Moscovitc
318. ral and neurophysiological considera tions of attention and action In H Heuer AF Sanders Eds Perspectives on percep tion and action Hillsdale NJ Lawrence Erlbaum Assoc Allport DA Styles EA Hseih S 1994 Shifting intentional set Exploring the dynamic control of tasks In C Umilta M Moscovitch Eds Attention and performance XV Conscious and nonconscious information processing Cambridge MA MIT Press Althaus M Mulder L J M Mulder G Van Roon A M Minderaa R B 1998 Influence of respiratory activity on the cardiac response pattern to mental effort Psychophysiol ogy 35 420 30 Ancoli S and Kamiya J 1979 Respiratory patterns during emotional expression Biofeed back Self Regulation 4 242 Ancoli S Kamiya J Ekman P 1980 Psychophysiological differentiation of positive and negative affects Biofeedback Self Regulation 5 356 357 Artaud A 1964 Le theatre et son double Paris Gallimard Askanazi J Silverberg P Hyman A Foster R Yaremchuk M Kinney J 1978 Effects of the mask and mouthpiece plus noseclips on spontaneous breathing pattern Critical Care Medecine 6 143 146 Averill J R 1969 Autonomic response patterns during sadness and mirth Psychophysiol ogy 5 399 414 Ax A F 1953 The physiological differentiation between fear and anger in humans Psycho somatic Medecine 15 433 442 Babb TG Rodarte JR 1991 Lung volumes during low intensity steady state cycling J Appl Physiol 70 2 934
319. rde eine detailliertere Analyse der Daten erlauben und die INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 262 sich abzeichnenden Tendenzen k nnten entweder best tigt oder verworfen werden An dieser Stelle sei auch darauf hingewiesen dass s mtliche Expe rimente ohne externe finanzielle Unterst tzung durchgef hrt wurden Der personelle und zeitliche Einsatz musste demnach in engen Grenzen gehal ten werden und liess ein Ausweiten des Probanden Kollektives nicht zu Die Experimente wurden gem ss den Fragestellungen entworfen und sind insgesamt als gelungen zu betrachten Allerdings ist das Experiment das Aufschluss ber die Auswirkungen der induzierten Gef hle auf die Atmung geben sollte im Bereich der Gef hlsinduktion nicht ganz zufriedenstellend Es w re von Vorteil gewesen den Versuchspersonen nicht f nf Bilder unmit telbar hintereinander sondern jeweils nur je ein Bild zu pr sentieren und ihnen daf r 30 Sekunden Betrachtungszeit einzur umen statt bloss sechs Die gew hlte Abfolge von 5 Bildern pro Bildserie wenn auch mit ganz hn lichen Gef hlswerten und einer Betrachtungszeit von 6 Sekunden stellt eine Abfolge von gleichwertigen aber immer neuen Reizen dar Dieser Neu igkeitscharakter ist im nachhinein als St rfaktor zu werten da wir mehr an den tonischen oder strategischen Ver nderungen interessiert waren Wir h tten Langweile oder innere Abwendung w hrend einer 30 Sekunden
320. rdiovascular implica tions A functional review Psychophysiology 36 164 175 Forster HV Newton PE Klein JP Hamilton LH Rickaby DA Kampine JP 1982 Human capability for PaCO2 homeostasis during CO2 breathing J Appl Physiol 52 287 294 Frankenhauser M 81986 A psychobiological framework for research on human stress and coping In HH Appley R Trumbell Eds Dynamics of Stress Physiological Psycho logical and social Perspectives New York Plenum Press Frijda NH 1986 The emotions Cambridge Cambridge University Press Frysinger RC Harper RM 1986 Cardiac and respiratory relationship with neural discharge in the anterior cingulate cortex during sleep waking states Experimental Neurology 94 247 263 Frysinger RC Harper RM 1989 Cardiac and respiratory correlations with unit discharge in human amygdala and hippocampus Electroencephalography and Clinical Neuro physiology 72 463 470 Frysinger RC Zhang JX Harper RM 1988 Cardiovascular and respiratory relationships with neuronal discharge in the central nucleus of the amygdala during sleep waking states Sleep 11 317 332 Frankenhaeuser M 1986 A psychobiological framework for research on human stress and coping In MH Appley and R Trumbell Eds Dynamics of Stress Physiological Psy chological and Social Perspectives New York NY Plenum Press Gallego J Perruchet P Camus JF 1991 Assessing attentional control of breathing by reac tion time Psychophysiolog
321. reguliert Derartige berlappungen sind also nicht die Ausnahme sondern die Regel Richter und Hacker 1997 Mehrfachverrichtungen oder sogenannte Dual Tasks werden experimentell eingesetzt um die Inanspruchnahme der mentalen Ressourcen durch eine Aufgabe oder den Einfluss von usseren z B L rm und inneren z B M digkeit Stressoren zu bestimmen Man kann sich aber auch fragen wie sich St rungen w hrend einer bestimmten T tigkeit in Form von gleichzeitig oder kurz hintereinander geforderten anderen T tigkeiten auf die prim re Aufga be auswirken Solche St rungen durch eine andere T tigkeit oder durch ei nen Stressor werden Interferenzen genannt INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 237 Im Geruchsversuch beispielsweise interferierten die bel riechenden Ger che mit dem Ged chtnistest und die Leistung nahm infolgedessen als Funktion der Geruchsintensit t um beinahe 20 ab Was ist hier eigentlich passiert Meist wird dahingehend argumentiert dass die urspr ngliche Auf gabe neu definiert werde In unserem Fall wurde die prim re Aufgabe n mlich das Tracking aufrechterhalten w hrend die zweite hier offensicht lich weniger wichtige Aufgabe geopfert wurde Hockey 1997 Das erscheint plausibel Der zus tzliche Stimulus in diesem Fall der Geruch beanspruch te zumindest vor bergehend die Aufmerksamkeit der Probanden um wahrgenommen und verarbeitet zu werden Diese Aufmerksamk
322. rh ht werden kann um die neuen Anforderungen zu erf llen Die Zielvorgabe wird somit erf llt doch sind dabei zunehmend h here ener getische Kosten in Kauf zu nehmen Dies entspricht Frankenh user s 1986 effort with distress Coping Muster und ist mit einer hohen Auspr gung der Sympathikus Dominanz sowie mit der Aussch ttung von Katecholaminen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 30 und Cortisol verbunden Dies entspricht in Abbildung 1 der Regulationsstufe 2 und namlich der aktiven Aufwandsteigerung Solch ein Zustand ist eindeutig aversiv auch wenn er falls er nur kurze Zeit aufrecht erhalten wird normalerweise keine Bedrohung fur das betreffende Individuum darstellt Die Alternative zu einer Erh hung des Effort Budgets stellt das passive Coping dar bei dem die Leistungszielvorgabe nach unten korrigiert wird Anspruchsniveau Senkung Das Maximum des Effort Budgets wird belassen und die ohnehin schon erheblichen Kosten werden nicht zus tzlich erh ht doch wird der Schutz der Zielvorgabe aufgegeben Eine extreme Form dieses Verhaltens ussert sich im konsequenten Nicht Engagement bei der Verfolgung von Aufgaben Zielen 3 1 3 Erfassung der Beanspruchung Performance Messungen sollten nicht nur die Effektivit t sondern auch die Effizienz des Verhaltens aufzeigen Sch npflug 1983 Meist wird n mlich nur die Qualit t spezifischer unter bestimmten Bedingungen erreichter Lei
323. richt der Beschreibung der Typen nach C G Jung 1960 der festh lt dass Extravertierte ihr Erleben und Han deln vorrangig an der Aussenwelt orientieren und sich den usseren Reizen jedenfalls kurzfristig v llig hingeben w rden und er interpretiert dies als Folge einer herabgesetzten Hemmungskontrolle INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 222 Durch empirische Betrachtungen sowie durch einatmungsabh ngige Ein pr gungs bungen kommt Neubeck 1992 zur Annahme dass die Einat mung die Stimulusaufnahme beg nstigt Auch moderne Atemtherapien z B Mittendorf gehen davon aus dass Einatmung und Wahrnehmung usserer Reize miteinander verkn pft sind Gallego et al 1991 zeigten dass bei vor gegebener willentlich kontrollierter Atmungsrate die mentale Leistung beein flusst war Sie konnten zeigen dass bei vorgegebener Atemfrequenz der Zeitpunkt der Stimulus Pr sentation wichtig wurde Fiel der Stimulus genau zwischen der In und Exspiration war der Effekt Verl ngerung der Reakti onszeit am gr ssten Gem ss Eysenck 1970 wollen Extravertierte von aussen stimuliert werden Die Verl ngerung der Inspirationszeit wie sie hier festgestellt wurde unterst tzt die Annahme von Neubeck 1992 dass die Einatmung in Beziehung zur Stimulusaufnahme steht und impliziert zus tz lich dass ber die Dauer der Einatmung die Stimulusaufnahme reguliert werden k nnte Wir interpretieren die langsamere u
324. riiert Die auf diese Weise ermittelte psychische Anspannung ist als Aussage Uber die Beanspruchung in jedem Fall von den aktuellen und habituellen Leistungsvoraussetzungen des Arbeitenden ab hangig Die erlebbare Intensitatskomponente aller psychischen Vorgange und Zu stande wird hypothetisch zu Vorgangen im zentralen Nervensystem in Be ziehung gebracht die sich nicht nur in Durchblutungs und Erregungspro zessen in der Grosshirnrinde PET oder EEG Messungen sondern auch in neurovegetativ regulierten Vorgangen wie der Herzfrequenz oder dem Blut druck niederschlagen Birbaumer und Schmidt 1996 Aktivierungszust nde des zentralen Nervensystems h ngen von der vorwiegend durch das auf und absteigende retikul re Aktivierungssystem vermittelten Stimulierung aus der Umwelt ab aber auch von R ckmeldungen ber K rperbewegun gen sowie von kortikal ausgel ster Selbstaktivierung Wie aus den vorhergehenden Ausf hrungen ersichtlich ist muss f r eine zutreffende Einsch tzung der Gesamtbeanspruchung nicht nur die physi sche mentale kognitive und emotionale Beanspruchung erfasst werden sondern insbesondere sind auch die motivationalen Voraussetzungen des Arbeitenden zu ber cksichtigen Auf der Grundlage von Metaanalysen hat Boucsein 1991 h ufig verwendete biochemische und physiologische Pa rameter den oben erw hnten Aspekten zugeordnet Daraus wird deutlich dass es den idealen Indikator f r mentale oder emotionale Belastu
325. rnen Stimulus ausgel st doch wird diese Aktivierung durch interne Prozesse moduliert Diese Prozesse wiederum gew hrleisten dass das ad quate Handlungsprogramm in Aktion tritt und die erforderliche Ver richtung veranlasst Unter einem ad quaten Handlungsprogramm verstehe ich dasjenige Programm das ein koh rentes Verhalten gew hrleistet Hockney 1997 setzt ngstlichkeit oder sonstige negative Affekte gleich mit dem Output des Handlungs Monitors Ein negativer Affekt ist gem ss Laza rus und Folkman 1984 der Indikator der Ersteinsch tzung primary apprai sal der das Ausmass der wahrgenommenen Anforderung oder Infragestel lung unserer aktuellen Ziele anzeigt Die Einsch tzung der Valenz im Ge ruchsexperiment d rfte sich daher nicht nur auf die Ger che beschr nken sondern auch darauf dass das aktuelle Ziel n mlich die Aufgabe m glichst gut zu l sen in Frage gestellt wurde Die Situation wurde insbesondere un ter Einwirkung der beiden bel riechenden Ger che w hrend der mentalen Aufgabe als unangenehmer empfunden als unter Ruhebedingungen 9 1 5 Aufmerksamkeit als motivational gesteuerte Neuromodulation Unter Neurotransmission versteht man dass ein Neuron an der Synapse eine Substanz abgibt z B Glutamat welche das ffnen des lonen Kanales INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 246 auf der anderen Seite des Spaltes bewirkt und dadurch das Membranpoten tial ver ndert Das
