Home

Dokument_1. - publish.UP

1. Parameter Gruppe Mittelwert SD Mittelwert SD T p Pr fphase 6 Ruhephase 2 SCRfreq Kode 4 6 3 3 1 6 1 4 4 1 00 alphabet 1 Kode 3 7 3 1 1 1 1 6 42 00 alphabet 2 SCRkorr _ Kode 0 161 0 067 0 094 0 061 2 8 01 alphabet 1 Kode 0 100 0 053 0 053 0 063 13 0 00 alphabet 2 SCLlyk Kode 0 301 0 179 0 165 0 104 4 5 00 alphabet 1 Kode 0 246 0 174 0 079 0 094 4 8 00 alphabet 2 HR Kode 79 0 09 8 76 0 11 0 33 00 alphabet 1 Kode 82 9 11 6 80 1 10 5 2 7 01 alphabet 2 HRDiff Kode 8 2 3 2 5 2 22 3 3 00 alphabet 1 Kode 12 1 4 4 9 3 3 9 2 7 01 alphabet 2 HRV Kode 37 3 10 6 23 4 09 6 5 7 00 alphabet 1 Kode 39 6 11 8 31 2 13 4 2 3 03 alphabet 2 150 rMSSD Kode 40 8 18 9 40 0 21 5 0 49 62 alphabet 1 Kode 34 3 13 2 32 9 13 0 0 66 51 alphabet 2 SysBD Kode 120 5 13 4 117 8 12 7 16 12 nach alphabet 1 Ruhephase Kode 119 5 10 1 115 3 10 7 4 5 00 2 alphabet 2 SysDiff Kode 9 2 5 6 6 6 5 6 16 12 nach alphabet 1 Ruhephase Kode 10 2 5 2 5 8 5 0 4 5 00 2 alphabet 2 DiaBD Kode 75 6 6 4 73 7 8 5 1 7 10 nach alphabet 1 Ruhephase Kode 76 0 6 0 73 8 7 3 1 4 17 2 alphabet 2 DiaDiff Kode 8 0 2 8 6 1 5 0 1 7 10 nach alphabet 1 Ruhephase Kode 9 0 3 6 6 7 8 8 1 4 17 2 alphabet 2 Art MD Kode 90 4 7 9 88 2 9 4 1 9 07 alphabet 1 Kode 90 3 7 0 87 5
2. 4 amp Kodealphabet 6 4 1_Prufphase 1 N Kodealphabet 8 1_Pr fphase 6 10 mSek 200 0 200 400 600 800 1000 Abb 35 Ereigniskorreliertes Potenzial der PZ Elektrode in den Pr fphasen 1 und 6 f r Kodealphabet 1 uV Ep ie 7 eaan it 2 4 Kodealphabet 6 4 2_Prtifphase 1 Kodealphabet 2_Pr fphase 6 8 10 mSek 200 0 200 400 600 800 1000 Abb 36 Ereigniskorreliertes Potenzial der PZ Elektrode in den Pr fphasen 1 und 6 f r Kodealphabet 2 177 2 4 3 2 EEG Frequenzb nder F r die Analyse der EEG Frequenzb nder wurden die Elektrodenpositionen zu den gleichen Hirnarealen zusammengefasst wie bei den EKPs Analog zu den EKP mussten die Werte einiger Probanden von der Datenanalyse ausgeschlossen werden da im ausgewerteten Zeitfenster von 0 1000 mSek nach Stimuluspr sentation Augenbewegungen die EEG Daten beeinflussten Daher gingen f r Kodealphabet 1 n 11 und f r Kodealphabet 2 n 12 Probanden in die Datenanalyse der Frequenzb nder ein Die Elektroden wurden analog zur EKP Auswertung in die beschriebenen f nf Area eingeteilt Es werden nur diejenigen Area mit mindestens einem signifikanten Haupteffekt dargestellt 2 4 3 2 1 EEG Frequenzb nder Theta F r das Theta Band ergab sich nur im frontalen Area ein signifikanter Zwischensubjekteffekt als Haupteffekt in der Varianzanalyse Theta Band frontal Die frontale Theta Aktivit t zeigte keinen sig
3. 241 Mulder G 1986 The concept and measurement of mental effort In G Hockey A W K Gaillard amp M Coles Eds Energetics and human information processing pp 175 198 Dordrecht Martinus Nijhoff Publishers Mulder G 1980 The heart and mental effort Groningen University of Groningen Mulder G 1979 Mental load mental effort and attention In N Moray Ed Mental workload Its theory and measurement New York Plenum Press Mulder G amp Mulder L J M 1980 Coping with mental workload In S Levine amp H Ursine Eds Coping and health New York Plenum Press Mulder G Mulder L J M Meijman T F Veldman J B P amp Roon A M van 2000 A psychophysiological approach to working conditions In R W Backs amp W Boucsein Engineering psychophysiology Issues and applications pp 139 159 Mahwah USA Lawrence Erlbaum Associates Publishers Mulder H Meijman T O Hanlon J amp Mulder G 1982 Differential psychophysiological reactivity of citybus drivers Ergonomics 25 1003 1011 Mulder L J M 1992 Measurement and analysis methods of heart rate and respiration for use in applied environment Biological Psychology 34 205 236 Mulder L J M 1988 Assessment of cardiovascular reactivity by means of spectral analysis Groningen University of Groningen Mulder L J M amp Mulder G 1987 Cardiovascular reactivity and mental workload In O Romp
4. T Test n s n s n s n s n s n s n s n s n s Tab 18 Mittlere Anzahl elektrodermaler Reaktionen pro Minute SCRfreq mit Standardabweichungen der Gruppen Kodealphabet 1 und Kodealphabet 2 f r jede der Experimentalphasen mit Ergebnissen der Signifikanztests zwischen den Gruppen 163 SCRfreq min 10 Ore NWU A UONGO Ruhe 1 Lernen Pr f1 Pr f2 Pr f3 Pr f4 Pr f5 Pr f6 Ruhe 2 Abb 22 Anzahl elektrodermaler Reaktionen pro Minute f r Kodealphabet 1 rot und Kodealphabet 2 gr n in den einzelnen Experimentalphasen 2 4 1 1 2 SCR Amplitude Die rangekorrigierte mittlere Amplitude der elektrodermalen Reaktionen SCRkorr zeigt einen signifikanten Haupteffekt ber den Verlauf der sechs Pr fphasen F 5 21 5 98 H F e 93 p lt 000 Eta 19 Ein Zwischensubjekteffekt konnte nicht nachgewiesen werden Es konnte eine signifikante Interaktion Verlauf x Gruppe festgestellt werden F 5 21 2 74 H F e 93 p 02 Eta 10 Die Werte zeigen f r beide Gruppen einen unterschiedlichen Verlauf Die Amplituden werden in Kodealphabet 2 von Priifphase 1 bis Pr fphase 6 kontinuierlich kleiner w hrend sie in Kodealphabet 1 nur bis Pr fphase 2 abnehmen und dann nicht weiter reduziert werden vgl Tab 19 und Abb 23 Einzeltests zwischen beiden Gruppen zeigten jedoch fiir keine der Experimentalphasen eine nach Bonferoni adjustierte Signifikanz In allen Pr fphasen
5. Fluglotsen SCR SCL Vogt amp Kastner 2001 T Montaget tigkeiten SCL SCR Faber 1983 T Raouf 1973 T Tab 11 Elektrodermale Aktivit t Ergebnisse verschiedener Studien zur mentalen Beanspruchung 97 1 3 3 Zusammenfassende Beurteilung der Biosignale als Indikatoren mentaler Beanspruchung Die bersicht der Untersuchungen zur mentalen Beanspruchung zeigt dass psychophysiologische Methoden erg nzend zu Leistungsdaten und subjektiven Daten oft zur Beurteilung vieler unterschiedlicher Aufgaben im Labor und im Feld herangezogen werden Auftretende Diskrepanzen zwischen Leistungsdaten und subjektiven Daten mentaler Beanspruchung werden durch die gro e interindividuelle Varianz und Beeinflussbarkeit der subjektiven Daten durch Antworttendenzen der Probanden verursacht Durch das Hinzuziehen psychophysiologischer Daten werden interne Daten des Probanden erhoben die zus tzliche Informationen ber den kognitiven Aufwand liefern und kaum vom Probanden zu beeinflussen sind was zur Validit t der Daten beitr gt Zusammenfassend Kann bez glich der physiologischen Kennwerte festgestellt werden dass die wenigsten von ihnen zwischen bestimmten Arten mentaler Beanspruchung differenzieren also eine spezifische Indikatorfunktion besitzen Boucsein 1991 S 130 Damit erf llen sie nicht Manzeys Kriterien einer Diagnostizit t i e S Manzey 1998 Es ist allerdings fraglich ob dies berhaupt ein
6. 1 3 1 1 2 2 Fazit zur Theta Frequenz Manzey 1998 S 821 kommt zu dem Schluss dass es sich bei der Theta Frequenz um einen Indikator der mentalen Beanspruchung handelt der eine Sensitivit t i w Sinn besitzt Kramer 1993 p 17f postuliert dass die Alpha und auch die Theta Frequenz in Laboruntersuchungen durchaus sinnvoll auswertbar erscheinen im Feld hingegen wegen der groBen Artefaktanfalligkeit des EEG kaum einsetzbar sind Diesen Beurteilungen ist zuzustimmen wie die oben zitierten Studien nahe legen s Tab 4 Dabei gibt es mehrere Erkl rungen zu den Ursachen der des verst rkten Auftretens der Theta Frequenz unter mentaler Beanspruchung Die Theta Frequenz weist auf eine allgemeine Aktivierung im Sinn von Sanders 1983 Effort Konzeptes hin Dies kann in bereinstimmung mit anderen Interpretationen gesehen werden So wird die Theta Aktivit t als Indikator f r eine Fokussierung der Aufmerksamkeit Schacter 1977 oder f r Diskriminationsprozesse im Arbeitsged chtnis B sel 1993b Mecklinger 1992 Mecklinger et al 1992 angesehen Wilson et al 1999 nehmen zwei verschiedene Mechanismen der Theta Aktivit t an Ein Mechanismus steht im Zusammenhang mit spezifischen kognitiven Prozessen wie Lernen oder komplexe Aufgabenbearbeitung ein anderer Mechanismus wird durch den Aktivierungszustand des Probanden bestimmt wobei verringerte Aktivierung und erh hte Erm dung einen Anstieg der Theta Aktivit t hervorrufen
7. 20 kleiner ist als die berlagernde Spontanaktivit t Schandry 1996 Es bezeichnet eine typische Ver nderung der Spannung unter der Kopf Elektrode in einem definierten Zeitfenster als Reaktion auf u ere oder innere Reize Exogene Komponenten entstehen meist innerhalb der ersten 100 mSek nach Reizpr sentation und repr sentieren die physikalischen Reizeigenschaften z B Lautst rke Gr e etc Endogene Komponenten stellen die interne Verarbeitung des Reizes dar z B Aufmerksamkeit Ged chtnisprozesse und treten sp ter auf als die exogenen Komponenten Manzey 1998 S 822 F r die mentale Beanspruchungsforschung ist die P300 von besonderer Bedeutung die als positive Spannungsver nderung nach fr hestens 300 mSek nach Reizpr sentation definiert ist und ihre maximale Ausdehnung ber dem parietalen Kortex hat zsf R sler 1982 Mecklinger 1992 Zum Thema kognitive Beanspruchung und EKP gibt es im Vergleich zu den EEG Frequenzen eine gr ere Anzahl von Untersuchungen 1 3 1 2 1 Die P 300 Komponente des Ereigniskorrelierten Hirnpotenzials Von allen EKP wird die P300 Komponente am h ufigsten gebildet z B Ruchkin Johnson Canoune amp Ritter 1990 wobei allerdings keine Einigkeit ber deren Bestimmungsgr en Zeitfenster Lokalisation ausl sende kognitive Prozesse herrscht Daher wird sie je nach Studie in ganz verschiedenen Zeitfenstern und experimentellen Paradigmen ausgewertet so dass von einer P300
8. 2 2 5 Datenaufzeichnung Leistungsdaten Es wurde die Dekodierungszeit definiert als Reaktionszeit zwischen dem Erscheinen des jeweiligen Kodes auf dem PC Monitor und dem Beginn der Antwort des Probanden innerhalb der jeweiligen Priifphase computergesteuert aufgezeichnet Weiterhin wurde die Anzahl der fehlerhaften Antworten und fehlenden Antworten als weiteres Ma der Leistung der Probanden vom PC registriert Messung der subjektiven Beurteilung der Beanspruchung Die subjektive Beurteilung der Beanspruchung wurde wiederholt im Verlauf der Untersuchung mit dem Kurzfragebogen zur aktuellen Beanspruchung M ller amp Basler 1993 s Anhang erhoben Peripherphysiologische Biosignale Die peripherphysiologischen Daten wurden mit dem Ger tesystem Physio Logger Fa MedNatic GmbH M nchen aufgezeichnet Der Einfluss der motorischen Aktivit t beim Bedienen der PC Tastatur auf die Biosignale wurde nicht erfasst Sie ist allerdings geringer als gemeinhin angenommen Der Einfluss der mentalen Beanspruchung ist weitaus gr er so dass von einem nur geringen motorischen Einfluss durch die Tastaturbedienung ausgegangen werden kann Kohlisch amp Sch fer 1996 EKG F r das EKG wurde eine Empfindlichkeit von 0 75 mV und eine Abtastrate von 250 Sek gew hlt Die Aufl sung zur Erfassung des Inter Beat Intervalls betrug 1 1000Sek Die Zeitkonstante betrug 0 1 Sek Es wurde ein Tiefpassfilter von 220 Hz verwendet Die El
9. Arbeitsged chtnis visuell und r umlich Gevins Smith Leong McEvoy Whtifield Du amp Rush 1998 T Rugg amp Dickens 1982 T Wilson Swain amp Ullsperger 1999 T episodisches Ged chtnis Klimesch Schimke und Schwaiger 1994 T Enkodierung und Abruf von W rtern Klimesch Doppelmayr Schimke amp Ripper 1997 T Abruf von W rtern Burgess und Gruzelier 2000 T Arbeitsged chtnis r umlich Gevins und Smith 2000 T reale Fl ge Hankins amp Wilson 1998 T zsf Wilson 2001 T Nachtfahrten von LKW Fahrern Kecklund amp Akerstedt 1993 T Ermiidung beim Autofahren Lal amp Craig 2001 T Tab 4 Theta Frequenz Ergebnisse verschiedener Studien zur mentalen Beanspruchung 54 1 3 1 1 3 Beta Frequenzband 1 3 1 1 3 1 Befundlage Zur Beta Aktivit t liegen weniger Befunde vor als fiir Alpha und Theta Aktivit t Wilson et al 1999 Dabei wird h ufig zwischen einem schnellen und einem langsamen Beta Band unterschieden In einer Untersuchung von Brookings et al 1996 erwies sich das Beta 1 Band 12 3 15 8 Hz als Indikator Komplexit tsgrades einer Flugsimulatoraufgabe In einer visuellen Orientierungsaufgabe differenzierte das schnelle Beta Band zwischen der Anzahl der pr sentierten geometrischen Figuren Barcelo et al 1995 Wilson et al 1999 konnten einen Anstieg von Beta 2 16 2 24 9 Hz mit steigender Aufgabenschwierigkeit beim Behalten von
10. Hockey G R J Gaillard A W K amp Coles M 1986 Energetics and human information processing Dordrecht Martinus Nijhoff Hodapp V Heiligtag U amp St rmer S W 1990 Cardiovascular reactivity anxiety and anger during perceived controllability Biological Psychology 30 2 161 170 Holroyd K A Westbrook T Wolf M amp Badhorn E 1978 Performance cognition and physiological responding in test anxiety Journal of Abnormal Psychology 87 4 442 451 Holst D v 1999 Zoologische Stressforschung Spektrum der Wissenschaft Sonderheft Dossier 3 99 Stress S 78 82 Holst D v amp Scherer K R 1988 Stre In K Immelmann K R Scherer C Vogel amp P Schmoock Hrsg Psychobiologie Grundlagen des Verhaltens Weinheim M nchen PVU Kap 9 Stre S 289 327 speziell S 289 312 H rhold M 1998 Die Analyse psychophysiologischer Kopplungs Entkopplungs Prozesse Psychologische Rundschau 49 1 2 9 H rhold M 1994 Zur Psychophysiologie der Belastungsregulation Verlaufsanalysen zum Einfluss _ psychologischer versus physikalischer Situationsmerkmale und psychologischer versus physiologischer Personenmerkmale Frankfurt M Berlin Bern P Lang Europ ischer Verlag der Wissenschaften H rhold M amp Walschburger P 1998 Depressive St rung als Ausdruck misslingender Handlungskontrolle berpr fung einer psychophysiologischen Belastungsdiagnostik Z
11. 30 Hz 3 Ereigniskorreliertes Hirnpotential EKP was ohne Vortests in die Analyse einbezogen wurde da die meisten der oben durchgef hrten methodenbezogenen Analysen Ruhemessungen erforderten die definitionsgem beim EKP nicht erfolgen konnten 154 2 3 Ergebnisse Die statistische Auswertung aller Daten erfolgte mit dem Software Programm SPSS 10 0 F r die inferenzstatistische Analyse der Daten wurden Varianzanalysen mit Messwiederholung MANOVA berechnet Dabei wurde ein Haupteffekt tiber den Verlauf der sechs Pr fphasen Innersubjekteffekt ein Haupteffekt zwischen den zwei Stichproben Zwischensubjekteffekt und eine m gliche Interaktion beider Faktoren berpr ft Die Homogenit t der Varianz Kovarianz Matrix wurde mit Hilfe des Verfahrens von Huynh und Feldt 1976 berpr ft Mauchly Test auf Sph rizit t Mit diesem Verfahren ergibt sich ein Wert zwischen 0 und 1 je gr er die Heterogenit t desto kleiner ist dieser Wert Damit k nnen die Freiheitsgrade der Within Effekte korrigiert werden F r Post hoc Vergleiche zwischen beiden Experimentalgruppen wurden jeweils sechs T Tests f r unabh ngige Gruppen verwendet f r jede Pr fphase ein T Test Dabei wurden die Signifikanzniveaus dieser Mehrfachvergleiche nach der Methode von Bonferoni adjustiert s Bortz 1999 um eine Kumulation des Fehlers zu vermeiden Da diese Korrekturmethode von unabh ngigen Einzeltests ausgeht liegt eine Konservative Testung vor
12. Der Zusammenhang zwischen Leistungsanforderung durch die Aufgabe und kognitiven Ressourcen wird durch die Einf hrung der Leistungs Ressourcen Funktion performance resource function PRF beschrieben Darin wird ein daten limitierter und ein ressourcen limitierter Bereich unterschieden s a Kramer 1993 Im ressourcen limitierten Bereich der Leistungs Ressourcen Funktion steigt die Leistung in einer Aufgabe streng monoton in Abh ngigkeit vom Ressourceneinsatz an Im daten limitierten Bereich der Leistungs Ressourcen Funktion bleibt die Leistung unabh ngig von der Menge investierter Ressourcen konstant Das Leistungsmaximum wird bereits mit einem Mindesteinsatz der Ressourcen erreicht Weiterhin wird in vollst ndig oder teilweise ressourcen limitierte Prozesse unterschieden Die Schwierigkeit bzw Komplexit t der Aufgabe dr ckt sich in der Auspr gung bzw Steigung des ressourcen limitierten Bereiches der Leistungs Ressourcen Funktion aus 27 Interferenzeffekte bei gleichzeitiger Bearbeitung von Sekund raufgaben entstehen nur dadurch dass ressourcen limitierte Verarbeitungsprozesse mit anderen kognitiven Prozessen konkurrieren Norman amp Bobrow 1975 Die Unterscheidung von vollst ndig oder teilweise ressourcen limitierten und andererseits vollst ndig daten limitierten Prozessen korrespondiert mit der Differenzierung von Shiffrin und Schneider 1977 hinsichtlich kontrollierter und automatischer Informationsverarbeitung Kontr
13. Derzeit sind verschiedene Alternativverfahren in der Diskussion Autoregressive Verfahren Wavelet Transformation Trigonometrische Regressive Spektralanalyse Leider werden in den publizierten Studien nur selten die durchgef hrte Methode der Frequenzanalyse berichtet so dass eine Einsch tzung der Methoden aufgrund der wissenschaftlichen Literatur kaum m glich ist In der vorliegenden Untersuchung wurde auf die immer st rker in die Kritik geratene Fast Fourier Transformation verzichtet und stattdessen mit Hilfe einer Trigonometrischen Regressiven Spektralanalyse die Frequenzb nder der HRV bestimmt s unten 76 1 3 2 1 2 1 Befundlage zur Herzratenvariabilit t Laborstudien Es konnte beobachtet werden dass die 0 1 Hz Komponente bei Wechsel von Einzel zu Doppelaufgaben Sirevaag et al 1988 sinkt Auch bei subjektiv eingesch tztem Anstieg der Schwierigkeit in einer Tracking Aufgabe wurde diese Reaktion verzeichnet Vicente Thorton amp Moray 1987 In weiteren Studien mit Trackingaufgaben konnte die HRV 0 1 Hz Komponente als Beanspruchungsindikator herangezogen werden Backs Ryan amp Wilson 1994 Ohsuga Shimono amp Genno 2001 Bei Aufgaben in Flugsimulatoren zeigte sich bei steigender Beanspruchung durch die Flugaufgabe eine signifikante Abnahme in der HRV Veltman amp Gaillard 1998 1996 1993 Backs Lenneman amp Sicard 1999 Dies gilt insbesondere f r das mittlere Frequenzband 0 1 Hz Komponente der H
14. Die Dekodierungszeiten beider Kodealphabete werden von Pr fphase 1 bis Priifphase 5 kontinuierlich kleiner wobei Kodealphabet 1 ber Kodealphabet 2 liegt Die Zeiten n hern sich im Verlauf der Pr fphasen an und sind in Pr fphase 5 fast identisch w hrend in der folgenden Pr fphase 6 die Zeiten von Kodealphabet 1 kleinere Werte als die von Kodealphabet 2 erreichen vgl Tab 34 und Abb 42 Einzeltests zwischen den Gruppen ergaben nur in Pr fphase 1 eine tendenziell h here Dekodierungszeit f r Kodealphabet 1 T 2 3 p 03 Pr fphase 1 Priifphase 2 Pr fphase 3 Pr fphase 4 Pr fphase 5 Pr fphase 6 Kode 4176 3284 2750 2689 2522 2275 alphabet 1 1061 962 569 573 643 519 Kode 3297 2840 2706 2538 2489 2542 alphabet 2 736 516 559 545 655 611 T Test p 03 n s n s n s n s n s Tab 34 Mittlere Dekodierungszeiten der restrukturierten Kodealphabete f r Kodealphabet 1 und Kodealphabet 2 mit Standardabweichungen f r jede der sechs Pr fphasen im mSek mit Ergebnissen der Signifikanztests zwischen den Gruppen mSek 4500 3500 Pp oN 3000 a EEE Prufphase Abb 42 Dekodierungszeiten der richtigen Antworten der restrukturierten Kodealphabete Kodealphabet 1 rot Kodealphabet 2 griin in den sechs Priifphasen 188 2 5 2 3 Zusammenfassung der Leistungsdaten der restrukturierten Kodealphabete Die Fehleranzahl verringerte sich signi
15. Engineering Psychophysiology Issues and Applications New Jersey Lawrence Erlbaum Associates Backs R W Lenneman J K amp Sicard J L 1999 The use of autonomic components to improve cardiovascular assessment of mental workload in flight simulation International Journal of Aviation Psychology 9 1 33 47 Backs R W Ryan A M amp Wilson G F 1994 Psychophysiological measures of workload during continuous manual performance Human Factors 36 3 514 531 Backs R W amp Seljos K A 1994 Metabolic and cardiorespiratory of mental effort The effects of level of difficulty in a working memory task International Journal of Psychophysiology 16 57 68 Baddeley A 1986 Working Memory New York Oxford University Press Barcelo F Gale A amp Hall M 1995 Multichannel EEG power reflects information processing and attentional demands during visuell orienting Journal _of Psychophysiology 9 32 44 Barcelo F Martin Loeches M amp Rubia F J 1997 Event related potentials during memorization of spatial locations in the auditory and visual modalities Electroencephalography and Clinical Neurophysiology 103 2 257 267 Barcelo F Sanz M Molina V Rubia F J 1997 The Wisconsin Card Sorting Test and the assesment of frontal function A validity study with event related potentials Neuropsychologia 35 4 399 408 226 Bartenwerfer H 1969 Einige prak
16. Kramer A Wickens C D amp Donchin E 1983 An analysis of the processing demands of a complex perceptual motor task Human Factors 25 597 621 Kroner B 1984 Psychophysiologische Korrelate chronischer Kopfschmerzen Zeitschrift fiir Experimentelle und Angewandte Psychologie 31 4 610 639 238 Kuhmann W 1994 Leistungsg te und Beanspruchung bei mentalen T tigkeiten Bern Huber Kusak G Grune K Hagendorf H amp Metz A M 2000 Updating of working memory in a running memory task An event related potential study International Journal of Psychophysiology 39 1 51 65 Kusak G Grune K Hagendorf H amp Metz A M 1997 Wirkungen der Vorbelastung des Arbeitsged chtnisses auf Komponenten evozierter Potentiale beim sequentiellen Einpr gen verbalen Materials Zeitschrift f r Experimentelle Psychologie 44 1 38 61 Kutas M 1988 Review of event related potential studies of memory In M S Gazzaniga Ed Perspectives in Memory Research Cambridge MA USA The MIT Press Lacey J I 1967 Somatic response patterning and stress Some revisions of activation theory In M Appley amp R Trumbull Eds Psychological stress Issues in research New York Appleton Century Crofts Lacey J I 1956 The evaluation of autonomic responses Toward a general solution Annals of the New York Academy of Sciences 67 123 164 Lacey J I amp Lacey B C 1962 Th
17. MV 0 05 0 04 0 03 0 02 0 01 Ruhe Lern Pr f Pr f Pr f Pr f Pr f Pr f Ruhe 1 1 2 3 4 5 6 2 Kodealphabet 1 gt Kodealphabet 2 Abb 38 Power des frontalen Beta 2 Frequenzbandes im EEG f r beide Kodealphabete in den einzelnen Experimentalphasen Beta 2 zentral Die zentrale Beta 2 Aktivit t zeigte einen signifikanten Haupteffekt ber die Pr fphasen F 5 18 5 94 H F e 66 p 00 Eta 22 Die Aktivit t sinkt bis zur Pr fphase 6 au er in Pr fphase 4 kontinuierlich ab vgl Tab 30 und Abb 39 Die Einzeltests zwischen beiden Gruppen zeigten in keiner der Experimentalphasen einen signifikanten Gruppenunterschied Ruhe 1 Lern Pr f 1 Pr f2 Prif3 Priif4 Pr f5 Pr f6 Ruhe 2 Kode 0 013 0 007 0 060 10 045 0 044 0 046 10 041 0 040 0 015 alphabet 0 010 0 003 0 045 0 025 0 030 0 034 0 032 0 027 0 012 1 Kode 0 013 10 009 0 059 10 045 0 037 10 044 10 043 0 040 0 011 alphabet 0 014 0 004 0 031 0 024 0 018 0 023 0 031 0 018 0 006 2 T Test n s n s n s n s n s n s n s n s n s Tab 30 Mittlere zentrale Beta 2 Aktivit t von Kodealphabet 1 und Kodealphabet 2 mit Standardabweichungen f r jede Experimentalphase mit Ergebnissen der Signifikanztests zwischen den Gruppen 180 pv 0 07 0 06 0 05 0 04 0 03 0 02 0 01 Ruhe Lern Pruf Pruf
18. Pr f 2 Pr f 3 Pr f 4 Pr f 5 Pr f 6 HR Kodealphabet 1 82 p lt 00 82 p lt 00 98 p lt 00 98 p lt 00 98 p lt 00 Kodealphabet 2 98 p lt 00 98 p lt 00 96 p lt 00 98 p lt 00 98 p lt 00 HR DIFF Kodealphabet 1 86 p lt 00 86 p lt 00 92 p lt 00 87 p lt 00 86 p lt 00 Kodealphabet 2 94 p lt 00 89 p lt 00 91 p lt 00 91 p lt 00 91 p lt 00 HRV Kodealphabet 1 77 p lt 00 74 p lt 00 76 p lt 00 79 p lt 00 54 p 02 Kodealphabet 2 51 p 04 61 p 01 48 p 05 61 p 02 67 p lt 00 rMSSD Kodealphabet 1 67 p lt 00 96 p lt 00 96 p lt 00 94 p lt 00 96 p lt 00 Kodealphabet 2 91 p lt 00 85 p lt 00 85 p lt 00 93 p lt 00 91 p lt 00 SCRfre Kodealphabet 1 87 p lt 00 94 p lt 00 94 p lt 00 94 p lt 00 95 p lt 00 Kodealphabet 2 72 p lt 00 90 p lt 00 84 p lt 00 96 p lt 00 90 p lt 00 SCRkorr Kodealphabet 1 79 p lt 00 81 p lt 00 85 p lt 00 93 p lt 00 72 p 01 Kodealphabet 2 85 p lt 00 59 p 02 57 p 02 67 p lt 00 76 p lt 00 SCLlyk Kodealphabet 1 61 p 04 90 p lt 00 95 p lt 00 96 p lt 00 94 p lt 00 Kodealphabet 2 79 p lt 00 89 p lt 00 94 p lt 00 77 p lt 00 59 p 02 SysBD Kodealphabet 1 67 p lt 00 96 p lt 00 88 p lt 00 90 p lt 00 91 p lt 00 Kodealphabet 2 84 p lt 00 92 p lt 00 91 p lt 00 82 p lt 00 79
19. ber Kodealphabet 2 Eine Interaktion konnte nicht nachgewiesen werden Einzeltests zeigten statistische Trends hinsichtlich Gruppenunterschieden in Pr fphase 1 T 2 28 p 04 in Pr fphase 2 T 2 95 p 01 und in Pr fphase 3 T 2 58 p 02 vgl Tab 36 und Abb 48 Priif 1 Priif 2 Pr f3 Pr f4 Prif5 Priif6 Kode 0 3205 0 2731 0 2175 10 2717 0 2674 0 2620 alphabet 0 2453 0 1624 0 1032 0 1756 0 1859 0 1486 1 Kode 0 1474 0 1254 0 1281 0 1679 0 1803 0 2219 alphabet 0 0783 0 0356 0 0527 0 0936 0 0978 0 1927 2 T Test p 04 01 02 n s n s n s Tab 36 Mittlere frontale Theta Aktivit t der restrukturierten Kodealphabete von Kodealphabet 1 und Kodealphabet 2 mit Standardabweichungen f r jede Experimentalphase mit Ergebnissen der Signifikanztests zwischen den Gruppen 195 HV 035 a a oO oas NOO Ae owo O gt A ee a ape er 0 00 Pr f 1 Pruf2 Pr f3 Pr f4 Pruf5 Pr f6 Kodealphabet 1 i Kodealphabet 2 Abb 48 Power des frontalen Theta Frequenzbandes im EEG f r beide restrukturierten Kodealphabete in den sechs Pr fphasen 2 5 3 3 2 EEG Frequenzb nder Beta 2 Band F r das Beta 2 Band ergab sich im Gegensatz zu den urspr nglichen Kodealphabeten kein Haupteffekt im frontalen und zentralen Area ber die Pr fphasen Innersubjekteffekt oder ein Zwischensubjekteffekt Lediglich i
20. im urspr nglichen Sinn eigentlich nicht mehr gesprochen werden kann Gemeinsam ist allen diesen EKP allerdings dass deren Amplitude fr hestens 300 mSek nach Stimuluspr sentation auftritt Neben biologischen und pharmakologischen Einfl ssen zsf Polich amp Kok 1995 wird die P300 vor allem durch verschiedene kognitive Prozesse hervorgerufen Dabei werden Aufmerksamkeits und Ged chtnisprozesse z B Mecklinger 1992 Kok 1997 Kok 1997 erwartungswidrige Ereignisse z B R sler amp Heil 1998 und auch emotionale Verarbeitungsprozesse z B Diedrich Naumann Maier Becker amp Bartussek 1997 Naumann Maier Diedrich Becker amp Bartussek 1997 untersucht 58 Insgesamt betrachtet kann die P300 als Indikator fiir mentale Beanspruchungen bei der Ausf hrung ressourcenverbrauchender kognitiver Prozesse angesehen werden zsf Kok 1997 Meist wird daher eine Verringerung der P300 registriert 1 3 1 2 1 1 Befundlage Zum Beleg der Sensitivit t des EKP vor allem der P300 hinsichtlich mentaler Beanspruchungen k nnen Untersuchungen zu Sekund raufgaben herangezogen werden da ressourcentheoretische Modelle davon ausgehen dass sich bei der Bearbeitung von Sekund raufgaben die Ressourcen verringern und somit der Ressourcenbedarf der Prim raufgabe bzw die subjektive Schwierigkeit der Aufgabe angezeigt wird Wickens 1986 zsf Manzey 1998 So konnten Kramer Sirevaag und Hughes 1988 zeigen dass die P300 bei ein
21. 00 alphabet 2 HR Kode 76 1 11 1 87 5 13 8 4 0 00 alphabet 1 Kode 80 1 10 5 87 5 13 6 4 3 00 alphabet 2 HRDiff Kode 5 3 2 3 17 6 11 4 14 0 1 00 alphabet 1 Kode 9 3 3 9 16 7 7 2 4 3 00 alphabet 2 HRV Kode 23 4 9 7 35 5 10 2 14 0 00 alphabet 1 Kode 31 3 13 5 34 1 10 2 1 0 31 alphabet 2 rMSSD Kode 40 1 21 3 31 5 14 5 2 1 1 05 alphabet 1 Kode 32 9 13 0 34 1 11 7 0 5 1 38 alphabet 2 SysBD Kode 117 8 12 8 127 17 3 2 5 02 alphabet 1 Kode 115 4 10 6 123 2 14 8 4 1 00 alphabet 2 144 SysDiff Kode 6 6 5 6 15 8 14 2 2 5 02 alphabet 1 Kode 5 8 5 0 13 9 8 7 4 1 00 alphabet 2 DiaBD Kode 73 8 8 5 77 8 92 2 2 04 alphabet 1 Kode 73 8 7 3 75 8 8 1 1 1 129 alphabet 2 DiaDiff Kode 6 1 5 0 10 1 6 6 2 2 04 alphabet 1 Kode 6 7 5 8 9 2 5 3 1 1 29 alphabet 2 Art MD Kode 88 3 9 5 94 0 10 6 2 8 1 01 alphabet 1 Kod 87 5 7 3 91 5 10 0 2 6 02 ealphabet 2 SBP Kode 9166 1970 10684 2383 13 0 01 alphabet 1 Kod 9520 1655 10367 2229 2 6 02 ealphabet 2 Tab 11 Unterschiede in den peripherphysiologischen Parametern zwischen Ruhephase 2 postexperimentell und Pr fphase 1 f r beide Gruppen T Test f r abh ngige Stichproben Parameter Gruppe Mittelwert SD Mittelwert SD T p Ruhe 2 Pr fphasen zsgf Theta Band Kode 0 0594 0 0464 0 1
22. 1 3 2 1 4 2 Fazit zur elektrodermalen Aktivit t Die hier vorgestellten Studien zur mentalen Beanspruchung belegen die Sensitivit t der EDA vgl Tab 11 Manzey 1998 gelangt zu dem Schluss dass die Zusammenh nge zwischen EDA und mentaler Beanspruchung weniger gut belegt seien S 846 Doch dieses Urteil beruht auf der bersicht nur weniger Studien Kramer 1993 interpretiert die SCRfreq als Indikator der kognitiven Kapazit ten Kahneman 1973 da einige Studien zeigten dass h here Leistung in Aufmerksamkeits und Reaktionszeitaufgaben mit erh hter Anzahl an SCRs einhergeht Dies wird als Zeichen einer h heren physiologischen Aktivierung bei erh hter mentaler Beanspruchung interpretiert Auch die Experimente zu Doppelaufgaben kennzeichnen die SCR als Indikator der kognitiven Verarbeitungskapazit t Kramer 1993 p 32f f hrt Studien mit konditionierten Stimuli und Experimente mit Warnreizen als experimentell induzierter Hinweis auf die Schwierigkeit folgender Reize als Referenz f r die SCR als Indikator der Verarbeitungskapazit t an Einschr nkend ist jedoch anzumerken dass es unklar ist inwieweit einzelne reizbezogene SCRs vor Bearbeitung der eigentlichen Aufgabe die Verarbeitungskapazit t ebenso direkt anzeigen sollen wie unspezifische SCRs w hrend der Aufgabenbearbeitung Vielmehr wird bei diesen Experimenten die subjektive Bewertung des folgenden Reizes im Hinblick auf seine Schwierigkeit angezeigt die eher emotional