326. rnstein 1979 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 160 argumentierte dass eine Reiz nderung allein nicht gen gt um eine Orientie rungsantwort auszul sen und schlug als zus tzliche Bedingung die Reiz Wichtigkeit Signifikanz vor Lang et al 1997 meint dass Reiz Wichtigkeit im Zusammenhang mit der motivationalen emotionalen Bedeutung eines Reizes steht Die Hypothese die dieser Untersuchung zugrunde liegt geht davon aus dass gem ss der emotionalen Valenz der Geruchsreize eine O rientierungsreaktion ausgel st wird und wenn dies w hrend mentaler Arbeit geschieht bewirkt dies eine Leistungsverminderung Die hier pr sentierte Untersuchung wurde entworfen um die langzeitlichen und kurzeitigen Einfl sse verschiedener Ger che auf die Atmung zu erfas sen einerseits w hrend Ruhe andererseits w hrend einer mentalen Aufga be Ferner um den Einfluss der verschiedenen Ger che auf die Leistung der mentalen Aufgabe zu untersuchen Die vier verwendeten Ger che waren 1 Pentylacetat das fruchtig und nach Bananen riecht C H 40 2 Menthol riecht nach Pfefferminze C1oH g0 3 H2S riecht nach F kalien Hydrogensulfid 4 NH3 riecht nach verrottetem K se oder Fensterputzmittel Ammoniak Die Ger che wurden dergestalt ausgew hlt dass 2 von ihnen blicherweise als angenehm Pentylacetat und Menthon zwei als unangenehm wahrge nommen werden H2S und NH3 sowie dass Variationen in de
327. ro hung der Irritation mitbeinhalten und induzierte daher das schnelle oberfl chliche Atmen Degel und K ster 1999 fanden dass in einem Raum mit Lavendel beruhigend Duft weniger Fehler in einem Raum mit Jasmin stimulierend Duft mehr Fehler bei kongitiven Aufgaben gemacht wurden Die Autoren interpetieren ihren Befund mit der Yerkes Dodson Regel 1908 Die Yerkes Dodson Regel besagt dass wenn die Erregung arousal ein Optimum ber oder unterschreitet die Leistung abnimmt Mit dem hier gebrauchten Untersuchungsdesign war es nicht m glich zu un terscheiden ob die Verschlechterung in der Ged chtnissaufgabe auf die INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 186 Dauer der Orientierungsreaktion beschr nkt und die zus tzliche Ver langerung der Reaktionszeit unter NH3 Uber die gesamte Expositionszeit vorhanden war Aber die Untersuchung zeigt deutlich dass mit neuen Rei zen welche fur eine Zeitdauer bestehen bleiben das Ablenkungs wie auch das Erregungskonzept in Betracht zu ziehen sind Die verwendete Aufgabe der Multitest stellt eine komplexe Aufgabe dar bestehend aus drei Aufgabenkomponenten Dies f hrt zur Frage warum die Leistungsabnahme vor allem die Ged chtnissaufgabe betraf Posner 1980 experimentierte mit verschiedenen r umlichen Positionen von Objekten oder Hinweisen und fand dass periphere Objekte nicht ignoriert werden konnten wohingegen zentrale Hinweise die zus tzlich ein
328. rogressiv reduziert Erregung bewirkt eine zunehmende Selek tion der Aufmerksamkeit Was aber ist oder vielleicht besser was bewirkt Aufmerksamkeit Gem ss Styles 1997 dient Aufmerksamkeit der Stimulus Selektion f r die Erken nung eines Objektes der Stimulus Selektion f r die Gestalt Integration f r die Selektion einer Handlung sowie f r das Erinnern Vor einem halben Jahrhundert realisierte man dass eine Unzahl von Informationen von unse ren Sinnen aufgenommen werden aber nur wenige davon beantwortet wer den Eine erste Erkl rung daf r gab Broadbent 1958 indem er annahm dass nur einer beschr nkten Anzahl der Informationen Zugang zu h heren verarbeitenden Zentren in unserem Gehirn gew hrt werden indem ein Filter vorgeschaltet sei Bald aber wurde klar dass einerseits auch Aufgaben irre levante Information verarbeitet wird und unser Verhalten modifizieren kann Moray 1959 Wood und Cowan 1995 Andererseits dass nicht nur die phy sikalischen Eigenschaften von Aufgaben relevanten Objekten sondern auch sogenannt h here Repr sentationen von konzeptionellen und semantischen Eigenschaften aktiviert werden Wir wissen heute dass das Gehirn Informa tionen codiert durch den Gebrauch von verschiedenen Verarbeitungssyste men Diese Spezialisierung wurde experimentell neurophysiologisch bei normalen Personen sowie auch durch die Analyse von Verhaltens nderun gen nach lokalisierten Gehirnsch digungen gezeigt W hrend jedes spez
329. rregung dieser Rezeptoren f hrt zu einer Apnoe Atemstillstand Senkung der Herzfrequenz und des arteriellen Blutdruckes Konstriktion des Kehlkopfes sowie zu einer Minderung der Ske lettmuskelaktivit t durch Hemmung der a Motoneuronen Die Muskelspindeln der Atemmuskulatur leiten ihre Signale nicht nur zu den spinalen Motoneuronen sondern auch zu den medull ren respiratorischen Neuronen Auf diese Weise passt sich die T tigkeit der Atemmuskeln an die Widerst nde von Lunge und Brustkorb an 3 3 1 3 Phasen Koppelung Bei rhythmischen Bewegungen z B beim Gehen k nnen enge Interaktio nen zwischen der Atembewegung und der motorischen Bewegung zu Stan de kommen Die engste bekannte Kopplung n mlich im Verh ltnis 1 1 zeigt sich bei galoppierendenTieren Beim Zweibeiner scheint das Training eine zentrale Rolle zu spielen So wiesen trainierte L ufer eine Koppelung im Verh ltnis 2 1 auf Bramble und Carrier 1983 bei unerfahrenen L ufern hingegen zeigte sich keine Tendenz zur Phasenkopplung Die Wahrschein lichkeit einer Koppelung zwischen der Atmung und der Pedalfrequenz l sst sich stark erh hen indem die Versuchsperson ihre Pedalfrequenz frei w h len kann Jasinkas et al 1980 Bei unerfahrenen Versuchspersonen verun m glicht eine vorgegebene Pedalfrequenz jegliche Koppelung Eine hoch gradige Koppelung f hrt beim Laufen oder Velofahren zu einer Verbesse INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser
330. rreichte wurden die Daten dieses Probanden f r den betref fenden Sitzparcours verworfen Die Korrelationsparameter der verschiede nen Sitzpositionen wurden an Hand von Varianzanalysen mit Wiederholun gen untersucht 4 2 2 Resultate Tabelle 7 stellt die Matrix der Regressionskoeffizienten zwischen Respitrace Volumen und Volumen des Pneumotachographen f r das Atemzugvolumen der einzelnen Kalibrations und Sitzbedingungen dar Die ANOVA ber die drei Hauptsitzpositionen HSH MSH VSH und die 4 verschiedenen Kalibrierungen zeigt keinen Unterschied zwischen den ermit telten Korrelationen auf f 3 20 0 96 p gt 0 4 Wenn alle Sitzpositionen einbezogen werden sehen die Ergebnisse anders aus Wird der Einfluss der Sitzposition f r jeden Kalibrierungslauf einzeln untersucht so erweist sich die ANOVA als hoch signifikant f 7 50 3 65 p lt 0 001 d h die Beziehung zwischen Respitrace Volumen und Pneumo tachographen Volumen ver ndert sich INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 74 Rg Kal Eingenommenen K rperposition HSH MSH VSH SFU SSM SSV TR ZSH b0 dyn 172 3 179 6 164 9 230 7 2276 339 8 191 5 229 6 b1 0 71 0 72 0 79 0 60 0 64 0 54 0 52 0 60 bo Hsh 270 1 260 2 2823 155 2 2751 353 7 26 9 129 1 b1 0 74 0 77 0 79 0 63 0 52 0 51 0 93 0 60 bo Msh 278 4 288 1 313 8 347 7 341 9 368 1 267 7 280 1 b1 0 68 0 63 0 65 0 46 0 43 0 44 0 45 0 36 bo Vsh 288 1 249 4 3251 152 0 1585 1882
331. rrelieren hochgradig mit dem semantischen Differential Bradley und Lang 1994 Es stellt sich nun die Frage ob diese drei Ge f hlsdimensionen auch mit der Atemantwort korrelieren Die Eigenschaft das Erleben und Handeln vorrangig an der Aussenwelt zu orientieren bzw an der Innenwelt ist von Person zu Person usserst unter schiedlich C G Jung 1960 und H J Eysenck 1981 pr gten daf r die Beg riffe Extraversion und Introversion Wenn die Atmung tats chlich ein Abbild der Reaktionsbereitschaft und oder der Kontrolle darstellt so m ssten die Atemantworten Introvertierter und Extravertierter auf induzierte Gef hle un terschiedliche Auspr gungen annehmen Auch andere Pers nlichkeitsvaria INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 58 beln wie Neurotizismus k nnten demnach Auswirkungen auf die Atem antwort haben Daher wird im Experiment Auswirkungen induzierter Gef h le den Fragen nachgegangen ob die oben beschriebenen Gef hlsdimensi onen die Atemantwort auf induzierte Gef hle bestimmen und inwieweit die Pers nlichkeitsvariable Extraversion Introversion einen Einfluss auf die Atemantwort aus bt Zur Induktion der Gef hle wurden Bilder aus dem In ternational Affective Picture System IAPS Center for the Study of Emotion and Attention 1995 herausgegriffen INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 59 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wis
332. rsonen ein Atemmuster dass am besten mit schnellem oberflachlichem Atmen rapid shallow breathing beschrieben wird Gem ss Boiten et al 1994 ist schnel les oberflachliches Atmen assoziiert mit angespannter Erwartung oder mit Kontrolle ber eine Neigung zu handeln NH3 aktiviert viel st rker trigemina le Rezeptoren als H2S Doty 1995 Aktivierung von trigeminalen Rezepto ren f hrt zu stechenden brennenden beissenden oder k hlenden Sensatio nen Solche Sensationen implizieren Leid oder eine Drohung f r die Ge sundheit und k nnte uns in einen Alarmzustand versetzten Walker et al 2001 zeigte in einer Olfaktometer Studie mit Propions ure dass Ti erst mit Konzentrationen abnahm die auch Nasenreizungen ausl sten Wenn unse re Versuchspersonen unter Nasenreizungen gelitten h tten sollte dies in der Valenzeinsch tzung zutage treten die Valenzeinsch tzung ist aber negati ver f r H2S Das menschliche trigeminale System scheint aber weniger empfindlich zu sein als das olfaktorische System f r tiefe Konzentrationen wie sie hier verwendet wurden Die Wahrnehmungsschwelle von Personen ohne olfaktorisches System anosmotische Personen f r starke trigeminale Rezeptor aktivierende Substanzen liegt bedeutend h her als von normalen Personen Doty 1975 Walker und Jennings 1991 Wie schon oben argu mentiert wiesen unsere Versuchsperonen eine neuronale Representation der Geruchsreize auf Die NH3 Representation k nnte die potentielle D
333. rsuchspersonen nn ere 166 7 3 2 Atemparameter uusssssnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 167 7 3 3 Performance a raa aeei agaiiin 175 7 3 4 Subjektive Einsch tzung ccccecceeceeeeeeeeeeeeneeeeeeeeeeeeeeeeeeeesesaeees 179 7 4 Diskussion ne koch 181 8 Experiment IV Einfluss von induzierten Emotionen 190 81 Aufgabastelling szene een 192 82 Methodik 2m sen 193 8 2 1 Versuchspersonen 2444444444HHnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnn 193 8 2 2 Eysenck Personality Inventory uu suu244444snnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 193 8 2 3 Die gezeigten Bilder 44444444000HHHnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 194 8 2 4 Bestimmung der affektiven Antwort 4ssssennnnnnnnnnnnnnennnnn 197 8 2 5 Messung der Atemparameter uussnnnnennnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnn nn 198 8 2 6 Messung der Herzrate und der Hautleitf higkeit 198 8 2 7 Ablauf einer Untersuchung 44444440ssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnn 199 8 2 8 Daten Analyse und Statistik 4400nnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnenn 199 8 3 Ergebnisse y ronne 0 iii 201 8 3 1 Versuchspersonen 244444444HHnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 201 8 3 2 Subjektive affektive Einsch tzung der Bildserien 202 8 3 3 PALTV 410 oa os Sects E E 207 8 3 4 Affekt
334. rten zentralen Aktivierung kann zu Sharpless und Jasper 1956 Malmo 1959 und Duffy 1962 zur ckverfolgt werden Diese nahmen an dass die zentrale Aktivierung abh ngig ist von der Menge des sensorischen Inputs sowie vom Grad der momentanen T tigkeit und dass ein Aktivierungs Optimum besteht unter oder ber dem die Leistung abnimmt vergl Yerkes Dodson law Dieses Konzept wurde z B von Degel und K ster 1999 herangezogen um zu begr nden warum unter dem erregenden Duft die Leistung abnahm und unter dem beruhigenden Duft die Leistung verbessert wurde Die Ablenkungshypothese nimmt an dass Umweltstimuli eine psychophysiologische Antwort auszul sen verm gen Diese Reiz Antwort sei mit den Aufgabenanforderungen inkompatibel und degradiere damit die Leistung Die Reaktionsgrundlage daf r bilden an geborene Orientierungs und Schreckreaktionen die eine Abwehrreaktion nach sich ziehen k nnen Broadbent 1979 nahm an dass kontinuierliche nicht neue Reize keine Ablenkung verursachen Gem ss dieser Konzeption ist Ablenkung durch Ver nderungen in unserer Umwelt bedingt und Aktivie rungsverschiebungen werden durch kontinuierliche Stimulation ausgel st Die bliche Interpretation von Pavlov 1927 und Sokolov 1963 geht davon aus das jede Ver nderung in unserer Umwelt ausreicht um eine Orientie rungsantwort auszul sen Das erscheint in Anbetracht der Variabilit t unse rer Umgebung nicht plausibel Ben Shakhar et al 2000 Be
335. rung abgeschlossen werden Wichtig Vor Messbeginn ALLE Luft ausatmen Dies garantiert dass der ers te Atemzug jeder Phase eine Inspiration ist Wird diese Regel missachtet so kann die Kalibrierung u U fehlschlagen Man ist frei mehr oder weniger als 4 Phasen durchzuf hren es sind beliebig viele m glich Auch die Zeitdauer der einzelnen Phasen und Pausen ist frei In der Kalibrierung werden alle aufgezeichneten Phasen verwendet Sinnvoll ist jedoch das ganze Spektrum an Atem z gen das w hrend des Versuches erwartet wird durchzuspielen mit jeweils ca 12 Atem z gen pro Phase Es empfiehlt sich sowohl VOR als auch NACH jedem Versuch eine Kalibrierung durch zuf hren Erstens kann somit der Umrechnungsfaktor von ADSUM Vt nach Vt exakter bestimmt werden da mehr Atemz ge vorliegen Zweitens kann die Zuverl ssigkeit der Messungen festgestellt werden und z B ein Verrutschen der B nder von Respitrace PLUS entdeckt werden INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 107 gt RespiG_Calibrate vi File Edit Operate Project Windows Help gt 4 g Aufzeichnung Phase E EXIT F8 mro F5 a 200 Hz Zeit s 24 aes Datei C Daten RespiG respiG_19990621_1549 loc ADSUM 2 Vt SS 20 0 0 2 5 5 0 1 4092 Hinweise zur Kalibrierung Vorbereitung Pneumotachograph FLOW 30 min vorher einschalten und intern kalibrieren Respitrace PLUS mittels der zwei B nder an den Patienten
336. ruppe Lang gegeben war Das Dimensionsmodell ist auch in grossen Teilen kompatible mit dem Response requirement Modell Boiten et al 1994 Lang et al 1997 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 228 9 Integration der Resultate in den Stand des heutigen Wissens 9 1 Konzeption der mentalen Arbeit Die Untersuchungen in denen mentale Arbeit zu leisten war zeigen auf dass diese Art von Arbeit nicht nur die Atmung und die Herzfrequenz veran dert sondern auch die Selbsteinschatzung der Probanden hinsichtlich ihres subjektiven Befindens und ihrer Beanspruchung beeinflusst Die Versuchs personen betonten nachdr cklich dass sie von den diversen mentalen Auf gaben in unterschiedlichem Masse in Anspruch genommen wurden Aus dem Experiment Il mit den unterschiedlichen kognitiven motorischen Anfor derungen ist klar ersichtlich dass diejenigen Aufgaben die mit starkem sub jektivem Engagement d h unter hohem Aufwand gel st wurden die Pro banden auch am st rksten in Anspruch nahmen und von ihnen dementspre chend eingestuft wurden Dies deckt sich durchaus mit unserer Vorstellung in bezug auf die Konzeption der Beanspruchung die auf Schwierigkeit und Anstrengung durch mentale Arbeit zur ckzuf hren ist Das investierte Enga gement war von der Aufgabenstellung abh ngig ein Ph nomen das auch aus der Aufmerksamkeitsforschung bekannt ist Es ist die Aufgabe welche die Aufmerksamkeit reguliert Der arbeite
337. s statt eines erwarteten erkl rt 2 out n 1 out n 1 1 in n 1 3 dt dt 1 Scanrate Damit der Benutzer eine M glichkeit hat zu erkennen ob seine Daten korrekt ausgewertet wurden wird die letzte Phase der zuletzt f r die Ka INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 96 librierung eingelesenen Datei geplottet ADSUM und integrierter FLOW inklusive detektierte Minima und Maxima Da ADSUM und FLOW zeitlich nicht immer exakt bereinstimmen in der Lange der Atemz ge da es sich schliesslich um verschiedene Messme thoden handelt wurde pragmatisch das eine Messsignal Vt zu 2FLOW als Referenzsignal verwendet An allen Zeitpunkten an welchen bei Vt integrierter FLOW ein Extrema detektiert wird wird der entsprechende Wert von ADSUM auch als Extrema ausgewiesen Diese Methode hat eine recht hohe Trefferquote Die Gr nde f r die zeitlichen Abweichungen der beiden Signale liegen in den Messmethoden begr ndet Respitrace PLUS RIP misst das Lungenvolumen unter Verwendung des 2 Kammermodels und misst haupts chlich das Brustvolumen Das am besten RIP entsprechende Messger t ist der Vollk rper Plethys mograph hnlich gut stimmen Volumen Spirometer mit beweglichem Kolben mit RIP berein das gem ss Hersteller FAQ 1998 in etwa 2 Der Hersteller NIMS von Respitrace PLUS bekr ftigt FAQ about NIMS 1998 dass das absolute Volumen mit ADSUM Vt linear zusammenh ngt
338. s tungen gemessen w hrend die Kosten unter denen diese Leistungen er bracht wurden unber cksichtigt bleiben Dies f hrt uns zur Frage wie denn nun die Kosten zu messen sind Der arbeitende Mensch kann in der Regel f r jede seiner T tigkeiten den zu deren Ausf hrung erforderlichen Grad an psychischer Anspannung artikulie ren Dies f hrte zur Entwicklung verschiedener vom T tigen auszuf llenden Skalen Hankins und Wilson 1998 Hart und Hauser 1987 Lindquist et al 1983 Veltman und Gaillard 1998 Versteht man unter Aufmerksamkeit den jeweiligen Intensit ts oder Aktivierungsgrad psychischer Vorg nge so kann die erlebte psychische Anspannung die auch als Allgemeine zentrale Akti viertheit AZA bezeichnet wird mit Aufmerksamkeit oder nach Hockey 1997 mit Effort gleichgesetzt werden Operational wird die AZA wie folgt eruiert Sie wird auf Grund von Angaben ber die innere Angespanntheit sowie anhand desjenigen Anteils an nderungen der Herzfrequenz gemes sen der von muskul ren k rpertemperaturregulatorischen und sonstwie st renden Kreislaufreaktionen bereinigt ist Bartenwerfer 1969 S 201 Dies beruht darauf dass die intervallskalierte psychische Anspannung ann hernd INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 31 linear mit der von Anteilen aus Muskelarbeit K rperhaltung und Tempera turregulation bereinigten Herzfrequenz des Zustandes nach Abklingen ei nes Anfangsanstieges kova
339. s Arbeit 60 4 Methodik 4 1 Das Atemmuster Das Atemmuster l sst sich einerseits als Beziehung zwischen dem Atem zugvolumen und seiner Volumenelemente sowie der Ein und Ausatmungs zeit andererseits durch die Variabilitat der einzelnen Parameter definieren Atemmuster charakterisieren sich dementsprechend durch eine Volumen und Zeitkomponente sowie durch die Bewegungskomponenten des Brust korbes und des Abdomens Tobin 1992 Das Atemmuster kennzeichnet beinhaltet aber auch Zeitreihenkomponenten und kann Oszillationen beein halten Brusil et al 1980 Das Atemmuster und seine Parameter sind in Abb 2 dargestellt Die Minutenventilation Vmin bzw das Volumen das pro Minute eingeatmet wird setzt sich aus der Atemfrequenz oder rate RR und dem Atemzugvo lumen Vt zusammen Vmin RR x Vt In eleganten Studien untersuchten Clark und Euler 1972 die Zusammen hange zwischen der Atemtiefe Vt und lange der in und exspiratorischen Phasen und legten damit den Grundstein f r die Erforschung des Atemmus ters Diese Arbeit wurde von Milic Emili und Grunstein 1976 weitergef hrt wobei die Gleichung der Minutenventilation neu formuliert wurde Da die A temrate RR als 1 geteilt durch die Dauer des Atemzyklus Ttot verstanden werden kann gilt Vmin Vt x 1 Ttot Wird Das Atemzugvolumen Vt durch die Inspirationszeit Ti geteilt und 1 Ttot mit Ti multipliziert so ergibt sich Vmin Vt Ti x Ti Ttot Der erste Parame
340. s tzlichen motorischen und emotionalen metabolischen Bedarfes Vi die Feinanpassung vornimmt Es ist also das Zusammenspiel der Atmungszei ten und Vi dass den Gesamtaufwand bestimmt W rde nur Vi als Indikator der Beanspruchung im Experiment Il analysiert w rde die langsame Tap ping Aufgabe und der Multi Test zu keiner Beanspruchung f hren W rden nur die Atmungszeiten analysiert k nnten die Aufgaben nicht unterschieden werden Auch beim Betrachten der Herzrate f llt auf dass der langsame Tapping Test eine Abnahme des Pulses zeigt Die subjektiven Einsch tzun gen zeigen aber dass auch diese Aufgabe eine leichte Beanspruchung in duzierte Das w rde bedeuten dass die Beanspruchung nicht alleine eine Funktion der Aufmerksamkeitsregulation sondern eine Funktion der prim r INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 261 investierten Aufmerksamkeit sowie ihrer Regulation darstellt Der Inspirati onsfluss und die Minutenventilation reprasentieren diesen Gesamtaufwand und sind am deutlichsten mit der Beanspruchung verknupft Ti und Vi aber geben Hinweise auf die situationalen Urspr nge der Beanspruchung 9 3 Methodik Insgesamt erwies sich die entwickelte Atemmustermessumgebung RespiG als h chst zufriedenstellend f r Laborversuche Sie gew hrleistet sicheres und zuverl ssiges Handhaben der Daten automatisiertes Schneiden der Datenfiles anhand der gesetzten Marker und damit auch ein wirklich zeitglei ches
341. s Atemmusters stellt ein Instrument zur Erfassung der neu romuskul ren Regulation der Atmung und ihrer Beeinflussung dar Das Er fassen der beiden Kompartimente erlaubt detailliertere Aussagen ber das Zustandekommen des Atemzugvolumens sowie ber die Koordination zwi schen Tiefe und Frequenz der Atmung Zus tzlich k nnen durch detaillierte re chronologische Autokorrelationen kompensatorische oder verst rkende Oszillationen unter Belastung erkannt werden Brusil et al 1980 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 63 4 1 1 Messmethoden 4 1 1 1 Direkte Messung Das Atemmuster kann Uber einen Spirometer oder einen Pneumota chographen direkt gemessen werden Dies setzt jedoch voraus dass durch ein Mundst ck in das Messinstrument geatmet wird Nun hat aber ein Mund st ck an sich schon Auswirkungen auf das Atemmuster Wird also durch ein Mundst ck geatmet so nehmen sowohl VT als auch Ttot w hrend leichter bis mittelschwerer Arbeit verglichen mit unbeeinflusstem Atmen zu Peak und McCool 1992 Bloch et al 1995 Gilbert et al 1972 Dieser Mundst ckef fekt verringert sich bei zunehmend schwererer Arbeit und ist bei 100 W f r VT und bei 75 W f r Ttot nicht mehr signifikant Bloch et al 1995 Auch bei zunehmender CO2 Stimulation verkleinerte sich der Mundst ckeffekt ent sprechend Weissmann et al 1984 K rperliche anstrengende Arbeit oder hohe CO32 Ventilationsbed rfnisse scheinen demnach den Mundst ck
342. s ein automatischer Verarbeitungsmo dus keine Interferenzen verursacht muss daher angezweifelt werden wie dies auch Neuman 1987 schon getan hat Im Gegensatz dazu verursach ten die sich bewegenden Kreise in der Peripherie die auch eine Orientie rungsantwort Kandel et al 1995 ausl sen keine Interferenzen Experiment II Ohman 1986 differenziert zwischen der klassischen Orientierungsant wort non signal und einer Signal orientierten Antwort wobei die Unter scheidung der beiden auf dem Nicht bereinstimmen des Inputs mit der Situ ation klassische Orientierungsantwort oder dem bereinstimmen mit der aktuellen Aufgabe Signal orientiert basiert Wie von Ohman theoretisch postuliert verursachte die klassische Orientierungsantwort eine Interferenz hingegen die signal orientierte Antwort nicht Eine bestimmte in der Aufmerksamkeitsforschung gebr uchliche Form des Experiments n mlich mental shift scheint mir im Zusammenhang mit der Aufmerksamkeitsregulation sehr wichtig und es lohnt sich dieses Verfahren n her anzuschauen Jersild 1927 f hrte erstmals ein Shift Experiment INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 243 durch in dem er von seinen Versuchspersonen forderte zwischen verschie denen Rechnungsaufgaben hin und her zu wechseln und zwar nicht block weise sondern innerhalb der verschiedenen Elemente der jeweiligen Aufga be Er gab den Versuchspersonen z B eine Liste mit 25 zweiste