23. 1973 und handlungstheoretische z B Richter amp Hacker 1998 Aspekte mentaler Beanspruchung hervorgehoben ohne eine theoretische Verbindung der Ans tze herzustellen vgl Manzey 1998 Erschwerend kommt die oft beschriebene Divergenz zwischen physiologischen subjektiven und Leistungsma en der Belastung psychophysisches Kovariationsproblem z B Fahrenberg 1979 s a Fahrenberg 1987 1983 hinzu Dies macht in der psychophysiologischen Forschungspraxis eine Mehrebenenanalyse der zugrundeliegenden Prozesse n tig was in der vorliegenden Untersuchung auch realisiert wurde s Abschnitt Gegenstand und Fragestellung Eine theoretische Fundierung dieser Mehrebenenanalyse ist in der Literatur zumindest teilweise vorhanden z B Sanders 1983 Wickens 1991 22 Die meisten Theorien zur mentalen Beanspruchung besitzen jedoch auch bestimmte Gemeinsamkeiten auf die im Folgenden eingegangen werden soll Gaillard amp Wientjes 1994 So wird postuliert dass das menschliche Leistungsverhalten unter kognitiver Kontrolle steht Die Kontrolle steuert die Verarbeitungsprozesse durch Bewertung der Leistung w hrend der Aufgabenbearbeitung und reguliert die Anstrengung Weiterhin wird angenommen dass die Bereitstellung von Energie zur Aufgabenbearbeitung weitgehend autonom erfolgt wobei aber auch h here kognitive Prozesse wie Anstrengung einen direkten Einfluss auf die Bereitstellung von Energie besitzen Ein weiterer Aspekt
24. 1998 T Sloan Shapiro Bagiella amp Bigger 1996 T Huber amp Gramer 1993 T V gele 1998 T Anagrammaufgaben Walker 1996 Stroop Test Caudell amp Galucci 1995 Unkontrollierbarkeit der exp Aufgaben versch Aufgaben Peters Godaert Ballieux van Vliet Willemsen Sweep amp Heijnen 1998 T Steptoe Evans amp Fieldman 1997 T Steptoe Fieldman amp Evans 1993 T Bongard amp Hodapp 1997 J Hodapp Heiligtag amp St rmer 1990 L nge unfreiwilliger Pausen in Mensch Computer Interaktion Thum Boucsein Kuhmann amp Ray 1995 lt 9 Feldstudien Hohe Arbeitsbelastung i S des Karasek Modells zsf Belkic Landisbergis Schnall Baker Theorell Siegrist Peter amp Karasek 2000 T Blumenthal Thyrum amp Siegel 1995 ale Carrere amp Evans 1992 T Cesana Ferrario Sega Milesi 1996 T Curtis amp James 1997 amp Greenlund Liu Knox amp McCreath 1995 T Landisbergis Schnall Schwartz Warren amp Pickering 1995 T Landisbergis Schnall Warren Pickering amp Schwartz 1994 9 Musgay Niegot amp R ddel 2001 T Rau 1996 J Rau 2001 T Schnall Landisbergis amp Baker 1994 T Steptoe 2001 in press T Steptoe Fieldman amp Evans 1993 T Theorell Knox Svensson amp Waller 1985 Van Egeren 1992 T Verantwortungsaufteilung soz Unterst tzung Rau 1994 L Rau 1996 L Steptoe 2000 Fluglotsen Cobb
25. 4 70 p lt 00 Kodealphabet 2 T 3 79 p lt 00 Einen weiteren Anstieg zur Pr fphase 1 konnte nicht nachgewiesen werden Unterschiede zwischen den Pr fphasen konnten in beiden Gruppen nicht nachgewiesen werden vgl Tab 23 und Abb 27 Kode Kode T Test alphabet 1 alphabet 2 vor Ruhe 1 9477 5 9348 1 n s 2047 5 1337 0 nach Ruhe 1 9062 1 9032 1 n s 1616 8 1206 2 Lern 9835 06 10532 8 n s 1529 9 2272 4 Pr f 1 10684 3 10369 1 n s 2382 6 2158 1 Pr f 2 10024 6 10241 3 n s 2169 5 2170 4 Pr f 3 9771 7 10207 4 n s 1913 2 2046 4 Pr f 4 9566 6 10306 1 n s 1878 1 2374 2 Pr f 5 9601 4 10032 1 n s 1933 4 1966 3 Pr f 6 9763 7 9955 9 n s 1745 9 1716 1 Ruhe 2 9165 6 9520 3 n s 1970 1 1655 4 Tab 23 Mittleres Herzraten Blutdruck Produkt mit Standardabweichungen der Gruppen Kodealphabet 1 und Kodealphabet 2 f r jede der Experimentalphasen mit Ergebnissen der Signifikanztests zwischen den Gruppen SBP 41000 10500 10000 9500 9000 8500 8000 Vor Nach Lernen Pr fl Pr f2 Pr f3 Pr f4 Pr f5 Pr f6 Ruhe2 Ruhe 1 Ruhe 1 i Kodealphabet 1 W Kodealphabet 2 Abb 27 Herzraten Blutdruck Produkt fiir beide Kodealphabete in den einzelnen Experimentalphasen 170 2 4 2 1 2 Arterieller Mitteldruck Der arterielle Mitteldruck wird eher selten erhoben und meist in psychophysiologisc
26. Backs Lenneman amp Sicard 1999 L Tattersall amp Hockey 1995 4 Sirevaag Kramer Wickens amp Reisweber 1993 L Casali amp Wierwille 1983 lt gt Fahrsimulator Wierwille amp Hicks 1979 4 Ged chtnisabruf versch Vincent Craik amp Furedy 1996 b Aasman Mulder amp Mulder 1987 4 Material Backs amp Seljos 1994 J Van Dellen Aasman Mulder amp Mulder 1985 a Redondo amp Del Valle Inclan 1992 i Stroop Test Delaney amp Brodie 2000 T Aufmerksamkeit numerisch Pagani Mazuerro Ferrari Liberati Cerutti Vaitl Tavazzi amp Malliani 1991 T Arithmetik Bernardi Wdowczyk Szulc Valenti Castoldi Passino Spadacini amp Sleight 2000 T Pagani Furlan Pizzinelli Crivellaro Cerutti amp Malliani 1989 T Feldstudien Arbeitstage vs arbeitsfreie Tage Lehrveranstaltungen vs arbeitsfreie Tage von Studenten Myrtek Fichtler Strittmatter amp Br gner 1999 L Myrtek Hilgenberg Briigner amp M ller 1997 4 Myrtek Weber Briigner amp M ller 1996 J CAD Arbeitspl tze Luczak amp Springer 2000 Telefonauskunft Izso amp Lang 2000 Fluglotsen Rowe 2000 4 Mensch Computer Pinkpank amp Wandke 1995 4 Interaktion Autofahren Richter Wagner Heger amp Weise 1998 1 Piloten Hanson amp Bazanski 2001 4 Busfahrer Mulder Meijman O Hanlon amp Mulder 1982 1 Gobel Springer amp Scher
27. C McCallum amp S H Curry Slow potential changes in the human brain NATO ASI Series Series A Life sciences Vol 254 pp 105 119 New York USA Plenum Press R sler F 1982 Hirnelektrische Korrelate kognitiver Prozesse Berlin Springer R sler F Bajric J Heil M Henninghausen E Niedeggen M Pechmann T Roeder B Ruesseler J amp Streb J 1997 Ged chtnisspuren im EEG Zeitschrift f r Experimentelle Psychologie 44 1 4 37 R sler F amp Heil M 1998 Kognitive Psychophysiologie In F R sler Hrsg Enzyklop die der Psychologie Themenbereich C Serie 1 Band 5 Ergebnisse und Anwendungen der Psychophysiologie G ttingen Hogrefe R sler F Heil M amp Hennighausen E 1995 Distinct cortical activation patterns during long term memory retrieval of verbal spatial and color information Journal of Cognitive Neuroscience 7 1 51 65 R sler F Heil M amp R der B 1997 Slow negative brain potentials as reflections of specific modular resources of cognition Biological Psychology 45 109 141 Rothe H J 1992 Charakteristik menschlicher Dekodierungsleistungen zur Ermittlung von handlungsrelevanten Informationen Zeitschrift f r Psychologie 200 269 286 Rowe D W 2000 Heart rate variability Aid to determining user state in the design of analysis of user interfaces Dissertation Abstracts International Section B The Sciences and Engineering
28. Die verschiedenen Modelle unterscheiden sich lediglich darin wie die Kapazit tsbegrenzung interpretiert wird Fr here Modelle verwendeten die Metapher einer sequenziell arbeitenden Prozessors mit begrenzter bertragungskapazit t z B Broadbent 1958 Heutige Modelle benutzen h ufig energetische und konomische Begriffe Gopher 1986 Kahneman 1973 Navon amp Gopher 1979 Manzey 1988 Wickens 1984 1991 s a Gaillard amp Kramer 2000 Kahneman 1973 nahm an dass der Mensch ber begrenzte Verarbeitungskapazit ten engl capacity verf gt Kritisch anzumerken ist dabei dass die Begriffe Anstrengung engl effort und Aufmerksamkeit engl attention synonym verwendet werden was zu begrifflichen Unsch rfen f hrt Anstrengung und Aufmerksamkeit sind unterschiedliche psychologische Funktionen s oben Begriffsdefinitionen was durch die Gleichsetzung der Konzepte unber cksichtigt bleibt Die Kapazit t ist unspezifisch d h alle Verarbeitungsaufgaben sind an sie gekn pft Die Kapazit tsverteilung ist abh ngig von dem Kapazit tsbedarf bestimmt durch die Schwierigkeit der Aufgaben den berdauernden Dispositionen der Person den jeweiligen Intentionen des Individuums Motivationale Aspekte bleiben dabei weitgehend unberiicksichtigt Im letzten Punkt ist die Motivation nur implizit vorhanden 26 Obwohl die Gesamtkapazit t begrenzt ist kann sie im gewissen Umfang durch erh hte Anstrengung gest
29. Entstehung beitragen als Arbeitsged chtnis oder Langzeitged chtnisfunktionen Portin Kovala Polo Kantola Revonsuo Mueller amp Matikainen 2000 Personen mit hoher Intelligenz zeigen gr ere P300 Amplituden bei r umlichen Arbeitsged chtnisaufgaben als Personen mit geringerer Intelligenz Gevins amp Smith 2000 was die Autoren mit der h heren Aufmerksamkeit der intelligenteren Probanden zur ckf hren Dies konnte auch bei visuell pr sentierten Ziffern als Ged chtnismaterial nachgewiesen werden Nittono Nageishi Nakajima amp Ullsperger 1999 61 Die zur Analyse des Abrufs aus dem Langzeitged chtnis oft verwendeten langsamen Komponenten des EKP slow waves z B Cansino Ruiz amp Lopez Alonso 1999 R sler 1993 R sler Bajric Heil Henninghausen Niedeggen Pechmann Roeder Ruesseler amp Streb 1997 R sler Heil amp Hennighausen 1995 R sler Heil amp R der 1997 konnten in der vorliegenden Untersuchung aufgrund des Designs nicht ausgewertet werden da keine Zeitfenster ber 1000 mSek gebildet wurden die eine Auswertung der Slow Waves erm glicht h tten Nur in wenigen Studien wurden auch slow waves zur Analyse des Behaltens im Arbeitsged chtnis herangezogen Geffen Writght Green Gillespie Smyth Evans amp Geffen 1997 Mecklinger amp Pfeifer 1996 Die derzeitige Befundlage dazu ist noch l ckenhaft Einen berblick zu langsamen EKP Komponenten als Indikator f r mentale Beanspruchu
30. Person aus 48 HL Ps a A b Auf 7 5 One ee steckengebliebenem Ab befreien Fahrstuhl befreien rundlos ausgel ste HL a ass ib elle a a abstellen HL Tn Hilfeleistun Tn Technik Ha a Heizungsanlage defekte Ha a gen Heizungsanlage abstellen HL Tn ra 52 HL St Lp Lp Luftpiraterie ra S t radioaktive gefahrloser f Abtransport Stoffe transportieren radioaktiver Stoffe Einsatz im Umfeld eines gekaperten Flugzeugs 53 HL St Gn St Straftat Gn Geiselnahme Einsatz im Umfeld von Ortlichkeiten mit Geiseln 54 HL St R R Randale Einsatz im Umfeld randalierender Personen 262 4 1 5 Kodealphabete 1 und 2 mit jeweiliger Kodebedeutung Kodealphabet 1 Kodealphabet 2 Situationsbeschreibungen starke Kategorisierung schwache Kategorisierung 1 F SB Pkw F Pkw brennender Pkw auf der Stra e brennender Lkw auf der Stra e F S Tw brennender Tw auf der Stra e 4 F Ws Pech F Psch brennendes Personenschiff auf dem Wasser 5 F Ws Gsch F Gsch brennendes G terschiff auf dem Wasser F Ws Tsch F Tsch brennendes Tankschiff auf dem Wasser 7 F Sn T S B F T S B Brand im S Bahn Tunnel 8 F Sn T U B F_T U B Brand im U Bahn Tunnel 9 F Sn T Fb F T Fb Brand im Fernbahn Tunnel 10 VU SB o Ps VU o Ps Verkehrsunfall auf der Stra e ohne verletzte Personen 11 VU SB Fw m Ps VU Fw m Ps Verkehrsunfall der Feuerwehr mit verletzten Personen 12 VU SB m s Ps VU m s Ps Unfall auf der StraBe mit
31. Relations among memory performance mental workload and cardiovascular responses International Journal of Psychophysiology 23 3 181 198 Vivoli G Bergomi M Rovesti S Carrozzi G amp Vezzosi A 1993 Biochemical and haemodynamic indicators of stress in truck drivers Ergonomics 36 9 1089 1097 V gele C 1998 Serum lipid concentrations hostility and cardiovascular reactions to mental stress International Journal of Psychophysiology 28 2 167 179 Vogt J amp Kastner M 2001 Psychophysiological Monitoring of air traffic controllers Exploration simulation validation In J Fahrenberg amp M Myrtek Progress in Ambulatory Assessment Computer assisted_ psychological and psychophysiological Methods in Monitoring and Field Studies Bern G ttingen Hogrefe amp Huber Publishers 252 Volpert W 1994 Wider die Maschinenmodelle des Handelns Aufs tze zur Handlungsregulationstheorie Abschnitt VI Welche Arbeit ist gut f r den Menschen Lengerich Pabst Volpert W 1975 Die Lohnarbeitswissenschaft und die Psychologie der Arbeitst tigkeit In P Groskuth amp W Volpert Hrsg Lohnarbeitspsychologie Berufliche Sozialisation Emanzipation zur Anpassung S 11 196 Frankfurt M Fischer Vos S H Gunter T C Kolk H H J amp Mulder G 2001 Working memory constraints on syntactic processing An electrophysiological investigation Psychophysiology 38 1 41 63
32. Vossel G 1990 Elektrodermale _Labilit t Ein Beitrag zur _Differentiellen Psychophysiologie G ttingen Hogrefe Vossel G amp Rossmann R 1984 Electrodermal habituation speed and visual monitoring performance Psychophysiology 21 1 97 100 Vrijkotte T G M van Doornen L J P amp De Geus E J C 2000 Effects of work stress on ambulatory blood pressure heart rate and heart rate variability Hypertension 35 4 880 886 Vrijkotte T G M Riese H amp De Geus E J C 2001 Cardiovascular reactivity to work stress assessed by ambulatory blood pressure heart rate and heart rate variability In J Fahrenberg amp M Myrtek Progress in Ambulatory Assessment Computer assisted psychological and psychophysiological Methods in Monitoring and Field Studies Bern G ttingen Hogrefe amp Huber Publishers Wagner T Rudolf M amp Noack F 1998 Die Herzfrequenzvariabilit t in der arbeitspsychologischen Feldforschung _ Methodenprobleme und Anwendungsbeispiele Zeitschrift f r Arbeits und Organisationspsychologie 42 4 197 204 Walker D W 1996 Effects of experimental psychological stress on human physiological functioning mediation by affiliation Dissertation Abstracts International Section B The Sciences and Engineering 56 8 B USA Univ Microfilms International Walker D W amp Sandman C A 1977 Physiological response patterns in ulcer patients
33. a b e a e lf unwohl 265
34. cksichtigt bleiben weil sie f r die vorliegende Untersuchung nur von untergeordneter Bedeutung sind Es wird f r jeden Kennwert die jeweilige Befundlage bez glich Laboruntersuchungen dargestellt da die vorliegende Studie ebenfalls als Laboruntersuchung angelegt war Zus tzlich werden vorhandene Felduntersuchungen erw hnt da sie die kologische Validit t belegen Anschlie end folgt jeweils ein kurzes Fazit zur Einsch tzung des jeweiligen Kennwerts f r den Einsatz zur Messung mentaler Beanspruchung Dabei werden auch au erexperimentelle Einflussfaktoren und Artefaktquellen des Parameters angesprochen 45 1 3 1 Hirnelektrische Indikatoren mentaler Beanspruchung 1 3 1 1 EEG Spontanaktivitat Die an der Sch deloberfl chke abzuleitenden Spannungsver nderungen werden Spontanaktivit t genannt Man konnte bestimmte Frequenzen dieser Aktivit t bestimmten Bewusstseins und Aufmerksamkeitszust nden zuordnen so dass diese Frequenzen aufgrund einer Konvention seit Berger 1929 in verschiedene Frequenzb nder eingeteilt werden Folgende bersicht gibt einen berblick ber die klinischen Frequenzb nder Tab 2 modifiziert nach Schandry 1996 Frequenzband bzw Frequenzb Amplituden Region des Aufmerksamkeits Wellentyp ereich Hz bereich uV st rksten zustand Auftretens Delta 0 5 4 20 200 variabel Tiefschlaf Koma Theta 5 7 5 100 frontal temporal leichter Schlaf frontal hohe Konzentratio
35. dass die Probanden in Kodealphabet 1 zwar alle Buchstaben lasen dann aber nicht die mittlere Begriffsebene zur Zuordnung der Buchstaben zu den W rtern und anschlie end zur Situationsbeschreibung verwendeten da diese Begriffsebene daf r nicht zwingend notwendig war Die insignifikanten Unterschiede in den Dekodierungszeiten zwischen beiden Kodealphabeten deuten daraufhin dass die vorhandene mittlere Begriffsebene in Kodealphabet 1 nur zu einem geringen Unterschied in der Art des Dekodierungsprozesses im Vergleich zu Kodealphabet 2 f hrte Dennoch zeigte sich dass das Kodealphabet 2 eine h here kognitive Beanspruchung durch Ged chtnisabruf in den Probanden hervorrief als Kodealphabet 1 Denn bei der Dekodierung von Kodealphabet 2 mussten aus dem Ged chtnis mehr Inhalte hinzugef gt werden als bei Kodealphabet 1 203 Darauf deutet die ber alle Pr fphasen durchgehend h here wenn auch insignifikante Fehleranzahl in Kodealphabet 2 gegen ber Kodealphabet 1 hin Es ist anzunehmen dass dieser Unterschied bei einer gr eren Stichprobe das Signifikanzniveau erreicht h tte In Kodealphabet 1 hingegen ist der perzeptive Aufwand und damit die perzeptive Beanspruchung durch h here Anzahl an Buchstaben der Kodes gr er als in Kodealphabet 2 was sich in l ngeren Dekodierungszeiten in denen die Zeit f r die Perzeption enthalten ist ausdr ckt was allerdings ebenfalls nicht signifikant abgesichert werden konnte Es wurde vorherg
36. fphase 6 einen signifikanten Unterschied Weiterhin zeigte sich innerhalb beider Gruppen kein Unterschied zwischen Pr fphase 1 und Pr fphase 6 vgl Tab 27 und Abb 32 zur Verdeutlichung siehe Abb 33 Abb 36 Pr fphase 1 Pr fphase 6 T Test zwischen beiden Pr fphasen Kodealphabet 1 5 74 6 44 n s 2 28 2 66 Kodealphabet 2 5 65 7 17 n s 3 82 5 30 T Test zwischen n s n s beiden Gruppen Tab 27 Mittleres ereigniskorreliertes Hirnpotenzial in uV mit Standardabweichungen im Zeitbereich 300 600 mSek im parietalen Area f r beide Kodealphabete in Pr fphase 1 und Pr fphase 6 mit Ergebnissen der Signifikanztests zwischen den Gruppen und zwischen beiden getesteten Pr fphasen lt OFNWHRUAN DO O Prufphase 1 Prufphase 6 i Kodealphabet 1 HiKodealphabet 2 Abb 32 Mittleres EKP beider Kodealphabete im Zeitbereich 300 600 mSek im parietalen Area in Priifphase 1 und Priifphase 6 175 Kodealphabet 1_Pr fphase 1 8 Kodealphabet 2_Pr fphase 1 10 mSek 200 0 200 400 600 800 1000 Abb 33 Ereigniskorreliertes Potenzial der PZ Elektrode in Pr fphase 1 f r beide Kodealphabete Kodealphabet 1_Pr fphase 6 Kodealphabet 2_Pr fphase 6 10 mSek 200 0 200 400 600 800 1000 Abb 34 Ereigniskorreliertes Potenzial der PZ Elektrode in Priifphase 6 fiir beide Kodealphabete 176
37. rke gegen ber non parametrischen Tests beibehalten 155 2 3 1 Ergebnisse der Leistungsdaten und subjektiven Daten 2 3 1 1 Leistungsdaten 2 3 1 1 1 Anzahl der Fehler Bez glich der Fehleranzahl ergab sich ein signifikanter Haupteffekt ber den Verlauf der sechs Pr fphasen F 5 29 76 98 H F e 31 p lt 00 Eta 70 Ein Zwischensubjekteffekt oder eine Interaktion konnte nicht nachgewiesen werden Es zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen beiden Gruppen in den Einzeltests vgl Tab 14 und Abb 19 Priifphase 1 Priifphase 2 Priifphase 3 Priifphase 4 Pr fphase 5 Priifphase 6 Kode 13 8 7 5 5 8 2 4 3 2 1 2 1 2 0 7 1 0 0 7 0 8 alphabet 1 Kode 13 8 7 3 16 9 5 5 3 3 3 7 2 2 6 1 2 1 4 1 1 6 alphabet 2 T Test n s n s n s n s n s n s Tab 14 Mittlere Anzahl falscher Antworten mit Standardabweichungen der Gruppen Kodealphabet 1 und Kodealphabet 2 f r jede der sechs Pr fphasen mit Ergebnissen der Signifikanztests zwischen den Gruppen Fehler 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 Prufphase Abb 19 Anzahl fehlerhafter Antworten f r Kodealphabet 1 rot und Kodealphabet 2 gr n in den sechs Priifphasen 156 2 3 1 1 2 Dekodierungszeiten Es konnte eine signifikante Verringerung der Reaktionszeiten der richtigen Antworten im Verlauf der sechs Priifphasen als Haupteffekt festgestellt werden F 5 29 76 7 H F e 46
38. schlechten Wetterverh ltnissen ansteigt Vivoli Bergomi Rovesti Carrozzi amp Vezzosi 1993 Einschr nkend muss auf die geringe Stichprobengr e dieser Studie hingewiesen werden Auch bei Fluglotsen Konnte in einer Reihe von Untersuchungen in Abh ngigkeit von der Schwierigkeit der T tigkeit eine Erh hung der HR festgestellt werden Costa 1993 Henderson Bakal amp Dunn 1990 Laurig Becker Biskaborn amp Reiche 1971 Rohmert amp Rutenfranz 1972 Rose amp Fogg 1993 Smith 1980 Vogt amp Kastner 2001 Auch Piloten zeigten in Abh ngigkeit von der Schwierigkeit der Flugabschnitte HR Anstiege Hankins amp Wilson 1998 Roscoe 1984 Speyer Fort Fouillot amp Blomberg 1987 Svensson Angelborg Thanderz amp Wilson 1999 zsf Wilson 2001 Dabei konnte festgestellt werden dass der HR Anstieg bei Start und Landung verglichen mit anderen Flugman vern am gr ten war und dass der Flugkapit n in allen Flugphasen h here HR zeigte als der Kopilot Die HR korrelierte dabei mit subjektiven Einsch tzungen der mentalen Beanspruchung Hart amp Hauser 1987 Dies zeigt dass die HR in diesen Experimenten nicht nur zwischen Ruhe und Belastung unterschied sondern auch zwischen verschiedenen Belastungsphasen differenzierte In simulierten Stromnetzen eines Energieversorgungssystems konnte gezeigt werden dass die Arbeit in einer Dyade ein geringere HR hervorruft als die Arbeit allein Rau 1994 Dies kann auf die Verantwor
39. vgl Gaillard amp Kramer 2000 Kognitiv energetische Theorien bieten andererseits den Rahmen f r die Ber cksichtigung der Ressourcenkonzepte wenn die Ressourcen als energetische Mechanismen sensu Kahneman 1973 interpretiert werden Wickens 1992 p 382 zit n Manzey 1998 S 812 fasst Ressourcen als energetische Mechanismen auf indem er sie in unterschiedlichen Gehirnstrukturen die ihre jeweils eigenen Aktivierungsmechanismen besitzen lokalisiert Studien die solchen Vorstellungen folgen vermuten z B in beiden Gro hirnhemisph ren zwei unabh ngig voneinander organisierte Ressourcensysteme die f r unterschiedliche Anforderungen zust ndig sind Kinsbourne amp Hicks 1978 Polson amp Friedman 1988 Es gibt noch weitere kognitiv energetische Modelle mentaler Beanspruchung die sich von den bisher vorgestellten Ans tzen nicht wesentlich unterscheiden weshalb sie hier nicht ausf hrlich dargestellt werden sollen Dazu geh rt z B das Modell von Sanders 1983 hnlich Mulder 1986 Er verbindet kognitiv energetische ressourcentheoretische und strukturelle Aspekte menschlicher Informationsverarbeitung und pr zisiert damit den Ressourcenbegriff Ressourcen werden mit verschiedenen miteinander interagierenden Aktivierungssystemen in Verbindung gebracht die das Aktivierungsniveau steuern Au erdem werden beanspruchungsspezifische Aktivierungsmuster genauer beschrieben Es muss aber einschr nkend hinzugef gt werden das
40. 1995 Effect of road layout and road environment on driving performance drivers physiology and road appreciation Ergnonomics 38 7 1395 1407 Delaney J P A amp Brodie D A 2000 Effects of short term psychological stress on the time and frequency domains of heart rate variability Perceptual and Motor Skills 91 2 515 524 Dellen H van Aasman J Mulder L amp Mulder G 1985 Time domain versus frequency domain measures of heart rate variability In J Orlebeke G Mulder amp L van Dooren Psychophyisology of cardiovascular control Models methods and data New York Plenum Press Dembroski T M MacDougall J M amp Shields J L 1977 Physiologic reactions to social challenge in persons evidencing the Type A coronary prone behavior pattern Journal of Human Stress 3 3 2 9 Deutsches Institut f r Normung 2000 EN ISO 10075 1 Ergonomische Grundlagen bez glich psychischer Arbeitsbelastung Berlin Normenausschuss Ergonomie im Deutschen Institut f r Normung e V 230 Diedrich O Naumann E Maier S Becker G amp Bartussek D 1997 A frontal positive slow wave in the ERP associated with emotional slides Journal of Psychophysiology 11 71 84 Dillon P J 1966 Stimulus versus response decisions as determinants of the relative frequency effect in disjunctive reaction time performance Journal of Experimental Psychology 71 3 321 330 Donat D C amp M
41. 2 nachgewiesen werden Weiterhin fehlte dem Parameter eine zufriedenstellende Reliabilit t bez glich beider Kodealphabeten Hinzu kommt ein fehlender Unterschied zwischen Pr fphase 6 und anschlie ender Ruhephase 2 in beiden Kodealphabeten e Die frontale Alpha 1 und die frontale Alpha 2 Frequenz des EEG werden ebenfalls aus weiteren Analysen ausgeschlossen da sie nur eine mangelnde Sensitivit t besa en Es ergab sich kein Unterschied zwischen den zusammengefassten Pr fphasen und der anschlie enden Ruhephase 2 Alle anderen urspr nglich berechneten physiologischen Parameter wurden in die weiteren Datenanalysen einbezogen 153 2 2 7 6 Variablenliste Durch den Ausschluss der oben genannten Parameter ergibt sich folgende reduzierte Variablenliste mit physiologischen Parametern die in die weitere Datenanalyse eingeschlossen wurden Variablenliste der ausgewerteten physiologischen Parameter Peripherphysiologische Parameter 1 HR Herzrate als beats per minute bpm 2 HRDiff Differenz zwischen jeweiligem Verlaufswert und individuellem HR Minimum 3 SCRfreq Anzahl der spontanen Hautleitwertsamplituden pro Minute 4 SCRkorr Rangekorrigierte mittlere Amplitude der spontanen Hautleitwertsreaktion 5 SCLlyk Rangekorrigiertes Hautleitwertsniveau 6 Art MD Arterieller Mitteldruck 7 SBP Herzraten Blutdruckprodukt Zentralnerv se Parameter Frequenzb nder n B sel 1996 S 61 1 Theta 5 7 Hz 2 Beta2 18
42. 3840225 ahniemerr ebene 163 241 12 SER Amplitude 335 48H nassen neeiheniobeniieeniilgerenge 164 DA Ve ESS CL ys ose ches iets EEE A E ins ean oteatasedeastvsurtyitscnsal EE 165 2 4 1 2 n C A Ki r E EEEE lepertesnededencesceveccentudce dep cederees tedeadeticveuey due dubestesercebtebconebeevesseseraenteswesnes 167 2 4 1 3 Herzraten Differenz 168 2 4 2 Ergebnisse weiterer peripherphysiologischer Parameter ceescescssecssecseecneeeeeeeeeeeseesreeseenseenaes 169 2 4 2 1 1 Herzraten Blutdruck Produkt 2 22 20 een 169 24 212 Arterieller Mitteldruck ic c0e S525 sos caseeecs nes EE des eveasocnuets aves csenehbeges EE 171 2 4 3 Ergebnisse zentralnerv ser Parameter vieires e E Ea SE EE E E 173 2 4 3 1 EEG Ereigniskorrelierte Hirnpotenziale renesnenseseesessennennennenennenennennennennenenenennnnonnennennennennnnnnn 173 2 4 3 2 EEG Frequenzb nder cneee 178 2 4 3 2 1 EEG Frequenzb nder Theta 178 2 4 3 2 2 EEG Frequenzb nder Beta 2 Band uessssssssessesnnssnensnennannnnsnansnennannnennansnennnnnnennnnnnesnnnnnnnn 179 2 4 4 Zusammenfassung der Ergebnisse der psychophysiologischen Parameter nenene 183 2 5 EXPLORATIVE DATENANALYSE RESTRUKTURIERUNG DER KODEALPHABETE UND ERNEUTE ANALYSE DER EEG PARAMETER annn ERSIDR ER HR EA 184 2 5 1 Einschlusskriterien der Kodes 2244224022402200ns0rnnnenneennsnnesnnennnennnnsnensnonsnenn
43. 40 Power des parietalen Beta 2 Frequenzbandes im EEG f r beide Kodealphabete in den einzelnen Experimentalphasen 182 2 4 4 Zusammenfassung der Ergebnisse der psychophysiologischen Parameter Die Ergebnisse zu den psychophysiologischen Parametern k nnen wie folgt zusammengefasst werden Die Hypothese 3 Die psychophysiologischen Indikatoren indizieren unterschiedlichen kognitiven Dekodierungsaufwand zwischen den Kodealphabeten auch dann wenn sich die Dekodierungszeiten und Fehler in den letzten Pr fphasen nicht mehr signifikant unterscheiden kann partiell angenommen werden Systematische Unterschiede zwischen beiden Kodealphabeten in den letzten Pr fphasen konnten in der HRDiff und als statistischer Trend in der SCRkorr nachgewiesen werden In der HRDiff konnte ein Zwischensubjekteffekt zwar nur als statistischer Trend verzeichnet werden aber es zeigten sich ab Pr fphase 2 h here Werte f r Kodealphabet 2 als f r Kodealphabet 1 was sich in den Einzeltests f r die Pr fphasen 3 und 4 als statistischer Trend und in den Pr fphasen 5 und 6 signifikant nachweisen lie Die SCRkorr zeigte einen gegens tzlichen Trend Eine Interaktion zeigte einen unterschiedlichen Verlauf der Werte beider Gruppen ber die sechs Pr fphasen an In allen Pr fphasen au er der Pr fphase 3 liegen die Werte von Kodealphabet 1 ber denen von Kodealphabet 2 was sich in den Einzeltests jedoch nicht signifikant absichern lie Lediglich in Pr fphase
44. 53 Die Annahme einer engen Beziehung zwischen einem hippocampalen und kortikalen Theta Rhythmus Klimesch 1996 kann hingegen bezweifelt werden da hippocampal vermittelte Ged chtnisprozesse wie Behalten und Abruf ebenso die Theta Aktivit t erh hen wie andere kognitive Prozesse Wilson et al 1999 Parameter Kennwert Beanspruchungsart Reaktionsrichtung Anstieg Abstieg Theta tonische verschiedene mentale Schacter 1977 T Frequenz des Aktivit t Belastungen im Labor Yamaguchi 1981 T Spontan EEG linearer Zusammenhang mit Aufgabenschwierigkeit Kopfrechenaufgaben Pigeau Hofmann Purcell amp Moffitt 1988 T Konzeptlernaufgaben Lang Lang Diekmann amp Kornhuber 1987 Mecklinger amp B sel 1989 T visuelle Gundel amp Wilson 1992 T Uberwachungsaufgaben Flugsimulator Brookings Wilson amp Swain 1996 T Caldwell amp Caldwell 2000 Vigilanzaufgaben Pennekamp B sel Mecklinger amp Ott 1994 T visuelle Diskriminations Walter Rhodes amp Adey 1967 T aufgaben Trackingaufgaben Lang Lang Diekmann amp Kornhuber 1987 T visuomotorische Anforderungen Fahrsimulator Laukka J rvilehto Alexandrov amp Lindgiust 1995 Signalentdeckungsaufgaben visuell figuralen Ma stabaufgaben und Trackingaufgaben Fournier Wilson amp Swain 1999 T Ged chtnissuchaufgaben Gundel amp Wilson 1992 T Lorenz Lorenz amp Heincke 1992 T Mecklinger 1992 T
45. 6 konnte der vorhandene Unterschied als statistischer Trend verzeichnet werden Weiterhin konnten einige f r die psychophysiologische Methodik bedeutsame Ergebnisse festgestellt werden Es wurden physiologische Indikatoren des kognitiven Dekodierungsaufwandes identifiziert die systematische Unterschiede im Verlauf der Experimente zwischen den Pr fphasen als statistischer Haupteffekt in der MANOVA und in mindestens einem Einzeltest zwischen den Pr fphasen innerhalb eines Kodealphabetes anzeigen Zu diesen Indikatoren geh ren SCRfreq SCRkorr SCLlyk HR und HRDiff Bei den zentralnerv sen Parametern zeigten die EKPs keinerlei Unterschiede zwischen den Pr fphasen an Allerdings konnten bez glich der EEG Frequenzen f r das frontale zentrale und parietale Beta 2 Band ein sukzessives Absinken der Power ber die Pr fphasen verzeichnet werden Unterschiede zwischen beiden Gruppen von der ersten Pr fphasen an konnten im SCLlyk und bez glich des EEG im frontalen Theta Band beobachtet werden 183 2 5 Explorative Datenanalyse Restrukturierung der Kodealphabete und erneute Analyse der EEG Parameter Im Anschluss an die vorangegangenen Analysen wurden die vorhandenen Kodealphabete neu zusammengestellt Das Auswahlkriterium f r den einzelnen Kode war dass sich der jeweilige Kode zwischen beiden Kodealphabeten hinsichtlich der Dekodierungszeit unterscheidet Diese Menge dieser hinsichtlich ihrer Bedeutung Situationsbeschreibung parall
46. Auswahl erschien notwendig da das Stimulusmaterial die Kodes nicht nach kognitionspsychologischen Kriterien konstruiert worden war sondern der anwendungsbezogenen Fragestellung der Untersuchung entsprechend einem realen Kodealphabet einer Feuerwehrleitzentrale entstammte wodurch eine gro e Variabilit t der Dekodierungszeit jedes einzelnen Kodes gegeben war Daher erschien es gerechtfertigt Extremwerte zu eliminieren um die Fehlervarianz zu reduzieren 184 Anschlie end wurden die jeweiligen Kodes von Kodealphabet 1 und Kodealphabet 2 hinsichtlich Unterschiede in den Dekodierungszeiten in Pr fphase 1 und separat in Priifphase 6 miteinander verglichen so dass insgesamt 9 Gruppen von Kodes identifiziert wurden vgl Tab 32 Das Signifikanzniveau f r T Tests f r abh ngige Stichproben zur Unterscheidung der Dekodierungszeiten in Pr fphase 1 und Pr fphase 6 wurde auf p lt 25 festgelegt Ein strengeres Signifikanzniveau h tte zum Ausschluss einer noch gr eren Anzahl von Kodes gef hrt Bereits mit diesem Signifikanzniveau mussten 29 Kodes ausgeschlossen werden da sich keine Unterschiede zwischen den Dekodierungszeiten beider Kodealphabete sowohl in Pr fphase 1 als auch in Pr fphase 6 zeigten Kode Nr 3 4 5 9 11 13 14 15 16 17 18 19 20 22 24 27 28 31 34 35 36 39 40 43 45 47 49 50 53 Pr fphase 1 Dekodierungszeit Dekodierungszeit Dekodierungszeit in Kodealphabet 1 in Kodealphabe
47. Bandes verzeichnet werden Weiterhin berichten Klimesch Schimke und Schwaiger 1994 ber erh htes Theta bei Aufgaben die das episodische Ged chtnis beanspruchten Zwei Studien die im Folgenden erw hnt werden sind vom Design her mit der vorliegenden Untersuchung hnlich da sie die EEG Frequenzen beim Abruf von verbalem Material analysierten Klimesch Doppelmayr Schimke amp Ripper 1997 konnten einen Anstieg des frontalen Theta Bandes bei der Enkodierung und auch dem Abruf von W rtern nachweisen die sp ter richtig wiedergegeben wurden im Vergleich zu falsch oder nicht abgerufenen W rtern 52 Und Burgess und Gruzelier 2000 konnten zeigen dass in den ersten 250 mSek nach Reizpr sentation die Theta Frequenz frontal bei Abruf von relativ neuen W rtern gr er war als bei bekannten W rtern Gevins und Smith 2000 konnten eine erh hte Theta Frequenz in einer r umlichen Arbeitsged chtnisaufgabe bei Personen mit h heren kognitiven F higkeiten im Vergleich zu weniger begabten Probanden nachweisen Feldstudien liefern Befunde in gleicher Richtung und erg nzen die Ergebnisse der Laboruntersuchungen Die erwarteten Anstiege der Theta Aktivit t konnten bei Beanspruchung von Piloten w hrend realer Fl ge Hankins amp Wilson 1998 zsf Wilson 2001 Beanspruchung von Lastwagenfahrern bei Nachtfahrten Kecklund amp Akerstedt 1993 und bei der Erm dung beim Autofahren Lal amp Craig 2001 nachgewiesen werden
48. Buchstaben im Arbeitsged chtnis verzeichnen Mecklinger und B sel 1989 fanden hingegen im langsamen Beta Band 12 5 17 5 Hz eine Abnahme von Ruhephase zu visuellen Konzeptlernaufgaben In der Untersuchung von Gevins et al 1998 zeigte die Beta Frequenz jedoch keinen Unterschied zwischen Ruhe und Belastungsphase in r umlichen und visuellen Arbeitsged chtnisaufgaben an Zur Beta Frequenz liegen nur wenige Befunde aus Feldstudien vor Bei Flugkapit nen w hrend Langzeitfl gen konnte die Beta Frequenz erfolgreich als Indikator f r herabgesetzte Vigilance und Erm dung herangezogen werden Wright amp McGown 2001 1 3 1 1 3 2 Fazit zur Beta Frequenz Wilson et al 1999 vermuten unter Vorbehalt des geringen Forschungsstandes einen Zusammenhang zwischen Beta und Aufgabenschwierigkeit bei der Bearbeitung komplexer Aufgaben Die wenigen vorliegenden Studien legen diesen Schluss nahe Ein abschlie endes Urteil kann bez glich der Beta Frequenz aufgrund des geringen Forschungstandes nicht gef llt werden s Tab 5 55 Parameter Kennwert Beanspruchungsart Reaktionsrichtung Anstieg Abstieg Beta Frequenz Beta 1 Band Flugsimulator Brookings Wilson amp Swain 1996 T des Spontan EEG Beta 2 visuelle Orientierungsaufgabe Barcelo Gale amp Hall 1995 T Beta 2 Arbeitsged chtnis Behalten Wilson amp Swain 1999 T von Buchstaben Beta 1 Band visuelle Konzeptlernaufgaben Mecklinger amp B sel 19
49. Elektroden zusammengefasst oder ausgewertet was den Eindruck der Beliebigkeit hinterl sst Diese uneinheitliche Elektrodeneinteilung liegt jedoch vielmehr an der erw hnten unterschiedlichen pr experimentellen Stichprobenvarianz und der Verschiedenartigkeit der experimentellen Aufgaben Ein weiteres Problem was die Beurteilung der Studien erschwert ist die von Studie zu Studie variierende Frequenzbandeinteilung 56 Insgesamt fehlt es bez glich der EEG Frequenzauswertung an einem systematischen Untersuchungsplan spezieller Aufgabenbereich an einer bereinkunft bez glich Auswertekriterien hinsichtlich Elektrodenauswahl bzw topographisches Auftreten der Effekte und an einer entsprechenden Frequenzbandeinteilung Trotz dieser methodischen Unzul nglichkeiten sprechen die bisherigen Befunde dennoch f r die Verwendung der EEG Frequenzen als Beanspruchungsindikator Boucsein 1991 S 131 ist zuzustimmen wenn er dem Spontan EEG eine Indikatorfunktion f r mentale Beanspruchung zuspricht so dass diese von physischer und emotionaler Beanspruchung unterschieden werden k nne Dar ber hinaus seien diese Parameter noch spezifisch f r Wachheit und Aufmerksamkeit was auch die oben erw hnten Studien nahe legen 57 1 3 1 2 Ereigniskorrelierte Hirnpotenziale Das Ereigniskorrelierte Hirnpotenzial EKP muss aus dem Spontan EEG unter Verwendung verschiedener Auswertungsprozeduren s Methodik gewonnen werden da es um den Faktor 5
50. Es k nnte eingewendet werden dass es nicht gerechtfertigt erscheint eine so gro e Anzahl psychophysiologischer Parameter abzuleiten und zu analysieren da das Au enkriterium in Form unterschiedlicher Leistungsdaten zwischen beiden Kodealphabeten in den ersten Pr fphasen als Zeichen unterschiedlicher mentaler Belastung fehlte Durch diese fehlende Voraussetzung der Beurteilung der psychophysiologischen Parameter w ren ohnehin keine gro en Unterschiede in den psychophysiologischen Parametern zu erwarten gewesen Dazu kann entgegnet werden dass die zentrale Fragestellung der Hypothese 3 sich auf Unterschiede in der Physiologie in den letzten Pr fphasen bezog in denen keine Unterschiede in den Leistungsdaten erwartet wurden So kann angenommen werden dass die psychophysiologischen Beanspruchungsindikatoren in der vorliegenden Untersuchung eine hinreichende Sensitivit t besa en da sie ebenso wie die Leistungsdaten in den ersten Pr fphasen zwischen beiden Kodealphabeten nicht differenzierten Erst in den letzten Pr fhasen zeigten sich Unterschiede in der HRDiff und in der SCRkorr die hier bestimmte unterschiedliche Beanspruchungsarten ausdr cken die erst in den letzten Pr fphasen deutlich werden und die sich in den Leistungsdaten nicht abbilden Dieses Ergebnis unterst tzt das Ziel bez glich der zentralen Fragestellung zus tzliche Informationen durch Erfassung psychophysiologischer Daten zu gewinnen die mit Leistungsdaten nicht zu e
51. F 2000 Theoretical and methodological issues in psychophysiological research In R W Backs amp W Boucsein Eds Engineering Psychophysiology Issues and Applications Mahwah USA Erlbaum Publishers Gaillard A W K amp Wientjes C J E 1994 Mental load and work stress as two types of energy mobilization Work and Stress 8 2 141 152 Gale A 1987 The electroencephalogram Psychophysiology and the electronic workplace In A Gale amp B Christie Eds The electroencephalogram Psychophysiology and the electronic workplace London Wiley Gale A Christie B amp Penford V L 1971 Stimulus complexity and the occipital EEG British Journal of Psychology 62 363 376 Gale A Davis R amp Smallbone A 1977 EEG correlates of signale rate time in task and individual differences in reaction time during five stage sustained attention task Ergonomics 20 363 376 Gale A Spratt G Christie B amp Smallbone A 1975 Stimulus complexity EEG abundance gradients and detection efficiency in a visual recognition task British Journal of Psychology 66 289 298 Ganster D C Schaubroeck J Sime W E amp Mayes B T 1991 The nomological validity of the type A personality among employed adults Journal of Applied Psychology 76 1 143 168 Geffen G M Wright M J Green H J Gillespei N A Smyth D C Evans D M amp Geffen L B 1997 Effects of memory loa
52. Fournier Wilson amp Swain 1999 L 1 8 10 Hz visuell figuralen und Alpha 2 Ma stabaufgaben und 10 12 Hz Trackingaufgaben tonisch Wisconsin Card Sorting Test Cicek amp Nalcaci 2001 4 tonisch Kopfrechenaufgaben Earle amp Pikus 1982 J Pigeau Hofmann Purcell amp Moffitt 1988 L tonisch Wort bzw Boiten Sergeant amp Geuze 1992 L Buchstabenvergleiche tonisch visuell r uml Aufgabe Dujardin Bourriez und Guieu 1995 tonisch Vigilanzaufgabe Gale Davies amp Smallbone 1977 Ged chtnisbelastung tonisch visuelle Barcelo Gale amp Hall 1995 L Uberwachungsaufgaben Gale Christie amp Penford 1971 4 Gale Spratt Christie amp Smallbone 1975 1 visuelle Suchaufgaben Zeller amp Bente 1983 T phasisch Arbeitsged chtnis visuell Gevins Smith Leong McEvoy Whtifield Du amp reizbezogen r umlich Rush 1998 4 Wilson Swain amp Ullsperger 1999 J phasisch Arbeitsged chtnis visuell Kaufman Curtis Wang amp Williamson 1992 reizbezogen und auditiv Mecklinger Kramer amp Strayer 1992 J Winsum Sergeant amp Geuze 1984 AR Arbeitsged chtnis W rter Burgess amp Gruzelier 2000 L Tab 3 Alpha Frequenz Ergebnisse verschiedener Studien zur mentalen Beanspruchung 51 1 3 1 1 2 Theta Frequenzband 1 3 1 1 2 1 Befundlage Bez glich der Theta Frequenz liegt im Vergleich zum Alpha Band ein konsistenterer Forschungsbefund vor Es existieren E
53. GEG TEL BAU ZEI LGS FG VG Gruppe 153 38 55 31 153 69 58 19 154 54 5 57 55 75 55 Kode alphabet 1 Gruppe 149 61 154 39 56 94 57 06 54 33 52 5 55 61 52 89 54 17 Kode alphabet Oe Tab 4 Mittelwerte beider Probandengruppen in den einzelnen Skalen des LGT 3 123 2 2 7 2 Einschlusskriterien der Leistungsdaten und Dauer der einzelnen Experimentalphasen Aus jeglicher Datenanalyse wurden die fehlerhaften und fehlenden Antworten der Probanden ausgeschlossen Fehlerhafte Antworten im Sinne einer Fehldekodierung falsche Zuordnung zu einer Notfallklasse kamen selten vor Die h ufigste Fehlerart bestand in fehlenden Antworten der Probanden Nur bei richtiger Zuordnung zu einem bestimmten Notfall Situationsbeschreibung konnte daher von einer korrekten Dekodierung ausgegangen werden was begr ndet dass auch nur diese Antworten in die Datenanalyse eingeschlossen wurden Hinzu kommt dass die falschen Antworten mit gr eren Dekodierungszeiten behaftet waren was eine Auswertung zusammen mit den richtigen Antworten nicht sinnvoll erscheinen lie Off line Analysen zeigten dass falsche Antworten h ufig mit unwillk rlichen Lidschl gen Augenbewegungsartefakte konfundiert waren was somit zum Ausschluss aus der EEG Datenanalyse f hrte Die Ruhephasen waren auf 10 Minuten festgelegt Die durchschnittliche Dauer der Lernphasen betrug in beiden Gruppen ca 25 Minuten Die Dauer der Pr
54. Ged chtnistest LGT 3 B umler 1974 berpr ft um eventuelle habituelle Leistungsunterschiede hinsichtlich des Ged chtnisses zwischen beiden Probandengruppen im folgenden Experiment einsch tzen zu k nnen Dieser Test bezieht sich speziell auf das mittelfristige Ged chtnis auch kurzfristiges Ged chtnis Rezenzged chtnis Sekund rged chtnis s B umler 1974 S 10f das im Experiment beansprucht wird Diese Ged chtnisform erstreckt sich von einer Minute bis zu Stunden oder Tagen Durch die lange Varianz dieser Ged chtnisspanne wird deutlich dass die Bezeichnung als mittelfristiges Ged chtnis letztlich eine terminologische Frage ist Je nach L nge des gew hlten Behaltensintervalls werden n mlich auch Anteile des langfristigen Ged chtnisses in Anspruch genommen Ziel des LGT 3 ist die kombinierte Erfassung von Aspekten der Lernf higkeit und des Ged chtnisses Er besteht aus zwei Faktoren mit sechs Subtests figural Stadtplan Gegenst nde Firmenzeichen verbal T rkisch Telefonnummern Baufimen wobei in einer Lernphase dasjenige Ged chtnismaterial auswendig gelernt werden muss welches anschlie end abgefragt wird Die Zusammenfassung der sechs Subskalen erlaubt die Erfassung des allgemeinen mittelfristigen Ged chtnisses B umler 1974 S 23 Die Auswertungsobjektivit t liegt bei allen Subskalen und im Gesamttest bei r gt 95 Die Zuverl ssigkeit Halbierungs Paralleltest Re Test Reliabilit t
55. Gopher 1979 Wickens 1984 1984b Anstrengung engl mental effort sorgt f r die Energiebereitstellung Diese Energiebereitstellung f hrt zu Kosten in Form von sympathikotoner Aktivierung Die Anstrengung dient in Situationen mit berforderungscharakter Stress als kompensatorische Kontrolle hnlich wie im Modell von Kahneman Kahneman 1973 beschrieben Neben der Aufrechterhaltung der notwendigen Energie unter Stress besteht die zweite Aufgabe der Anstrengung darin motivational T tigkeitsziele zu erhalten Dies ist insofern bedeutsam da die Aufgabenbearbeitung oft mit anderen Motiven z B Freizeitaktivit ten Nahrungsaufnahme konkurriert so dass die Aufgabenbearbeitung in manchen F llen als aversiv empfunden wird Hockey 1997 p 77 s a Kahneman 1973 Das Konstanthalten der Leistung unter Stressbedingungen geh rt zu den Kernaussagen des Modells engl performance protection strategy Hockey 1997 p 78 Dies geschieht unter der willentlichen Kontrolle des Individuums engl management of effort Die Effektivit t der Aufgabenbearbeitung wird st ndig kontrolliert und zwar unter Ber cksichtigung von Handlungszielen Anforderungswechsel und dem Niveau der energetischen Ressourcen 34 Es wird zwischen zwei Regelkreisen unterschieden Einer ist f r routinem iges Arbeiten unter geringen Anforderungen und energetischen Ressourcen zust ndig Loop A Er kontrolliert automatisch gut gelernte Fertigkeiten bei bekannten
56. H Appley amp R Trumball Eds Dynamics of stress pp 101 116 New York Plenum Press Fichera L V amp Andreassi J L 1998 Stress and personality as factors in women s cardiovascular reactivity International Journal of Psychophysiology 28 2 143 155 Fletcher B C amp Jones F 1993 A refutation of Karasek s demand discretion model of occupational stress with a range of dependent measures Journal of Organizational Behavior 14 4 319 330 Foerster F 1995 On the problems of initial value dependencies and measurement of change Journal of Psychophysiology 9 324 341 Foerster F Schneider H J amp Walschburger P 1983 Psychophysiologische Reaktionsmuster M nschen Minerva Fong R 2000 A direct comparison of event related potentials during auditory and visual continuous word recognition memory task Dissertation Abstracts International Section B The Sciences and Engineering Vol 61 2 B US Univ Microfilms International Fournier L R Wilson G F amp Swain C R 1999 Electrophysiological behavioral and subjective indexes of workload when performing multiple tasks manipulation of task difficulty and training International Journal of Psychophysiology 31 2 129 145 Fowles D C 1984 Arousal Implications of behavioural theories of motivation In M G H Coles J R Jennings amp J A Stern Eds Psychophysiological Perspectives Festschrift for B
57. Kodealphabet 1 73 7 7 6 0 06 94 vor Kodealphabet 2 73 8 7 2 Ruhephase 1 141 DiaDiff Kodealphabet 1 6 1 3 4 0 86 40 vor Kodealphabet 2 7 2 4 0 Ruhephase 1 Art MD Kodealphabet 1 88 1 8 5 0 110 91 Kodealphabet 2 88 4 6 6 SBP Kodealphabet 1 9477 5 2047 53 0 21 83 Kodealphabet 2 9348 06 1337 04 EEG Kodealphabet 1 0 038 0 025 0 95 35 frontales Kodealphabet 2 0 029 0 022 Theta Band EEG Kodealphabet 1 0 070 0 080 0 73 47 frontales Kodealphabet 2 0 047 0 065 Alpha 1 Band EEG Kodealphabet 1 0 033 0 021 0 12 90 frontales Kodealphabet 2 0 034 0 038 Alpha 2 Band EEG Kodealphabet 1 0 006 0 004 0 40 68 frontales Kodealphabet 2 0 005 0 005 Beta 2 Band EEG Kodealphabet 1 0 013 0 010 0 00 1 00 zentrales Kodealphabet 2 0 013 0 014 Beta 2 Band EEG Kodealphabet 1 0 018 0 015 0 47 64 parietales Kodealphabet 2 0 023 0 032 Beta 2 Band Tab 9 Ausgangswertanalysen f r alle psychophysiologischen Parameter T Test f r unabh ngige Stichproben auf Unterschiede in der Ruhephase 1 Fast alle berechneten Parameter zeigen keine Ausgangswertunterschiede Nur die HRV zeigt zwischen beiden Gruppen einen Ausgangswertunterschied vgl Tab 9 142 2 2 7 5 3 Testung auf Sensitivit t der psychophysiologischen Parameter Als n chste methodenbezogene Analyse wurde zur ber
58. Leistungszielen Eine aktive Regulation oder Anstrengung ist bei diesen T tigkeiten nicht notwendig Der zweite Regelkreis ist f r h here Anforderungen verantwortlich und wird ber die Anstrengung reguliert Loop B Der Zielzustand engl target state wird st ndig nach subjektiver Bewertung der Leistungsergebnisse angepasst ber negative Feeback Schleifen wird die aktuelle Aktivit t berwacht und ggf ver ndert wenn eine Diskrepanz zwischen Leistungsergebnis und Aktivit t festgestellt wird Dabei werden st ndig Kosten Nutzen Entscheidungen hinsichtlich Anstrengungen und Leistungszielen getroffen Ein Anstrengungsmonitor engl effort monitor registriert steigende Anforderungen die willentliche Anstrengungen erfordern Unterhalb eines unteren set points greift dieser Mechanismus in die Aktivit t nicht ein und berl sst das automatisierte Aufgabenhandeln dem Loop A Ein oberer set point definiert das Maximum der Anstrengung W hrend der untere set point fast konstant ist wird der obere set point als variabel angesehen da er durch die Motivation bestimmt wird Das obere Anstrengungslimit wird durch die Gr e eines Reservebudgets festgelegt dass ver nderlich ist und f r den Fall notwendiger Anstrengungssteigerung erh ht wird was z B bei weniger ge bten Aufgaben Anforderungswechsel St rungen durch L rm oder Arbeitsunterbrechungen notwendig ist Bei Einfluss solcher Stressoren erh ht sich dieses Anstrengungsbudget um di
59. Rau R 1998 Ambulantes psychophysiologisches Monitoring zur Bewertung von Arbeit und Erholung Zeitschrift f r Arbeits und Organisationspsychologie 42 4 185 196 Rau R 1996 Psychophysiological Assessment of human reliability in a simulated complex system Biological Psychology Special Issue Psychophysiology of workload 42 3 287 300 Rau R 1994 Team vs Einzelarbeit Handlungssicherheit in Abh ngigkeit von der Arbeitsform Zeitschrift f r Arbeits und Organisationspsychologie 38 2 62 70 Rau R Georgiades A Frederikson M Lemne C De Faire U 2001 Psychosocial work characteristics and perceived control in relation to cardiocascular rewind at night Journal of Occupational Health Psychology 6 3 171 181 Rau R amp Richter P 1996 Psychophysiological analysis of strain in real life work situations In J Fahrenberg amp M Myrtek Eds Ambulatory assessment Computer assisted_psychological and psychophysiological methods in monitoring and field studies pp 271 285 Kirkland USA Hogrefe amp Huber Publishers Razmjou S amp Kjellberg A 1992 Sustained attention and serial responding in heat Mental effort in the control of performance Aviation Space amp Environmental Medicine 63 7 594 601 Rebert C S Low D W amp Larson F 1984 Differential hemispheric activation during complex visuomotor performance Alpha trends and theta Biological Psychology 19 159 1
60. Schlenker R Klessinger T Himer W amp Boven K 1987 Electrodermal orienting response and selective attention Psychophysiology 24 615 Strauss B Schultheiss M amp Cohen R 1983 Autonomic reactivity in the premenstrual phase British Journal of Clinical Psychology 22 1 1 9 250 Strayer D amp Kramer A 1990 Attentional requirements of automatic and controlled processing Journal of Experimental Psychology Learning Memory and Cognition 16 67 82 Streeter L A Ackroff J A amp Taylor G A 1983 On abbreviating command names Bell System Technical Journal 62 6 1807 1826 Strohm O amp Ulich E Hrsg 1997 Unternehmen arbeitspsychologisch bewerten Ein Mehr Ebenen Ansatz unter besonderer Ber cksichtigung von Mensch Technik und Organisation Z rich VDF Svensson E Angelborg Thanderz M Sjoeberg L amp Olsson S 1997 Information complexity Mental workload and performance in combat aircraft Ergonomics 40 3 362 380 Svensson E Angelborg Thanderz M amp Wilson G F 1999 Models of pilot performance for systems and mission evaluation psychological and psychophysiological aspects USAF AMRL Technical Report Wright Patterson August 1 51 Swenne C A Bootsma M amp van Bolhuis H H 1995 Different autonomic responses to orthostatic and to mental stress in young normals Homeostasis in Health and Disease 36 5 6 287 292
61. Unterschiede zwischen Ruhephase 1 und Ruhephase 2 f r beide Gruppen T Test f r abh ngige Stichproben in den peripherphysiologischen Parametern Die Ergebnisse zeigen dass fast alle Parameter keine Unterschiede zwischen Ruhephase 1 und Ruhephase 2 aufweisen oder sogar in Ruhephase 2 geringere Werte aufweisen Gegenl ufige Tendenzen zeigen in Kodealphabet 1 die HRV das rMSSD der SysBD die SysDiff die DiaDiff und das Art MD und in Kodealphabet 2 das SBP die aber alle weit jenseits des Signifikanzniveaus liegen und somit auf Zufall beruhen Die EEG Frequenzen zeigen oft h here Werte in Ruhephase 2 an was aber nur f r Kodealphabet 1 im frontalen Theta Band signifikant ist vgl Tab 10 149 2 2 7 5 5 Testung auf mentale Beanspruchung in der letzten Priifphase steady state Als weitere methodenbezogene Analyse wurden die Werte der Priifphase 6 mit der anschlie enden Ruhephase 2 verglichen Ziel dieser Analyse ist es zu zeigen dass auch in der letzten Priifphase wenn die Probanden nach f nfmaliger Wiederholung der Kodealphabete ber die vorausgegangenen Pr fphasen im hochge bten Zustand die Kodes dekodieren sich noch Unterschiede zum Ruhezustand in der Physiologie zeigen lassen Erst dann kann f r die Biosignale eine hinreichende Sensitivit t f r die Analyse der im Zentrum der Fragestellung der vorliegenden Untersuchung stehenden Dekodierungsprozesse postuliert werden
62. Verarbeitungstiefe levels of processing anzeigt B sel 1996 interpretiert hingegen die obere Alpha 2 Frequenz 10 5 12 Hz als Indikator f r Entspannung z B Earle amp Pikus 1982 Pfurtscheller amp Klimesch 1992 Das langsame Alpha 1 Band 7 5 10 Hz tritt bevorzugt bei kognitiven Leistungen wie Konzeptbildung auf B sel 1990 1992 Der bisherige Forschungsstand zur Alpha Frequenz legt die Unterteilung der Frequenz in ein langsames und ein schnelles Band nahe In der vorliegenden Studie wird den Empfehlungen zur Frequenzbandeinteilung nach B sel 1996 gefolgt in denen die Alphafrequenz in ein schnelles und ein langsames Alpha Band eingeteilt wird 50 Parameter Kennwert Beanspruchungsart Reaktionsrichtung Anstieg Abstieg Alpha tonische Verschiedene mentale Davidson Chapman amp Henriques 1990 J Frequenz des Aktivit t Belastungen im Earle amp Pikus 1982 J Spontan EEG Labor Gale 1987 4 Gevins amp Schaffer 1980 Mecklinger amp B sel 1989 uF Pigeau Hofmann Purcell amp Moffitt 1988 L Rebert Low amp Larsen 1984 L Sirevaag Kramer De Jong Mecklinger 1988 4 tonisch linearer Zusammenhang mit Pigeau Hofmann Purcell amp Moffitt 1988 1 Aufgabenkomplexitat tonisch Flugsimulator Zus mit Brookings Wilson amp Swain 1996 Aufgabenschwierigkeit Natani amp Gomer 1981 J Sterman Schummer Dushenko amp Smith 1987 4 tonisch Alpha Signalentdeckungsaufgaben
63. Weber D 1992 Psychophysiological reactions of patients with atopic dermatitis Journal of Psychosomatic Research 36 4 391 394 K hler T Weber D amp V gele C 1990 The behaviour of the PSI palmar sweat index during two stressful laboratory situations Journal of Psychophysiology 4 3 281 287 Kohlisch O amp Sch fer F 1996 Physiological changes during computer tasks Responses to mental load or to motor demands Ergonomics 39 2 213 224 Kok A 1997 Event related potential ERP reflections of mental resources a review and synthesis Biological Psychology 45 19 56 Kramer A F 1993 Physiological metrics of Mental Workload A review of recent progress Psychophysiology of Mental Workload Schriftenreihe der Bundesanstalt f r Arbeitsmedizin Sonderschrift 2 pp 2 34 Kramer A F 1991 Physiological metrics of mental workload A review of recent progress In D Damos Ed Multiple task performance London Taylor amp Francis pp 279 328 Kramer A Sirevaag E amp Hughes P 1988 Effects of foveal task load on visual spatial attention Event related brain potentials and performance Psychophysiology 25 512 531 Kramer A F amp Spinks J 1991 Capacity views of human information processing In J R Jennings amp M Coles Eds Handbook of cognitive psychophysiology Central and autonomic nervous system approaches pp 179 249 New York Wiley
64. Zusammenhang berichten was f r eine mangelnde Sensitivit t der Alpha Frequenz spricht Manzey 1998 Dies gilt f r Kopfrechenaufgaben Earle amp Pikus 1982 Pigeau et al 1988 Wortvergleichsaufgaben und Buchstabenvergleiche Boiten Sergeant amp Geuze 1992 Dujardin Bourriez und Guieu 1995 konnten eine geringere Alpha Aktivit t in einer schwierigen visuell r umlichen Aufgabe im Vergleich zu einer einfachen verbalen Aufgabe nachweisen 47 Vereinzelt wird sogar ber eine Zunahme der Alpha Aktivit t w hrend mentaler Belastung Ged chtnisbelastung bei Vigilanzaufgabe berichtet Gale Davies amp Smallbone 1977 Die Alpha Frequenz hat sich besonders bei visuellen Aufgaben als sensitiv erwiesen Es Konnte gezeigt werden dass die Alpha Abnahme bei mit der Schwierigkeit visuell perzeptiven Anforderungen bei visuellen berwachungsaufgaben Anzahl der Elemente einer abstrakten Bildvorlage einhergeht Barcelo Gale amp Hall 1995 Gale Christie amp Penford 1971 Gale Spratt Christie amp Smallbone 1975 insbesondere ber dem okzipitalen Kortex Vergleiche mit akustisch vs visuell dargebotenen Ged chtnisaufgaben zeigten den Zusammenhang zwischen Aufgabenschwierigkeit und Abnahme der Alpha Frequenz jedoch nicht Gundel amp Wilson 1992 Es gibt jedoch auch widerspr chliche Befunde die von einem Anstieg der Alpha Aktivit t bei visuellen Suchaufgaben berichten Zeller amp Bente 1983 Da in der vorliegen
65. amp Fahrenberg J 1993 Ambulantes 24 Stunden Monitoring als psychophysiologische Assessmentstrategie Reproduzierbarkeit Reaktivit t Retrospektionseffekt und Bewegungskonfundierung Zeitschrift fiir Differentielle und Diagnostische Psychologie 14 4 235 251 Karasek R 1979 Job demands job decision latitude and mental strain Implications for job redesign Administrative Science Quarterly 24 285 307 Karasek R amp Theorell T 1990 Healthy work Basic Books Kaufman L Curtis S Wang J Z amp Williamson S J 1991 Changes in cortical activity when subject scan memory for tones Electroencephalography and Clinical Neurophysiology 82 266 284 Kaufmann I Pornschlegel H amp Udris I 1982 Arbeitsbelastung und Beanspruchung In L Zimmermann Hrsg Humane Arbeit Leitfaden f r Arbeitnehmer Bd 5 Belastungen und Stress bei der Arbeit Reinbek Rohwolt Kecklund G amp Akerstedt T 1993 Sleepiness in long distance truck driving An ambulatory EEG study of night driving Ergonomics 36 9 1007 1017 Kinsbourne M amp Hicks R 1978 Functional cerebral space In J Requin Ed Attention and performance VII Hillsdale USA Erlbaum Klimesch W 1996 Memory processes brain oscillations and EEG synchronization International Journal of Psychophysiology 24 61 100 Klimesch W Doppelmayr M Schimke H amp Ripper B 1997 Theta synchronization and alph
66. amp Rose 1973 T Rose amp Fogg 1993 T 89 Vogt amp Kastner 2001 T Unfreiwillige Pausen an PC Johansson amp Aronsson 1984 Arbeitspl tzen Arbeitstage vs O Connor White O Connor amp Bundred 2000 T arbeitsfreie Tage Steptoe Roy amp Evans 1996 T Vrijkotte van Doornen amp De Geus 2000 T Vrijkotte Riese amp De Geus 2001 rzte in freier Praxis O Connor White O Connor amp Bundred 2000 T Hohe Arbeitsbelastung plus Vrijkotte van Doornen amp De Geus 2000 T geringe Entlohnung zsf Siegrist 1996 1996b T n chtl Blutdruck und hohe Rau 2001 T Marmot 2001 T Arbeitsbelastung Rau Georgiades Frederikson Lemne De Faire 2001 T Schnall Schwartz Landisbergis Warren amp Pickering 1998 T Doppelbelastung Brisson Laflamme Moisan Milot Masse amp Berufst tigkeit plus Vezina 1999 T famili re Verantwortung als Laflamme Brisson Moisan Milot Masse amp Mutter Vezina 1998 T Langzeitstudien Hohe Schnall Pieper Schwartz amp Karasek 1990 T Arbeitsbelastung und 3 Schnall Schwartz Landisbergis Warren amp Jahres Katamnese Pickering 1998 T Carrol Smith Shipley Steptoe Brunner amp Tab 10 Blutdruck Ergebnisse verschiedener Studien zur mentalen Beanspruchung 1 3 2 1 4 Elektrodermale Aktivit t Die elektrodermale Aktivit t EDA bezeichnet systematische Ver nderungen des elektrischen Leitwerts verursacht durch Ver nd