343. sbedingungen kann eine hohe Pravalenz von Schmerz oder klinischen Symptomen im oberen M Trapezius aufgezeigt werden Winkel und Westgaard 1992 Eine Aufgabe die eine deutliche M Trapezius Aktivierung beinhaltet birgt l ngerfristig die M glichkeit Beschwer den zu verursachen Es muss hier angef gt werden dass die hohe Trapezi us Aktivierung w hrend der Aufgaben mit Tracking T1 und T3 auch verein zelte direkte Trapezius Aktivierung beinhalten kann insbesondere wenn Po sitions nderungen des Armes durchgef hrt wurden In den gemachten Vi deoaufnahmen konnte dies zwar nicht best tigt werden Wir k nnen aber nicht mit Sicherheit ausschliessen dass hier eine gewisse systematische Verzerrung vorliegt und desshalb der M Trapezius nicht vollst ndig als Auf gaben irrelevante Muskulatur anzusehen ist Die vorliegende Untersuchung zeigt deutlich dass Aufgaben die eine konti nierliche oder hochfrequentige Aufmerksamkeit Handlung Handlungs ber wachung und Korrektur ben tigen mit einer erh hten Aktivierung des M Trapezius und einer Zunahme des Vi und MV einhergehen Die Aktivit t des M Frontalis zeigt eine anderes Muster auf sie war insbe sondere bei der Multitestaufgabe der Kombitestaufgabe aber auch beim Tracking am h chsten und bei den beiden Tapping Aufgaben tiefer Die Gr ssenordnung der M Frontalis Aktivierung in Prozent der Maximum Vo luntary Contraction entspricht den Befunden von Waersted und Westgaard
344. schie denen Zeiten an verschiedenen Repr sentationen teilnehmen k nnen und die neuronale Antwort eines individuellen Neurons vom Kontext in dem das Neuron aktiv ist abh ngt Singer 1994 meint dass die Aktivit t von verteil ten Neuronen synchronisiert werden muss um Einfluss auszu ben weil nur koh rente Aktivit t die Chance der Weiterverarbeitung besitzt Die Idee des Zusammengeh rens Binding durch synchrone Entladungen wurde als m glicher zugrundeliegender Mechanismus f r die Integration verschiedener Sinnes Modalit ten Damasio 1990 der Aufmerksamkeit Crick 1984 sowie des Bewusstseins Crick und Koch 1990 vorgeschlagen Singer 1994 meint dass Zellverb nde die f hig sind Aufmerksamkeit auf sich zu ziehen hoch koh rente Entladungen aufweisen Dies kann die bottom up Auswir kungen von Reizen erkl ren sog automatische Verarbeitung z B die schlechten Ger che waren f hig wahrscheinlich ber eine Verst rkung aus den emotionalen Hirnstrukturen limbisches System Amygdala eine Syn chronisierung von Zellverb nden im geruchsverarbeitenden System auszu l sen und so die Aufmerksamkeit auf sich zu ziehen erkl rt aber nicht so INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 231 genannte top down Auswirkungen Es erklart nicht die Auswirkungen der Motivation oder der Anweisungen des Experimentators Anhand von Blutflussmessungen im Gehirn schloss Roland 1985 the brain seems to prepare
345. spirationsvolumen noch nicht im Detail verstanden wird weisen die Befunde darauf hin dass das Inspirationsvolu men den situationalen metabolischen Bedarf repr sentiert Dieser setzt sich aus motorischen emotionalen und aufmerksamkeitsregulatorischen Anteilen zusammen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 10 Auch praktische Empfehlungen insbesondere auf der Ebene der Aufgaben gestaltung werden aus den Experimenten abgeleitet INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 11 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 12 2 Einleitung Cette question du souffle est en effet primordiale elle est en rapport inverse avec l importance du jeu ext rieur Aus Antonin Artaud 1964 Le th atre et son double 2 1 Kulturgeschichtlicher Exkurs Der eigentlichen Thematik dieser Forschungsarbeit m chte ich einen kurzen geschichtlichen Exkurs vorausschicken da mir dies wichtig erscheint um unsere Untersuchungen in einen gr sseren Zusammenhang zu stellen Bekanntlich hat das Menschen und Lebensbild der Griechen unser europai sches Denken wesentlich gepr gt Atem bedeutet f r die Griechen zur Zeit Homers in erster Linie Bewusstsein Bewusstsein beinhaltet f r sie F hlen Wahrnehmen Denken sowie auch die Vorbereitung zum Handeln Sterben wird dadurch gekennzeichnet dass der Atem den K rper definitiv verl sst Der Tote im Reich des Hades hat keinen Atem kein B
346. ss so erfordert dies eine aktive Kontrolle Wenn nun zwischen zwei nicht dominanten Aktions programmen gependelt werden muss so w re zu erwarten dass die Shift Kosten gr sser werden da beides Mal ein dominantes Programm zu Uber wunden w re also mehr Kontrolle ben tigt w rde Die Shift Kosten waren aber im Experiment von Allport et al 1994 gleich gross unabh ngig davon ob nun zwischen einem dominanten und einem nicht dominanten Aktions programm gewechselt werden musste oder zwischen zwei nicht dominanten Allport et al 1994 Allport zeigt aber auch auf dass die Shift Kosten nicht auf die f r eine Kontroll Prozedur ben tigte Zeit zur ckzuf hren sind son dern auf sog Interferenzen Offenbar ist es der Kontfliktl sungs Prozess der INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 244 Zeit ben tigt bis entschieden wird welches Aktionsprogramm anzuwenden ist wenn ein st rendes Schema schon vorher aktiviert war Auch die Zeit zwischen den Stimuli wurde variiert in der Annahme dass die Zeit das zuvor aktiv gewesene Aktionsprogramm weniger wirksam werden liesse doch dies brachte keinen Vorteil Das bedeutet dass man nach dem Sich Wegwenden von einem Aktionsprogramm vorerst warten muss bis der nachste Stimulus erfolgt der eine Aktion zu triggern vermag Ein weiteres Experiment dersel ben Forschergruppe Allport et al 1994 zeigte auf dass unmittelbar nach dem Wechsel eines Stimuluskriteriums zwisch
347. ss Extraversion negativ mit der Minutenventilation und positiv mit dem CO Level korreliert Insbe sondere aber bei den Atemantworten auf die gezeigten Bilder unterschieden sich die Extravertierten deutlich von den brigen Versuchspersonen Keine Abh ngigkeit von Extraversion wurde hingegen f r Herzrate und Hautleitfa higkeit und auch nicht f r die affektiven Einsch tzungen beobachtet Die Extravertierten verl ngerten Ti unter tiefem Arousal wogegen die Neut ralen und Introvertierten Ti schon bei tiefem Arousal etwas verk rzten Mit zunehmendem Arousal verk rzten die Extrovertierten Ti ebenfalls d h die generelle Richtung der Abh ngigkeit von Ti mit der Erregung war gleich wenn auch auf einem anderen Niveau Shift Die Extravertierten zeigten ebenfalls die Tendenz zu gr sseren Atemvolumen als die anderen beiden Gruppen Was den Inspirationsfluss Vi Ti und die subjektive Einsch tzung der Erregung betrifft unterschieden sich die verschiedenen Per s nlichkeitstypen allerdings nicht voneinander Obwohl eine Aktivierung stattfand scheinen die extravertierten Personen ihre Atemantwort auf den usseren Stimulus und dessen Verarbeitung ausgerichtet zu haben w h rend die Neutralen und Introvertierten Ti auf ihre innere Erregung ausrichte ten Lehmann 1914 stiess auf ein hnliches Verhalten wie wir es bei den Extravertierten festgestellt haben wenn sich die Versuchspersonen voll st ndig einem Affekt hingaben Dies entsp
348. ssische Unterscheidung zwischen Orientierungs und Abwehrreaktion basiert auf einer Intensitats Empfindlichkeits Umschaltung der HR Antwort von der Dekzeleration zur Akzeleration Zudem sollte die spate Akzeleration nicht habituieren sondern bei Reizwiederholungen immer empfindlicher rea gieren Vila et al 1997 Die spate Akzeleration im kardiopulmonalen System stimmt einerseits Uberein mit dem traditionellen Verstandnis der Abwehrre aktion als einer Abkehr vom Reiz hin zur Schutzreaktion Sokolov 1963 andererseits aber auch mit der Induktion der sogenannten fight or flight Reaktion wie wir sie aus Tierversuchen kennen Turpin 1986 Die Auswirkungen der Reizenergie auf das automatische Antworten stellt einen wichtigen Fokus der psychophysiologischen Forschung dar seitdem Sokolov 1963 sowie Graham und Clifton 1966 in ihren Studien eine Un terscheidung zwischen Orientierungs Schreck und Abwehrreaktionen vor nahmen Tabelle 1 vermittelt einen Uberblick Uber diese Reaktionen ihre Charakteristika sowie ihre Ausl ser 1 Phase 2 Phase Name Orientierung Schreck Abwehr Latenzzeit Millisekunden Millisekunden Sekunden Gew hnung Ja Ja nein Vermittlung neural N vagus neural neural und humoral Reiz Neuheit Intensit t Neuheit Anschwell Intensit t und Signifi moderat zeit kurz Intensit t kanz hoch Funktion Informations Unterbruch Schutz und verarbeitung withdrawl Alarmreaktion Aus
349. ssung aufgeklebt worden war wurden die verschiedenen Signale am PC berpr ft Nachfolgend wer den die einzelnen Vorbereitungsschritte genauer erkl rt 6 2 4 4 1 Puls und Herzfrequenz F r die Erfassung der Herzfrequenz und des Pulses wurden den Probanden drei EKG Elektroden auf der linken K rperseite direkt auf die Haut appliziert Die Positionierung der Elektroden geschah folgendermassen gt S Schwarze Elektrode oberhalb des Armes links p7 x B_ gt B Blaue Elektrode in der Mitte des K rpers i b 4 gt R Rote Elektrode unterhalb des Armes links INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 128 Die Elektroden wurden mittels Verbindungskabel an den batteriebetriebenen Varioport angeschlossen Da Varioport w hrend des Versuches mit dem PC verbunden war konnten diese Messungen on line verfolgt werden 6 2 4 4 2 Muskelaktivit t Zur Messung der Muskelaktivit t wurden insgesamt 7 EMG Elektroden auf die Haut geklebt F r die EMG Messung war es notwendig die oberste Hautschicht zu entfernen was mittels Peeling Schw mmchen Jana Migros erreicht wurde Anschliessend wurde die Haut mit Alkohol gereinigt um eine m glichst fettfreie Hautoberfl che zu erhalten Um die Signalleitung sicherzustellen wurde eine hautfreundliche Salbe E lektroden Creme Marquette Hellige auf die Mitte der Kathoden aufgetragen Es wurden folgende Elektroden appliziert gt 1 Elektrode als Grund
350. st dass die Ged chtnissaufgabe und die Ger che auf dieselbe kongitive Ressource zur ckgreifen Interferenz Lorig INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 187 1998 argumentiert dass Ger che zeitliche Gemische darstellen Um ol faktorische Signale zu interpretieren muss das zentrale Nervensystem neu rale Codes ber eine gewisse Zeitdauer akkumulieren Daselbe gilt f r die Farbsequenz Aufgabe man muss die letzten zwei Farben im Kopf behalten um zu entscheiden ob mit der neuen Farbe die Sequenzbedingungen erf llt sind Dies k nnte zu der gefundenen Interferenz f hren Ein Zur cknehmen der Aufmerksamkeit bei Mehrfachaufgaben betrifft h ufig das Arbeitsged chtnis oder induziert eine Verlagerung auf einen weniger Ressourcen gebrauchenden Kontrollmodus Hockey 1997 Aufgaben die das Arbeitsged chtnis brauchen werden generell als St rungs empfindlich angeschaut werden sie aber als Prim raufgabe wahrgenommen werden sie aufrechterhalten in der Form dass neue Arbeitsweisen eingef hrt werden Diese Untersuchung zeigt dass unangenehme Ger che St rfaktoren dar stellen die f hig sind eine Orientierungsreaktion auszul sen und Aufmerk samkeit abzulenken Ein so einfacher St rfaktor wie ein schlechter Geruch kann eine Person von seiner Aufgabe ablenken wenn auch wahrscheinlich nur kurz und verschlechtert seine Leistung Dieser Befund schliesst wichtige Implikationen mit ein die zu ber
351. st tigkeiten Huber Verlag Bern Hackman JR and Oldham GR 1975 Development of the job diagnostic survey J Appl Psychology 60 159 170 Haldane JS Meakins JC Priestley JG 1919 The respiratory response to anoxaemia J Physiol Lond 52 420 432 Hamm A O and Vaitl D 1993 Emotionsinduktion durch visuelle Reize Validierung einer Stimulationsmethode auf drei Reaktionsebenen Psychologische Rundschau 44 143 161 Hankins T C Wilson G F 1998 A comparison of heart rate eye activity EEG and sub jective measures of pilot mental workload during flight Aviat Space Environ Med 69 360 7 Harding R M 1987 Human respiratory responses during high performance flight AGAR Dograph No 312 NATO OTAN Neuilly sur Seine France Harper RM Frysinger RC Trelease RB Marks JD 1984 State dependent alteration of respiratory cycle timing by stimulation of the central nucleus ofthe amygdala Brain Research 306 1 8 Hart S G Hauser J R 1987 Inflight application of three pilot workload measurement techniques Aviat Space Environ Med 58 402 10 Harver A Kotses H 1987 Effects of auditory stimulation on respiration Psychophysiology 24 26 34 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 273 Hebb DO 1949 The organisation of behaviour New York Wiley Hey EN Lloyd BB Cunningham DJC Jukes MGM BoltonDPG 1966 Effects of various respiratory stimuli on the depth and frequency of breathing in man
352. t dass die Beziehung zwischen Leistung und Arousal einer inversen U Kurve folgt indem die Leis tung am besten ist wenn die Erregung ihr Optimum erreicht H chstwahr scheinlich ist die Form und Lage der U Kurve aufgabenspezifisch und die im Experiment Il gestellten Aufgaben weisen hnliche U Kurven auf Da es ja INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 252 gemass der Yerkes Dodson Regel kontraproduktiv ware das Arousal Uber ein Optimum hinaus zu steigern und da das Optimum bei den verschiedenen Aufgaben wie angenommen hnlich gelagert ist sollte Ti nicht zwischen den Aufgaben differenzieren wie wir es in der Untersuchung II gefunden ha ben Es wird hier postuliert dass Arousal Ti moduliert und dass die Feinan passung der Atmung an die metabolischen Bed rfnisse sowie an die Be d rfnisse h herer Kontrollzentren bei einem gegebenen optimalen Ti ber Vi erfolgt Das bedeutet dass sich die Beanspruchung durch mentale Arbeit im Inspirationsfluss und bei zunehmender Beanspruchung vor allem im gestei gerten Inspirationsvolumen Vi abbildet Dies k nnte auch erkl ren warum einige Studien welche die Atmungsfrequenz als Indikator f r die mentale Beanspruchung heranzogen keinen Zusammenhang zwischen dem Schwie rigkeitsgrad der gestellten Aufgaben und der Atemfrequenz bei deren L sung fanden z B Veltman und Gaillard 1998 Die Untersuchung ber die Auswirkung induzierter Gef hle auf die Atmung
353. t reine Luft angeboten dann Luft mit einer minimalen Geruchskonzentration mittels desselben Geruchsaufbereitungs und Zuf hrungssystem wie oben beschrieben Die Geruchskonzentration wurde schrittweise erh ht jeweils intermittierend mit reiner Luft bis die Vp angab den Stoff zu riechen Zur Kontrolle wurden noch zwei h here Konzentrationen verabreicht Nach einer Pause von einer Minute wurde das Prozedere wiederholt Pro Geruch wurde dieses Vorgehen drei Mal wiederholt Die individuelle Geruchsschwelle er gab jene Konzentration bei der die Vp mit Sicherheit alle drei Male das Rie chen des Geruchs best tigte In Tabelle 26 sind die individuellen Geruchs schwellen zusammengestellt 7 2 5 Atemparameter Die Aufnahme und Auswertung der Atemparameter ist im Kapitel Aufbau einer Atemmustermessumgebung detailliert beschreiben kann also dort nachgelesen werden 7 2 6 Mentale Aufgabe Multi Test Der Multi Test ist ein trimodaler Computertest bestehend aus einem Tra ckingtest einem Ged chtnistest und einem peripheren Aufmerksamkeitstest Eine genaue Beschreibung des Multitestes findet sich im Kapitel Verschie dene mentale Augaben Bei diesem Versuch spielt die Leistung oder wie sie INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 164 gemessen werden kann eine Rolle darum wird hier speziell darauf einge gangen Der Vp standen ein Bildschirm eine Tastatur ein Digitalisierbrett und ein Stift zur
354. t immer gleich verhalten Diese K rperposition ist an sich nicht k nstlich das Verharren in dieser Po sition hingegen schon Wir verharren normalerweise keine zwei Minuten in einer derart stark abgedrehten Haltung sondern f hren das Becken nach Einerseits ist anzunehmen dass die Ver nderungen in der AB Wand nicht in einer adequaten Volumenver nderung resultiert da die Effizienz des Zwerchfelles durch die abgedrehte Haltung wom glich herabgesetzt wird Andererseits strecken wir die Wirbels ule um uns im Kreuz abdrehen zu k nnen vergr ssern also den hinteren axialen Abstand Dadurch k nnten sowohl die hintere Thoraxwand als auch die hintere Abdominalwand verklei nert werden und beide Koeffizienten w rden demnach bersch tzt Zus tz lich ist in Betracht zu ziehen dass in dieser Stellung respiratorische Hilfs muskeln beigezogen werden welche die ussere Atmung ver ndern Die erhaltenen Datenfiles waren riesig sie umfassten schlussendlich meh rere Gigabytes und die Handhabung dieser Files stellte uns vor etwelche Probleme Insbesondere das Schneiden der zwei Datenfiles Respitrace Werte und Pneumotachographen Werte von Hand auf Grund parallel auf genommener Zeitzeichen war mit grossen Unsicherheiten behaftet F r die Korrelation physiologischer Daten ist die simultane Aufzeichnung essenziell Dies gilt nicht nur f r die Respitrace und die Pneumotachographen Daten sondern auch f r weitere zus tzlich zu erfassende p
355. te Liegepositionen un tersucht und der Begriff Sitzen wurde nicht genau definiert Wir stellten uns daher die Frage wie das Wechseln der Sitzposition die Volumenwerte be INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 69 einflussen w rde Insbesondere f r Messungen am Arbeitsplatz sind Wech sel in der Sitzposition von grosser Bedeutung INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 70 4 2 Experimentelle Untersuchung l Einfluss von Positions wechsel Fragestellung Beeinflusst eine Ver nderung der Sitzposition verglichen mit der Position in der die volume motion Koeffizienten kalibriert wurden Kalib rierungsposition bei anthropometrisch hnlichen jungen M nnern siehe Tabelle 5 das mittels Respitrace erfasste Atemzugvolumen unter kontrollier ten klimatischen Bedingungen Zus tzlich sollte das Experiment folgende Fragen kl ren Wo liegen die Feh lerquellen im Umgang mit den riesigen Datenmengen Welche Schritte sind mit grossen Unsicherheiten verbunden Was muss technisch unternommen werden um valide Daten zu erhalten Parameter Einheit Mittelwert SD Alter Jahre 27 8 3 71 K rpergr sse M 1 79 0 05 K rpergewicht Kg 73 4 11 0 Body Mass Index kg m2 22 8 2 68 Unterschenkell nge Cm 56 2 1 46 Sitzh he Cm 47 1 68 Ges ss Kniel nge Cm 59 1 4 72 Sitztiefe Cm 47 8 2 93 RC Inspiration Cm 96 7 4 18 RC Exspiration Cm 91 7 4 76 Abdomen Inspiration Cm 84 5 6 87 Abdomen E
356. ter Vt Ti wird mittlere inspiratori sche Flussrate oder Inhalationsfluss eigentlich Vi Ti und der zweite Ti Ttot fraktionale Inspirationszeit genannt Vi Ti wird als Mass f r den Einat mungsantrieb verstanden Vi Ti bezeichnet die mechanische Transformation der neuralen Aktivit t und korreliert gut mit standardisierten Kennzeichen des Atmungszentrums Die fraktionale Inspirationszeit Ti Ttot ist das Mass f r das Verh ltnis zwischen der Einatmung und der Ausatmung und kann einen groben Hinweis auf eine Verengung der Atemwege darstellen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 61 Flow Inspiration Pause Pause Imin 1 Abbildung 2 Die Parameter eines Atemzuges einmal als Fluss Zeitkurve einmal als Volumen Zeitkurve dargestellt Konno und Mead 1967 gingen davon aus dass die Lunge in Bezug auf ihre mechanische Bewegung aus zwei Kompartimenten zusammengesetzt ist und zeichneten die Bewegung des Rippenkompartimentes RC und des abdominellen Kompartimentes AB auf einem X Y Diagramm auf Dies er laubte gleichzeitig die Bestimmung der relativen Bewegung der beiden Kompartimente Modell der Volumenver nderung nach Konno und Mead 1967 AV a ARC B AAB wobei a B Korrekturfaktoren des Brustkorbes bzw des Bauches sog volume motion coefficients darstellen INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 62 Mittels Eichung der Bewegung bei Volumenverschiebungen in
357. the cortical fields expected to be needed for a task Fur Roland 1995 impliziert die Kontrolle der Aufmerksamkeit dass das Gehirn eine spezifische Organisation von verschieden scharf eingestellten tuned Feldern und Arealen unterhalt Duncan 1986 1993 betont die Wichtigkeit von Zielen f r die Selektion von Information und f r das Verhalten Er be schreibt dies als Prozess der den passenden Input f r die aktuelle Aufmerk samkeitsschablone sucht und diese spezifiziert welche Infor mationen ge braucht werden Mentaler Aufwand hat also gewiss etwas mit Aufmerksamkeit zu tun Auf merksamkeit wurde als Funktion der Perfomance Ressourcen definiert Nomran und Bobrow 1975 Wickens 1984 f hrte den Begriff der mentalen Ressourcen f r Aufmerksamkeit Effort und mentale Kapazit t ein Die hier vertretene Meinung ist dass mentaler Aufwand Aufmerksamkeit bedeutet Aufmerksamkeit mag noch kein einheitlich definiertes Konzept darstellen ist aber intuitiv zug nglich im Gegensatz zu mentalem Aufwand Schon 1986 betonte hman dass heutige Arbeitsaufgaben sowie ihre Um gebung man made sind und sich erst in den letzten 200 Jahren entwickelt haben und dass wenn man das Verhalten des Menschen verstehen will die evolution ren Prozesse zu ber cksichtigen sind Lang et al 1997 f hrte den Begriff der motivierten Aufmerksamkeit ein f r die Beschreibung der na t rlichen selektiven Aufmerksamkeit Er zeigt auf dass die nat rliche
358. tipliziert werden um das Volumen in Milliliter zu erhalten 6 SM1 1 State Marker 1 Kann maximal 1 mal pro Se x kunde seinen Wert andern Markierung von ZU Re wird in der Regel f r die Mar kierung der Versuchsphasen verwendet 7 SM2 1 State Marker 2 Kann maximal 1 mal pro Se gt kunde seinen Wert ndern Markierung Yon Zust nden wird in der Regel f r die Mar kierung von Subphasen ver wendet 8 EM 1 Event Marker Hat maximal 1 mal pro Se Markierung von Einzelereignis KUNEREINSUEMNSTLUDBISIENN sen Tabelle 10 Beschreibung der lor Datei INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 5 3 3 7 Kalibrierungs Respidaten loc 115 Die Kalibrierungsdaten fallen wahrend der Pre und Post Kalibrierung 2 Da teien von RespiG an und werden in MATLAB von RespiG Cal zur Bestim mung des Faktors f r die cal Datei ausgewertet Tabelle 11 Spalte Kurzbezeichnung Bedeutung Bemerkung 1 T s Zeit in Sekunden seit Messbe Beginnt immer bei 0 000 auf ginn Millisekunden genau Bei j j den Samplerate z B Die Aufzeichnungsgeschwin angera digkeit richtet sich nach der 600 auf 1 1000 gerundet Respiscanrate default 200 Hz 2 ADSUM V Summen Signal der zwei RIP ADSUM RC AB Bander 0 400 Volt 100 Vt vgl 3 3 FLOW V Flow des Pneumotachographen Nach Eichung mit einer 3 CPX D Liter Spritze erh lt man aus dem integrierten FLOW das Volum
359. tively evaluated stress during simulator flight Aviat Space Environ Med 54 685 690 Loeb M 1986 Noise and Human Efficiency Chichester John Wiley amp Sons pp 210 215 Lopato M Onal E Ginzburg AS 1983 Respiratory muscle function during CO2 rebreathing with inspiratory flow resistive loading J Appl Physiol 54 475 482 Lorig TS 1999 On the similarity of odor and language perception Neuroscience and Biobehavioral Reviews 23 391 398 Luczak H 1993 Arbeitswissenschaft Berlin Springer Lum LC 1976 The syndrome of habitual hyperventilation In OW Hill Ed Modern trends in psychosomatic medicine London Butterworth Mador M J and Tobin M J 1991 Effects of alterations in mental activity on the breathing pattern in healthy subjects Am Rev Respir Dis 144 481 487 Mador MJ Acevedo FA 1991 Effect of respiratory muscle fatigue on breathing pattern during incremental exercise Am Rev Respir Dis 143 462 4668 Malmo R 1959 Activation a neuropsychological dimension Psychological Review 66 367 386 Maltzman I 1977 Orienting in classical conditioning and generalization of the galvanic skin response to words An overview Journal of Experimental Psychology General 106 111 119 Marstedt G Last R Wahl WB Miller R 1993 Gesundheit und Lebensqualitat Bremen Angestelltenkammer MacLeod CM 1991 Half a century of research on the Stroop effect An integrative review Psychological Bulletin 109 163 203 M