67. au er der Pr fphase 3 liegt die Amplitude von Kodealphabet 1 ber der von Kodealphabet 2 In Priifphase 6 ist ein numerisch deutlicher aber nur als statistischer Trend zu verzeichnender Unterschied zu erkennen T 2 47 p 02 Einzeltests zwischen den Experimentalphasen zeigen eine Abnahme der Werte von Priifphase 1 bis zur Pr fphase 2 in beiden Kodealphabeten was in Kodealphabet 1 als statistischer Trend erscheint und in Kodealphabet 2 signifikant wird Kodealphabet 1 T 2 19 p 05 Kodealphabet 2 T 3 21 p lt 00 In Kodealphabet 2 ist noch die Verringerung der Amplitude von Priifphase 2 zu Priifphase 3 als Trend zu beachten T 2 06 p 05 vgl Abb und Tabelle 164 Ruhe 1 Lern Pr f 1 Priif2 Prif3 Priif4 Pr f5 Pr f6 Ruhe 2 Kode 0 13 0 21 0 19 0 16 0 14 0 16 0 15 10 16 10 09 Iphabet 1 0 06 0 05 0 06 0 05 1 0 06 0 06 0 07 0 06 0 06 Kode 0 11 0 17 10 16 0 14 015 012 0 11 0 10 0 05 Iphabet 2 0 09 0 08 0 06 0 05 1 0 03 0 05 0 06 0 05 0 06 T Test p n s n s n s n s n s n s n s 02 n s Tab 19 Rangekorrigierte elektrodermale Amplituden SCRkorr mit Standardabweichungen der Gruppen Kodealphabet 1 und Kodealphabet 2 in uS f r jede der Experimentalphasen mit Ergebnissen der Signifikanztests zwischen den Gruppen SCRamp HS 0 3 0 25 0 2 0 15 EEE EIS s EEE EEE 5 E
68. ber die Pr fphasen ausdr cken Dies zeigt dass die vorangegangene Testung der Kurzzeitstabilit ten eine notwendige Analyse der KAB Daten darstellte Der Verlauf der subjektiven Beurteilung der Beanspruchung zeigt dass die Hypothese 2 Die subjektive Beurteilung der Beanspruchung steigt bei beiden Kodealphabeten von Ruhe 1 bis zur ersten Pr fphase an und nimmt dann kontinuierlich ab Zwischen den Kodealphabeten gibt es keine signifikanten Unterschiede nur partiell angenommen werden kann Die subjektive Beurteilung der Beanspruchung nimmt zwar von der Ruhephase bis zur Lernphase zu steigt aber nicht wie vorhergesagt weiter bis zur Pr fphase 1 an Das Abfragen der Kodealphabete erzeugt demnach keine h here subjektive Beurteilung der Beanspruchung als das Lernen der Kodebedeutungen Auch ein kontinuierliches Absinken der subjektiven Beurteilung der Beanspruchung setzt nicht wie vorhergesagt bereits ab Pr fphase 1 ein sondern kann erst zur Pr fphase 6 und dann nochmals zur Ruhephase 2 verzeichnet werden wobei dieser Abfall der Werte nicht signifikant wird Wie in der Hypothese vorhergesagt gibt es dabei keine Unterschiede zwischen den Gruppen 162 2 4 Ergebnisse der psychophysiologischen Daten 2 4 1 Ergebnisse peripherphysiologischer Parameter 2 4 1 1 Elektrodermale Aktivit t 2 4 1 1 1 SCR Anzahl Die Anzahl der elektrodermalen Reaktionen pro Minute SCRfreq zeigt einen signifikanten Haupteffekt ber den Verlauf der sechs P
69. bis alle f nf Minuten oder aus aufmerksamkeitsfordernden Kontrollaktivit ten in denen selten Signale einmal bis zweimal pro Stunde ein Eingreifen erfordern Diese T tigkeiten erscheinen dem Besch ftigten als langweilig weil sie nicht die vollen Kapazit ten und Fertigkeiten des Operateurs erfordern und weil der Besch ftigte sie oft wiederholen muss Die negativen Effekte verst rken sich wenn diese Aufgabe in sozialer Isolation und bei geringem Entscheidungsspielraum ausgef hrt werden muss Bei solchen T tigkeiten sinkt die allgemeine Aktivierung des Organismus ab Um eine angemessene Leistung zu erbringen muss der Operateur extra Energie mobilisieren Daher kann Unterforderung hnlich erm dend wirken wie berlastung Die physiologischen Kosten sind in beiden F llen hoch wenn auch die Ursachen verschieden sind Im Gegensatz zur Anstrengung hat diese Arbeitsbedingung langfristig negative Effekte auf Arbeitszufriedenheit und allgemeines Wohlbefinden und ruft psychische und psychosomatische Beschwerden hervor 19 Der Begriff Stress ist ein u erst populares Konzept von dem schon fast inflation r Gebrauch gemacht wird Daher existieren sehr viele unterschiedliche Definitionen Nur einige Aspekte der Stressforschung sind f r die vorliegende Arbeit von Bedeutung und sollen im Folgenden dargestellt werden n Greif Bamberg amp Semmer 1991 Richter amp Hacker 1998 Im Stresszustand f hlt sich der Operateur berfordert
70. da in der vorliegenden Untersuchung von einer mindestens partiellen Abh ngigkeit aufgrund von Messwiederholungen auszugehen ist Mit Hilfe des korrigierten Signifikanzniveaus wurden Gruppenunterschiede in den Einzelvergleichen innerhalb einer Pr fphase dann als signifikant angenommen wenn die Fehlerwahrscheinlichkeit p lt 00 war die exakte Fehlerwahrscheinlichkeit lag bei jeweils sechs Einzeltests bei p adj 00833 Im Folgenden werden f r jedes Ergebnis der HF e Wert weiterhin die Varianzaufkl rung in den Varianzanalysen das partielle Eta und die adjustierte a Fehlerwahrscheinlichkeit in den Einzeltests angegeben Unterschiede die ein Signifikanzniveau p lt 05 erreichen werden als statistische Trends bewertet und es wird im Text auf sie hingewiesen Ergebnisse mit gr erer Irrtumswahrscheinlichkeit werden als nicht signifikant bewertet und bleiben unber cksichtigt Da aufgrund der geringen Stichprobengr e Verteilungsanomalien und damit Verst e gegen die Normalverteilungsvoraussetzung parametrischer Signifikanztests nicht ausgeschlossen werden konnten wurden alle Berechnungen der Einzeltests mit non parametrischen Tests Mann Whitney U Test Wilcoxon Test vgl Bortz 1999 erneut durchgef hrt was in keinem Fall zu einer Ver nderung der Signifikanzeinsch tzung gegen ber den parametrischen Analysen f hrte Daher wurde die urspr ngliche Darstellung der Analysen mit parametrischen Testverfahren aufgrund der h heren Testst
71. den kognitiven Ged chtnisaufwand der von Pr fphase zu Pr fphase abnimmt 210 Damit kann f r die EEG Frequenzen eine Sensitivit t f r unterschiedliche Arten kognitiven Aufwands perzeptiver und kognitiver Aufwand in der vorliegenden Untersuchung angenommen werden 211 3 2 Diskussion der Ergebnisse der restrukturierten Kodealphabete Die Kodes wurden wie beschrieben nach dem Kriterium m glichst unterschiedlicher Dekodierungszeiten in Kodealphabet 1 und Kodealphabet 2 zu zwei restrukturierten Kodealphabeten zusammengefasst Damit sollte untersucht werden ob die Biosignale die Unterschiede zwischen beiden nun restrukturierten Kodealphabeten im Vergleich zu den urspr nglich verwendeten Kodealphabeten deutlichere Unterschiede anzeigen k nnten Das Kriterium der Dekodierungszeiten wurde ausgew hlt nachdem die Fehleranzahl der bisherigen Kodealphabete nahe legte dass in Kodealphabet 2 der kognitive Aufwand gr er als in Kodealphabet 1 war Dies wird vermutlich dadurch ausgel st dass in Kodealphabet 2 bei der Dekodierung mehr Informationen aus dem Ged chtnis dem jeweiligen Kode hinzugef gt werden m ssen als in Kodealphabet 1 In Kodealphabet 1 war hingegen der perzeptive Aufwand gr er als in Kodealphabet 2 was sich in l ngeren Dekodierungszeiten ausdr ckte Es Kann angenommen werden dass dies durch die gr ere Anzahl an Buchstaben je Kode in Kodealphabet 1 im Vergleich zu Kodealphabet 2 verursacht wird Es wurd
72. der R Zacken Aus dem jeweiligen Abstand zweier R Zacken wird die Herzrate bpm f r diesen spezifischen Abstand errechnet Aus der Summe der ermittelten Abst nde innerhalb einer Minute wird die endg ltige Herzrate als arithmetisches Mittel der R R Abst nde einer Minute gebildet Herzraten lt 30 bpm gt 195 bpm wurden als Artefakte von der Software erkannt und von der Datenanalyse ausgeschlossen Zur Minimierung m glicher interindividueller Ausgangswertsunterschiede der Herzrate wurden Differenzwerte HR DIFF zwischen dem jeweiligen Minutenmittelwert des jeweiligen Probanden und seinem Minimum w hrend der gesamten Messung das meistens aber nicht immer in einer der beiden Ruhephasen lag gebildet HR Diff HRxi HR min wobei HRxi jeweiliger Minutenmittelwert der HR HR min Individuelles Minimum der HR w hrend der gesamten Messung Das mittlere Quadrat sukzessiver Differenzen der Herzratenvariabilit t MQSD engl mean square of successive differences MSSD wurde nach folgender Formel berechnet n Schandry 1996 s a Myrtek amp Foerster 2001 Pfister R diger amp Scheuch 2001 S 2 wobei als Parameter die Wurzel des MQSD engl root mean square of successive differences rMSSD verwendet wurde 130 rMSSD V 5 X 41 X 2 N 1 wobei X Dauer des i ten RR Intervalls N Anzahl der beobachteten Herzschl ge Die 0 1 Hz Komponente der Herzratenvariabilit t HRV wurde offline aus den EKG Rohdaten
73. die Grundlage f r das subjektive Gef hl des Angestrengtseins bei der Bew ltigung prim r geistiger Leistungsanforderungen z B Aktualisierung von Ged chtnisinhalten Probleml sen berwachen komplexer Systeme liefern Hervorh durch den Autor Diese Definition macht deutlich dass mentale Beanspruchung unterschieden wird von physisch muskul rer Beanspruchung Allerdings scheint hier mentale Beanspruchung offensichtlich nicht von emotionaler Beanspruchung deutlich differenziert zu werden da in dieser Definition auch das subjektive Gef hl des Angestrengtseins vorkommt Ressourcentheoretische Ans tze definieren mentale Beanspruchung als die Intensit t menschlicher Informationsverarbeitung z B Kahneman 1973 s unten Diese Ans tze werden weiter unten ausf hrlich diskutiert Zusammenfassend kann man also folgern dass mentale Beanspruchung definiert ist als kognitive eher nicht emotionale Reaktion des menschlichen Informationsverarbeitungssystems auf u ere Belastungen und dass sie durch aufgabenspezifische Faktoren wie Schwierigkeit und Komplexit t bestimmt wird Mentale emotionale und physisch muskul re Beanspruchung machen zusammen die Gesamtbeanspruchung einer Person bei der Ausf hrung einer T tigkeit aus s Manzey 1998 S 799 Boucsein 1991 Wieland Eckelmann 1992 11 Emotionale Beanspruchung wird im Gegensatz zur mentalen Beanspruchung von ausf hrungsspezifischen Belastungsfaktore
74. eine st ndig leicht ver nderte Datenstruktur eine ver nderte Frequenzstruktur Die geringste zeitliche Verschiebung ist ein RR Intervall Eine solche Verschiebung liefert die genauesten Schwingungsver nderungen Praktisch sinnvoll sind Verschiebungen mit etwa 5 beat die auch in der vorliegenden Untersuchung zugrunde lagen So kann die biologische Variabilit t der innewohnenden Rhythmik statistisch hinreichend genau geschrieben werden Alle Analysen wurden mit einer Analysedauer von einer Minute ber einen Gesamtbereich von 2 3 Minuten durchgef hrt 132 Auf weitere Alternativen zur Fourier Transformation soll hier nicht weiter eingegangen werden wie z B Wavelet Transformation Houtveen amp Molenaar 2001 Wagner Rudolf amp Noack 1998 Autoregression Parati Saul Di Rienzo amp Mancia 1995 Bernardi Wdowczyk Szulc Valenti Castoldi Passino Spadacini amp Sleight 2000 Die 0 1 Hz Komponente der HRV wurde als mittleres Frequenzband im Bereich von 0 07 14 Hz mit einer trigonometrischen regressvien Spektralanalyse ermittelt Dabei wurde der prozentuale Anteil an der Maximalvarianz in diesem Frequenzbereich ausgewertet Die Differenzwerte des systolischen Blutdruck SysDiff bezogen sich auf das individuelle Minimum w hrend des gesamten Experiments Analog zur HRDiff wurden Differenzwerte zwischen dem jeweiligen Minutenmittelwert des jeweiligen Probanden und seinem Minimum w hrend der gesamten Messung gebildet Sys
75. f 1 Priif2 Priif3 Pr f4 Pr f5 Pr f6 Ruhe 2 Ruhe 1 Ruhe 1 Kode 2 68 2 29 2 95 2 91 2 71 2 68 2 74 2 79 2 53 2 18 alphabet 0 71 0 60 0 65 0 73 0 74 0 61 0 67 0 92 1 10 0 92 1 Kode 2 43 2 08 2 77 2 83 2 73 2 6 2 53 2 47 2 21 2 06 alphabet 0 58 0 66 0 61 0 63 0 54 0 56 0 50 0 63 0 66 0 62 2 T Test n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s Tab 17 Mittlere subjektive Beurteilung der Beanspruchung KAB mit Standardabweichungen der Gruppen Kodealphabet 1 und Kodealphabet 2 f r jede der Experimentalphasen mit Ergebnissen der Signifikanztests zwischen den Gruppen Beanspruchung 4 3 5 3 2 5 2 1 5 Vor Ruhe 1 Ruhe 1 Nach Lernen Prifl Pr f2 Pr f3 Pr f4 Pr f5 Pr f6 Ruhe 2 Abb 21 KAB Werte f r Kodealphabet 1 rot und Kodealphabet 2 gr n in den einzelnen Experimentalphasen 161 2 3 1 4 Zusammenfassung der Ergebnisse der subjektiven Daten Die Ergebnisse der subjektiven Beurteilung der Beanspruchung k nnen wie folgt zusammengefasst werden Die Werte des KAB ber die sechs Pr fphasen zeigen kein sukzessives Absinken der Werte an wie die Leistungsdaten Dies legt die Vermutung nahe dass die subjektive Beurteilung der Beanspruchung nicht mit dem Lerngewinn und der absinkenden Schwierigkeit zusammenh ngt die sich in den Leistungsdaten durch sukzessives Absinken der Fehleranzahl und Dekodierungszeiten
76. fphase 1 dauerte 10 Minuten und nahm in beiden Gruppen bis zur Pr fphase 6 sukzessive ab Zwischen beiden Gruppen gab es keine signifikanten Unterschiede in der Dauer der Experimentalphasen Abb 18 und Tab 5 Minuten 30 25 20 15 10 5 o Ruhe 1 Lernen Pr f1 Pr f2 Pr f3 Pr f4 Pr f5 Pr f6 Ruhe 2 Abb 18 Durchschnittliche Dauer der einzelnen Experimentalphasen in Minuten f r Kodealphabet 1 rot und Kodealphabet 2 gr n 124 Ruhe Lernen Pr f Pr f Pr f Pr f Pr f Pr f Ruhe 1 1 2 3 4 5 6 2 Kodealphabet 1 10 00 27 5 10 81 9 8 19 7 69 7 31 7 06 10 00 Kodealphabet 2 10 00 25 78 10 44 8 39 7 89 7 56 7 22 6 94 10 00 Tab 5 Dauer der einzelnen Experimentalphasen in Minuten 2 2 7 3 Umgang mit Missing Data im physiologischen Datenbereich Die komplexe Datenerhebung mit vier verschiedenen Biosignalen Elektroenzephalogramm Elektrokardiogramm Elektrodermale Aktivit t Blutdruck verursachte bei einigen Probanden berm ige Artefaktbildung oder vollst ndigen Datenausfall wegen technischer Probleme Weiterhin waren auch EDA non responder vorhanden Dies f hrte in einzelnen Biosignalen zur Reduzierung der Stichprobe in beiden Experimentalgruppen Zur Absch tzung des Einflusses der nun unterschiedlichen Stichprobengr en beider Probandengruppen auf die Ergebnisse wurden alle Berechnungen f r jeden psychophysiologischen Parameter g
77. gereinigt Die Elektrodencreme bestand aus Unibase und isotonischer 0 05 molarer NaCl L sung Firma Fresenius Die Spontanreaktionen der elektrodermalen Aktivit t SCR wurden mit einer Abtastrate von 50 Sek vgl Ribback 1996 und einer maximalen Empfindlichkeit des Ger tesystems Physio Logger aufgezeichnet die Aufzeichnungen der SCR mit Amplituden bis luS erlaubte Die Zeitkonstante betrug T 10 Sek Es wurde mit dem Konstant Spannungs Verfahren mit einer angelegten Gleichspannung von 500 mV aufgezeichnet Dabei wurden ein Hochpassfilter von 0 1 Hz und ein Tiefpassfilter von 3 Hz verwendet Das Hautleitwertsniveau SCL wurde mit einer Abtastrate von 10 Sek aufgezeichnet 118 Dabei wurden alle nderungen der Hautleitf higkeit zwischen 1 uS und 100 uS aufgezeichnet und Werte tiber 29 uS als SCL verarbeitet Atmun Zur Artefaktkontrolle der EDA wurde die Atmung zeitparallel aufgezeichnet Sie wurde mit einem Drucksensor in H he des Bauchnabels ber der Kleidung abgeleitet Die Empfindlichkeit wurde jeweils individuell angepasst so dass das Signal den Aufzeichnungsbereich des Physio Logger Systems bei tiefen Atemz gen m glichst ganz ausf llte Damit wurde die sp tere optische Inspektion der SCR Daten erm glicht Zentralnerv se Biosignale EEG Das EEG wurde kontinuierlich mit dem Ger tesystem SYNAMPS Software Neuroscan Version 3 0 mit einer 19 Elektrodenhaube Fa ECT im internationalen 10 20 S
78. herer diastolischer und systolischer Blutdruck im Tagesverlauf festgestellt werden als bei Personen mit weniger Arbeitsstress Dies deutet darauf hin dass erh hte Beanspruchung am Arbeitsplatz zur Pathogenese der essentiellen Hypertonie beitragen k nnte Schnall Schwartz Landisbergis Warren amp Pickering 1998 Zu einem hnlichen Ergebnis kamen auch Schnall Pieper Schwartz amp Karasek 1990 Weiterhin sagten Blutdruckreaktionen auf mentale Stresstests den Blutdruck 10 Jahre sp ter vorher Carrol Smith Shipley Steptoe Brunner amp Marmot 2001 Ein einzelnes negatives Ergebnis zeigte eine Studie mit einer afroamerikanischen Stichprobe in der kein Zusammenhang zwischen Arbeitsbelastung hohe Arbeitsintensit t und geringer Handlungsspielraum und erh htem Blutdruck nachgewiesen werden konnte Curtis amp James 1997 87 1 3 2 1 3 2 Fazit zum Blutdruck Au er zum kontinuierlich gemessenen Blutdruck und des daraus resultierenden Barorezeptorenreflexes liegen nur wenige zusammenfassende Beurteilungen des diskontinuierlich gemessenen Blutdrucks hinsichtlich der Sensitivit t f r mentale Beanspruchung vor Die Anzahl der zitierten Untersuchungen zeigt aber dass auch der diskontinuierlich gemessene Blutdruck eine hinreichende Sensitivit t f r mentale Beanspruchungen besitzt die es rechtfertigt ihn bei der vorliegenden Untersuchung einzusetzen vgl Tab 10 Bei der Messung des Blutdrucks m ssen verschiedene Einflu
79. mentaler Beanspruchung 23 1 2 2 1 Ressourcentheoretische und Kognitiv energetische Ans tze mentaler Beanspruchung Die verschiedenen Ans tze mentaler Beanspruchung sollen dahingehend bewertet werden inwieweit sie die psychophysiologische Erfassung mentaler Beanspruchung direkt mit einbeziehen oder zumindest als deren theoretische Grundlage dienen k nnen Damit soll f r die vorliegende Arbeit der theoretische Hintergrund der psychophysiologischen Untersuchung mentaler Beanspruchung definiert werden Eine M glichkeit der Gegen berstellung von Theorien mentaler Beanspruchung und Ans tzen zu psychophysiologischen Prozessen besteht in der Unterscheidung in ressourcentheoretische und kognitiv energetische Ans tze mentaler Beanspruchung Manzey 1998 Einige Autoren z B Kramer 1993 begr nden die psychophysiologische Untersuchung mentaler Beanspruchung ausschlie lich mit kognitionspsychologisch orientierten fr hen ressourcentheoretischen Ans tzen z B Gopher amp Donchin 1986 Kahneman 1973 Norman amp Bobrow 1975 Wickens amp Kramer 1985 die hier jedoch nicht weiter diskutiert werden sollen Denn dieser Sichtweise wird nicht deutlich wie die Erfassung mentaler Beanspruchung mit psychophysiologischen Methoden theoretisch begr ndet sein soll da keine Verbindung zwischen kognitionspsychologischen und psychophysiologischen Prozessen erkennbar wird Zun chst werden die Grundz ge ressourcentheoretischer Modelle z
80. mittels einer Trigonometrischen Regressiven Spektralanalyse TRS Riidiger Klinghammer amp Scheuch 1999 ermittelt Von der Verwendung der weit verbreiteten Fourier Transformation z B Mulder 1979 zsf Mulder 1992 1988 wird inzwischen oft abgeraten Pfister R diger amp Scheuch 2001 S 3 Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology 1996 da die mathematischen Voraussetzungen f r kardiovaskul re Parameter nicht erf llt sind R diger Klinghammer amp Scheuch 1999 Wagner Rudolf amp Noack 1998 So setzt die Fourier Transformation Konstante Schwingungsparameter Amplitude Frequenz im gesamten Analysezeitraum voraus was bei biologischen Zeitreihen nicht der Fall ist da diese durch die Dynamik biologischer Prozesse variieren Wagner Rudolf amp Noack 1998 S 200 Dieser biologisch wichtige Aspekt wird mit der TRS Methode durch das Prinzip gleitender Zeitfenster ber cksichtigt Da die TRS noch nicht so verbreitet ist sollen deren Grundprinzipien im Folgenden kurz erl utert werden n R R diger pers Mitteilung 01 03 2002 Die zugrundeliegenden R R Intervalle im EKG stellen st ndig variierende Zeitintervalle dar in denen rhythmische Strukturen mit zuf lligen Anteilen vermischt sind so dass nur Zeitpunkte f r die Rhythmusanalyse zur Verf gung stehen die aus den R Zacken bestehen Die Fourier Transformation ben tigt aber f r die Spektrala
81. nicht als kognitive Belastung sondern als Ausdruck des emotionalen Stressempfindens gewertet Weiterhin kommt es auf die L nge der Pause und die Art der Aufgabe an Bei Multitasking Aufgaben und kurzen Pausen 10 Sek wird die Zeit genutzt um zus tzliche Informationen zu verarbeiten was die SCRfreq und die SCRamp als Zeichen erh hter Informationsverarbeitung ansteigen l sst Schaefer Sch fer amp Boucsein 2000 In Konzeptidentifikationsaufgaben zeigten Alkoholiker ein h heres SCL als die gesunde Kontrollgruppe was auf die h here Beanspruchung der Alkoholiker bei der Aufgabenbearbeitung hinweist Braggio amp Pishkin 1991 93 Feldstudien Zum Autofahren liegen mehrere Befunde vor In einer Untersuchung konnte festgestellt werden dass fast eine Ubereinstimmung zwischen dem Auftreten der EDA und Bremsvorg ngen vorherrscht Korrelation r 95 Helander 1978 Dies kann durch die motorische Aktivit t beim Bremsen erkl rt werden da bekannt ist dass auch motorische Aktivit ten die EDA ausl sen kann vgl zsf Boucsein 1992 Es konnte jedoch auch ein Zusammenhang zwischen der EDA und der mentalen Beanspruchung unterschiedlicher Fahrsituationen die durch einen Beobachter aufgezeichnet wurden nachgewiesen werden Der Autor leitet aus den Ergebnissen ergonomische Empfehlungen f r den Bau von Schnellstra en ab Eine weitere Untersuchung zog die SCRfreq als Ma f r die Schwierigkeit der Fahrstrecke heran wobei allerdi
82. nicht m glich begr ndete Hypothesen zu jedem einzelnen Parameter aufzustellen weshalb darauf zugunsten einer allgemein formulierten psychophysiologischen Hypothese verzichtet wurde Im subjektiven Datenbereich wurden keine Unterschiede zwischen den Kodealphabeten erwartet da die subjektive Beurteilung der Beanspruchung erfahrungsgem nur wenig zwischen Belastungsunterschieden mittlerer bis geringer Intensit t differenziert 120 Hypothese la Dekodierungszeiten und Fehler von Kodealphabet 1 unterscheiden sich in den ersten Pr fphasen aufgrund des gr eren perzeptiven Dekodierungsaufwandes von Kodealphabet 2 signifikant Hypothese 1b Dekodierungszeiten und Fehler beider Kodealphabete unterscheiden sich aufgrund von Lernprozessen in den letzten Pr fphasen nicht mehr signifikant Hypothese 2 Die subjektive Beurteilung der Beanspruchung steigt bei beiden Kodealphabeten von Ruhe 1 bis zur ersten Pr fphase an und nimmt dann kontinuierlich ab Zwischen den Kodealphabeten gibt es keine signifikanten Unterschiede Hypothese 3 Die psychophysiologischen Indikatoren indizieren unterschiedlichen kognitiven Dekodierungsaufwand zwischen den Kodealphabeten auch dann wenn sich die Dekodierungszeiten und Fehler in den letzten Pr fphasen nicht mehr signifikant unterscheiden 121 2 2 7 Vortests 2 2 7 1 Ged chtnisleistung Die Ged chtnisleistung des mittelfristigen Ged chtnisses der Probanden wurde durch den Lern und
83. of attention In R Hockey A W K Gaillard amp M Coles Eds Energetics and human information processing pp 353 371 Dordrecht Martinus Nijhoff Gopher D Brickner M amp Navon D 1982 Different difficulty manipulations interact differently with task emphasis Evidence for multiple resources Journal of Experimental Psychology Human Perception and Performance 8 146 157 Gopher D amp Donchin E 1986 Workload An examination of the concept In K R Boff L Kaufman amp J P Thomas Eds Handbook of Perception and Human Performance Vol II Cognitive Processes and Performance pp 41 1 41 49 New York Wiley Gray G A 1982 The neuropsychology of anxiety An inquiry into the function of the septo hippocampal system Oxford Clarendon Press Greenlund K J Liu K Knox S amp McCreath H 1995 Psychosocial work characteristics and cardiovascular disease risk factors in young adult The CARDIA study Social Science and Medicine 41 5 717 723 Greif S Bamberg E amp Semmer N Hrsg 1991 Psychischer Stress am Arbeitsplatz G ttingen Hogrefe Gross B amp Metz A M 1998 Evozierte Hirnpotentiale als Indikatoren f r Arbeitsbeanspruchungen Zeitschrift f r Arbeits und Organisationspsychologie 42 4 213 218 Gross B Metz A M amp Ullsperger P 1992 Die P300 Komponente des ereigniskorrelierten Hirnpotentials in einem Kurzzeitged chtnisparadigma Zei
84. r Arbeitswissenschaft 52 221 230 Boucsein W amp Ottmann W 1996 Psychphysiological stress effects from the combination of night shift work and noise Biological Psychology 42 301 322 Boucsein W amp Thum M 1997 Design of work rest schedules for computer work based on psychophysiological recovery measures International Journal of _Industrial Ergonomics 20 51 57 228 Boucsein W amp Thum M 1996 Multivariate psychophysiological analysis of stress strain processes under different break schedules during computer work In J Fahrenberg amp M Myrtek Eds Ambulatory assessment Computer assisted psychological and psychophysiological methods in monitoring and field studies pp 305 313 Kirkland USA Hogrefe amp Huber Publishers Braggio J T amp Pishkin V 1991 Psychophysiological activity and reactivity and concept identification performance in alcoholics and controls Bulletin of the Psychonomic Society 29 4 355 357 Brisson C Laflamme N Moisan J Milot A Masse B amp Vezina M 1999 Effect of family responsibilities and job strain on ambulatory blood pressure among white collar women Psychosomatic Medicine 61 2 205 213 Broadbend D E 1971 Decision and Stress New York Academic Press Broadbent D E 1958 Perception and communication London Pergamon Press Brookings J B Wilson G F amp Swain C R 1996 Psychophysiological
85. reese i ain Eee arten nein kann 117 2260 Hypothesen 2 26er e a EEr a dad E a e e r S aeoe T E E EnS 120 227 Ee ETEA AA EEE E EEE EEE EE Shag eS hse EE E EEES aa eee se sen 122 2 2 71 Ged chtnisleistuns e nn ntact ey Pecan tte ve eA wees Sas A eA a E E N T 122 2 2 7 2 Einschlusskriterien der Leistungsdaten und Dauer der einzelnen Experimentalphasen 124 2 2 7 3 Umgang mit Missing Data im physiologischen Datenbereich u2es0sennenennenneneenennensennennennennen 125 2 2 7 4 Physiologische Dateien aa 222 Eee se beson 126 2 2 7 4 1 Theoretische Begr ndung der Ausgangswertanalysen und Korrekturfaktoren uneeenenene 126 2 2 7 4 2 Kennwertbildung der peripherphysiologischen Daten 2 200200200snennennenenennenenennennennennennnn 128 2 2 1 4 3 1 EEG Frequenzanalyse unse lsesasskkeletdesheieniesiiwitsabeohasene 135 2 2 7 4 3 2 EEG Ereigniskorrelierte Hirnpotenziale eneesessessensensenneneenessennennennennennenennennennennennenennnnn 137 2 2 7 5 Methodenbezogene Analysen der psychophysiologischen Daten sesusseesensensennennennennennennennen 138 2 2 7 5 1 Reliabilit tspr fungen der peripherphysiologischen Daten senenenenennennennennennennennennnn 139 2 2 7 5 2 Testung auf Ausgangswertunterschiede 2 200ns020enBennenneneenernennennennennennennnnenensonnennennennennennnnnnnn 141 2 2 7 5 4 Testung auf Unterschiede zwischen vor und nac
86. rein informationstheoretisch hier ressourcentheoretisch orientierten Ans tzen vernachl ssigt wird und diese somit nur eine auf Laborbedingungen begrenzte kologische Validit t besitzen In der realen Arbeitswelt sind jedoch die kognitiven mit den emotionalen Beanspruchungen h ufig konfundiert so dass eine separate Erforschung beider Beanspruchungsarten nicht m glich ist Daher sollten in Feldstudien zur mentalen Beanspruchung auch die emotionalen Ereignisse aufgezeichnet werden In der Operationalisierung der vorliegenden psychophysiologischen Laboruntersuchung wurde des Problems der h ufigen Konfundierung von Kognition und Emotion Rechnung getragen indem die mentale Beanspruchung von emotionalen Einfl ssen wie Zeitdruck oder berforderung weitgehend unbeeinflusst gehalten wurde s Abschnitt Gegenstand und Fragestellung 38 Ein weiteres Beispiel der Integration beider theoretischer Richtungen ist das oben beschriebene kognitiv energetische Modell von Hockey 1997 Wie oben bereits dargestellt verbindet er die Annahmen von Pribram und McGuinness 1975 Gopher 1979 Sanders 1983 und Wickens 1991 Doch auch das oben im Rahmen der aufmerksamkeitstheoretischen Ans tze erw hnte Modell multipler Ressourcen von Wickens 1991 Kann in die kognitiv energetischen Modelle eingeordnet werden Innerhalb dieser Theorie ist es m glich die unterschiedlichen Beanspruchungszust nde verschiedenen Aktivierungsmustern zuzuordnen
87. responses to changes in workload during simulated air traffic control Biological Psychology 42 361 377 Burgess A P amp Gruzelier J H 2000 Short duration power changes in the EEG during recognition memory for words and faces Psychophysiology 37 5 596 606 Cacioppo J T amp Sandman C A 1978 Physiological differentiation of sensory and cognitive tasks as a function of warning processing demands and reported unpleasantness Biological Psychology 6 3 181 192 Caldwell J A Jr amp Caldwell J L 2000 Studying pharmacological performance enhancement with behavioral subjective and electroencephalographic measures In R W Backs amp W Boucsein Engineering Psychophysiology pp 203 240 Mahwah USA Lawrence Erlbaum Associates Publishers Cansino S Ruiz A amp Lopez Alonso V 1999 What does the brain do while playing scrabble ERPs associated with a short long term memory task International Journal of Psychophysiology 31 3 261 274 Carrere S amp Evans G W 1991 Job strain and occupational stress among urban public transit operators Journal of Occupational and Organizational Psychology 64 4 305 317 Carrol D Smith G D Shipley M J Steptoe A Brunner E J amp Marmot M G 2001 Blood pressure reactions to acute psychological stress and future blood pressure status A 10 year follow up of men in the Whitehall II study Psychosomatic Medicine 63 5 73