360. torische Umsetzung nach sich ziehen Es kommt am Arbeitsplatz selten vor dass wir nur denken ohne unsere Gedanken auch umzusetzten Auch berwachungsarbeit f hrt zu einer motorischen Umsetzung Wenn ein L mpchen blinkt muss ein Schalter gedr ckt werden Die Auswirkungen von Aufgaben mit verschiede nen motorischen und kognitiven Anteilen auf die Atmung wurden bisher nicht untersucht Im Experiment Physiologische Ver nderungen durch Aufgaben mit verschiedenen kognitiven und motorischen Anteilen wird dieser Frage stellung daher erstmals nachgegangen Zus tzlich wird die muskul re Akti vierung von Aufgaben irrelevanter Muskulatur erfasst da Zusammenhange zwischen Atmung und muskul ren Symptomen postuliert wurden Carayon et al 1999 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 53 3 3 5 Emotionen Emotionen werden im Allgemeinen mit Motivation und Verhalten assoziiert Frijda 1986 Emotionale Reize k nnen Zust nde hoher fokussierter Auf merksamkeit ausl sen Wie im Kapitel 3 1 ber die Beanspruchung durch mentale Arbeit bereits erl utert wurde lauten also die Schl sselbegriffe f r das Verst ndnis der mentalen Arbeit und ihrer Regulation Motivation und Verhalten Die Frage wie Emotionen die Atmung beeinflussen k nnen ist im Verlauf des letzten Jahrhunderts immer wieder aufgegriffen worden und trotzdem ist auf diesem Gebiet bis heute noch manches unklar geblieben Dies r hrt wohl nicht zuletzt a
361. tors ADSUM Vt zu Vt sowie Mess berpr fung iv RespiG Conv MATLAB Auswertung und Aggregation der Roh Messdaten zu u a Tidal Volumina und In Exspirationszeiten 5 2 2 RespiG Virtual Instruments Das Hauptmodul wurde als LabView Virtual Instrument in der grafischen Programmiersprache G realisiert Abspaltbare Teile wurde als Sub Virtual Instruments eine Art Unterprogramm implementiert und konnten somit u a auch in RespiG Kalibrierung wieder verwendet werden Virtual Instru ment LabView Dateiname Funktionsbeschrieb RespiG_Start vi RespiG Atemmuster Messungen Hauptmodul welches zum Aufzeichnen des eigentlichen Versuches und zum Starten von RespiG Kalibrierung dient RespiG_Information vi Dialogbox welche Informationen zum Pro gramm anzeigt RespiG_Preferences vi Dialogbox welche die Einstellung von Scan rate und die Auswahl der aufzuzeichnenden Logfiles erlaubt RespiG_Calibration vi RespiG Kalibrierung RESPIG Ts RespiG_Timestamps vi Erzeugung von Timestamps Array fur die R Logfiles anhand der Scanrate RES PIG RespiG_Globals vi Globale Variablen welche von mehreren VI s geschrieben und oder gelesen werden RespiG_Store vi Abspeicherungsroutine f r Arrays als Logfi les RESPIG Tabelle 9 Funktionsbeschreib der RespiG Files INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 85 Die kleineren Vl s sind recht einfac
362. trace PLUS B nder sind je nach Position Spannung und Versuchsperson unterschiedlich Es kann nicht davon ausgegangen werden dass bei der gleichen Person an verschiedenen Tagen aber glei chem Versuch der Umrechnungsfaktor bereinstimmt und deshalb nicht neu ermittelt werden m sste Fesr a RespiG Atemmuster Messungen LabView amp Die Bildschirmmaske des Hauptmoduls RespiG Atemmuster Messungen vgl Abbildung Abbildung 5 weist verschiedene interaktive Elemente auf 5 3 3 1 Buttons Die Buttons bewirken folgendes Die Aufzeichnung wird gestartet Vorg ngig wird nach den zu START F4 Fal verwendenden Dateinamen f r die Messdaten gefragt Je nach Einstellungen werden nur Respidaten Respitrace PLUS und Pneumotachograph CPX D oder auch EMG Daten in ver schiedene Dateien aufgezeict Die angegebenen Dateien wer den vorg ngig gel scht um keine alten und neuen Messdaten zu vermischen Die mitprotokollierte Zeit startet am Aufzeich nungsbeginn jeweils bei 0 Sekunden W hrend die Aufzeichung l uft kann jederzeit mit STOP der STOP F4 a Fal Messvorgang beendet werden INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit INFO F5 Einstellungen ndern F6 104 Wichtig Die Messung kann erneut gestartet werden jedoch werden die Messdaten in neu anzugebende Dateien geschrie ben und NICHT hinten an bestehende Daten einer fr heren Aufzeichnung angeh ngt Allgemei
363. tration sei hier die Untersuchung von Wientjes et al 1998 genauer beschrieben Nach einer Ruhephase mussten die Versuchspersonen unter drei gegebenen Voraussetzungen einen Ged chtnis Vergleichstest l sen Die ersten beiden Voraussetzungen unterschieden sich nur darin dass Feed back den Probanden einmal gegeben und einmal vorenthalten wurde Die dritte Voraussetzung die jeweils erst am Schluss folgte bestand darin dass den Versuchspersonen einen Geldbonus offeriert wurde falls sie eine bessere Leistung erzielen sollten als unter den beiden vorangegangenen Voraussetzungen Die Minutenventilation nahm unter allen drei Vorausset zungen zu und zwar in der Reihenfolge ohne Feedback mit Feedback mit Bonus Gleichzeitig nahm die RR unter allen drei Voraussetzungen zu wo bei sich jedoch zwischen den verschiedenen Bedingungen keinen Unter schied feststellen liess Die Atemtiefe Vi nahm beim Test ohne Feed back ab bei den Testen mit Feed back und mit dem in Aussicht gestellten Bonus hingegen war die Atemtiefe gleich wie unter im Ruhezustand Der Inhalati onsfluss kovariierte weitgehend mit der Minutenventilation ferner wurde eine leichte Hyperventilation induziert Boiten 1993 machte verschiedene experimentelle Aufgaben zum Gegens tand seiner Untersuchung Dazu geh rten mentale Arithmetik eine Reakti ons bung eine Entspannungs bung sowie vier k rperliche bungen abge stuft nach Schwierigkeitsgrad Beim Ausf hren der k rperli
364. tungen sind nicht die Ausnahme sondern die Regel und werden als Mehrfachverrichtun gen bezeichnet Richter und Hacker 1998 Solche Aufgaben k nnen die meisten Menschen unter normalen Umst nden ohne grosse Probleme aus f hren Die einen erzielen bessere Resultate als die anderen die Stabilit t der Resultate einer Person ist erstaunlich hoch Nehmen wir nun an die arbeitende Person hat eine durchwachte Nacht hin ter sich Dann w re zu erwarten dass sich ihre Leistung verschlechtert Das kann aber muss nicht der Fall sein Wom glich kneift sie sich in den Hin tern das heisst sie strengt sich mehr an um eine gleich gute Leistung zu erbringen n mlich durch eine Aufwandsteigerung oder einen speziellen mentalen Effort Der betreffenden Person steht es aber auch offen ihren An spruch an die eigene Leistung herabzusetzen was nat rlich infolge der Anspruchsniveau Senkung zu einer Verschlechterung ihrer Leistung f hrt Ferner kann sie sich bei einer Mehrfachverrichtung daf r entscheiden eine der Verrichtungen nicht mehr zu erf llen und sich statt dessen nur noch auf die anderen beiden zu konzentrieren Damit ist die urspr ngliche Aufgabe neu definiert Eine gestellte Aufgabe wird a priori vom die Aufgabe ber nehmenden neu definiert INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 22 Das folgende Beispiel soll dies illustrieren Ein einfacher Arbeiter der sich an einer Untersuchung ber L su
365. u kommt es vor dass alle Inputsignale eine sehr schnelle Schwingung 0 25V ausf hren Das Signal wirkt verzittert Dies tritt v a auf wenn die angeschlossenen Ger te ein oder ausgeschaltet werden und kann einige Zeit andauern Werden die Ger ten nicht an den gleichen Stromkreis oder zumindest nicht direkt an die gleiche Strom Steckleiste wie der Computer ange schlossen was zu einer sogenannte Brummschlaufe f hren kann so tritt diese schnelle Schwingung nur noch auf unverbundenen Kan len auf wo es keine Rolle spielt Mittels Spektralanalyse in MATLAB konnte diese schnelle Schwingung auf eine St rung bei 50 Hz lokalisiert wer den INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 90 Figure Mo 1 Eo ER Window Help Spectrogramm des flow channels NUR das Kabel war in der Klimakammer ohne 3 bei sollen Frequency 8 8 88 8 8 8 8 10 Abbildung 7 Spektrogramm der St rung Brummschleife 5 2 4 RespiG Kalibrierung LabView Obwohl man denken k nnte die Kalibrierungsmessungen w rden einfacher ausfallen als das Hauptmodul ist der Kontrollfluss hier etwas anspruchsvol ler Es wird in mehreren automatisch inkrementierten Phasen aufgezeich net Die Grundideen sind jedoch die gleichen wie im Hauptmodul 5 2 5 RespiG Cal MATLAB Ziel von RespiG Cal ist das Bestimmen eines Umrechnungsfaktors b von ADSUM Vt Respitrace PLUS nach Vt integrierter FLOW Mit
366. uch daher dass v llig verschiedene psychophysiologi sche Konzeptionen ber Emotionen vorliegen Ein entscheidender Grund daf r ist jedoch sicher auch darin zu sehen dass im Labor hergestellte Ge f hle stets von aussen induzierte Gef hle darstellen die sich wahrscheinlich leichter unterdr cken oder kontrollieren lassen als eigene spontane Gef h le Eine bersichtliche und ausf hrliche Darstellung der Gef hle und Atem muster findet sich bei Boiten et al 1994 In der nachfolgenden Tabelle 2 sind die wichtigsten Zusammenh nge zwischen den verschiedenen Formen des Atmens einerseits und den entsprechenden Gef hlen sowie den menta len Einfl ssen andererseits kurz dargelegt Atemantwort Assoziierte emotionale und mentale Referenz Einfl sse Schnelles und tiefes Atmen Gesteigerte Bereitschaft zum Handeln in RR T vt einem positiven oder negativen Sinn Zustande gesteigerter Aufregung Woodworth Schlos Angst Arger und Freude berg 1955 Ax 1953 Hypnotische Suggestion oder vorgestell Morgan 1985 te k rperliche T tigkeit Gallego et al 1996 Schnelles und oberfl chliches Bereitschaft zum Handeln mit einem Atmen gewissen Grad an inhibitorischer Kon RR 7 VtJ trolle Konzentrierte Aufmerksamkeit meist Vi Ti T Variationen in der Tiefe der Atmung bei Wientjes 1993 schnellem Atmen korrespondieren mit Boiten et al 1994 verschiedenen Punkten auf einem Inhi bition Exzitations Kontinuum Mit Stress v
367. uch einen Einfluss auf Ti aus bt gemittelt ber die zwei Minuten in denen der Geruch anwesend war Um den Einfluss zu verdeutlichen ist in Abbildung 30 Ti als Box Plot f r die ver schiedenen Ger che sowie f r Ruhe und mentale Arbeit dargestellt Es zeigt sich dass Ti unabh ngig von der mentalen Arbeit bei Menthol und Ammoni ak Geruch 2 und 4 k rzer ist als bei den Ger chen Pentylacetat und Schwefelwasserstoff Die Frequenz RR verh lt sich gleich wie Ti und wur de da keine Varianzgleichheit besteht nicht aufgezeichnet Um das Verhal ten von Ti unter NH3 und Menthon zu berpr fen wurden diese beiden Ge r che separat einer Varianzanalyse unterzogen Der Effekt der Geruchsin tensit t auf Ti wird bei NH3 signifikant F 4 26 p 0 048 nicht aber bei Menthon Verschiedene Interaktion wurden festgestellt wie in Tabelle 28 ersichtlich Nur die Interaktion zwischen Kognition und Geschlecht in der Variable RC ist erster Ordnung und weist darauf hin dass unter der mentalen Arbeit die M nner st rker mit dem Zwerchfell atmeten die Frauen aber nicht INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 171 N N N N L VY L Vv aw OP AS ae aw WO lt A Rest mental Task gt lt gt Abbildung 30 Ti dargestellt als Box Plot aufgetrennt in Ger che und Bedingungen wobei nur Ruhe mit st rkerem Geruch und mentale Aufgabe mit st rkerem Geruch dargestellt sind Die Geruchsreihenfolge
368. uch sollte eine Kalibrie Time s 21 06 99 tung durchgef hrt werden Dadurch kar n ADSUM 16 53 28 auf FLOW abgestimmt werden und die Zuverl s sigkeit der Messungen kann berpr ft werden Statemarker 1 Statemarker 2 Eventmarker EMG Wiener Testsystem ae F6 Respi Scans s 200 instellungen ndern EMG Scans s 200 Respi C Daten RespiG respiG_19990621_1552 lor WOOIOO wr WOOIMOO ew EMG INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 102 5 3 1 Interne Kalibrierung von RespiG Der Pneumotachograph sollte mindestens eine halbe Stunde vor Kalibrie rungsbeginn eingeschaltet werden Bei Messungen von Sauerstoffverbrauch dauert die Kalibrierung etwas l nger und es wird zus tzlich eine Gasge mischflasche mit 5 COs 15 O2 und 80 NO ben tigt RespiG misst je doch ausschliesslich den FLOW ohne Angaben ber Sauerstoffverbrauch F r die Volumenkalibrierung der FLOW Messung wird eine geeichte 3 Liter Spritze verwendet vgl Medical Graphics Corporation Manual 1993 Respitrace PLUS wird erst eingeschaltet nachdem die angeschlossene Ver suchsperson diejenige Position in welcher die Messungen stattfinden wer den eingenommen hat W hrend 5 Minuten berechnet RespiG mittels statis tischer Analysen sogenannter QDC qualitative diagnostic calibration wie stark die einzelnen Bewegungen der zwei B nder zu den Volumenverschie bungen beitragen Anschliessend
369. ung der Versuchspersonen Die Versuchspersonen nahmen alle freiwillig an der Studie teil Sie wurden teilweise mittels m ndlicher Propaganda teilweise mittels Aush ngen rekru tiert 6 2 2 2 Information der Versuchspersonen Die Versuchspersonen wurden mit einem Probandeninformationsblatt unmit telbar vor dem Versuch ber Ablauf Sinn und Ziel der Studie aufgekl rt Es wurde den Versuchpersonen erkl rt dass wir an den physiologischen Reak tionen wie Puls Hautleitf higkeit Atmung und motorische Aktivit t bei ver schiedenen Aufgabenformen interessiert sind Sie hatten keine Bedenkfrist und wurden gebeten eine Einverst ndniserkl rung zu unterschreiben Als Entsch digung erhielten alle Versuchspersonen Fr 50 am Ende des Ver suches Die Versuchspersonen durchliefen vor der Messung eine Lernphase in wel cher sie alle Tests kennen lernten Dabei wurde so vorgegangen dass die Versuchspersonen als erstes den Kombitest T2 erkl rt bekamen und an schliessend 5 Minuten lang bten Anschliessend wurde ihnen der Multitest erkl rt T3 den sie wiederum w hrend 5 Minuten absolvierten Der Tra ckingtest T1 wurde ihnen erkl rt jedoch nicht mit ihnen ge bt Bei den bei den Tappingtests wurden den Probanden die beiden Rhythmen kurz vorge spielt damit sie einige Tipp Bewegungen ben konnten Um einer allf lligen Erm dung entgegenzuwirken wurden diese beiden Tests jedoch nicht in voller L nge ge bt 6 2 2 3 Charakter
370. urch eine Erh hung von Vi und RR verursacht Unter beiden Bedingungen nahm der Inhalationsfluss Vi Ti zu Zus tzlich wurde die Variabilit t der Atmungsparameter untersucht Insbesondere wah rend der Stimulation mit grellem Licht erh hte sich die Variabilit t ausge sprochen stark wobei Vi variabler reagierte als Ti Bei verschieden ausgepr gter vestibul rer Stimulation Schiffsbewegung Bles et al 1988 zit nach Wientjes 1992 traten hohe intra individuelle Zu sammenh nge zwischen dem Grad der Seekrankheit der ngstlichkeit und dem pCO2 zu Tage Je seekranker die Matrosen waren desto st rker hy perventilierten sie Dieser Befund konnte im Labor best tigt werden Bles INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 48 und Wientjes 1988 zit nach Wientjes 1992 Hyperventilation also die Stei gerung der Ventilation Uber den adaquaten metabolischen Bedarf hinaus k nnte einen Indikator der Stressoreinwirkung auf ein Individuum darstellen vermutet Wientjes 1992 Eine erw hnenswerte Untersuchung Gallego et al 1991 anhand von H r Reizen ergab dass die Reaktionszeit auf einen H r Reiz bei spontaner At mung k rzer war als bei kontrollierter Atmung Zudem zeigte sich dabei kein Bezug zum Zeitpunkt an dem der Reiz erfolgte W hrend der kontrollierten Atmung mit vorgegebenem Rhythmus verl ngerte sich die Reaktionszeit und erreichte genau dann ihre maximale L nge wenn der Reiz genau in
371. us FLOW und Vt ADSUM Phase 2 von 4 status 9 Atemztige detektiert in Phase 2 von 4 status FLOW zu Vt integrieren Phase 3 von 4 status Aggregation von Vt aus FLOW und Vt ADSUM Phase 3 von 4 status 10 Atemz ge detektiert in Phase 3 von 4 status FLOW zu Vt integrieren Phase 4 von 4 status Aggregation von Vt aus FLOW und Vt ADSUM Phase 4 von 4 status 23 Atemztige detektiert in Phase 4 von 4 status Verwerfe 8 der gr ssten bzw kleinsten Atemztige um Messfehler zu elimi nieren status PRE Kalibrierungsdatei fertig verarbeitet 38 Atemz ge status Mit linearer Regression absolute Volumina aus Vt berechnen status Kalibrierungsfaktor von Vt ist 0 7422 Vt 0 7422 Vt 5 RespiG Auswertung betrachten Wenn alles funktioniert hat sollten am Ende der Berechnung von RespiG Cal zwei Diagramme ge ffnet werden Diese Diagramme tragen die Titel A Lineare Regression bei den Volumenmessungen B Vergleich der Volumenmessungen Vt ADSUM und Vt integrierter FLOW Auf Diagramm A ist zu erkennen ob die Messwerte genauer die daraus berechneten Inspirationsvolumina von Respitrace PLUS mit denjenigen des Pneumotachographen korrelieren Ist die Legende gr n hinterlegt und er scheint der Text Messgenauigkeit OK vgl Abbildung 13 so kann mit ge n gender Sicherheit der Umrechnungsfaktor b angegeben werden Dieser Faktor b wird in eine Datei mit Endung
372. user 219 Heart rate variability HRV relation with arousal S u 2 Fr 0 2 4 6 8 10 Arousal Abbildung 54 Kovariation zwischen Arousal und HRV S Mittelwerte und SEM Quadratisches R 0 805 8 3 6 3 Dominanz Es wurde keine Beziehung zwischen der affektiven Dominanz Einstufung und der Hautleitf higkeit und der Herzrate gefunden 8 4 Diskussion Die Hauptfunde dieser Untersuchung beziehen sich auf die Pers nlichkeits variable Extraversion sowie auf die Beziehungen zwischen den affektiven Dimensionen und den physiologischen Parametern Die extravertierten Ver suchspersonen verglichen mit den neutralen und v a mit den introvertierten sind gekennzeichnet durch eine allgemeine Verschiebung der Atemantwort gegen langsamere und tiefere Atmung Dieser Unterschied beeinflusst je doch nicht die Abh ngigkeit von den Gef hlsdimensionen Zwischen den drei Extraversionsgruppen bestehen keine Unterschiede in den Beziehun gen zwischen affektiven Einsch tzungen und Atem parametern Folgende klare Beziehungen zwischen affektiven Dimensionen und Atemparametern wurden gefunden Die Inspirationszeit Ti nimmt linear mit steigendem Arou sal ab und mit steigender Valenz zu d h Ti ist am kleinsten bei ganz unan genehmen und stark erregenden Bildern und am gr ssten bei ganz ange INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 220 nehmen und besonders beruhigenden Bildern Der
373. usl sen Das Tracking stellt eine kontinuierliche Aufgabe dar die dauernde Wahrnehmung des Input wie des Outputstimulus verlangt und die notwendige Handlung ist nicht einfach auf den Knopf dr cken sondern eine direktionale Bewegung Dies zusammen mit dem Handwechsel der Ge d chtnissaufgabe k nnte dazu gef hrt haben dass das Tracking als prim re Aufgabe angesehen wurde auch wenn sie nie explizit als solche eingef hrt wurde Wir wissen das eine als prim r eingesch tzte Aufgabe auch unter zus tzlicher Belastung externer oder interner Art aufrechterhalten wird Ho ckey 1997 Die Aufrechterhaltung des peripheren Reaktionstest kann da durch erkl rt werden dass keine weitergehende zentrale Verarbeitung der peripheren Stimuli notwendig ist und die Drehbewegung der peripheren Sti muli eine Antwort erzwingen Posner 1978 vergleicht die Reaktion auf ein pl tzliches schnelles Erscheinen eines visuellen Stimulus in der Blickperi pherie mit einer automatisch ablaufenden Orientierungsantwort pl tzliche Ver nderungen in der Peripherie ziehen automatisch die Aufmerksamkeit auf sich und m ssen wahrgenommen werden Die Reaktionszeiten der Ged chtnissaufgabe und der peripheren Reakti onsaufgabe wurden bei der Kombination mit dem Tracking nicht etwa ver l ngert nein sie wurden wenn auch nicht signifikant verk rzt Die At mungsparameter sowie die Herzrate nahmen in der vorliegenden Untersu chung w hrend der Multitest Aufgabe Kom
374. ustkorbes bzw Bauches und x Korrekturfaktor des Rumpfes Vor einer Messung sind diese Korrekturfaktoren zu ermitteln Diese Ermitte lung wird fortan als interne Kalibrierung bezeichnet Dabei werden verschie dene Volumenabgleichungstechniken angewandt Tabelle 3 Methode Prinzip Kennzeichen Probleme ISv Spezielle Atemtechnik 1 Freiheitsgrad Richtige Durchf hrung 1 K rperhaltung des Atemman vers ist 1 Kalibrierungs schritt schwierig Gaskompression ver f lscht die Kal QDC 5 Min ruhige Atmung zur 1 Freiheitsgrad Erster Schritt der Kalib Ermittlung spezieller Stan 1 K rperhaltung rierung kann ohne para dardabweichungen statis 2 Kalibrierungs schritte lelle Messung mit Spiro tisches Verf meter oder Pneumo erfolgen MLR Regressionstechnik 2 Freiheitsgrade Statistisch recht auf Statistisches Verfahren 1 K rperhaltung wendig LSQ Statistisches Verfahren 2Freiheitsgrade K rperhaltungs Least Square Means 2 K rperhaltungen wechsel bei Kranken 2 Gleichungen problematisch Robuste Methode SEQ Mathematische Umfor 2 Freiheitsgrade K rperhaltungs mung Verfahren aus LSQ 2 K rperhaltungen wechsel bei Kranken abgeleitet 2 Gleichungen problematisch a Zimmermann 1983 Sackner 1989 Verschakelen 1989 Millman 1986 Cohn 1982 Tobin 1992 Tabelle 3 Prinzipien Kennzeichen und Problematik der verschiedenen Kalibrie rungsmethoden INSTITUT FUR HYG
375. version Es wurde kein signifikanter Effekt in bezug auf die subjektive affektive Ein sch tzung ber die Bildserien gefunden Zwar gibt es Hinweise dass die INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 205 Extravertierten die Valenz Dimension etwas anders einschatzten als die b rigen Teilnehmer Abbildung 39 zeigt dass die Extravertierten Bilder mit ho her Valenz Serien 1 2 3 als weniger angenehm und Bilder mit sehr tiefer Valenz Serien 6 7 8 als weniger unangenehm einsch tzten als die Neutra len und Introvertierten Personen Anders gesagt die Extravertierten weisen eine schm lere Einsch tzungsskala von einem Mittelwert von 3 0 f r Serie 6 8 bis 7 2 f r Serie 1 3 auf als die Introvertierten 1 7 bis 7 6 und Neutra len 2 2 bis 7 8 Zus tzlich sch tzten die Introvertierten die neutralen Bilder Serien 4 und 5 weniger angenehm als die Extravertierten Mittelwerte 4 8 vs 5 6 Valenz Extraversion 10 9 8 A t introvertiert 5 E neutral 3 extravertiert 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Bildserien Abbildung 39 Valenz Einsch tzung in Abh ngigkeit der Pers nlichkeitsvariable Ext raversion mean und SD 8 3 2 2 3 Korrelationen der affektiven Dimensionen Wie Abbildung 40 zeigt wurde eine relativ starke Korrelation zwischen der Valenz und Dominanz Einsch tzungen gefunden Spearman R 0 613 Wird die Valenz tief
376. viel CO2 beigemengt wurde Ti wie Te konnten breit und ber lange Zeit gt 1Std variiert werden die ben tigte chemisch durch CO2 vorgegebene Minutenventilation wurde ber die An passung von Vi bewerkstelligt Das Atemzugvolumen sank dabei jedoch nie unter seinen Ruhewert Bei aufgezwungenem Keuchen wurde das end exspiratorische Volumen herabgesetzt um das metabolisch ben tigte Atem zugvolumen zu erreichen Diese Untersuchung zeigt deutlich dass die Zeit komponenten der Atmung willk rlich breit steuerbar sind In einer sorgf ltig kontrollierten Studie von Gallego und Mitarbeiter 1996 stellten sich 28 Sportler die Vorbereitungsphase f r ihren Sport Judo oder Schwimmen und die eigentliche Verrichtung Exercise vor Die Atemfrequenz nahm kontinu ierlich zu und erwies sich unter beiden Bedingungen als signifikant verschie den von der Ruhephase Vt nahm nur in der mentalen Vorbereitungsphase zu nicht aber als sich die Sportler die Sport Aus bung direkt vorstellten Die Autoren interpretierten die Zunahme der Atemfrequenz als Antwort auf eine erh hte Erregung arousal Auch Wuyam et al 1995 kamen zum Schluss dass k rperliche Aktivit t die man sich vorstellt vor allem die Atemfrequenz beeinflusst nicht aber das Volumen Tats chlich spricht einiges daf r dass die Modulation von Ti der Erregung entspricht indem steigende Erregung Ti verk rzt und abnehmende Erregung Ti verl ngert Die Yerkes Dodson 1908 Regel besag