88. schwer verletzten Personen 13 VU Ws Psch VU Psch Kollision mit einem Personenschiff 14 VU Ws Tsch VU Tsch Kollision mit einem Tankschiff 15 VU Ws Gsch VU Gsch Kollision mit einem G terschiff VU Sn Pz Unfall auf einer Gleisanlage mit einem Personenzug mit einem G terzug VU Sn Rz Unfall auf einer Gleisanlage mit einem Reparaturzug 19 INL vgt G NL G Vergiftung einer Person mit Gas 20 NL vgt T NL T Vergiftung einer Person mit Tabletten Vergiftung einer Person mit en wee Chemikalien NL_vug_u S NL vug i W 24 NL vug u Z INL u Z Person vom Zug berfahren NL k An Person leidet unter Atemnot 26 INL k h Bs NL h Bs Person leidet unter heftigem Brustschmerz 263 27 NL k p Bl NL p Bl Person ist pl tzlich bewu tlos geworden 28 Fl Chmkl S Fl S Gefahr durch ausgelaufene S ure 29 FI Chmkl A FI A Gefahr durch entweichendes Ammoniak 30 Fl Chmkl Cl FI Cl Gefahr durch entweichendes Chlor Fl O Bab Fl Bab Olspur auf der Autobahn Fl O H Ol im Geb ude ausgelaufen FI W lteppich auf dem Wasser Stra e aufgrund eines een an Wasserrohrbruchs unpassierbar berschwemmung von Stra e und Kellerr umen Geb ude 37 E Vkhdn a S Objekt behindert a a o i i hwimmende Objekte E Vkhdn i E i 2 J E Gbd D eingest rztes Dach E Gbd B eingest rzter Balkon E Gbd M 43 E Nt Sw E Sw Verkehrsbehinderung durch Schneewehe Gefahr durch lose Eiszapfen Gefahr durch Erdrutsch 46 HL Ps L b HL L b verstorbe
89. sondern eine Vielzahl psychophysiologischer Kennwerte erhoben werden So k nnten spezielle Parameter identifiziert werden die zur Messung bestimmter Aspekte mentaler Beanspruchung in einem bestimmten Setting besonders geeignet sind Die Erfassung mehrere Biosignale entspr che unter Beachtung des psychophysischen Kovariationsproblems Fahrenbergs Forderung nach komplement rer Erfassung von subjektiven physiologischen und Leistungsdaten Komplementarit tsprinzip Fahrenberg 1979 s a Fahrenberg 1987 1983 H rhold 1998 Walschburger 1986 und w rde dem Mehrebenenkonzept folgen Fahrenberg 1969 Dies wird jedoch in den meisten Studien zur mentalen Beanspruchung gar nicht oder nur unzureichend realisiert Auch aus der Arbeitpsychologie sind Forderungen nach gleichzeitiger Erfassung verschiedener Datenebenen bekannt Eyferth 1995 da z B an Schiffslotsen gezeigt werden konnte dass die h chste HR nicht w hrend der h chsten Belastung sondern antizipatorisch schon vorher erreicht wird Dies zeigt erneut dass die Verl ufe subjektiver physiologischer und Leistungsdaten nicht immer zeitsynchron sind In Feldstudien scheint die multimodale Datenerhebung eher realisiert zu werden als in Laborstudien da im Feld zumindest die k rperliche Aktivit t als St rvariable durch Messaufnehmer an verschiedenen K rperstellen oft aufgezeichnet wird um physische Bewegungen zu identifizieren und solche Datenabschnitte von der weiteren Analys
90. und fehlerfrei ausgef hrt werden muss da er die Handlungsgrundlage f r oftmals sicherheitsrelevante T tigkeiten in MMS darstellt Bei der Gestaltung von Kodealphabeten m ssen daher Erkenntnisse ber den menschlichen Dekodierungsprozess ber cksichtigt werden s Rothe 1992 Folgende Empfehlungen f r die Gestaltung kodierter Informationen sollten beachtet werden n Colin 1990 S 353 354 Wahl der Kodierungsdimension orientiert sich an der Anzahl zu kodierender Informationen Wenn mehr als 3 4 Zustandsbilder eingesetzt werden sollten mehrere Kodierdimensionen eingesetzt werden Alphanumerische Kodierung hat den Vorteil einer unbegrenzten Anzahl von Abstufungsm glichkeiten birgt aber die Gefahr der Verwechslung von Buchstaben Daher sollte auf die am besten verst ndliche Abk rzungsmethode zur ckgegriffen werden Rogers amp Moeller 1984 105 Farb und Blinkkodierung haben den gr ten Auff lligkeitsgrad Blinkkodierung sollte nicht mehr als zwei Abstufungen und Farbkodierung nicht mehr als 6 Abstufungen enthalten Kombination von beiden Kodierdimensionen erbringt nochmalige Leistungsverbesserung Die Art der Wahrnehmungsaufgabe bestimmt die Wahl der Kodierdimension Bei Suchaufgaben empfiehlt sich eher eine eindimensionale Kodierung wobei Farbe die besten Ergebnisse erbringt Bei Identifikationsaufgaben haben sich Kombinationen mehrerer Kodierdimensionen bew hrt Kopplung von optischem mit akustis
91. ver ndert Es kann aber noch ein dritter Aspekt hinzugezogen werden Denn ob dieses Ergebnis automatisch eine verringerte mentale Beanspruchung bedeutet kann allein anhand der Dekodierungszeiten nicht geschlossen werden Die EEG Daten zeigen dass auch motivationale Aspekte m glicherweise zu ber cksichtigen sind s u So ist es auch m glich dass die k rzeren Dekodierungszeiten von Kodealphabet 1 in Pr fphase 6 durch erh hte Anstrengung erreicht werden 214 3 2 1 2 Zu den Ergebnissen der Ereigniskorrelierten Hirnpotenziale der restrukturierten Kodealphabete Die Ergebnisse der restrukturierten Kodealphabete entsprachen hinsichtlich der EKP im Wesentlichen denen der urspr nglichen Kodealphabete Es Konnte auch hier kein Haupteffekt ber die Pr fphasen kein Zwischensubjekteffekt oder eine Interaktion verzeichnet werden Dies k nnte auf das hohe Signifikanzniveau zur ckgef hrt werden p lt 25 dass gew hlt worden war um ausreichend viele Kodes zu restrukturierten Kodealphabeten zusammenf gen zu k nnen Aber auch bei strengerer Auswahl der Kodes w re zu bezweifeln dass eine Verbesserung der Ergebnisse erreicht worden w re da die Auswahl immer nur unter Kodes stattgefunden h tte die nicht nach genau definierten wahrnehmungs und ged chtnispsychologischen Kriterien sondern nach Plausibilit t f r den Praxisgebrauch entwickelt worden sind Bei artifiziell konstruierten Kodes h tte die Auswahl nach maximaler Untersch
92. vertraut zu machen Pr gen Sie sich bitte die Situationsbeschreibungen zu den einzelnen Kodes so gut wie m glich ein Dies kann im Ernstfall Leben retten Es erscheint jeweils ein Kode mit den dazugeh rigen Informationen solange auf dem Bildschirm bis Sie die Leertaste bet tigen Dann erscheint der n chste Kode Sie haben die M glichkeit die Liste zweimal nacheinander zu durchlaufen Danach beginnt die Pr fphase Sollten Sie noch Fragen haben wenden Sie sich bitte jetzt an den Versuchsleiter Abschnitt 2 Pr fphase 1 Im Folgenden werden Ihnen einzelne Kodes auf dem Bildschirm pr sentiert Ihre Aufgabe besteht nun darin die entsprechende Situationsbeschreibung so schnell wie m glich und korrekt wiederzugeben Sprechen Sie dazu laut und deutlich in das vor Ihnen plazierte Mikrofon Sobald Sie mit dem Sprechen beginnen wird der Kode ausgeblendet und es erscheint ein X auf dem Bilschirm Nachdem Sie Ihre Antwort abgegeben haben erhalten Sie unmittelbar R ckmeldung ob die von Ihnen wiedergegebene Situationsbeschreibung richtig oder falsch war Sprechen Sie bitte nur dann wenn Sie antworten und vermeiden Sie w hrend der Kodepr sentation jegliche laute Ger usche Aus Gr nden der Me genauigkeit der physiologischen Parameter achten Sie bitte au erdem darauf w hrend der Kodedarbietung nicht mit den Augen zu blinzeln Sollten Sie noch Fragen haben wenden Sie sich bitte jetzt an den Versuchsleiter 2
93. werden da ansonsten trotz der theoretisch unbegrenzten Kapazit t des Langzeitged chtnisses falsche Prozessregeln und Strategien bez glich des mentalen Modells ber den Zustand des technischen Systems zu Fehlhandlungen f hren k nnen Hinzuzuf gen ist dass wichtige Ereignisse und Signale z B f r St rf lle eine besonders auff llige Kodierung erhalten sollten z B in Form einer Doppelkodierung mit visuellem und akustischem Signal Hinsichtlich der Art der Kodierung kann zwischen Gr enkodierung Formkodierung Farbkodierung Positionskodierung alphanumerische Kodierung und Symbole und Bildzeichen unterschieden werden wobei auch weitere Aspekte wie Helligkeit und Blinkfrequenz beachtet werden m ssen Colin 1990 S 353 R hmann amp Schmidtke 1990 S 223 Oft werden visuelle Symbole oder Abk rzungen als Kodes f r bestimmte Sachverhalte verwendet Die Art der Kodierung h ngt von den anforderungsspezifischen Bedingungen ab H ttner et al 1995 Diese oben beschriebenen Aspekte der Informationsverarbeitung von Kodes k nnen ein Kodierungsproblem hervorrufen dass schon fr her beschrieben worden ist Klix 1971 Der Dekodierungsprozess geschieht ber mehrere Stufen Es wird davon ausgegangen dass Zustands nderungen von Prozessparametern technischen Systemkomponenten oder Umweltbedingungen in einer ersten Kodierungsstufe ber eine technische Kodiereinrichtung in Signale von Messger ten oder Bildschirmen umgewandel
94. wurde nach dem Anlegen der Messaufnehmer f r die Biosignale zun chst der Kurzfragebogen zur aktuellen Beanspruchung KAB M ller amp Basler 1993 vorgelegt der im folgenden Versuchsablauf zwischen allen Experimentalphasen von den Pbn ausgef llt wurde um die subjektive Beurteilung der Beanspruchung zu messen Anschlie end folgte eine 10 miniitige erste Ruhemessung Dann folgte eine Lernphase in der die Pbn instruiert waren das Kodealphabet mit dessen jeweiliger w rtlicher Bedeutung und anschlie end geforderter Antwort Situationsbeschreibung zu erlernen Dabei konnten sie das Kodealphabet zweimal in selbstbestimmter Zeit durchlaufen In sechs nun aufeinanderfolgenden Pr fphasen wurden jeweils die 54 Kodes randomisiert pr sentiert wobei der jeweilige Pb instruiert war die inhaltliche Bedeutung jedes Kodes in ein Mikrophon zu sprechen Die maximale Antwortzeit pro Kode war auf 25 Sekunden begrenzt vgl Abb 15 Dabei wurde die Antwort als korrekt eingestuft wenn der Sachverhalt Situationsbeschreibung der in dem jeweiligen Kode zum Ausdruck kommt sinngem korrekt wiedergegeben wurde Die w rtliche Wiedergabe der einzelnen Begriffe reichte nicht aus Die Entscheidung ber eine richtige oder falsche Antwort wurde dem Probanden durch einen der beiden Versuchsleiter als Feedback auf dem PC Monitor mitgeteilt Nach jeder Pr fphase mit den 54 Kodes konnten die Pbn vor Beginn der n chsten Pr fphase das Kodealphabet no
95. zu Priifphase 4 verzeichnet werden der fiir Kodealphabet 2 signifikant war Kodealphabet 1 T 2 35 p 04 Kodealphabet 2 T 3 45 p lt 00 vgl Abb 24 und Tab 20 Ruhe 1 Lern Pr f 1 Priif2 Prif3 Priif4 Pr f5 Pr f6 Ruhe 2 Kode 0 27 10 38 0 52 10 444 10 38 10 34 10 33 10 30 10 17 alphabet 1 0 17 0 11 0 12 0 12 0 17 0 18 0 19 0 18 0 10 Kode 0 31 0 30 10 45 0 33 10 333 026 1023 10 25 0 08 alphabet 2 0 22 0 22 0 21 0 16 0 20 0 17 0 21 0 17 0 09 T Test p n s n s n s 05 n s n s n s n s 04 Tab 20 Mittleres korrigiertes Hautleitwertsniveau SCLlyk mit Standardabweichungen der Gruppen Kodealphabet 1 und Kodealphabet 2 f r jede Experimentalphase mit Ergebnissen der Signifikanztests zwischen den Gruppen SCL Lykken 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 i EEN FE BEEEEE Ruhe 1 Lernen Pr fl Pr f2 Pr f3 Pr f4 Pr f5 Pr f6 Ruhe2 Abb 24 Korrigiertes Hautleitwertsniveau f r Kodealphabet 1 rot und Kodealphabet 2 gr n in den einzelnen Experimentalphasen 166 2 4 1 2 Herzrate Die Herzrate HR in bpm zeigt einen signifikanten Haupteffekt ber den Verlauf der sechs Pr fphasen F 5 28 17 30 H F e 35 p lt 000 Eta 35 Ein unterschiedlicher Verlauf zwischen beiden Gruppen in Form eines Zwischensubjekteffektes oder einer Interaktion konnte nicht festgestellt werden
96. zweier gleichzeitig zu bearbeitender Aufgaben auf die Leistung aus z B Gopher Brickner amp Navon 1982 Manzey 1988 28 Diese Befunde fiihrten zu den mehrdimensionalen Ressourcentheorien z B Navon amp Gopher 1979 Polson amp Friedman 1988 Wickens 1984 1991 In ihnen wird davon ausgegangen dass das Informationsverarbeitungssystem des Menschen ber mehrere voneinander unabh ngige Teilsysteme verf gt Diese Teilsysteme besitzen begrenzte Kapazit ten und sind die Grundlage f r spezifische Verarbeitungsfunktionen Zu Interferenzeffekten bei Doppelt tigkeiten kommt es demnach nur dann wenn zwei Aufgaben gleichzeitig bearbeitet werden die in ihrer Struktur sehr hnlich sind und daher auf dieselben Verarbeitungsressourcen zur ckgreifen Wickens 1991 postuliert vier Ressourcenklassen die sich in zwei unterschiedliche Dimensionen aufteilen lassen Der ersten Dimension werden zwei Stufen der Informationsverarbeitung zugeteilt wobei eine Stufe f r perzeptiv kognitive Prozesse zust ndig ist Die zweite Stufe steuert die Vorbereitung und Kontrolle motorischer Reaktionen In der zweiten Dimension werden Ressourcen zusammengefasst die verschiedene Arten der Informationsverarbeitung repr sentieren Dazu z hlen Ressourcen f r verbal kodierte Verarbeitungsprozesse und f r r umlich analoge Verarbeitungsprozesse Fr here Unterscheidungen von Wickens 1980 1984 zwischen auditiven und visuellen Ressourcen sind inzwischen
97. 0 Richter Heinrich amp Lauter 1969 Seibt Boucsein amp Scheuch 1998 Kohler 1996 Kohler Fricke Ritz amp Scherbaum 1997 K hler Scherbaum amp Ritz 1995 K hler amp Weber 1992 K hler Weber amp V gele 1990 Kroner 1984 Bei Aufgaben in einem Flugsimulator zeigte sich die SCRfreq als Indikator der kurzfristigen mentalen Beanspruchung bei steigender Schwierigkeit der Aufgaben Lindholm amp Cheatham 1983 91 Die SCRfreq und die Gr e der Hautleitwertsamplitude SCRamp ist bei Arbeit am Tage gr er als w hrend einer Nachtschicht was in einem feldnahen Experiment mit Aufmerksamkeitsaufgaben am PC nachgewiesen werden konnte Boucsein amp Ottmann 1996 Dies deuten die Autoren als ein Zeichen der gr eren allgemeinen Aktivierung am Tage Boucsein amp Ottmann 1996 p 316 Bei extern zeitgesteuerten visuell r umlichen Probleml seaufgaben konnte eine EDA Erh hung gegen ber selbst zeitgesteuerten Aufgaben verzeichnet werden Steptoe Evans amp Fieldman 1997 Dies wird als Sensitivit t der EDA auf Unkontrollierbarkeit interpretiert Dieser Effekt konnte jedoch nicht immer nachgewiesen werden Steptoe Fieldman amp Evans 1993 Das SCL konnte als Zeichen einer erh hten mentalen Beanspruchung im Vergleich zu Ruhe bei Arithmetikaufgaben herangezogen werden Albus M ller Spahn Ackenheil amp Engel 1987 Beck amp Scott 1987 Cacioppo amp Sandman 1978 Donat amp McCollough 1983 Fr
98. 0 1 6 12 alphabet 2 DiaBD Kode 73 6 6 7 73 7 8 5 0 05 95 jeweils nach alphabet 1 Ruhephase Kode 73 8 6 4 73 8 7 3 0 03 97 alphabet 2 DiaDiff Kode 2 9 3 9 6 1 5 0 0 05 95 jeweils nach alphabet 1 Ruhephase Kode 5 0 4 9 6 7 5 8 0 03 97 alphabet 2 Art MD Kode 88 1 8 5 88 2 9 4 0 10 1 91 alphabet 1 Kode 88 6 6 8 87 5 7 2 0 80 43 alphabet 2 SBP Kode 9477 5 2047 5 9165 5 1970 0 10 99 33 alphabet 1 Kode 9335 6 1379 8 9520 3 1655 3 0 65 52 alphabet 2 EEG Kode 0 0388 0 0258 0 0594 0 0464 2 6 02 frontales alphabet 1 Theta Band Kode 0 0292 0 0221 0 0329 0 0257 0 51 61 alphabet 2 EEG Kode 0 0702 0 0804 0 0840 0 0821 1 8 08 frontales alphabet 1 Alpha 1 Kode 0 0477 0 0656 0 0450 0 0533 0 37 71 Band alphabet 2 EEG Kode 0 0333 0 0218 0 0440 0 0529 0 72 48 frontales alphabet 1 Alpha 2 Kode 0 0349 0 0385 0 0215 0 0151 1 3 21 Band alphabet 2 EEG Kode 0 00616 0 00416 0 00872 0 00886 1 4 17 frontales alphabet 1 Beta 2 Band Kode 0 00531 0 00570 0 00570 0 00377 0 22 82 alphabet 2 148 EEG zentrales Beta 2 Band EEG parietales Beta 2 Band Kode 0 0130 0 0106 0 0153 0 0127 0 90 38 alphabet 1 Kode 0 0130 0 0144 0 0110 0 0062 10 57 60 alphabet 2 Kode 0 0186 0 0152 0 0187 0 0122 0 03 97 alphabet 1 Kode 0 0235 0 0328 0 0162 0 0079 0 86 40 alphabet 2 Tab 10
99. 0 eines reliablen Parameters f r kognitive Prozesse dieser Art vgl Tab 6 64 1 3 2 Peripherphysiologische Indikatoren mentaler Beanspruchung 1 3 2 1 1 Herzrate Die Herzrate geh rt zu den am meisten verwendeten peripherphysiologischen Parametern Dies ist in der Artefaktunanf lligkeit der einfachen Ableitung und den guten Ergebnissen in der Beanspruchungsforschung begr ndet In der Regel wird sie als Herzschl ge pro Minute engl beats per minute bpm ausgewertet Aus der Vielzahl der Untersuchungen sollen diejenigen hier hervorgehoben werden die unter kontrollierten Laborbedingungen kognitive Beanspruchungen mit m glichst wenig emotionalen Aspekten realisiert haben Die v llige Ausschaltung emotionaler Stressoren erscheint allein durch die leistungsthematische Situation eines Labortests kaum m glich Auch die h ufige Verwendung von Zeitdruck als experimentelle Bedingung kann zu emotionalen Reaktionen der berforderung f hren In der vorliegenden Untersuchung wurde versucht den Einfluss emotionaler Stressoren zu reduzieren Daher wurden die experimentellen Versuchsphasen mit gro em Zeitlimit durchgef hrt um das Entstehen von Zeitdruck zu minimieren Bei Untersuchungen zu Kardiovaskul ren Reaktionen auf mentale Belastungen sind bestimmte nicht experimentelle Einflussfaktoren zu ber cksichtigen auf die im Folgenden kurz eingegangen werden soll Ein oft angenommener Einfluss des Menstruationszyklus bei Frauen auf d
100. 13 65 16 70 12 31 12 27 12 55 12 4 12 17 09 31 alphabet 2 05 71 05 61 07 17 06 67 05 25 04 74 04 32 04 44 3 95 T Test p n s 05 n s n s n s 02 00 00 00 Tab 22 Mittlere Herzratendifferenz HRDiff mit Standardabweichungen der Gruppen Kodealphabet 1 und Kodealphabet 2 f r jede Experimentalphase mit Ergebnissen der Signifikanztests zwischen den Gruppen HR Diff in bpm 18 1 E Kodealphabet 1 W Kodealphabet 2 Abb 26 Herzraten Differenz f r beide Kodealphabete in den einzelnen Experimentalphasen 168 2 4 2 Ergebnisse weiterer peripherphysiologischer Parameter Folgende psychophysiologische Kennwerte werden eher in psychophysiologischen Grundlagenarbeiten verwendet stellen aber auch zur Messung mentaler Beanspruchung eine sinnvolle Erg nzung der bereits eingef hrten Parameter dar da sie Hinweise auf spezielle Anteile psychophysiologischer Aktivit t unter mentaler Beanspruchung geben k nnen 2 4 2 1 1 Herzraten Blutdruck Produkt Dieser Parameter wird aus dem systolischen Blutdruck und der Herzrate gebildet daher auch systolisches Blutdruck Produkt SBP und wird meist im Zusammenhang mit kardiovaskul ren Fragestellungen erhoben Es stellt einen speziellen Teil psychophysiologischer Aktivierung dar Dieses Produkt h ngt eng mit der maximalen Druckanstiegszeit zusammen die ein Ma f r das Kontraktionsverm gen des Herzmuskels da
101. 380 0 0771 4 15 00 frontal alphabet 1 n 11 Kode 0 0329 0 0257 0 0825 0 0280 7 43 00 alphabet 2 n 12 Alpha 1 Kode 0 0840 0 0821 0 0988 0 0579 1 13 28 Band alphabet 1 frontal n 11 Kode 0 0624 0 0598 0 0595 0 0343 0 24 80 alphabet 2 n 12 Alpha 2 Kode 0 0440 0 0529 0 0710 0 0467 1 27 23 Band alphabet 1 frontal n 11 Kode 0 0215 0 0151 0 0463 0 0240 3 70 00 alphabet 2 n 12 145 Beta 2 Kode 0 0087 0 0083 0 0355 0 0332 3 47 00 Band alphabet 1 frontal n 11 Kode 0 0057 0 0037 0 0280 0 0212 3 95 00 alphabet 2 n 12 Beta 2 Kode 0 0153 0 0127 0 0465 0 0308 5 39 00 Band alphabet 1 zentral n 11 Kode 0 0110 0 0062 0 0450 0 0213 6 52 00 alphabet 2 n 12 Beta 2 Kode 0 0187 0 0122 0 0477 0 0332 4 17 00 Band alphabet 1 parietal n 11 Kode 0 0162 0 0079 0 0499 0 0233 6 66 00 alphabet 2 n 12 Tab 12 Unterschiede in den EEG Frequenzb ndern zwischen Ruhephase 2 postexperimentell und zusammengefassten Pr fphasen f r beide Gruppen T Test f r abh ngige Stichproben Es zeigten viele aber nicht alle Parameter in beiden Kodealphabeten die erwartete Reaktion Allerdings zeigen alle peripherphysiologischen Parameter einen Verlauf ber das gesamte Experiment der sich von den Ruhewerten unterscheidet Dies ist die notwendige Voraussetzung
102. 59 4 1 4 Kodealphabet W rtliche Bedeutung der Abk rzungen der jeweiligen Begriffsebene ebene I ebene II beschreibungen Personenkraftwagen der Stra e der Stra e der Stra e 4 F Ws Psch Personenschiff brennendes Personenschiff auf Psch dem Wasser E Ws F Feuer Ws Wasser Gsch G terschiff brennendes G terschiff auf dem Gsch Wasser 2 3 5 Tankschiff auf dem Tsch Tankschiff brennendes en Wasser G B Tunnel U B Tunnel ae Fb Tunnel 10 VU SB o Ps _ hne Verkehrsunfall auf der Stra e ohne Personenschaden verletzte Personen der Feuerwehr mit verletzten Personen Maps var schweren Unfall auf der Stra e 1 14 mit schwer verletzten Personenschaden Personen 3 5 Fw m Ps Feuerwehr Verkehrsunfall 11 VU SB mit Personenschaden SB StraBe VU Ws VU Psch Personenschiff Kollision mit einem Psch Verkehrsun Personenschiff fall nz Tsch Tankschiff Gsch G terschiff 16 VU Sn Pz Unfall auf l einer Gleisanlage mit einem Personenzug 17 VU Sn Sn Schiene Gz G terzug Unfall aut ene Gz Gleisanlage mit einem G terzug Pz Personenzug 260 Unfall auf einer 18 VU Sn Ram Beparaturzug Gleisanlage mit einem R f Reparaturzug 19 NL vgt G G Gas Vergiftung einer Person mit Gas vgt T Tablett Vergiftung einer Notlagen vergiftet RS Person mit Tabletten von Personen Ch Chemikalien
103. 68 Redondo M amp Del Valle Inclan F 1992 Decrements in heart rate variability during memory search International Journal of Psychophyisology 13 1 29 35 Renaud P amp Blondin J P 1997 The stress of Stroop performance Physiological and emotional responses to color word interference task pacing and pacing speed International Journal of Psychophysiology 27 2 87 97 Ribback S 1996 Elektrodermale Korrelate der Beantwortung des Berliner Stimmungsfragebogens in Abh ngigkeit von der pers nlichen Bedeutsamkeit der Items und des Pers nlichkeitsmerkmals Alexithymie Berlin Freie Universit t Institut f r Allgemeine Psychologie Biopsychologie und Kognitionspsychologie unver ff Diplomarbeit Richter P amp Debitz U amp Schulze F 2002 Diagnostik von Arbeitsanforderungen und kumulativer Beanspruchungsfolgen am Beispiel eines Call Centers Zeitschrift f r Arbeitswissenschaft 56 67 76 Richter P amp Hacker W 1998 Belastung und Beanspruchung Stre Erm dung und Burnout im Arbeitsleben Heidelberg Asanger Richter P Wagner T Heger R Weise G 1998 Psychophysiological analysis of mental load during driving on rural raods A quasi experimental field study Ergonomics Special Issue Psychophysiology in Ergonomics 41 5 593 609 Richter Heinrich E amp Lauter J 1969 A psychophysiological test as diagnostic tool with essential hypertensives Psycho
104. 7 The frontal theta rhythm indicating motor and cognitive learning In R Johnson Jr J W Rohrbaugh amp R Parasuraman Eds Current trends in event related potential research EEG Supplement 40 pp 391 396 Amsterdam Elsevier Lang P L 1971 The application of psychophysiological methods to the study of psychotherapy and behavioral change In A E Bergin amp S L Garfield Eds Handbook of psychotherapy and behavioral change An empirical analysis New York Wiley Larkin K T Ciano Federoff L M amp Hammel D 1998 Effects of gender of observer and fear of negative evaluation on cardiovascular reactivity to mental stress in college men International Journal of Psychophysiology 29 3 311 318 239 Laukka A J J rvilehto T Alexandrov Y I amp Lindqiust J 1995 Frontal midline theta related to learning in a simulated driving task Biological Psychology 40 313 320 Laurig W Becker Biskaborn G U amp Reiche D 1971 Software problems in analyzing physiological and work study data Ergonomics 14 625 631 Lawler K A Wilcox Z C amp Anderson S F 1995 Gender differences in patterns of dynamic cardiovascular regulation Psychosomatic Medicine 57 4 357 365 Lazarus R S amp Folkman S 1984 Stress Apraisal and Coping New York Springer LeDoux J E 1989 Cognitive emotional interactions in the brain Cognition and Emotion 3 267 289 LeD
105. 7 2 2 3 03 alphabet 2 SBP Kode 9591 9 1754 5 9165 5 1970 0 11 7 09 alphabet 1 Kode 9978 6 1769 7 9520 3 1655 3 13 3 1 00 alphabet 2 Tab 13 Unterschiede zwischen Pr fphase 6 und postexperimenteller Ruhephase 2 f r beide Gruppen T Test f r abh ngige Stichproben in den peripherphysiologischen Parametern Die Ergebnisse zu den peripherphysiologischen Parametern zeigen f r die elektrodermalen Parameter und f r die HR Parameter die erwarteten Unterschiede zwischen Pr fphase 6 und Ruhephase 2 Das rMSSD und die Blutdruckparameter zeigen nicht immer die erw nschten Signifikanzen in den Mittelwertsunterschieden was auf eine mangelnde Sensitivit t f r die vorliegende mentale Beanspruchung durch Dekodierungsprozesse in ge btem Zustand der Probanden hinweist Die Werte f r den Art MD und das SBP liegen mit statistischen Trends von p lt 10 noch im annehmbaren Bereich 151 Die Ergebnisse zu den EEG Frequenzen zeigen insgesamt befriedigende Signifikanzen in den meisten Frequenzen Im frontalen Alpha 1 und Alpha 2 Band zeigten entweder beide Kodealphabete oder Kodealphabet 1 keinen signifikanten Unterschied zwischen der Ruhephase 2 und den zusammengefassten Pr fphasen vgl Tab 13 Parameterselektion Aufgrund der oben dargestellten Ergebnisse der Vortests mussten einige physiologische Parameter von der weiteren Datenanalyse ausgeschlossen werden Als Ausschlusskriterium diente die Sensitivit t des Parameters
106. 7 743 Carrol D Turner J R amp Hellawell J C 1986 Heart rate and oxygen comsumption during active psychological challenge The effects of difficulty Psychophysiology 23 2 174 181 Casali J amp Wierwille W 1983 A comparison of rating scale secondary task physiological and primary task workload estimation techniques in simulated flight task emphasizing communications load Human Factors 25 623 642 Caudell K A amp Galucci B B 1995 Neuroendocrine and immunological responses of women to stress Western Journal of Nursing Research 17 6 672 692 Cesana G Ferrario M Sega R Milesi C 1996 Job strain and ambulatory blood pressure levels in a population based employed sample of men from northern italy Sandinavian Journal of Work Environment and Health 22 4 294 305 229 Choi P Y L amp Salmon P 1995 Stress reponsivity in exercisers and non exercisers during different phases of the menstrual cycle Social Science and Medicine 41 6 769 777 Cicek M amp Nalcaci E 2001 Interhemispheric asymmetry of EEG alpha activity at rest and during the Wisconsin Card Sorting Test Relations with performance Biological Psychology 58 1 75 88 Cobb S amp Rose R M 1973 Hypertension peptid ulcer and diabetes in air traffic controllers Journal of the American Medical Association 224 489 492 Colin I 1990 Gestaltungsma nahmen zur Erh hung von
107. 84 ausgehend von Untersuchungen mit Tieren an indem er den HR Anstieg mit positivem Ann herungsverhalten erkl rt Seine eigenen Untersuchungsergebnisse von HR Anstiegen bei Probanden unter der experimentellen Bedingung einer erwarteten Belohnung k nnten aber auch durch erh hte Anstrengung in Antizipation einer erwarteten Belohnung verursacht worden sein Die erh hte Aufmerksamkeit unter Anstrengung blockiert in diesem Fall die vagal ausgel ste HR Verringerung sensu Lacey und Obrist und l st einen sympathisch induzierten HR Anstieg aus 220 Es ist aber auch nicht auszuschlie en dass Effekte der erh hten Anstrengung in der vorliegenden Untersuchung die Ergebnisse beeinflusst haben was bez glich der Dekodierungszeiten und der EKP der restrukturierten Kodealphabete in Kodealphabet 1 diskutiert worden ist Hier k nnten intrinsisch motivierte Leistungsziele von Bedeutung gewesen sein Motivationale Aspekte konnten aber weder durch die Leistungsdaten noch durch die psychophysiologischen Daten eindeutig nachgewiesen werden 221 3 3 1 1 Bedeutung psychophysiologischer Regulationsmechanismen f r die Ergebnisse Die Ergebnisse zur HRDiff und zur SCRkorr sollen im Folgenden ausfiihrlicher diskutiert und in vorhandene Erkenntnisse zu psychophysiologischen Regulationsmechanismen integriert werden Zun chst erscheinen die gegenl ufigen Befunde beider Parameter in den sp teren Pr fphasen widerspr chlich Da die HR teilweise und d
108. 89 J Arbeitsged chtnis r umlich Gevins Smith Leong McEvoy Whtifield Du amp und visuell Rush 1998 e Piloten Langzeitfl ge Wright amp McGown 2001 T Tab 5 Beta Frequenz Ergebnisse verschiedener Studien zur mentalen Beanspruchung 1 3 1 1 4 Zusammenfassende Beurteilung des Spontan EEG Die Befundlage zeigt dass es sinnvoll erscheint bei Untersuchungen zur mentalen Beanspruchung die verschiedenen Frequenzb nder des Spontan EEG auszuwerten Insbesondere die Alpha und Theta Frequenzen scheinen eine hinreichende Sensitivit t f r mentale Beanspruchungen zu besitzen Die Befunde zum Beta Band sind zurzeit noch zu heterogen um den Einsatz dieser Frequenz zu beurteilen Bei der Ableitung und Auswertung der Frequenzen ergeben sich jedoch einige Probleme die beachtet werden sollten Insgesamt erscheint die pr experimentelle interindividuelle Varianz der Probanden problematisch neben EEG immanenten Artefaktquellen wie Augenbewegungen und motorischen Bereitschaftspotenzialen die ohnehin kontrolliert werden m ssen Es gibt z B Hinweise darauf dass nur etwa 50 70 der Probanden in Untersuchungen zur mentalen Beanspruchung mit einer Erh hung der Theta Frequenz reagieren Schacter 1977 Yamaguchi 1981 Zudem gibt es keine bereinkunft ber einen Modus der Zusammenfassung der Elektroden zu Hirnarealen oder Empfehlungen ber auszuwertende Elektroden Daher werden je nach Studie unterschiedliche
109. 9 Harris Bonadies amp Comstock 1989 Lindholm amp Cheatham 1983 Svensson Angelborg Thanderz amp Wilson 1999 Svensson Angelborg Thanderz Sjoeberg amp Olsson 1997 Tattersall amp Hockey 1995 Veltman amp Gaillard 1996 Wierwille amp Connor 1983 Eine Ubersicht zu Studien im Flugkontext liefert Roscoe 1992 s a Hanson amp Bazanski 2001 In simulierten Computerarbeitsplatzen Netzwerk eines Energieversorgungssystems konnte kein entlastender Einfluss des Entscheidungsspielraums sensu Karasek z B Karasek 1979 Karasek amp Theorell 1990 auf die HR festgestellt werden Rau 1996 Der im Zweierteam arbeitende Schichtleiter mit gr erem Entscheidungsspielraum hatte eine h here HR als sein Partner was auf die gr ere Verantwortung f r das Arbeitsergebnis beim Schichtleiter zur ckzuf hren ist Rau 1996 p 298 In den gleichen Experimenten konnten bei berwachungst tigkeiten ein Absinken der HR verzeichnet werden was als Zeichen der nachlassenden Aufmerksamkeit und empfundenen Langeweile interpretiert wird Rau 1996 p 298 In einer Reihe von Studien zeigte sich die HR als zuverl ssiger Indikator der mentalen Beanspruchung und der Anstrengung bei Arithmetikaufgaben am PC AI Absi Everson amp Lovallo 1995 Anderson 1981 Benschop Geenen Mills Naliboff Kiecolt Glaser Herbert van der Pompe Miller Matthews Godaert Gilmore Glaser Heijnen Dopp Bijlsma Solomon Cacioppo 1998 Carrol Turne
110. 90 was mit den Aussagen der Active coping Forschung bereinstimmt Es konnte in weiteren Experimenten Bongard amp Hodapp 1997 gezeigt werden dass w hrend Arithmetikaufgaben unter Kontrolle der Probanden active coping Bedingung eine h here HR zu verzeichnen war als unter Unkontrollierbarkeitsbedingungen passive coping Die Ergebnisse widersprechen dem Control Demand Modell von Karasek z B Karasek 1979 Karasek amp Theorell 1990 Auch in Feldstudien zeigen sich die Einsatzm glichkeiten der HR f r die Untersuchung der mentalen Beanspruchung in nat rlichen Settings Zun chst kann festgestellt werden dass sich die HR eignet um gr ere Abschnitte im Tagesverlauf hinsichtlich Aktivit ten und Berufsbelastung zu differenzieren Myrtek Br gner amp M ller 1996 Rau amp Richter 1996 Die HR als Reaktion auf die mentale Belastung in einem einw chigem Seminar konnte in einer weiteren 24 Stunden Studie nachgewiesen werden Zeier Haeseli amp Fischer 2001 Auch zur Unterscheidung der mentalen Beanspruchung an Arbeitstagen und arbeitsfreien Tagen kann die HR herangezogen werden Myrtek Fichtler Strittmatter amp Br gner 1999 Es konnte zus tzlich ein Unterschied in der HR in Abh ngigkeit vom Sozialprestige des Berufes festgestellt werden Matthews Raeikkoenen Everson Flory Marco Owens amp Lloyd 2000 Weiterhin zeigte sich eine erh hte HR unter erh htem Arbeitsstress bei B roarbeitern besonders b
111. 989 Die Stressreaktion wird von Stressoren ung nstigen Umwelteinfl ssen ausgel st Wenn die Arbeitsaufgabe unter dem Einfluss eines oder mehrerer Stressoren wie Gef hl der Bedrohung oder Schlafmangel bearbeitet werden muss h ngt die Qualit t der Leistung von der Toleranz des Operateurs beeinflusst durch pers nlichkeitsbedingter Stresstoleranz und Erfahrung im Umgang mit dem Stressor in fr heren Situationen gegen ber dem jeweiligen Stressor ab 20 Ein m glicher Leistungsabfall wird von der F higkeit des Besch ftigten bestimmt den energetischen Zustand so zu regulieren dass die Stressoren die Aufgabenbearbeitung nicht behindern Dabei ist es nicht unbedingt notwendig negative Emotionen g nzlich zu vermeiden Denn ein geringes Ma an Unsicherheit und Angst kann auch motivierend wirken und das Energieniveau anheben Wenn jedoch die Unsicherheit weiter ansteigt werden die zur Verf gung stehenden Verarbeitungskapazit ten verringert weil intensive Emotionen aufmerksamkeitsreduzierend wirken Andererseits h ngt der Einfluss des Stressors auch von seiner Intensit t und Dauer ab In der vorliegenden Arbeit wurde das Eintreten eines Stresszustandes durch Vermeidung von bedingungsspezifischen Belastungsfaktoren verhindert Der Fokus der Untersuchung lag wie oben schon erw hnt in der perzeptiven und kognitiven Beanspruchung als Teil mentaler Beanspruchung Emotionale Beanspruchung sollte weitgehend vermieden werden Zus
112. Aufgaben gleichzeitig zu Konzentrieren In J Janssen E Hahn amp H Strang Hrsg Konzentration und Leistung S 119 130 G ttingen Hogrefe Manzey D 1988 Determinanten der Aufgabeninterferenz bei Doppeltatigkeiten und ressourcentheoretische _ Modellvorstellungen in der Kognitiven Psycholoigie DFVLR FB 88 14 K ln Deutsche Forschungsanstalt f r Luft und Raumfahrt Manzey D 1986 Sinusarrhythmie als Indikator mentaler Beanspruchung Quantifizierung im Zeitbereich Zeitschrift f r Experimentelle und Angewandte Psychologie 33 4 656 675 Marrero A F Al Absi M Pincomb G amp Lovallo W R 1997 Men at risk for hypertension show elevated vascular resistance at rest and during mental stress International Journal of Psychophysiology 25 3 185 192 Matthews K A Raeikkoenen K Everson S A Flory J D Marco C A Owens J F amp Lloyd C E 2000 Do the daily experiences of healthy men and women vary according to occupational prestige and work strain Psychosomatic Medicine 62 3 346 353 McCormick E J amp Sanders M S 1982 Human Factors in Engineering and Design New York McGraw Hill Mecklinger A 1992 Ged chtnissuchprozesse Eine Analyse ereigniskorrelierter Potentiale und der EEG Spontanaktivit t Weinheim Psychologie Verlags Union Mecklinger A amp B sel R 1989 Ver nderungen im EEG Frequenzspektrum bei verschiedenen Phasen mentaler Belastu
113. B Kahneman 1973 Norman amp Bobrow 1975 Shiffrin amp Schneider 1977 Wickens 1984 1984b 1991 skizziert die eher strukturelle und kognitive Aspekte der Informationsverarbeitung wie z B kapazit tslimitierte kognitive Ressourcen hervorheben Anschlie end werden kognitiv energetische Modelle z B Boucsein 1991 Hockey 1997 Lacey 1967 Pribram amp McGuinness 1975 vorgestellt die aus der Tradition psychophysiologischer Aktivierungsforschung kommend den energetischen Aspekt der Informationsverarbeitung betonen 24 Beide Theoriegruppen besitzen einige Gemeinsamkeiten so dass diese Einteilung hier weniger als Gegensatz verstanden wird Dies wird auch darin deutlich dass einige der Ans tze nicht eindeutig einer Theoriegruppe zuzuordnen sind Die Theorie von Wickens 1991 kann als aufmerksamkeitstheoretisches Modell oder auch als Theorie der Integration von aufmerksamkeitstheoretischen und aktivierungstheoretischen Ans tzen angesehen werden Gleiches gilt f r die Theorie von Hockey 1997 die als aktivierungstheoretischer Ansatz eingesch tzt aber auch unter den integrativen Theorien nochmals erw hnt wird So soll diese Einteilung verstanden werden als Hervorhebung der unterschiedlichen Schwerpunkte in den Theorien und nicht als Darstellung gegens tzlicher unvereinbarer theoretischer Standpunkte Daher folgt schlie lich eine Integration beider Modellvorstellungen in der Theorien vorgestellt we
114. Chapman amp Henriques 1990 Earle amp Pikus 1982 Gale 1987 Gevins amp Schaffer 1980 Mecklinger amp B sel 1989 Pigeau Hofmann Purcell amp Moffitt 1988 Rebert Low amp Larsen 1984 Sirevaag Kramer De Jong Mecklinger 1988 ebenso zu reizbezogenen phasischen Alpha Desynchronisationen Gevins Smith Leong McEvoy Whtifield Du amp Rush 1998 Kaufman Curtis Wang amp Williamson 1992 Mecklinger Kramer amp Strayer 1992 Winsum Sergeant amp Geuze 1984 Fournier Wilson amp Swain 1999 Wilson Swain amp Ullsperger 1999 Ein linearer Zusammenhang konnte allerdings f r die Aufgabenkomplexit t Pigeau et al 1988 gezeigt werden In Flugsimulatoraufgaben korrelierte die Schwierigkeit der aufzuf hrenden Flugman ver mit Abnahme der Alpha Aktivit t Brookings Wilson amp Swain 1996 Natani amp Gomer 1981 Sterman Schummer Dushenko amp Smith 1987 In Signalentdeckungsaufgaben visuell figuralen Ma stabaufgaben und Trackingaufgaben zeigte Alpha 1 8 10 Hz und Alpha 2 10 12 Hz einen negativen Zusammenhang mit steigender Schwierigkeit im jeweiligen Aufgabentyp Fournier et al 1999 Gleiches konnten Cicek und Nalcaci 2001 beim Bearbeiten des Wisconsin Card Sorting Test nachweisen Dennoch ist der Forschungsstand bez glich der Sensitivit t nicht eindeutig denn andere Studien konnten nur ber eine Abnahme der Alpha Aktivit t bei steigender Belastung nicht aber ber einen linearen
115. Denn die Aktivierung wird nach der Stress verursachenden Situation noch l ngere Zeit aufrechterhalten Diese zwei Arten der Energiebereitstellung Anstrengung und Stress finden ihre Parallelen in neuroendokrinologischen Studien in denen eine positive Situationsbewertung Gef hl der Kompetenz und Herausforderung mit Aussch ttung von Katecholaminen Sympathikus Nebennierenmark System und eine stressbezogene negative Situationsbewertung Gef hl der Bedrohung und Defensivit t mit Aussch ttung von Glucokortikoiden Hypothalamus Hypophysen Nebennierenrinden System einhergeht Frankenh user 1986 v Holst 1999 v Holst amp Scherer 1988 Richter amp Hacker 1998 S 129 Damit k nnten langfristige negative gesundheitliche Folgen von Stress erkl rt werden Eine weitere Parallele zur Unterscheidung von Anstrengung und Stress findet sich in der Demand control Theorie von Karasek 1979 Die darin getroffene Unterscheidung zwischen optimaler Beanspruchung durch aktive Arbeitst tigkeiten mit Kontrollm glichkeit einerseits und Fehlbeanspruchung durch fehlende Kontrolle ber die Arbeitsbedingungen verbunden mit geringer sozialer Unterst tzung andererseits kann mit der Unterscheidung von Anstrengung und Stress verglichen werden Gaillard amp Wientjes 1994 p 146 Sowohl kognitiv energetische als auch Stresstheorien unterscheiden somit Anstrengung und Stress einmal in einen funktionalen aktivierenden Zustand der zu verbesserten Arbei
116. Die Dekodierung sollte hingegen im schwach strukturierten Kodealphabet eine h here mentale Beanspruchung verursachen als im stark strukturierten Kodealphabet da im ersteren Informationen fehlten die bei Abruf der Kodebedeutung aus dem Ged chtnis hinzugef gt werden mussten s Hypothesen 109 2 Empirischer Teil 2 1 1 Fragestellung und Operationalisierung In der vorliegenden Arbeit wurde die mentale Beanspruchung durch die Dekodierung alphanumerischer Zeichen die Einsatzkodes einer Feuerwehrleitstelle entlehnt waren hervorgerufen Die oben dargestellten Untersuchungen zur mentalen Beanspruchung zeigen dass die psychophysiologischen Reaktionen aufgabenabh ngig sind Die Dekodierung und das Kodierungsproblem k nnen als Spezialfall mentaler Beanspruchung angesehen werden Die Ausf hrungen zum Kodierungsproblem belegen dass verschiedene kognitive Prozesse daran beteiligt sind Dazu geh ren Prozesse der Informationsaufnahme und abgabe und auch Funktionen des mittelfristigen Ged chtnisses Emotionale Reaktionen sind dabei nur von untergeordneter Bedeutung zumindest bei der vorliegenden Simulation im Labor Ein wichtiger Aspekt ist f r die vorliegende Untersuchung das beschriebene Kodierungsproblem das in Mensch Machine Interaktionen auftritt Vorbild f r die vorliegende Untersuchung waren Dekodierungsprozesse wie sie bei Verwendung von Einsatzkodes in Feuerwehrleitzentralen vorkommen Dabei werden die telefonisch gemeldeten Sac
117. Diff SBDxi SBD min wobei SBDxi jeweiliger SBD Wert SBD min Individuelles Minimum des SBD w hrend der gesamten Messung Gleiches gilt f r die Differenzwerte des diastolischen Blutdrucks DiaDiff DiaDiff DBDxi DBD min wobei DBDxi jeweiliger DBD Wert DBD min Individuelles Minimum des DBD w hrend der gesamten Messung Der arterielle Mitteldruck Art MD gilt als Bestandteil des totalen peripheren Widerstands des Gef systems und wurde wie folgt gebildet Art MD DBD 0 33 SBD DBD wobei DBD Diastolischer Blutdruck SBD Systolischer Blutdruck 133 Das Herzraten Blutdruck Produkt SBP wurde wie folgt gebildet wobei SBP HR x SBD HR Herzrate Minutenmittelwert SBD Systolischer Blutdruck Zusammenfassung der Parameter die aus den peripherphysiologischen Biosignalen ermittelt HR HRDiff rMSSD HRV SCR freq SCRkorr SCLIyk SysBD DiaBD SysDiff DiaDiff Art MD wurden Herzrate als beats per minute bpm Differenz zwischen jeweiligem Verlaufswert und individuellem HR Minimum Wurzel aus Mittleres Quadrat sukzessiver Differenzen der Herzratenvariabilit t engl Root Mean Square of Successive Differences 0 1 Hz Komponente der Herzratenvariabilit t mittleres Frequenzband der HRV 0 07 0 14 Hz Anzahl der spontanen Hautleitwertsamplituden pro Minute Rangekorrigierte mittlere Amplitude der spontanen Hautleitwertsreaktion Rangekorrigiertes Hautleitwertsniveau
118. EE EB a a Ruhe 1 Lernen Pr f1 Pr f2 Pr f3 Pr f4 Pr f5 Pr f6 Ruhe 2 Abb 23 Rangekorrigierte Amplitude der elektrodermalen Reaktionen pro Minute f r Kodealphabet 1 rot und Kodealphabet 2 gr n in den einzelnen Experimentalphasen 2 4 1 1 3 SCL Das nach Lykken et al 1966 korrigierte tonische Hautleitwertsniveau SCLlyk zeigte einen signifikanten Haupteffekt ber den Verlauf der sechs Pr fphasen F 5 21 18 59 H F e 48 p lt 000 Eta 43 wobei ein kontinuierliches Absinken ber die sechs Pr fphasen gezeigt wird Ein Zwischensubjekteffekt oder eine Interaktion konnte nicht nachgewiesen werden Die Einzeltests zwischen den Gruppen zeigten keinen signifikanten Unterschied obwohl die Werte von Kodealphabet 1 in allen Experimentalphasen ber Kodealphabet 2 lagen In Pr fphase 2 konnte tendenziell ein gr eres SCL lyk in Kodealphabet 1 als in Kodealphabet 2 ausgemacht werden T 2 04 p 05 165 Einzeltests zwischen den Experimentalphasen ergaben fiir beide Gruppen einen Anstieg von der Lernphase zur Priifphase 1 Kodealphabet 1 T 2 60 p 02 Kodealphabet 2 T 2 52 p 02 Ein Absinken der Werte ergab sich fiir Kodealphabet 1 von Priifphase 1 zur Pr fphase 2 T 2 50 p 03 was f r Kodealphabet 2 auch signifikant war T 2 52 p lt 00 Weiterhin konnte ein Abstieg f r Kodealphabet 1 von Pr fphase 2 zur Pr fphase 3 T 2 48 p 03 und in beiden Gruppen von Priifphase 3
119. F 1996 Psychophysiological profiles in subjects with normal and with elevated blood pressure Journal of Psychophysiology 10 26 35 Fahrenberg J Foerster F Schneider H J M ller W amp Myrtek M 1984 Aktivierungsforschung im Labor Feld Vergleich Miinchen Minerva Fahrenberg F Foerster F amp Wilmers F 1995 Is elevated blood pressure level associated with higher cardiovascular responsiveness in laboratory tasks and with response specificity Psychophysiology 32 81 91 Fahrenberg J amp Myrtek M 2001 Progress in Ambulatory Assessment Computer assisted psychological and psychophysiological Methods in Monitoring and Field Studies Bern G ttingen Hogrefe amp Huber Publishers Fahrenberg J amp Myrtek M Eds 1996 Ambulatory Assessment G ttingen Hogrefe Fahrenberg J Schneider H J Foerster F Myrtek M amp M ller W 1985 The quantification of cardiovascular reactivity in longitudinal studies In A Steptoe H R ddel amp H Neus Eds Cinical and methodological issues in cardiovascular psychophysiology pp 107 120 Berlin Springer Fahrenberg J Walschburger P Foerster F Myrtek M amp M ller M 1979 Psychophyisologische Aktivierungsforschung Ein Beitrag zu den Grundlagen der multivariaten Emotions und Stress Theorie M nchen Minerva Fankenhaeuser F 1986 A psychobiological framework for research on human stress and coping In M
120. FT als nicht hinreichend f r biologische Zeitreihen wie sie die HRV darstellt beurteilt werden s unten Abschnitt Kennwertbildung Peripherphysiologischer Daten 79 Verschiedene Untersuchungen gehen von einem Anstieg vor allem des mittleren Frequenzbereichs der HRV 0 1 Hz Komponente unter bestimmten Voraussetzungen aus Dies wird als Zeichen einer sympathikotonen Pr dominanz gewertet z B Pagani Mazuerro Ferrari Liberati Cerutti Vaitl 1991 Weiterhin gibt es eine Reihe von zus tzlichen Einflussfaktoren die bei der Interpretation ber cksichtigt werden m ssen Emotionale Einfl sse k nnen nicht ganz ausgeschlossen werden Jorna 1992 was aber f r viele Bereiche der Beanspruchungsforschung gilt Au erdem ist zu beachten dass es zu einem Einfluss der Atmung auf die HR respiratorische Sinusarrhythmie und damit auch auf die HRV kommt Dies gilt vor allem f r das obere Frequenzband 0 15 0 4 Hz Ein Einfluss der individuellen Atmungsparameter auf die 0 1 Hz Komponente der HRV kann jedoch ebenfalls nachgewiesen werden Althaus Mulder Mulder Van Roon amp Minderaa 1998 Ein weiterer Einwand besteht in dem bekannten Sachverhalt dass die HRV mit der HR m ig korreliert ist ca r 30 Hinzu kommt die Bedeutung der Aufzeichnungsdauer der HRV Mulder und Mulder 1987 empfehlen mindestens f nfmin tige EKG Aufzeichnungen zur Analyse der 0 1 Hz Komponente heranzuziehen was die Sensitivit t f r k rzere
121. Gerade die Amplitude der SCR hat sich in der vorliegenden Untersuchung als diagnostisch bedeutsam erwiesen wobei auch hier wie bei der HRDiff anzumerken ist dass den Parametern der EDA insgesamt eher geringe Diagnostizit t und auch geringe Sensitivit t f r mentale Beanspruchung zugewiesen wird Daher m ssen weitere Studien die Brauchbarkeit der EDA Amplitude genauer untersuchen da dieser Parameter nur selten zur Analyse mentaler Beanspruchung herangezogen wird so dass in diesem Bereich noch ein gro er Forschungsbedarf besteht 224 3 4 Zusammenfassende Bewertung der Ergebnisse und Ausblick Zusammenfassend k nnen die Ergebnisse der vorliegenden explorativen Studie positiv gewertet werden Der erg nzende Einsatz psychophysiologischer Methoden zur Erfassung des perzeptiv kognitiven Dekodierungsaufwandes hat sich als sinnvoll erwiesen Zun chst ist festzustellen dass viele der eingesetzten psychophysiologischen Parameter zwischen Ruhephasen Lernphase und Pr fphasen unterscheiden konnten und damit ihre Sensitivit t f r die operationalisierte Art mentaler Belastung bewiesen haben was die unbedingte Voraussetzung weiterer Analysen war Zus tzlich zeigten die HRDiff und die SCRkorr in den sp teren Pr fphasen im Gegensatz zu den subjektiven und Leistungsdaten systematische Unterschiede zwischen beiden Kodealphabeten an Dies belegt den Informationsgewinn durch den Einsatz psychophysiologischer Ma e bei der Messung mentaler Beansp
122. In den Einzeltests zwischen beiden Gruppen ergab sich in keiner Experimentalphase ein Unterschied Einzeltests zwischen den Experimentalphasen ergaben einen Anstieg von der Lernphase zur Pr fphase 1 nur als Trend in Kodealphabet 1 T 2 25 p 04 Weiterhin konnte ein signifikantes Absinken der HR von Pr fphase 1 zu Pr fphase 2 in beiden Gruppen Kodealphabet 1 T 3 1 p lt 00 Kodealphabet 2 T 3 1 p lt 00 nachgewiesen werden Es folgte von Pr fphase 2 bis Pr fphase 6 kein weiterer Abfall der HR vgl Abb 25 und Tab 21 Ruhe 1 Lern Pr f 1 Pr f2 Pr f3 Prif4 Pr f5 Pr f6 Ruhe 2 Kode 78 71 81 32 87 53 81 34 80 04 79 86 179 20 79 04 76 05 alphabet 1 11 70 12 71 13 75 11 47 10 88 09 88 10 57 09 85 11 09 Kode 80 06 84 48 87 52 83 13 183 09 183 38 83 23 82 99 80 14 alphabet 2 09 74 10 40 13 57 12 39 11 71 11 44 11 39 11 69 10 52 T Test p n s n s n s n s n s n s n s n s n s Tab 21 Mittlere Herzrate in bpm mit Standardabweichungen der Gruppen Kodealphabet 1 und Kodealphabet 2 f r jede Experimentalphase mit Ergebnissen der Signifikanztests zwischen den Gruppen HR bpm 89 87 85 83 81 79 77 75 Ruhe 1 Lernen Pruf1 Pr f2 Pruf3 Pr f4 Pruf5 Pr f6 Ruhe li Kodealphabet 1 Hi Kodealphabet 2 Abb 25 Herzrate fiir beide Kodealphabete in den einzelnen Experimentalphase
123. Macaulay R J B Caudill M A Kutz I Adam D Gordon D Kilborn K M Barger A C Shannon D C Cohen R J amp Benson H 1985 Assessment of autonomic function in humans by heart rate spectral analysis American Journal of Physiology 248 151 153 Portin R Kovala T Polo Kantola P Revonsuo A Mueller K amp Matikainen E 2000 Does P3 reflect attentional or memory performances or cognition more generally Scandinavian Journal of Psychology 41 1 31 40 Potter D D Pickles C D Roberts R C amp Rugg M D 2000 Scopolamine impairs memory performance and reduces frontal but not parietal visual P3 amplitude Biological Psychology 52 1 37 52 Pribram K amp McGuinness D 1975 Arousal activation and effort in the control of attention Psychological Review 82 116 149 Raouf A 1973 A study of variations in the operators performance time and heart rate wihle performing a repetitive paced task Ergonomics 16 3 313 Rasmussen J 1986 Information processing and human maschine interaction Amsterdam Elsevier Rau R 2001 Objective characteristics of job affected blood pressure at work after work and at night In J Fahrenberg amp M Myrtek Eds Progress in Ambulatory Assessment Computer assisted Psychological and Psychophysiological Methods in Monitoring and Field Studies pp 361 386 Kirkland USA Hogrefe amp Huber Publishers 245
124. N MENTALER BEANSPRUCHUNG UND PSYCHOPHYSIOLOGISCHEN REAKTIONEN a ua rinnen ER RNEREREI ded hae EEEE TE SEO 10 1 2 l Be Sritisde ti nitOnem spesse nein Eeen SpE E ESSES Sen 10 1 2 2 Darstellung verschiedener Ans tze mentaler Beanspruchung esessssssssssressteessreserersrrssressressreseee 22 1 2 2 1 Ressourcentheoretische und kognitiv energetische Ans tze mentaler Beanspruchung eee 24 1 2 2 1 1 Mentale Beanspruchung als ressourcentheoretisches Konzept nenessenssessensensennennennenneneenenennennn 26 1 2 2 1 2 Mentale Beanspruchung als kognitiv energetisches Konzept u ueeeesensennennenesnennennennennennenennennnnennn 30 1 2 2 1 3 Integration ressourcentheoretischer und kognitiv energetischer Ans tze mentaler Beanspruchung 38 1 3 BEFUNDLAGE ZU DEN PSYCHOPHYSIOLOGISCHEN INDIKATOREN MENTALER BEANSPRUCHUNG 0 0005 45 1 3 1 Hirnelektrische Indikatoren mentaler Beanspruchung 00 cee ceecesceseceecese cece caeeeneeeeeeeeeeeeeeeeeeerens 46 1 31 11 BEG Spontanaktiyil t 2 EHER Rt 46 1 3 1 1 1 Alpha Freguenzb nd a aa es kei Remis een RERS 47 1 3 1 1 1 1 Bef ndlase ui 00er disk be es ei En 47 1 3 1 T 1 2 Fazit zur Alpha Frequenz 2 e sie eigenen 49 1 3 1 1 2 J Bef ndlase 2 22 22 een msn er er re een 52 1 3 1 1 22 Fazit zur Theta Frequenzi 2 22 82 2322 acus einen Ri 53 1 321 1 3 Beta Freguenzband A nih CASS A ah Ae AER eRe i seed oh ill 55 V3 13 Betundlas
125. Phasic and tonic components of the electrogastrogram Psychophysiology 14 4 393 400 Walschburger P 1994 Action control and excessive demand Individual and situational influences on psychological and physiological functions during stressful transactions In J Kuhl amp J Beckmann Eds Volition and personality Action and state oriented modes of control G ttingen Toronto Hogrefe Walschburger P 1993 Konzentration unter Erfolgs und Mi erfolgsbedingungen Biopsychologische Konzepte und ein psychophysiologischer Untersuchungsansatz In J Beckmann H Strang amp E Hahn Hrsg Aufmerksamkeit und Energetisierung Facetten von Konzentration und Leistung S 179 210 G ttingen Hogrefe Walschburger P 1991 Konzentration und psychophysische Regulation unter Belastung Situations Verlaufs und Personenmerkmale In J P Janssen E Hahn amp H Strang Hrsg Konzentration und Leistung S 89 96 G ttingen Hogrefe Walschburger P 1986 Psychophysiological activation research An approach to assess individual stress reactions In J Valisner Ed The individual subject and scientific psychology pp 311 345 New York Plenum Press 253 Walschburger P 1976 Zur Beschreibung von Aktivierungsprozessen Eine Methodenstudie zur_psychophysiologischen Diagnostik Unver ff Diss Freiburg Albert Ludwigs Universitat Walschburger P 1975 Zur Standardisierung und Interpretation elekt
126. Pruf Pruf Pruf Pruf Ruhe 1 1 2 3 4 5 6 2 Kodealphabet 1 Kodealphabet 2 Abb 39 Power des zentralen Beta 2 Frequenzbandes im EEG fiir beide Kodealphabete in den einzelnen Experimentalphasen Beta 2 parietal Die parietale Beta 2 Aktivit t zeigte einen signifikanten Haupteffekt ber die Pr fphasen F 5 18 6 02 H F e 89 p 00 Eta 22 Die Aktivit t sinkt au er in Pr fphase 4 bis zur Pr fphase 6 kontinuierlich ab vgl Tab 31 und Abb 40 Die Einzeltests zwischen beiden Gruppen zeigten in keiner der Experimentalphasen einen signifikanten Gruppenunterschied Ruhe 1 Lern Pr f 1 Pr f2 Prif3 Priif4 Pr f5 Pr f6 Ruhe 2 Kode 0 018 0 008 0 056 10 044 0 043 0 051 10 043 10 045 0 018 alphabet 0 015 0 003 0 037 0 027 0 029 0 045 0 031 0 032 0 012 1 Kode 0 023 10 010 0 062 10 049 0 044 10 049 10 047 0 045 0 016 alphabet 0 032 0 003 0 035 0 030 0 019 0 019 0 026 0 017 0 007 2 T Test n s n s n s n s n s n s n s n s n s Tab 31 Mittlere parietale Beta 2 Aktivit t von Kodealphabet 1 und Kodealphabet 2 f r jede Experimentalphase mit Ergebnissen der Signifikanztests zwischen den Gruppen 181 MV 0 07 0 06 0 05 0 04 0 03 0 02 0 01 Ruhe Lern Pr f Pr f Pr f Pr f Pr f Pr f Ruhe 1 1 2 3 4 5 6 2 Kodealphabet 1 gt Kodealphabet 2 Abb
127. Psychophysiologische Untersuchung mentaler Beanspruchung in simulierten Mensch Maschine Interaktionen Sven Ribback Durchgesehene und korrigierte Fassung der im November 2002 an der Humanwissenschaftlichen Fakult t der Universit t Potsdam gem 4 Abs 5 der Promotionsordnung v 11 10 2001 eingereichten Dissertationsschrift Datum der Disputation 14 08 2003 Erstgutachter Fr Univ Prof Dr rer nat habil A M Metz Lehrstuhl fiir Arbeits Betriebs und Organisationspsychologie Institut fiir Psychologie Humanwissenschaftliche Fakult t der Universit t Potsdam Zweitgutachter Prof Dr rer nat habil H J Rothe Lehrstuhl f r Arbeits Betriebs und Organisationspsychologie Institut f r Psychologie Humanwissenschaftliche Fakult t der Universit t Potsdam Es gilt von einer neuen Wissenschaft zu sprechen die zwischen der Volkswirtschaft und der Laboratoriumspsychologie vermitteln soll Das psychologische Experiment soll planm ig in den Dienst des Wirtschaftslebens gestellt werden Hugo Miinsterberg 1912 Danksagung Allen die durch ihre vielf ltige Unterst tzung zum Gelingen der vorliegenden Arbeit beigetragen haben m chte ich an dieser Stelle meinen herzlichen Dank aussprechen An erster Stelle m chte ich mich bei meiner Chefin Frau Univ Prof Dr rer nat habil A M Metz und bei Herrn Prof Dr rer nat habil H J Rothe beide Lehrstuhl f r Arbeits Betriebs und Organisat
128. RV Tattersall amp Hockey 1995 hnliches konnte auch in Helikoptersimulatoren nachgewiesen werden Sirevaag Kramer Wickens amp Reisweber 1993 Auf folgende Studien zur Ged chtnisbelastung soll wegen der N he zur vorliegenden Untersuchung besonders hingewiesen werden Beim Abruf einer W rterliste aus dem Ged chtnis konnte ein Zusammenhang zwischen HRV und der Verarbeitungstiefe verzeichnet werden Vincent Craik amp Furedy 1996 Weiterhin konnte ein Absinken dieses Parameters bei Anstieg der Ged chtnisbelastung nachgewiesen werden Aasman Mulder amp Mulder 1987 Backs amp Seljos 1994 Van Dellen Aasman Mulder amp Mulder 1985 In einem hnlichen Design wie in der vorliegenden Studie konnte die 0 1 Hz Komponente als Indikator der steigenden Schwierigkeit w hrend Ged chtnissuchprozessen gewertet werden Redondo amp Del Valle Inclan 1992 Auch in Feldstudien kommt die HRV als Indikator der mentalen Beanspruchung zum Einsatz Die HRV kann zur Unterscheidung der kardiovaskul ren Beanspruchung an Arbeitstagen und arbeitsfreien Tagen herangezogen werden Myrtek Fichtler Strittmatter amp Br gner 1999 wobei an Arbeitstagen die HRV verringert ist 11 Die HRV konnte die erh hte mentale Beanspruchung von Studenten w hrend Lehrveranstaltungen im Vergleich mit Freizeitaktivit ten anzeigen Myrtek Hilgenberg Br gner amp M ller 1997 Myrtek Weber Br gner amp M ller 1996 Bei der er
129. Seibt Scheuch amp Hinz 2001 so dass man davon ausgehen kann dass die Laborbefunde stabile Ergebnisse darstellen In Trackingaufgaben konnte die HR als Indikator der monotonen Arbeitsbelastung dienen Ohsuga Shimono amp Genno 2001 In Kontrollaufgaben mit unterschiedlichem Aufmerksamkeitsgrad zeigte sich die HR als zuverl ssiger Indikator mentaler Beanspruchung Fournier Wilson amp Swain 1999 Sharit amp Salvendy 1982 Bei hnlichen Konzentrationsaufgaben konnte nach einem initialen Anstieg der HR eine Abnahme der HR bei wiederholten Belastungsbedingungen als Zeichen einer Anpassung bzw bung verzeichnet werden H rhold 1994 H rhold amp Walschburger 1998 was auf eine Adaptation der HR an die Belastungsbedingungen schlie en l sst In Anagrammaufgaben konnte eine erh hte HR im Vergleich zur pr experimentellen Ruhephase gezeigt werden Walker 1996 Es konnte w hrend Computerarbeit eine Beziehung zwischen der L nge der Arbeitspausen und der HR festgestellt werden Boucsein amp Thum 1996 Dies ist jedoch abh ngig von der jeweiligen Aufgabe und Strategie der Probanden Wenn es ihnen gelingt die L nge der Arbeitspausen zur Aufgabenbearbeitung zu nutzen kann kein Effekt auf die HR festgestellt werden Boucsein Figge Goebel Luczak amp Schaefer 1998 66 Mehrere Studien konnten die HR als Indikator der mentalen Beanspruchung bei Aufgaben in Flugsimulatoren nachweisen Backs Lenneman amp Sicard 199
130. Sicherheit und Zuverl ssigkeit In C Graf Hoyos amp B Zimolong Hrsg Ingenieurpsychologie Enzyklop die der Psychologie Bd D IIV2 S 346 362 G ttingen Hogrefe Colverson S L James J E amp Gregg M E 1996 Change in haemodynamic profile during phases of the menstrual cycle Psychology Health and Medicine 1 3 307 314 Costa G 1993 Evaluation of workload in air traffic controllers Ergonomics 36 9 1111 1120 Crites Jr S L Devine J V Lozano D I amp Moreno S 1998 Event related potentials and serial position effects in an visual probe recognition task Psychophysiology 35 3 293 304 Curran T 1999 The electrophysiology of incidental and intentional retrieval ERP old new effects in lexical decision and recognition memory Neuropsychologia 37 7 771 785 Curtis A B amp James S A 1997 Job strain and blood pressure in African Americans The Pitt County Study American Journal of Public Health 87 8 1297 1303 Cuthbert B 1981 Strategies of arousal control Biofeedback meditation and motivation Journal of Experimental Psychology General 110 4 518 546 Davidson R J Chapman J P Chapman L J Henriques J B 1990 Asymmetrical brain electrical activity discriminates between psychometrically matched verbal and spatial cognitive tasks Psychophysiology 27 528 543 De Waard D Jessurun M Steyvers F J amp Ragatt P T F