377. von respigcal in Matlab und Dr cken von return 3 RespiG Cal fragt nun nach einer Pre und einer Post Kalibrierungsdatei Die Pre Kalibrierungsdatei muss zwingend angegeben werden Diese wurde in RespiG Kalibrierung LabView aufgezeichnet vor dem Beginn des eigent lichen Versuches Die Post Kalibrierungsdatei Aufzeichnung nach Versuch kann ebenfalls angegeben werden ist aber nicht erforderlich Soll diese nicht in die Kalibrie rungsberechnungen einfliessen so kann im Datei ffnen Dialog auf Ab brechen gedr ckt werden 4 RespiG rechnen lassen W hrend RespiG die Kalibrierungsdaten analysiert wird vor jedem Teil schritt eine kleine Statusmeldung ausgegeben um den Fortschritt anzuzei gen Die Gesamtdauer der Kalibrierung ist abh ngig von der Anzahl Mes sungen und diese wiederum von der Messgeschwindigkeit und Messdauer Beispiel von Statusmeldungen MATLAB respigcal status PRE Kalibrierungsdatei C Daten RespiG respiG_19990622_0750 loc einlesen status Verarbeite Respidaten von 29000 Messungen welche mit 200 Hz in 145 Se kunden aufgezeichnet wurden status FLOW zu Vt integrieren Phase 1 von 4 status Aggregation von Vt aus FLOW und Vt ADSUM Phase 1 von 4 status 12 Atemz ge detektiert in Phase 1 von 4 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 109 status FLOW zu Vt integrieren Phase 2 von 4 status Aggregation von Vt a
378. von Angst und rger auf das Atem muster und kam dabei auf folgenden Befund Die RR nahm bei Angst st rker zu als bei rger hingegen zeigte sich in der Atemtiefe kein Unterschied Schachter 1957 beobachtete allerdings eine starke Zunahme der RR bei Angst und bei rger wogegen Schmerz nur eine geringf gige RR Zunahme ausl ste INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 56 Aus den erw hnten Abhandlungen wird ersichtlich dass bis heute medizi nisch nicht nachgewiesen werden konnte ob spezifische Gef hle tats chlich eine spezifische Atemantwort ausl sen Schnelles tiefes Atmen scheint of fensichtlich mit Aufregung Excitement verbunden zu sein Lehmann 1914 Rehwoldt 1911 Woodworth 1938 Aufregung kann als ein Aspekt verschie dener Gef hle auftreten z B bei Angst rger und Freude Diese Gef hle m ssen aber nicht zwangsl ufig Aufregung induzieren Freude kann auch still erlebt und Aufgeregtheit auch ohne spezifische Gef hle empfunden werden Aufregung ist gelegentlich mit einer gr sseren Handlungsbereit schaft verkn pft und in diesem Fall als eine Art Vorbereitung zu einer fight and flight Reaktion zu verstehen Boiten et al 1994 Dudley 1964 argu mentierte dass jegliche Ver nderung der Ventilation prim r im Zusammen hang mit Aktion bzw Nicht Aktion stehe Obwohl verschiedentlich zwischen Erregung arousal Aufregung excitement und Aktiviertheit unterschieden wird soll im we
379. wirkung Herz Dezeleration Akzeleration Akzeleration Atmung Atemdepression Einatmungs Akzeleration umschaltung mit nachfolgender kurzer Dezeleration oder Apnoe Tabelle 1 Charakterisierung der Orientierung Schreck und Abwehrreaktion Die Zuordnung der hohen Reizenergie und der kurzen Anschwellzeit zur Schreckreaktion wurde aber auch von gewissen Forschern in Frage gestellt INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 38 Diese wiesen nach dass akzelerative HR Antworten auch durch Reize mit langsamer Anschwellzeit Uber 30ms und mittleren Intensitaten lt 80dB ausgel st werden k nnen Turpin und Siddle 1983 Diese Daten implizie ren dass Schreckantworten auch durch eine breitere Reizpalette ausgel st werden k nnen wie Graham 1979 vorgeschlagen hat Die evidenten Re sultate direkter Messungen des Schreck Blink Reflexes Augen Startle bes t tigen das Vorhandensein einer breiten Reizpalette Blumenthal 1988 und Blumenthlal et al 1991 So konnte Turpin et al 1999 in einer Studie die zum Ziel hatte zwischen Orientierung Schreck und Abwehrreaktion zu dif ferenzieren nachweisen dass derselbe Reiz im Stande ist sowohl eine Ori entierungs als auch eine Schreckreaktion auszul sen Die Verk rzung der Reiz Anschwellzeit l ste jedoch gemessen an der HR eher eine Schreck reaktion aus und die Versuchspersonen reagierten auch mit einer entspre chenden Verhaltens nderung
380. wiss Arbeit HAHADEFformat2 doc Eidgen ssische Ecole polytechnique f d rale de Zurich Technische Hochschule Politecnico federale di Zurigo Z rich Swiss Federal Institute of Technology Zurich Institut f r Hygiene und Arbeitsphysiologie Institutsleitung Prof Dr Helmut Krueger Motivierte Aufmerksamkeit und Atmung Habilitationsschrift vorgelegt an der Eidgen ssischen Technischen Hochschule Z rich durch Brigitta Danuser Nider st Z rich im April 2001 INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser fs INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 2 Inhaltsverzeichnis EEK SAC ING iscsi cic cases se 6 IL Zusammenfassung ses ses eats cae Ge Ea ne eee active nee 8 2 vEiNlellUngsun ah Biene 12 2 1 Kult rgeschiehtlicher Exkurs u 12 2 2 Medizingeschichtlicher R ckblick 424444444 nennen 13 2 3 Die psychischen und mentalen Anforderungen 14 2 4 Die Atmung ein Werkzeug u444444nnnnnnnn nennen nennen nn 16 2 4 1 Forschungsziel dieser Studie 444444444400nnennnnnnnnnnnnnnennnnn 17 3 Stand des WISSENS accen een 20 3 1 Beanspruchung durch mentale Arbeit 44RR nnne erneer neren 20 3 1 1 Belastungs Beanspruchungs Konzeption 444m 22 3 1 2 Auftrags Auseinandersetzungskonzeption z4ussnnns rennen 23 3 1 3 Erfassung der Beanspruchung 444444nnnnnnnn
381. wur den Perzentile und Mittelwerte f r 1 Minuten Abschnitte bestimmt Aus den so bearbeiteten Rohdaten wurden anschliessend die nRMS Daten w hrend den Testphasen herausgefiltert und sortiert Die Aktivit t des rechten Trapezmuskels des linken Trapezmuskels und des Stirnmuskels wurde separat ausgewertet Bei Linksh ndern wurde die Aktivi t t des linken Trapezmuskels unter rechts eingetragen die Aktivit t des rechten Trapezmuskels unter links und es wird der Terminus dominanter Trapezius von nun an gebraucht Die Aktivit tswerte des M Frontalis ent sprechen Prozentwerten der maximalen Stirnkontraktion Maximum Vo luntary Contraction MVC die Aktivit tswerte des M Trapezius entspre chen Prozentwerten der Referenzposition des Trapezius Referenz Posi tion Contraction RPC INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 136 6 3 Ergebnisse 6 3 1 Untersuchte Atemparameter Um die gestellten Fragen zu beantworten wurden die folgenden Atempara meter w hrend der Test und Pausenphasen untersucht gt Inspirationsvolumen Vi ml gt Inspirationszeit Ti s gt Inhalationsfluss Vi Ti ml s gt Inspirations plus Expirationszeit Ttot s gt Minutenventilation MV Vi x 60 Ttot gt Anteil Brustatmung RC 6 3 2 Ergebnisse Atemparameter 6 3 2 1 Vergleich der Atemparameter w hrend den Pausen 6 3 2 1 1 Zeitliche Abfolge der Pausen Betrachtet man die Pausen in zeitl
382. xspiration Cm 79 0 7 39 Manubrium Xiphoid Cm 17 8 2 36 Xiphoid Nabel Cm 18 5 2 38 FVC Ypred 6 1 112 9 0 6 9 4 FEV1 Ypred 5 0 108 0 0 2 5 0 FEV1 FVC 82 4 7 0 Peakflow l min pred 9 6 117 9 2 8 25 4 FEF 25 75 l min pred 5 8 101 0 1 5 17 3 Vitalkapazit t pred 5 5 102 0 7 11 5 Atemgrenzwert l min pred 185 9 101 9 31 7 19 1 Tabelle 5 Charakteristika der 8 Versuchspersonen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE Danuser 71 Versuchsbeginn Vorheizen amp Eichen anthropometrische und orthopadische Untersuchungen sowie Lungenfunktionsmessungen Auffalligkeiten bzgl Anatomie oder Atmung Einstellung des Sitzmobiliars Anlegen der Messbander Kalibrierungslauf in vorderer Sitzhaltung pSSitzparcours Kalibrierungslauf in hinterer Sitzhaltung__y Sitzparcours Dynamischer Kalibrierungslauf __ Sitzparcours Kalibrierungslauf in mittlerer Sitzhaltung Sitzparcours Versuchsende Abbildung 3 Ablauf eines gesamten Versuches INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit a fos 4 2 1 Methodik Experimenteller Versuch mit 8 jungen m nnlichen Versuchspersonen die einen Sitzparcours absolvierten wobei das Atemzugvolumens Vt mittels Respitrace plus NIMS FL USA und Pneumotachographen cardio respiratory System MedGraphics MN USA simultan erfasst wurde Insge samt absolvierte jede Versuchsp
383. y 28 217 224 Gallego J Denot Ledunois S Vardon G Perruchet P 1996 Ventilatory responses to imagined exercise Psychophysiology 33 711 719 Gardner WN 1996 The pathophysiology of hyperventilation disorders Chest 109 516 534 Gautier H 1969 Effects compares de stimulations respiratoires specifiques et de l acivite mentale sur la forme du spirogramme de Chomme J Physiol Paris 61 31 44 1969 Gilbert AN Knasko SC Sabini J 1997 Sex differences in task performance associated with attention to ambient odor Arch Environ Health 52 195 199 Gilbert R Auchincloss JH Brodsky J Boden W 1972 Changes in tidal volume frequency and ventilation induced by their measurement J Appl Physiol 33 252 254 Gopher D und Donchin E 1986 Workload an examination of the concept In Boff K R Kaufman L Thomas J P Eds Handbook of Perception and Human Performance vol Il Wiley New York chapter 41 Graf O 1922 Uber lohnendste Arbeitspausen bei geistiger Arbeit Psychologische Arbeiten 7 548 582 INSTITUT FUR HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 272 Graham F K 1979 Distinguishing among orienting defense and startle reflexes In H D Kimmel E H van Olst J F Orlebeke Eds The orienting reflex in humans Erl baum Hillsdale NJ 137 67 Graham F K Clifton R K 1969 Heart rate change as a component of the orienting re sponse Psychological Bulletin 65 305 320 Grassino
384. zit eine Verlagerung oder Neuadjustie rung der Aufmerksamkeit Die prim r investierte Aufmerksamkeit zusammen mit der Aufmerksamkeitsregulation f hrt zur Beanspruchung Die Atmung erwies sich als hoch sensitiver physiologischer Parameter der sowohl mit objektiven Anforderungen Motorik wie auch mit subjektiven Be findlichkeitseinsch tzungen in Beziehung stand In den verschiedenen Ver suchen stiessen wir immer wieder auf einen klaren konsistenten Zusam menhang zwischen der Einatmungsdauer und der Erregung Gem ss Easterbrook korreliert die Merkmalselektion mit der Erregung Auch die Ab nahme der Einatmungszeit sofort nach dem Beginn der Exposition zu bel riechenden Ger chen best tigen den Zusammenhang zwischen Ti und der Merkmalselektion und Verarbeitung Der vorgefundene Shift in der Bezie hung zwischen der Einatmungszeit und dem Arousal bei den Extravertierten untermauert zus tzlich dass die Einatmungszeit eine Funktion der Aufmerk samkeit und insbesondere der Merkmalselektion darstellt und demonstriert den Einfluss von Pers nlichkeitsmerkmalen auf die Stimulus Reaktions Beziehung Die Einatmungszeit wird als Funktion der motivationalen Auf merksamkeit verk rzt oder verl ngert und beeinflusst dadurch insbesondere die zeitliche Reizaufl sung Das Inspirationsvolumen zeigte Beziehungen mit der Anspannung aufgabe irrelevanter Muskulatur mit der Beanspruchung sowie mit der affektiven Di mension Valenz Auch wenn das In
385. zwischen physiologi schen Parametern und subjektiver Beanspruchungs Einsch tzung bei Auf gaben mit verschiedenen mentalen und oder motorischen Anforderungen untersuchen und andererseits ob ein Zusammenhang zwischen motorischer Anspannung der aufgaben irrelevanten Muskulatur und der Atmung besteht Zus tzlich wurden folgende Fragestellungen berpr ft Gibt es signifikante Unterschiede in der Atmung zwischen Test und Pausensequenzen Beein flussen die Testphasen die Pausensequenzen Zeigen M nner und Frauen unterschiedliche Atemreaktionen Um die Fragestellungen beantworten zu k nnen wurden insgesamt 5 Aufga ben mit verschiedenen Anteilen an motorischer und oder mentaler Arbeit gestellt Bei den Tapping Aufgaben T4 und T5 berwiegte die motorische Arbeit w hrend der Kombitest T2 vorwiegend kognitive Arbeit erforderte Das Tracking T1 stellte Anforderungen an Motorik und Kognition wobei die motorische Komponente etwas st rkere Gewichtung erlangte als dies beim Multitest T3 der Fall war Bei dem Multitest T3 waren kognitive und moto rische Anforderungen in etwa ausgeglichen INSTITUT F R HYGIENE UND ARBEITSPHYSIOLOGIE wiss Arbeit 120 6 2 Methodik 6 2 1 berblick F r diese Studie stellten sich 26 Probanden im Alter zwischen 20 und 40 Jahren Durchschnittsalter 26 Jahre zur Verf gung Den Probanden wurde f r die Teilnahme am Versuch eine Entsch digung bezahlt Die Versuchs personen nahmen freiwil

Motivierte Aufmerksamkeit und Atmung - ETH E

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