131. Steptoe 2001 in press Steptoe Fieldman amp Evans 1993 Van Egeren 1992 zsf Belkic Landisbergis Schnall Baker Theorell Siegrist Peter amp Karasek 2000 s a Musgay Niegot amp R ddel 2001 Wobei es auch kritische Stimmen zum erw hnten Modell gibt Fletcher amp Jones 1993 Denn nicht immer konnte ein erh hter Blutdruck bei geringem Handlungsspielraum und Arbeitsstress festgestellt werden Theorell Knox Svensson amp Waller 1985 Landisbergis Schnall Warren Pickering amp Schwartz 1994 s dazu zsf Rau 2001 Zudem gibt es auch entgegengesetzte Befunde So konnte festgestellt werden dass ein gr erer Entscheidungsspielraum nicht immer als psychophysiologisch einlastender Faktor angesehen werden kann wenn mit dem Entscheidungsspielraum gleichzeitig eine h here Verantwortung f r das Arbeitsergebnis verbunden ist Es zeigte sich bei Schichtleitern in simulierten Netzwerken eines Energieversorgungssystems ein h herer systolischer Blutdruck als bei den unterstellten Netzern Rau 1996 Der entlastende Einfluss von Verantwortungsaufteilung zeigte sich bei simulierten Netzen eines Energieversorgungssystems wobei die Arbeit in einer Dyade geringere systolische und diastolische Blutdruckreaktionen hervorrief als die Arbeit allein Rau 1994 Die Autorin f hrt dies auf die kardiovaskul r entlastende Verantwortungsaufteilung und soziale Unterst tzung bei Teamarbeit zur ck s Rau 1996 S 69 Zus tzlich konnte
132. Systolischer Blutdruck diskontinuierliche oszillometrische Messung in mmHg Diastolischer Blutdruck diskontinuierliche oszillometrische Messung in mmHg Differenz zwischen jeweiligem Verlaufswert und individuellem SysBd Minimum Differenz zwischen jeweiligem Verlaufswert und individuellem DiaBD Minimum Arterieller Mitteldruck SBP Herzraten Blutdruckprodukt 134 2 2 7 4 3 Kennwertbildung der zentralnerv sen Daten 2 2 7 4 3 1 EEG Frequenzanalyse Die Rohdaten wurden zun chst offline mit einem low cut off von 0 5 Hz und einem high cut off von 40 Hz gefiltert AuBerdem wurde ein 50 Hz Bandsperrfilter verwendet Zur Segmentierung wurden die Daten in Abschnitte in den Priifphasen von einer Sekunde ausgehend vom Beginn der Kode Pr sentation eingeteilt F r Lern und Ruhephasen wurden das kontinuierliche Spontan EEG in artefaktfreie Epochen von einer Sekunde eingeteilt Als Artefakte wurden alle Trials mit einem Amplitudenwert von 100 uV gewertet und von der Datenanalyse ausgeschlossen Anschlie end wurde eine Fast Fourier Transformation mit einem Hanning Window von 100 durchgef hrt Die Aufl sung betrug 1 Hz Dann wurden die Amplitudenwerte jedes Trials innerhalb jedes Probanden gemittelt wobei pro Pr fphase mindestens 20 richtig beantwortete und artefaktfreie Trials verbleiben mussten damit der Proband in die Datenerhebung einbezogen werden konnte Somit verblieben f r Kodealphabet 1 n 11 Probanden und f r Kodealph
133. Szabo A 1995 Studies on the relationship between physical exercise and psychophysiological response to mental stress Dissertation Abstracts International Section A Humanities and Social Sciences 55 7 A USA Univ Microfilms International Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology 1996 Heart rate variability Standards of measurement physiological interpretation and clinical use European Heart Journal 17 354 381 Tattersall A J amp Hockey G R J 1995 Level of operator control and changes in heart rate variability during simulated flight maintenance Human Factors 37 4 682 698 Theorell T Knox S Svensson J amp Waller D 1985 Blood pressure variations during a working day at age 28 Effects of different types of work and blood pressure level at age 18 Journal of Human Stress 11 36 41 Thum M Boucsein W Kuhmann W amp Ray W J 1995 Standadized task strain and system response times in human computer interaction Ergonomics 38 7 1342 1351 Timpe K P 1990 Informationsdarstellungen in Mensch Machine Systemen In C Graf Hoyos amp B Zimolong Hrsg Ingenieurpsychologie Enzyklop die der Psychologie Bd D IIV2 S 178 203 G ttingen Hogrefe Timpe K P amp Rothe H J 1999 Mensch Maschine Systeme In C Graf Hoyos amp D Frey Hrsg Arbeits und Organisationspsychologie Ein L
134. Vergiftung einer Person mit Chemikalien u S unter Schutt versch ttete Person verungl ckt berfahren Person leidet unter Atemnot h Bs heftiger Person leidet unter Brustschmerz heftigem Brustschmerz Bee Person ist pl tzlich Bl l tzlich EE SFT ewuBtlos geworden 28 Fl Chmkl S S ure Gefahr durch S ausgelaufene S ure 29 FI Chmkl Chmkl A Ammoniak la aueh A Chemikalien entweichendes Ammoniak Cl entweichendes Chlor Auslaufen Autobahn ausgelaufen FI W Fl ssigkeite lteppich auf dem n Wasser 3 aQ Stra e aufgrund eines R a S Rohrbruch auf a hrbreche Stra e unpassierbar Ws Wasser 17 _ Upesenwemmune Uberschwemmung von Stra e und Kellerr umen Fl Ws D D i H Dampf im Haus Wasserdampf i H entweicht im Geb ude E Vkhdn Objekt behindert a S Stra enverkehr a Bd Gleise 261 schwimmende Verkehrshin 39 E Vkhdn dernis Bean Objekte blockieren Wasserstra e i W 40 E Gbd D E Gbd D Dach eingest rztes Dach Einst rze amp Geb ude 41 E Gbd B lose B Balkon eingest rzter Balkon Bauteile E Gbd M E Nt Sw Sw SGhneewehe Verkehrsbehinderung durch Schneewehe Nt Natur E 44 E Nt Ez Ez Eiszapfen Gefahr durch lose Eiszapfen 45 E Nt Er Er Erdrutsch Gefahr durch Erdrutsch HL Ps L L b Leiche bergen verstorbene Person b abtransportieren Sus ees Person aus T 6 T r Off Ps Person WE verschlossenem Raum befreien
135. Vol 60 8 B USA Univ Microfilms International Ruchkin D S Johnson R Canoune H amp Ritter W 1990 Short term memory storage and retention An event related brain potential study Electroencephalography and Clinical Neurophysiology 76 5 419 439 R diger H Klinghammer L amp Scheuch K 1999 The trigonometric regressive spectral analysis a method for mapping of beat to beat recorded cardiovascular parameters on to frequency domain in comparison with Fourier transformation Computer Methods and Programs in Biomedicine 58 1 15 Rugg M D Allan K amp Birch C S 2000 Electrophysiological evidence for the modulation retrieval orientation by depth of study processing Journal of cognitive Neuroscience 12 4 664 678 247 Rugg M D amp Dickens A M J 1982 Dissociation of alpha and theta activity as a function of verbal and visuospatial tasks Electroencephalography and Clinical Neurophysiology 53 201 207 R hmann H amp Schmidtke H 1990 Gestaltung der Schnittstelle Mensch Maschine In C Graf Hoyos amp B Zimolong Hrsg Ingenieurpsychologie Enzyklop die der Psychologie Bd D IIV2 S 204 239 G ttingen Hogrefe Salvendy G amp Humphreys A P 1979 Effects of personality perceptual difficulty and pacing of a task on productivity job satisfaction and physiological stress Perceptual and Motor Skills 49 1 219 222 Sanders A F 1983 Towar
136. Zeitfenster beeintr chtigt Deutlich l ngere Abschnitte sollten hingegen nicht ausgewertet werden da von einer Nicht Stationarit t der Zeitreihe z B durch langsame Trends in der HR ausgegangen werden kann Dies kann oft nur unzureichend ber Detrend Verfahren aus den Daten herausgerechnet werden In der vorliegenden Untersuchung liegen die Analyseabschnitte in dem empfohlenen Bereich Die deutlichste Artefaktquelle ist allerdings das Sprechen da dies zu Ver nderungen der Atemcharakteristika und damit zu einem Anstieg der HRV f hrt Mulder amp Mulder 1987 Kramer weist darauf hin dass das Sprechen den Blutdruck erh ht was die Power der 0 1 Hz Komponente ansteigen lassen kann Kramer 1993 p 31 Auch die Umgebungstemperatur kann einen zus tzlichen Einfluss auf die HRV haben und die Indikatorfunktion f r mentale Beanspruchung negativ beeinflussen Razmjou amp Kjellberg 1992 Diese Einflussfaktoren zeigen dass die oft ge u erte berlegenheit der HRV gegen ber der HR nicht unbedingt zuzustimmen ist 80 Hinsichtlich der 0 1 Hz Komponente kann man jedoch mit Manzey 1998 S 835 bereinstimmen dass dieser Parameter die Beanspruchungsunterschiede sensitiv abbildet wenn die Beanspruchungsunterschiede ausreichend hoch sind Daher wird auch gut zwischen verschiedenen Arten mentaler Beanspruchung und Ruhebedingungen differenziert Eine Diagnostizit t der 0 10 Hz Komponente der HRV f r unterschiedliche Aspekte ment
137. Ziel weiterer Forschung sein sollte Die Forderung nach einer Weiterentwicklung der psychophysiologischen Methodik hin zur Diagnostik 1 e S erscheint nicht sinnvoll Vor dem Hintergrund der Pr zisierungen der allgemeinen Aktivierungsforschung mit Konzepten wie z B den individualspezifischen Reaktionsmustern z B Foerster Schneider amp Walschburger 1983 intake rejection Hypothese Lacey 1967 Lacey amp Lacey 1978 der kardio somatischen Kopplung Obrist 1981 und dem behavioral inhibition system Gray 1982 Fowles 1984 sollten in der arbeitspsychologischen Beanspruchungsforschung vielmehr unterschiedliche Belastungsfaktoren Personenmerkmale und deren Interaktion ber cksichtigt werden Boucsein 1991 S 130 Die dargestellten Studien zeigen dass der Einsatz unterschiedlicher physiologischer Kennwerte zur Beurteilung mentaler Beanspruchung schon jetzt durchaus erfolgversprechend ist 98 Es ist allerdings als Methodenstandard eine multimodale Messung zu fordern Fahrenberg 1987 durch welche die Ursachen der Gesamtbeanspruchung durch zeitparallele Messungen unterschiedlicher Datenebenen k rperliche Aktivit t subjektive Bewertungen Leistungsdaten und vielf ltige psychophysiologische Daten erfasst werden was eine Pr zisierung der Untersuchungsmethodik hinsichtlich Erfassung verschiedener Datenebenen und unterschiedlicher Einflussfaktoren darstellt Bedeutsam ist dabei dass nicht nur ein physiologischer Parameter
138. a desynchronization in a memory task Psychophysiology 34 169 176 237 Klimesch W Pfurtscheller G amp Schimke H 1992 Pre and post stimulus processes in category judgement tasks as measured by event related desynchronization ERD Journal of Psychophyisology 6 185 203 Klimesch W Schimke H amp Schwaiger J 1994 Episodic and semantic memory an analysis in the EEG theta and alpha band Electroencephalography and Clinical Neurophysiology 91 428 441 Klix F 1971 Die Optimierung des Informationsaustausches in Mensch Maschine Systemen als psychologische Aufgabenstellung Versuch einer Pr zisierung des Gegenstandsgebietes der Ingenieurpsychologie in der sozialistischen Volkswirtschaft In F Klix J Neumann A Seeber amp K P Timpe Hrsg Psychologie in der sozialistischen Industrie Berlin VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften K hler T 1996 Cardiovascular electrodermal and catecholamine responses to stress in borderline hypertensives Stress Medicine 12 3 187 191 K hler T Fricke M Ritz T amp Scherbaum N 1997 Psychophysiological reactivity of borderline hypertensives and their recovery after mental stress Psychotherapy and Psychosomatics 66 5 261 267 K hler T Scherbaum N amp Ritz T 1995 Psychophysiological responses of borderline hypertensives in two experimental situations Psychotherapy and Psychosomatics 63 1 44 53 K hler T amp
139. abet 2 n 12 Probanden vgl Tab 7 Pr fl Prif2 Pr f3 Prif4 Pr f5 Pr f6 Kode 69 4 86 7 92 4 95 3 96 5 94 3 alphabet 1 37 5 46 8 49 9 51 5 52 1 50 9 n 11 Kode 63 1 833 89 7 92 7 90 1 91 2 alphabet 2 34 1 45 48 4 50 1 48 6 49 3 n 12 Tab 7 Prozentangaben der verbliebenen Trials max 54 pro Priifphase und Experimentalgruppe d h mittlere Anzahl artefaktfreier und richtig beantworteter Trials pro Proband in jeder Experimentalgruppe gerundete Angaben absolute H ufigkeit in Klammern Nach den Empfehlungen von B sel 1996 wurden Frequenzbandgrenzen a priori festgelegt statt diese mit Hilfe einer Hauptkomponentenanalyse f r die vorliegende Stichprobe zu ermitteln Denn in Untersuchungen zur kognitiven Beanspruchung erwiesen sich die vorgeschlagenen Frequenzb nder relativ unabh ngig von der jeweiligen Stichprobe und experimentellen Aufgabe B sel 1996 S 59 135 Daher wurden folgende Frequenzb nder a priori festgelegt B sel 1996 S 61 Delta 4 4 5 Hz Theta 5 7 Hz Alphal 75 10 Hz Alpha2 10 5 12 Hz Betala 12 5 14 5 Hz Betalb 15 17 5 Hz Beta2 18 30 Hz Es wurden alle genannten Frequenzb nder au er Delta ausgewertet da sich gezeigt hat dass diese im Zusammenhang mit mentaler Beanspruchung stehen B sel 1992 1993 B sel Mecklinger Kranz Rapha lian amp Stolpe 1993 Pennekamp B sel Mecklinger am
140. ablierten Untersuchungsansatzes vorgeschlagen Biosignale als dritten Datenbereich neben Leistungsdaten und subjektiven Daten aufzuzeichnen um zus tzliche Informationen ber die mentale Beanspruchung bei Dekodierungsprozessen zu erhalten Diese zentrale Annahme sollte in der vorliegenden Untersuchung berpr ft werden Es wurden zwei unterschiedliche Kodealphabete die sich hinsichtlich Buchstabenanzahl perzeptiver Anteil mentaler Beanspruchung und anzuwendender Zuordnungsregeln kognitiver Anteil mentaler Beanspruchung unterschieden mit ihren jeweiligen Bedeutungen jeweils einer Stichprobe vorgelegt Nach einer Lernphase wurden die Bedeutungen der einzelnen Kodes dieser Kodealphabete in sechs aufeinander folgenden Priifphasen abgefragt Mit der vorliegenden Studie wurden zwei zentrale Fragestellungen verfolgt Einerseits wurde die anwendungsbezogene Frage fokussiert inwieweit psychophysiologische Indikatoren mentaler Beanspruchung tiber die Leistungsdaten Dekodierungszeiten und Fehleranzahl hinaus zus tzliche Informationen zur Bestimmung der G te von Kodealphabeten liefern Andererseits wurde der Forschungsaspekt untersucht inwieweit psychophysiologische Indikatoren mentaler Beanspruchung die zur Dekodierung notwendigen perzeptiven und kognitiven Aspekte mentaler Beanspruchung differenzieren k nnen Emotionale Beanspruchung war nicht Gegenstand der Analysen weshalb in der Operationalisierung versucht wurde sie weitgehend zu ve
141. ale USA Lawrence Erlbaum Wickens C D amp Kramer A F 1985 Engineering psychology Annual Review of Psychology Wickens C D Kramer A Vanasse L amp Donchin E 1983 The performance of concurrent tasks A psychophysiological analysis of the reciprocity of information processing resources Science 221 1080 1082 Wieland Eckelmann R 1992 Kognition Emotion und psychische Beanspruchung Gottingen Hogrefe Wierwille W amp Connor S 1983 Evaluation of 20 workload measures using a psychomotor task in a moving base aircraft simulator Human Factors 25 1 16 Wierwille W Rahimi M amp Casali J 1985 Evaluation of 16 measures of workload using a simulated flight task in a moving base aircraft simulator Human Factors 27 489 502 Wiethoff M 1997 Task analysis in heart work The investigation of heart rate variability a tool for task analysis in cognitive work Delft Delft University Press Wilder J 1967 Stimulus and response The law of initial value Bristol Wright Wilder J 1958 Zur Kritik des Ausgangswert Gesetzes Klinische Wochenschrift 36 148 151 254 Wilder J 1931 Das Ausgangswert Gesetz ein unbeachtetes biologisches Gesetz seine Bedeutung fiir Forschung und Praxis Klinische Wochenschrift 41 1889 1893 Wilding E L amp Rugg M D 1996 An event related potential study of recognition memory with and without retri
142. aler Beanspruchung Diagnostizitat i e S kann nicht angenommen werden da Auspr gungen in diesem Parameter auf unterschiedliche Schwierigkeit auf die Art der Aufgabe und auf die Anstrengung zur ckzuf hren sind so dass die eindeutige Ursache nicht identifiziert werden kann Manzey 1998 kommt zusammenfassend zu dem Schluss dass es sich um einen Indikator des kognitiven Aufwandes bei kontrollierten Verarbeitungsprozessen handelt und somit eine theoretische Verbindung zum Effort Konzept von Sanders 1983 darstellt Dies stimmt mit Ergebnissen berein die belegen dass die Komponente mit bungsprozessen im Verlauf des Experiments Mulder amp Mulder 1987 oder mit sinkender Anstrengung bei berforderung Aasman Mulder amp Mulder 1987 wieder zunimmt Insgesamt kann geschlossen werden dass es sich bei der 0 1 Hz Komponente um einen sensitiven aber allgemeinen Indikator mentaler Beanspruchung handelt wobei Kramer 1993 p 30 zus tzlich die hinreichende Reliabilit t des Parameters betont vgl Tab 9 81 Parameter Kennwert Beanspruchungsart Reaktionsrichtung Anstieg Abstieg Herzraten HPD MQSSD Labor Studien variabilitat 0 1 Hz Komp Doppelaufgabenbearbeitung Sirevaag Kramer De Jong Mecklinger 1988 L Tracking Aufgaben Vicente Thorton amp Moray 1987 Backs Ryan amp Wilson 1994 L Ohsuga Shimono amp Genno 2001 Flugsimulator Veltman amp Gaillard 1998 1996 1993
143. ammenfassend kann nach der Diskussion der Begriffsdefinitionen f r die vorliegende Untersuchung folgendes geschlossen werden Im Allgemeinen sind Begriffsdefinitionen nie ersch pfend und widerspruchsfrei Dies gilt nat rlich auch f r die hier diskutierten Begriffe Daraus hingegen die v llige Sinnlosigkeit des Versuchs einer Messung psychischer Belastung und Beanspruchung zu konstatieren Schmidtke 2002 w re jedoch v llig verfehlt Diese Schlussfolgerung beruht auf der Unkenntnis oder Ignorierung weitgehender Teile arbeitspsychologischer bzw arbeitspsychophysiologischer Forschung Das in Teilen oft zu recht kritisierte Belastungs Beanspruchungs Konzept bietet ebenso wie die neuere Stressforschung immer noch f r psychophysiologische und auch arbeitspsychologische Fragestellungen einen ausreichenden theoretischen Hintergrund Dies gilt insbesondere f r die Messung kurzfristiger Beanspruchungen und personenzentrierte Fragestellungen F r bedingungsbezogene arbeitspsychologische Fragestellungen und die gesundheitsbezogene Untersuchung langfristiger Fehlbeanspruchung am Arbeitsplatz stehen geeignetere Konzepte zur Verf gung s Oesterreich 1997 21 1 2 2 Darstellung verschiedener Ans tze mentaler Beanspruchung In vielen verbreiteten Theorien wird mentale Beanspruchung engl mental workload h ufig allgemein definiert als die Intensit t der menschlichen Informationsverarbeitung Kahneman 1973 Diese wird bestimmt durch die Schwi
144. ann hier der schon f r die urspr nglichen Kodealphabete skizzierten Interpretation gefolgt werden nachdem das EKP in Kodealphabet 1 eher den ber die Pr fphasen konstant gebliebenen perzeptiven Aufwand repr sentiert w hrend in Kodealphabet 2 das EKP eher den kognitiven Ged chtnisaufwand abbildet Bei der Bewertung und Interpretation der EKP der restrukturierten Kodealphabete muss man die Ergebnisse ihrer Dekodierungszeiten mit beachten In Pr fphase 1 liegt die Dekodierungszeit von Kodealphabet 1 ber der von Kodealphabet 2 statistischer Trend was sich hingegen nicht im parietalen EKP zeigt Da sowohl der perzeptive als auch der kognitive Aufwand in den ersten 1000 mSek zusammen auftreten k nnen sich diese Arten mentaler Beanspruchung auch nicht differenziert im EKP ausdr cken Erst nach deutlichem Lerngewinn zeigen sich die Unterschiede in der sechsten Pr fphase in welcher der kognitive Aufwand sich in beiden Kodealphabeten verringert hat was sich aber nur in Kodealphabet 2 in Form eines gegen ber Pr fphase 1 gr eren EKPs zeigen kann Durch den konstant gebliebenen perzeptiven Aufwand der in Kodealphabet 1 h her als in Kodealphabet 2 ist zeigt sich kein Unterschiede im EKP zwischen Pr fphase 1 und 6 Die k rzere Dekodierungszeit von Kodealphabet 1 in Pr fphase 6 dr ckt sich nicht in einem gr eren EKP gegen ber Kodealphabet 2 aus Tendenziell ist das EKP in Pr fphase 6 von Kodealphabet 1 sogar kleiner als von Kodealp
145. anspruchung zeigt dass es m glich ist beide Ans tze miteinander zu verbinden Hockey Gaillard amp Coles 1986 zsf Manzey 1998 S 812ff da sich einige Gemeinsamkeiten finden lassen Bereits hman 1986 fordert ressourcentheoretische und energetische Konzepte miteinander zu verbinden Er geht dabei von einer evolutionsbiologischen Perspektive aus die neben kognitiven auch emotionale Prozesse umfasst Dadurch wird eine h here Realit tsn he der beschriebenen Vorg nge erreicht Denn die in der realen Arbeitswelt auftretenden Bedingungen wie L rm Temperaturschwankungen Tageszeit Schlafmangel Arbeitsunterbrechungen Substanzmittelkonsum etc rufen emotionale und motivationale Effekte hervor die allein mit Modellen der kognitiven Informationsverarbeitung nicht ausreichend erkl rt werden k nnen Der Argumentation von hman ist jedoch hinzuzuf gen dass Informationsverarbeitungs ans tze nicht unbedingt physiologische Messungen ausschlie en Die zahlreichen Forschungen zu ereigniskorrelierten Hirnpotenzialen und kognitiven Prozessen in der kognitiven Neuropsychologie zeigen dass viele kognitive Prozesse unter Ausschluss emotionaler Vorg nge mit psychophysiologischen Methoden hier mit dem EEG durchaus valide erfasst werden k nnen s Abschnitt Hirnelektrische Indikatoren mentaler Beanspruchung hman ist jedoch zuzustimmen wenn er schlie t dass die in der realen Arbeitswelt auftretende emotionale Beanspruchung in
146. ase 1 Prufphase 6 W Kodealphabet 1 Hi Kodealphabet 2 Abb 43 Mittleres EKP der restrukturierten Kodealphabete im Zeitbereich 300 600 mSek im parietalen Area in Pr fphase 1 und Priifphase 6 Kodealphabet 1_Pr fphase 1 Kodealphabet 8 4 2_Pr fphase 1 10 mSek 200 0 200 400 600 800 1000 Abb 44 Ereigniskorreliertes Potenzial der PZ Elektrode in Pr fphase 1 der restrukturierten Kodealphabete 191 Kodealphabet 1_Pr fphase 6 Kodealphabet 2_Pr fphase 6 12 mSek 200 0 200 A400 600 800 1000 Abb 45 Ereigniskorreliertes Potenzial der PZ Elektrode in der Pr fphase 6 der restrukturierten Kodealphabete Kodealphabet 1_Prufphase 1 a Kodealphabet 8 1_Pr fphase 6 10 mSek 200 0 200 400 600 800 1000 Abb 46 Ereigniskorreliertes Potenzial der PZ Elektrode in den Pr fphasen 1 und 6 des restrukturierten Kodealphabets 1 192 Kodealphabet 2_Prufphase 1 Kodealphabet 2_Prufphase 6 12 mSek 200 0 200 400 600 800 1000 Abb 47 Ereigniskorreliertes Potenzial der PZ Elektrode in den Priifphasen 1 und 6 des restrukturierten Kodealphabets 2 193 2 5 3 2 Zusammenfassung der Ergebnisse der EKP der restrukturierten Kodealphabete Die Ergebnisse entsprechen in etwa denen der urspriinglichen Kodealphabete Es konnte kein Zwischensubjekteffekt kein Haupteffekt tiber den Verlauf der be
147. asierte Informationsverarbeitung n Hockey 1997 Zusammenfassend ist dieser komprimierten Darstellung verschiedener kognitiv energetischer Theorien mentaler Beanspruchung hinzuzuf gen dass der problematische Begriff der Aktivierung der aus der Psychophysiologie stammt von vielen modernen Theorien mentaler Beanspruchung unkritisch bernommen wird obwohl wie oben dargestellt von einer allgemeinen psychophysiologischen Aktivierung innerhalb der Psychophysiologie seit langem nicht mehr ausgegangen wird So wird in der Psychophysiologie schon seit einiger Zeit bez glich der entsprechenden Biosignale nicht mehr von Aktivierungsindikatoren sondern h chstens noch von Aktivierungsvariablen gesprochen Fahrenberg 1987 Hier w re es w nschenswert dass sich die Theorien mentaler Beanspruchung sofern sie auf psychophysiologische Mechanismen eingehen dem Forschungsstand und den Begriffsver nderungen in der Psychophysiologie anpassen 36 Ebenso wird der Begriff der Energie ebenfalls aus der Aktivierungstheorie stammend unreflektiert verwendet Eine hinreichende Definition worin diese Energie besteht wird kaum beschrieben was allerdings auch in der fr heren Aktivierungsforschung in der zuerst dieser Begriff zur Beschreibung psychophysiologischer Prozesse eingef hrt wurde nur unzureichend geschah Duffy 1951 definierte Energie nur allgemein als physiologischen Grundumsatz des Organismus Diese undifferenzierte Besch
148. ation Kontrolle bei Hodapp Heiligtag amp St rmer 1990 T ber die Zeit Buchstabensuchaufgaben Konzentrationsaufgaben Konzentrationsverlaufstest Anagrammaufgaben H rhold 1994 J H rhold amp Walschburger 1998 L Walker 1996 T Konzentrationsaufgabe Swenne Bootsma van Bolhuis 1995 lt gt Salvendy und Humphreys 1979 lt gt Steptoe Evans und Fieldman 1997 lt gt Lange der Boucsein amp Thum 1996 T Arbeitsunterbrechung Boucsein Figge Goebel Luczak amp Schaefer 1998 amp Flugsimulator Backs Lenneman amp Sicard 1999 T Harris Bonadies amp Comstock 1989 T Lindholm amp Cheatham 1983 T Svensson Angelborg Thanderz amp Wilson 1999 T Svensson Angelborg Thanderz Sjoeberg amp Olsson 1997 Tattersall amp Hockey 1995 Veltman amp Gaillard 1996 Wierwille amp Connor 1983 T Casali amp Wierwille 1983 amp Wierwille Rahimi amp Casali 1985 lt 4 Fahrsimulator Hicks amp Wierwille 1979 amp Verantwortung fiir Rau 1996 T Arbeitsergebnis sinkende Aufmerksamkeit bei Rau 1996 L berwachungsaufgaben Kopfrechnen AT Absi Everson amp Lovallo 1995 T Arithmetik Anderson 1981 T Benschop Geenen Mills Naliboff Kiecolt Glaser Herbert van der Pompe Miller Matthews Godaert Gilmore Glaser Heijnen Dopp Bijlsma Solomon Cacioppo 1998 T Bongard amp Hodapp 1997 Carrol Turner amp Hellawell 1986 T Ekberg Eklund Tuvesson Oert
149. ber Publishers Myrtek M Deutschmann Janicke E Strohmaier H amp Zimmermann W Lawerenz S Br gner G amp M ller W 1994 Physical mental emotional and subjective workload components in train drivers Ergnonomics 37 7 1195 1203 Myrtek M Fichtler A Strittmatter M amp Br gner G 1999 Stress and strain of blue and white collar workers during work and leisure time Results of psychophysical and behavioral monitoring Applied Ergonomics 30 4 341 351 242 Myrtek M amp Foerster F 2001 On line measurement of additional heart rate Methodology and applications In J Fahrenberg amp M Myrtek Eds Progress in Ambulatory Assessment Computer assisted psychological and psychophysiological Methods in Monitoring and Field Studies Bern G ttingen Hogrefe amp Huber Publishers pp 399 414 Myrtek M amp Foerster F 1986 The law of initial value a rare exception Biological Psychology 22 227 237 Myrtek M Hilgenberg B Br gner G amp M ller W 1997 Influence of sex college major and chronic study stress on psychophysiological reactivity and behavior Results of ambulatory monitoring in students Journal of Psychophysiology 11 124 137 Myrtek M Weber D Br gner G amp M ller W 1996 Occupational stress and strain of female students Results of physiological behavioral and psychological monitoring Biological Psychology 42 3 379 391 Na
150. blicherweise unterschiedliche kognitive Prozesse identifiziert die in der vorliegenden Untersuchung sich zeitlich berlagerten So liefen im analysierten Zeitfenster von 1000 mSek unterschiedliche kognitive Prozesse der perzeptiven Wahrnehmung und der anschlie enden Dekodierung zeitlich berlagernd ab Dies war jedoch hinsichtlich der anwendungsbezogene Fragestellung nicht zu vermeiden da diese praxisnahe Operationalisierung die experimentelle Trennung beider Prozesse ausschloss Die HRDiff die oft als weniger sensitiv eingestuft wird war gegen ber diesen Einfl ssen unanf lliger und f hrte zu erwartungskonformen Ergebnissen Die berlagerung verschiedener kognitiver Prozesse und Mittelungen der Werte ber mehrere Minuten jeder Pr fphase f hrte zu keiner Beeintr chtigung des Ergebnisses der HRDiff Andererseits ist mit diesem Parameter keine so hohe zeitliche Aufl sung der Messung und keine gesonderte Analyse unterschiedlicher kognitiver Prozesse zu erreichen wie mit dem EEG In der vorliegenden Untersuchung erwies sich aber gerade die geringere Empfindlichkeit der HRDiff als Vorteil Bez glich der EEG Frequenzen ist zun chst bemerkenswert dass in der Lernphase in beiden Frequenzb ndern eine viel geringere Power als in den Pr fphasen zu verzeichnen war und meist nur die geringen Werte der Ruhephasen erreicht wurden Dies ist bemerkenswert da das Einspeichern der Kodebedeutungen w hrend der Lernphase eine mentale Beanspruchung da
151. cCollough J P 1983 Psychophysiological discriminants of depression at rest and in response to stress Journal of Clinical Psychology 39 3 315 320 Duffy E 1972 Activation In N S Greenfield amp R A Sternbach Eds Handbook of psychophysiology pp 577 622 New York Holt Duffy E 1962 Activation and Behavior New York Wiley Duffy E 1951 The concept of energy mobilization Psychological Review 58 30 40 Dujardin K Bourriez J L amp Guieu J D 1995 Event related desynchronization ERD pattern during memory processes effects of aging and task difficulty Electroencephalography and Clinical Neurophysiology 96 196 218 Earle J B B Pikus A A 1982 The effect of sex and task difficulty an EEG alpha activity in association with arithmetic Biological Psychology 15 1 14 Edwards E amp Lees F P Eds 1974 The Human Operator in Process Control London Taylor amp Francis Ekberg K Eklund J Tuvesson M A Oertengren R Odenrick P amp Ericson M 1995 Psychological stress and muscle activity during data entry at visual display units Work and Stress 9 4 475 490 Emery F amp Thorsud E 1982 Industrielle Demokratie Bern Huber Ettema J H 1969 Blood pressure changes during mental load experiments in man Psychotherapy and Psychosomatics 17 3 4 191 195 Eyferth K 1995 Messung und Bewertung mentaler Beanspruchung in Me
152. cessing in concept learning Biological Psychology 31 257 269 B sel R Mecklinger A Kranz Rapha lian M amp Stolpe R 1993 Evozierte Frequenzen Neue Indikatoren in der Aufmerksamkeitsforschung In J Beckmann H Strang amp E Hahn Hsg Aufmerksamkeit und Energetisierung G ttingen Hogrefe S 211 228 Boucsein W 2000 The use of psychophysiology for evaluating stress strain processes in human computer interaction In R W Backs amp W Boucsein Eds Engineering Psychophysiology Issues and Applications Mahwah USA Lawrence Erlbaum Associates Publishers Boucsein W 1993 Psychophysiology in the computer workplace goals and methods In P Ullsperger Ed Psychophysiology of mental workload pp 35 42 Berlin Schriftenreihe der Bundesanstalt f r Arbeitsmedizin Sonderheft 2 Boucsein W 1992 Electrodermal Activity New York Plenum Press Boucsein W 1991 Arbeitspsychologische Beanspruchungsforschung heute eine Herausforderung an die Psychophysiologie Psychologische Rundschau 42 129 144 Boucsein W amp Backs R W 2000 Engineering Psychophysiology as a discipline In R W Backs amp W Boucsein Eds Engineering Psychophysiology Issues and Applications Mahwah USA Erlbaum Publishers Boucsein W Figge B R Goebel M Luczak H amp Schaefer F 1998 Beanspruchungskompensation beim Multi tasking w hrend einer Bearbeitung einer CAD Simulation Zeitschrift f
153. ch einmal aufrufen um vergessene bzw fehlerhafte Kodebedeutungen korrekt einzupr gen Au erdem wurde zwischen den Pr fphasen der Blutdruck am rechten Oberarm gemessen und der KAB vorgelegt In der folgenden Pr fphase wurden wieder die 54 Kodes randomisiert pr sentiert 115 Nach der sechsten Priifphase folgte eine zweite Ruhephase von 10 Minuten Dauer Anschlie end erfolgte eine letzte Blutdruckmessung und der KAB wurde nochmals vorgelegt Der gesamte Versuch dauerte individuell abh ngig vom jeweiligen Probanden ca 3 3 1 2 Stunden 1 Termin 2 Termin Labor Labor as Lern amp Pr f X Frageb gen Ruhephase Lernphase Pr fphase Ruhephase Vorerhebung Vorbereitung phasen Blutdruck 1 1 2 6 2 Lern und Anlegen der Kurz FB anschl anschl anschl jeweils anschl anschl Ged chtnistest Messaufnehmer zur KAB amp BD KAB amp BD KAB amp KAB amp BD KAB amp BD LGT 3 aktuellen BD B umler 1974 EEG Bean Instruk Instruktionen EMG spruchung tionen zur zur Priifphase EDA KAB Lernphase HF Miiller amp Atmung Basler 1993 BD Blutdruck messung ca 35 ca 60 ca 5 10 ca 30 40 ca 10 15 ca 50 75 10 Minuten Abb 14 Versuchsablauf max 25 Sek Fixationskreuz Zeit Pr sentation des Kodes Antwort d Pb Feedback n chster Kode Mikro richtig falsch Fixationskreuz Abb 15 Schematischer Ablauf einer Kodepr sentation 116
154. chem Kode darf nur bei Gefahrensignalen verwendet werden da sonst eine Gew hnung eintritt und der Aufforderungscharakter verloren geht Wahl der Kodierungsdimension setzt eine sorgf ltige Einsatzpr fung voraus da sie berall und in der gleichen Weise einzusetzen sind Umgebungsbedingungen sind zu beachten z B Raumlichtfarben Beleuchtungsst rke der R ume Sehentfernung Eventuell Kann optische durch akustische Kodierung ersetzt werden was allerdings weniger Gestaltungsm glichkeiten er ffnet Zus tzlich finden sich in der Literatur noch weitere allgemeine Gestaltungsempfehlungen z B Bernotat amp G rtner 1972 Edwards amp Lees 1974 McCormick amp Sanders 1982 Neumann amp Timpe 1976 Wickens 1984 auf die hier nicht weiter eingegangen werden soll da in der vorliegenden Untersuchung eine alphanumerische Kodierung verwendet wurde bei der spezielle Aspekte zu beriicksichtigen sind 106 1 3 4 1 Bedeutung des Kodierungsproblems fiir die vorliegende Untersuchung In der vorliegenden Untersuchung lag ein alphanumerisches Kodealphabet mit Einsatzkodes der Feuerwehr zugrunde das im Originalzustand nicht nach einem einheitlichen Abk rzungsprinzip gestaltet worden war Somit bestand Gestaltungsbedarf um die Gefahr von Zuordnungsfehlern zu verringern Denn auch f r die alphanumerische Kodierung gilt dass die Kodes leicht erlernbar und im Ged chtnis schnell abrufbar sein m ssen Dazu sollte bei der Gestaltun
155. chreiner F 2002 Uber einige aktuelle Probleme der Erfassung Messung und Beurteilung der psychischen Belastung und Beanspruchung Zeitschrift f r Arbeitswissenschaft 56 10 21 Natani K amp Gomer F 1981 Electrocortical activity and operator workload A comparison in the electroencephalogram and in event related potentials Technical report MDC E2427 Douglas McDonnell Douglas Corporation Naumann E Maier S Diedrich O Becker G amp Bartussek D 1997 Structural semantic and emotion focussed processing of neutral and negative nouns Event related potential correlates Journal of Psychophysiology 11 158 172 Navon D 1984 Resources A theoretical soup stone Psychological Review 91 216 234 Navon D amp Gopher D 1979 On the economy of the human processing system Psychological Review 86 214 255 Neumann J amp Timpe K P 1976 Psychologische Arbeitsgestaltung Berlin VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften Nickel P 2001 Sensitivit t und Diagnostizit t__der__0 1 Hz Komponente der Herzfrequenzvariabilit t zur Erfassung psychischer Beanspruchung Dissertation Oldenburg Carl von Ossietzky Universit t Nickel P Eilers K Seehase L amp Nachreiner F 2002 Zur Reliabilit t Validit t Sensitivit t und Diagnostizit t von Herzfrequenz und Herzfrequenzvariabilit tsma en als Indikatoren psychischer Beanspruchung Zeitschrift f r Arbeitswissen
156. chronization the effects of energetic and computational demands Electroencephalography and Clinical Neurophysiology 82 302 309 Bolte L R 2001 The effect of personality and stressor type on rate and pattern of psychophysiological recovery Dissertation Abstracts International Section B The Sciences and Engineering Vol 62 1 B USA Univ Microfilms International 227 Bongard S amp Hodapp V 1997 Active coping work pace and cardiovascular responses Evidence from laboratory studies Journal of Psychophysiology 11 227 237 Bornemann E 1942 Untersuchungen tiber den Grad der geistigen Beanspruchung Arbeitsphysiologie 12 142 191 Bortz J 1999 Statistik fiir Sozialwissenschaftler 5 Auflage Berlin Heidelberg Springer B sel R 1996 Die EEG Grundaktivit t Regensburg Roderer B sel R 1993b Die cerebrale Theta Rhythmizit t unterst tzt kontextabh ngige Diskriminationsleistungen Kognitionswissenschaft 3 83 94 B sel R 1993 Langsames Alpha im EEG Powerspektrum als Indikator f r konzeptuelle Beanspruchung Zeitschrift f r experimentelle und angewandte Psychologie 39 372 395 B sel R 1992 Langsames Alpha im EEG Powerspektrum als Indikator f r konzeptuelle Beanspruchung Zeitschrift f r experimentelle und angewandte Psychologie 39 372 395 B sel R 1990 Changes in spontanous EEG activity indicate a special kind of information pro
157. d der postexperimentellen Ruhephase 2 zum Ausschluss von Unterschieden zwischen beiden Ruhephasen und damit der berpr fung der Wirksamkeit der Ruhephase 2 Letzteres ist die Voraussetzung zur Verwendung der Ruhephase 2 bei der folgenden berpr fung der Sensitivit t der Parameter Testung auf Unterschiede zwischen der letzten Pr fphase und der anschlie enden Ruhephase 2 zur berpr fung der Sensitivit t der Biosignale auf mentale Beanspruchung in hochge bten Zustand der Probanden Dies ist im Hinblick auf die vorliegende Fragestellung von besonderer Bedeutung Gerade in den letzten Pr fphasen sollen die physiologischen Daten einen Informationsgewinn gegen ber den Leistungsdaten erbringen 138 2 2 7 5 1 Reliabilit tspr fungen der peripherphysiologischen Daten Die instrumentelle Zuverl ssigkeit speziell der peripherphysiologischen Parameter kann nicht immer a priori vorausgesetzt werden Daher hat sich die Reliabilita tsanalyse peripherphysiologischer Parameter als sinnvoll erwiesen s z B H rhold 1994 Die Reliabilit tspr fung der untersuchten psychophysiologischen Variablen gilt als eines der Bestimmungskriterien einer Aktivierungsvariablen Eine hohe Kurzzeit Stabilit t ist ein Indikator fiir die instrumentelle Zuverl ssigkeit der Variable Walschburger 1976 Dabei wurde hier ein Mindestkriterium von r gt 50 angelegt z B H rhold 1994 Vogt amp Kastner 2001 Pr f 1 Pr f 2 Pr f 3 Pr f 4 Pr f 5
158. d on performance and event related slow potentials in a visuospatial working memory task Journal of Cognitive Neuroscience 9 6 743 757 Gerin W Rosofsky M Pieper C amp Pickering T G 1994 A test of generalizability of cardiovascular reactivity using a controlles ambulatory procedure Psychosomatic Medicine 56 360 368 233 Gevins A amp Schaffer R 1980 A critical review of electroencephalographic EEG correlates of higher cortical functions CRT Crit Rev Bioeng 4 113 164 Gevins A amp Smith M E 2000 Neurophysiological measures of working memory individual differences in cognitive ability and cognitive style Cerebral Cortex 10 9 829 839 Gevins A Smith M E Leong H McEvoy L K Whitfield S Du R amp Rush G 1998 Monitoring working Memory Load during computer based tasks with EEG pattern recognition methods Human Factors 40 1 79 91 Gobel M Springer J amp Scherff J 1998 Stress and strain of short haul bus drivers Psychophysiology as a design oriented method for analysis Ergonomics 41 5 563 580 Goedert H W Rill H G amp Vossel G 2001 Psychophysiological differentiation of deception The effects of electrodermal lability and mode of responding on skin conductance and heart rate International Journal of Psychophysiology 40 1 61 75 Gopher D 1986 In defence of resources On structure energies pools and the allocation
159. dardabweichung bei subjektiven Daten ist oft zu gro als dass eine ausreichend hohe Kurzzeitstabilit t angenommen werden kann Weiterhin zeigen die Werte des KAB ber die Pr fphasen keinen linearen Verlauf an im Gegensatz zu den Leistungsdaten die ein asymptotisches Absinken der Werte ber die Pr fphasen zeigen vgl Tab 17 und Abb 21 Die Ergebnisse zeigen dass die statistischen Voraussetzungen f r den KAB nicht immer gegeben waren Die Kurzzeitstabilit ten lagen nicht f r jede Experimentalphase im erwarteten Bereich F r Kodealphabet 2 konnte von Pr fphase 1 zu Pr fphase 2 und von Pr fphase 2 zu Pr fphase 3 keine Signifikanz nachgewiesen werden was auf ein schnelleres Absinken der mentalen Beanspruchung in Kodealphabet 2 zur ckgef hrt werden kann vgl Tab 16 159 Pr fl Pr f2 Pr f2 Pr f3 Pr f3 Pr f4 Pr f4 Pr f5 Pr f5 Pr f6 Kode 84 93 87 80 89 p lt 00 alphabet 1 Kode 16 n s 17 n s 69 81 82 p lt 00 alphabet 2 Tab 16 Kurzzeitstabilit ten des KAB Fragebogens in den Pr fphasen f r beide Experimentalgruppen als Pearson Korrelation Zur subjektiven Beurteilung der Beanspruchung k nnen folgende Ergebnisse festgestellt werden Der Verlauf innerhalb der Pr fphasen war als Haupteffekt signifikant F 5 29 4 29 H F e 61 p lt 00 Eta 11 Es konnte von Pr fphase 1 nach Pr fphase 6 ein Absinken der subjektiven Beurteilung der Beans
160. dealphabet 2 dem die mittlere Begriffsebene fehlte Konstruiert So sollte erreicht werden dass ausgehend vom Kodierungsproblem Klix 1971 Timpe amp Rothe 1999 der Abruf der Kodes aus dem mittelfristigen Ged chtnis in beiden Kodealphabeten unterschiedliche Strategien notwendig macht was sich in den Leistungsdaten und in den psychophysiologischen Kennwerten auf verschiedene Weise ausdr cken sollte Zum einen muss der jeweils pr sentierte Kode wahrgenommen und gelesen werden was perzeptiven Aufwand hervorruft In einem zweiten kognitiven Prozess m ssen die Buchstaben bestimmten Wortbedeutungen im Ged chtnis zugeordnet werden denen anschlie end die Ged chtnisrepr sentation einer Situation zugeordnet werden muss Dies kann als kognitiver Aufwand bezeichnet werden Beide zusammen machen den Dekodierungsaufwand f r einen Kode aus und f hren in der Summe der Dekodierung aller Kodes in dem jeweiligen Kodealphabet zur mentalen Beanspruchung bei der Dekodierung des Kodealphabetes Wie oben bereits erw hnt konnten beide Prozesse in der vorliegenden Untersuchung nicht differenziert werden Durch unterschiedliche Ergebnisse zwischen beiden Kodealphabeten in den verschiedenen Datenbereichen konnte aber auf die zugrundeliegenden kognitiven Prozesse und Strategien geschlossen werden Welche Art von Strategie zur Dekodierung von den Probanden herangezogen wurde ist zwar mit dem vorliegenden Design nicht zu kl ren Es kann aber angenommen werden
161. den Untersuchung die mentale Beanspruchung durch Ged chtnisabrufprozesse operationalisiert wurde sind Studien zum Zusammenhang von Alpha Frequenz und Ged chtnisprozesse hier von besonderer Bedeutung Bei visuellen und r umlichen computerbasierten Arbeitsged chtnisaufgaben ging die Alpha Frequenz 8 12 Hz mit steigender Aufgabenschwierigkeit einher Gevins et al 1998 Wilson etal 1999 Keinen linearen Zusammenhang aber zumindest eine Abnahme von Alpha bei steigender Aufgabenschwierigkeit konnten Kaufman et al 1992 Mecklinger et al 1992 und Winsum Sergeant und Geuze 1984 f r visuelle und auditive Ged chtnisaufgaben nachweisen Burgess und Gruzelier 2000 zeigten dass neue W rter in einer Ged chtnisaufgabe geringere Powerwerte im schnellen Alpha Band zeigten als bei bekannten W rtern In Felduntersuchungen Gundel Drescher amp Turowski 2000 Wright amp McGown 2001 konnte die Alpha Frequenz als einzige der ermittelten tonischen EEG Frequenzen als Indikator f r Erm dung w hrend Nachtfl gen bei Flugpiloten nachgewiesen werden 48 1 3 1 1 1 2 Fazit zur Alpha Frequenz Die Abnahme der Alpha Frequenz kann nach der derzeitigen Befundlage als zuverl ssiger Indikator mentaler Beanspruchung bei verschiedenen insbesondere visuellen Aufgaben betrachtet werden s Tab 3 Dennoch ist die Forschungslage nicht homogen Dies kann vermutlich neben Artefaktquellen wie Bewegungsartefakten auch auf die gro e in
162. der vorliegenden Arbeit zeigt Boucsein 1991 stellt sogar den Anstieg der HR unter emotionaler Beanspruchung eher in Frage und betont den Einfluss des kognitiven Aspekts mentaler Beanspruchung als Ausl ser eines HR Anstiegs Dass in der vorliegenden Untersuchung die HRDiff deren Diagnostizit t im allgemeinen eher gering eingesch tzt wird z B Manzey 1998 eine differentielle Diagnostizit t f r unterschiedliche Arten mentaler Beanspruchung zeigte kann auf die hier realisierte spezifische Art von Dekodierungsprozessen zur ckgef hrt werden die bisher nur selten in Studien zur mentalen Beanspruchung verwendet worden sind Insofern ist die Frage der Generalisierbarkeit auf andere Arten mentaler Beanspruchung vorsichtig zu beantworten und bedarf der Kl rung durch weiterf hrende Studien in anderen Bereichen Die Parameter der elektrodermalen Aktivit t gelten gemeinhin als Indikatoren emotionaler Beanspruchung und Bewertungsprozesse z B Boucsein 1992 Manzey 1998 Dennoch konnten Studien zeigen dass die EDA auch mentale Beanspruchung ohne Beteiligung emotionaler Verarbeitungsprozesse repr sentiert z B Boucsein 1993 2000 So kann die EDA insbesondere die SCR durchaus auch als Indikator mentaler Beanspruchung gelten Boucsein 1991 die eher auf kognitive Prozesse wie Erwartung und Reaktionsvorbereitung EDA 2 im Arousal System 3 preparatory activation system n Boucsein 1991 als auf emotionale Beanspruchung reagiert 225
163. die unabh ngig operationalisierte Anstrengung reagiert Peters Godaert Ballieux van Vliet Willemsen Sweep amp Heijnen 1998 Daher zeigte sich bei extern zeitgesteuerten visuell r umlichen Probleml seaufgaben keine Erh hung im diastolischen wohl aber im systolischen Blutdruck im Vergleich zu selbst zeitgesteuerten Aufgaben Steptoe Evans amp Fieldman 1997 Beide Blutdruckparameter reagierten aber auf die Manipulation der Aufgabengeschwindigkeit Sowohl der diastolische als auch der systolische Blutdruck zeigten bei fremdgesteuerter Aufgabengeschwindigkeit h here Werte als bei selbstgesteuerter Aufgabengeschwindigkeit Steptoe Fieldman amp Evans 1993 Entgegengesetzte Ergebnisse zeigen Experimente in denen bei Arithmetikaufgaben unter Kontrolle der Probanden active coping Bedingung h herer Blutdruck gemessen wurde als unter Unkontrollierbarkeitsbedingungen passive coping Bongard amp Hodapp 1997 Bei Buchstabensuchaufgaben konnte hingegen kein Unterschied im Blutdruck zwischen wahrgenommener Kontrolle ber die Bedingungen lauter Ton und Unkontrollierbarkeit verzeichnet werden Hodapp Heiligtag amp St rmer 1990 Ob eine Kontrollierbarkeit der Belastungsbedingungen im Sinne des Demand Control Modells von Karasek z B Karasek 1979 Karasek amp Theorell 1990 eine kardiovaskul r entlastende Wirkung zeigt oder eher zu einer Steigerung des systolischen Blutdrucks f hrt kann durch diese Studien nicht mit Sic
164. die Reliabilit t des Parameters oder ein fehlender Unterschied zwischen der Pr fphase 6 und der anschlie enden Ruhephase 2 Das letzte Kriterium ist f r die vorliegende Arbeit von besonderer Bedeutung da gerade in hochge btem Zustand der Probanden wenn durch Lernprozesse die mentale Beanspruchung verringert wurde sich dennoch Unterschiede in den physiologischen Parameter zeigen sollten e Die 0 1 Hz Komponente der Herzratenvariabilit t HRV verfehlte das Reliabilit tskriterium bez glich Kodealphabet 2 weshalb die instrumentelle Zuverl ssigkeit des Parameters in Zweifel gezogen werden kann Bedeutsamer ist jedoch die nicht ausreichende Sensitivit t des Parameters bez glich Kodealphabet 2 Andererseits k nnte eingewendet werden dass die mangelnde Sensitivit t auch auf die Auswahl des Kriteriums der Ruhephase 2 zur ckgef hrt werden kann Denn unter Ruhebedingungen nimmt der Einfluss des Parasympathikus auf diesen Parameter der sympathischen und parasympathischen Einfl ssen unterliegt zu so dass der prozentuale Anteil der 0 1 Hz Komponente an der Gesamtvarianz abnimmt Eine Abnahme an der Gesamtvarianz ist aber auch unter mentaler Beanspruchung wie in Pr fphase 1 zu beobachten so dass es zu keinem signifikanten Unterschied zwischen beiden Experimentalphasen kommt Weiterhin ergab sich ein Ausgangswertunterschied in der Ruhephase 1 zwischen beiden Gruppen so dass eine Interpretation m glicher sp terer Unterschiede zwisc
165. drei Begriffsebenen stark strukturierter Kode der andere Kode enthielt nur zwei Begriffsebenen schwach strukturierter Kode indem die zweite Begriffsebene ausgelassen wurde So entstanden zwei Kodealphabete Ein stark strukturiertes Kodealphabet mit drei Begriffsebenen je Kode und ein schwach strukturiertes Kodealphabet mit zwei Begriffsebenen je Kode vgl Abb Struktur der Kodes wobei in beiden Kodealphabeten die gleichen Notfallsituationen enthalten waren Jedes Kodealphabet wurde einer unabh ngigen Stichprobe vorgelegt Ws Wasser Chmkl Chemikalien A Bab Am Bundes moniak autobahn Cl Ws Chlor Wasser Abb 13 Begriffsstruktur der einzelnen Kodes R a S U Rohrbruch Uberschwe S S ure auf Stra e mung 113 2 2 2 Stichprobe Die Stichprobe fiir Experiment 1 Kodealphabet 1 stark strukturierter Kode bestand aus 16 Studentinnen der Psychologie bzw Patholinguistik im Alter von 18 32 Jahren MW 22 8 SD 4 04 Die Stichprobe fiir Experiment 2 Kodealphabet 2 schwach strukturierter Kode bestand aus 18 Studenten 16 weibl der Psychologie bzw Patholinguistik im Alter von 19 38 Jahren MW 22 7 SD 4 71 Die Probanden wurden bei Beginn des einzelnen Experiments in abwechselnder Reihenfolge einer Stichprobe einem der Kodealphabete zugeordnet Alle Probanden wurden durch universit ts ffentliche Aush nge angeworben Die Probanden waren mit dem Stimulusmater
166. ds a model of stress and human performance Acta Psychologica 53 61 97 Schacter D L 1977 EEG theta waves and psychological phenomena A review and analysis Biological Psychology 5 47 82 Schaefer F Sch fer R amp Boucsein W 2000 Auswirkungen von Prozesslaufzeit und Prozessindikatoren beim Multi tasking auf Arbeitsstrategie und Beanspruchung des Benutzers Zeitschrift f r Arbeitswissenschaft 54 267 275 Schandry R 1996 Lehrbuch der Psychophysiologie M nchen Psychologie Verlags Union Schmidtke H 2002 Vom Sinn und Unsinn der Messung psychischer Belastung und Beanspruchung Zeitschrift f r Arbeitswissenschaft 1 2 4 9 Schnall P L Landisbergis P A amp Baker D 1994 Job strain and cardiovascular disease Annual Review of Public Health 15 381 411 Schnall P L Pieper C Schwartz J E Karasek R A 1990 The relationship between job strain workplace diastolic blood pressure and left ventricular mass index Results of a case control study Journal of the American Medical Association 263 14 1929 1935 Schnall P L Schwartz J E Landisbergis P A Warren K amp Pickering T G 1998 A longitudinal study of job strain and ambulatory blood pressure Results from a three year follow up Psychosomatic Medicine 60 6 697 706 Sch tte M amp Nickel P 2002 Multivariate Analyse der bedingungsbezogenen Messgenauigkeit von Beanspruchung
167. e 1999 S 279 s auch Johannsen 1993 Der Begriff Maschine beschreibt im weitesten Sinn ein technisches Gebilde mit verschiedenen Komponenten zur Informationsaufnahme und Steuerung Die Interaktion in MMS wird einerseits durch den Operateur und dessen Informationsverarbeitung sozialen und biologischen Prozessen und andererseits durch die Maschine mit technisch physikalischen Prozessen bestimmt Timpe amp Rothe 1999 Der Begriff Kodierung wird meist definiert als Umsetzung eines definierten Bedeutungsgehaltes in ein zwischen Menschen vereinbartes Zeichen R hmann amp Schmidtke 1990 S 223 Es werden also Zust nden Objekten oder Operationen des Systems Bezeichnungen oder ihnen kennzeichnende Merkmale gegeben die eine eindeutige Zuordnung erm glichen H ttner Wandke amp R tz 1995 Ziel der Kodierung ist die Zuordnung meist physikalischer Gr en in eine die T tigkeit des Operateurs erleichternde Darstellungsform der Informationen Timpe 1990 S 196 so dass eine fehlerfreie schnelle und wenig beanspruchende Informationsaufnahme erreicht wird die eine effektive Weiterverarbeitung erm glicht H ttner et al 1995 S 4 Die Entschl sselung des Bedeutungsgehaltes durch den Operateur wird als Dekodierung bezeichnet Ist der Zusammenhang zwischen Zeichen und Bedeutung nicht eindeutig erfordert die Dekodierung kognitive Transformationsleistungen wobei Handlungsfehler und Bedienzeiten mit der Anzahl de
168. e auszuschlie en Zus tzlich werden meist subjektive Beurteilungen ber Situationen und Belastungen als zweite Ebene durch elektronische Tageb cher in regelm igen Intervallen oder in Zeitstichproben ber den Tagesverlauf erhoben z B Fahrenberg amp Foerster 2002 Fahrenberg amp Myrtek 2001 Fahrenberg amp Myrtek 1996 Backs amp Boucsein 2000 99 In der vorliegenden Untersuchung wurde die komplementire Erfassung der Reaktionen aller drei Datenebenen subjektive Bewertungen Leistungsdaten und physiologische Daten realisiert Dabei wurde erg nzend im physiologischen Datenbereich eine genaue Analyse der physiologischen Prozesse durchgef hrt indem sowohl peripherphysiologische als auch zentralnerv se Biosignale abgeleitet wurden was aufgrund des messtechnischen Aufwands bisher nur selten z B Fahrenberg et al 1979 Hankins amp Wilson 1998 geschah 100 1 3 4 Kognitive Mechanismen bei Dekodierungsprozessen und das Kodierungsproblem Da mentale Beanspruchung in der vorliegenden Arbeit durch Dekodierungsprozesse operationalisiert wurde soll im Folgenden der Begriff der Dekodierung und das dabei oft auftretende Kodierungsproblem in Mensch Maschine Interaktionen erl utert werden Unter Mensch Maschine Systemen MMS wird eine zweckmaBige Abstraktion des zielgerichteten Zusammenwirkens von Personen und technischen Systemen zur Erf llung eines eigen oder fremdbestimmten Auftrags verstanden Timpe amp Roth
169. e Auswertung differenziert werden k nnen In der vorliegenden Untersuchung interessierte aber nicht so sehr die Differenzierung der phasischen mentalen Beanspruchung in einzelne Prozesse der Informationsverarbeitung als vielmehr die tonische mentale Beanspruchung durch den Dekodierungsprozess der aus perzeptivem Aufwand der Informationsaufnahme und kognitivem Aufwand der Bedeutungszuordnung Ged chtnisabruf bestand Der Unterschied zwischen beiden Kodealphabeten in diesen beiden Aspekten mentaler Beanspruchung stand im Zentrum der vorliegenden Untersuchung Der ebenfalls auftretende psychomotorische Aufwand als dritter Aspekt mentaler Beanspruchung durch vorbereitende Sprechaktivit t unterschied sich zwischen beiden Kodealphabeten nicht wesentlich da f r beide Kodealphabete dieselbe Instruktion gegeben war und die Bedeutungen der Kodes identisch waren Weiterhin kann angemerkt werden dass pers nlichkeitsspezifische Reaktionstendenzen wie z B die elektrodermale Labilit t Vossel 1990 die besonders auf die Amplitudengr e wirkt in der vorliegenden Untersuchung nicht ber cksichtigt wurden Eine weitere Unterteilung h tte die Stichprobe weiter reduziert weshalb von einer Differenzierung der Probanden hinsichtlich pers nlichkeitspsychologischer Konstrukte abgesehen wurde 201 Ein weiteres designspezifisches Problem betrifft das Zeitfenster der EKP Auswertung Die EKP ergaben keine signifikanten Ergebnisse Es k nnte eingew
170. e Leistungsziele zu erreichen bzw zu halten was aber die energetischen Kosten erh ht und sich in gesteigerter sympathischer Aktivierung u ern und z B zur Erm dung f hren kann Da dieser psychophysische Zustand als aversiv empfunden wird und z B mit Emotionen wie Angst einhergeht besteht die alternative Reaktion in einer Herabsetzung der Leistungsziele und einer Herabsetzung des Reservebudgets der Anstrengungsbereitschaft Zur Erhaltung der Leistung wird in diesem Fall die Systemeffizienz verringert Dies kann geschehen durch freiwillige Erh hung der Fehleranzahl z B bei Aufgabenteilen geringerer Priorit t Unterlassen von Nebenaktivit ten Aufmerksamkeitseinschr nkung und Strategie nderungen z B Wahl simplifizierter Strategien geringerer Gebrauch des Arbeitsged chtnisses 35 In diesem Modell wird deutlich dass zur Untersuchung der Kosten der Kontrollprozesse unter hoher mentaler Beanspruchung die Erfassung der Leistung nicht ausreicht Es besteht die Notwendigkeit der Erhebung subjektiver Berichte die Analyse der Informationsverarbeitungsprozesse bei sekund rer Aufgabenbearbeitung und die Verwendung physiologischer Untersuchungsmethoden supervisory controller task goals effort monitor external load overt performance action monitor Abb 3 Kompensatorisches Kontrollmodell der Leistungsregulation LOOP A repr sentiert automatische Informationsverarbietung LOOP B steuert anstrengungsb
171. e Modelle zeigen eine theoretische N he zum Anforderungs Belastungsmodell Gaillard 2000 Gaillard 1993 Gaillard amp Wientjes 1994 Hockey 1997 Sanders 1983 Wickens 1991 Denn es existieren einige Studien in denen die psychophysiologischen Reaktionen nicht immer als gesundheitsgef hrdend betrachtet werden was mit den Annahmen des Anforderungs Belastungs Modells bereinstimmt Die widerspr chlichen Befunde und Kritikpunkte zur allgemeinen psychophysiologischen Aktivierung zwangen zu einer Erweiterung und Ausdifferenzierung des Aktivierungskonzeptes Einige dieser differenzierteren Modelle zum Zusammenhang zwischen mentaler Beanspruchung und psychophysiologischen Prozessen sollen im Folgenden kurz dargestellt werden Sie k nnen den kognitiv energetischen Modellen mentaler Beanspruchung zugerechnet werden In ihrem Modell gehen Pribram und McGuinness 1975 von drei verschiedenen zentralnerv sen Funktionssystemen aus 1 Ein Affect Arousal System dient zur Auslenkung der Aufmerksamkeit und wird durch die Amygdala gesteuert Weitere beteiligte Strukturen befinden sich im Hypothalamus und Teilen der Formatio reticularis Es wird ein hemmender Schaltkreis der den orbitofrontalen Kortex und ein erregender Schaltkreis der den dorsolateralen frontalen Kortex einschlie t postuliert wobei beide durch die Amygdala gesteuert werden Aufgabe dieses Systems ist die Steuerung selektiver Aufmerksamkeit z B Orientierungsreaktion es ruf
172. e law of initial value in the longitudinal study of autonomic constitution Annals of the New York Academy of Sciences 98 1257 1290 Lacey J I amp Lacey B C 1978 Two way communication between the heart and the brain Significance of time within the cardiac circle In E Meyer amp J Brady Eds Research in the psychobiology of human behavior Baltimore John Hopkins University Press Laflamme N Brisson C Moisan J Milot A Masse B amp Vezina M 1998 Job strain and ambulatory blood pressure among female white collar workers Scandinavian Journal of Work Environment and Health 24 5 334 343 Lal S K L amp Craig A 2001 A critical review of the psychophysiology of driver fatigue Biological Psychology 55 3 173 194 Landisbergis P A Schnall P L Schwartz J E Warren K amp Pickering T G 1995 Job strain hypertension and cardiovascular disease Empirical evidence methodological issues and recommendations for future research In S L Sauter amp L R Murphy Eds Organizational Risk Factors for Job Stress pp 97 112 Washington American Psychological Association Landisbergis P A Schnall P L Warren K Pickering T G amp Schwartz J E 1994 Association between ambulatory blood pressure and alternative formulations of job strain Scandinavian Journal of Work Environment and Health 20 349 363 Lang M Lang W Diekmann V amp Kornhuber H H 198
173. e sith ics kisi ahi t Ah AR SSR RISSE EES AEE PETAEN 55 1 3 1 1 3 2 Razit Zur Bet Frequenz 2 20 40 aaa eRe EINE ete In nes er 55 1 3 1 1 4 Zusammenfassende Beurteilung des Spontan EEG nenesesessersennennennennennenennennonnennennennennnnnenon 56 1 3 1 2 Ereigniskorrelierte Hirnpotenzi le u a heile IR genen een 58 1 3 1 2 1 Die P 300 Komponente des Ereigniskorrelierten Hirnpotenzials renessessensennenernensennennennennenenn 58 13 12 1 1 Belundlaserz ran ea ee essen ton 59 1 3 1 2 1 2 Fazit und zusammenfassende Beurteilung der ereigniskorrelierten Hirnpotenziale 63 1 3 2 Peripherphysiologische Indikatoren mentaler Beanspruchung 22422442 2002200 snensnennnesnneennen 65 1 3 2 1 1 Herzraten u nes meissenslss netten item TER TEE Sunset 65 1 3 2 1 1 1 Befundlage zur Herzr te 2 2 2 2 22 2 2 ee a es E RAN 66 1 3 2 1 1 2 Bazit zurHerzt te rn u an me RER erie Er 74 1 3 2 1 2 Herzratenyariabilit t 4 2 2 22222 A ate anit tilde elie tensed ees 75 1 3 2 1 2 1 Befundlage zur Herzratenvariabilitat 0 cece eeeeseseecseeseesceseeecseseecseesesaeeseeeceecesaeesesaeeaeeaees 77 1 3 2 1 2 2 Fazit zur Herzratenvariabilit t rcsessesnenenesnesnennennenennennnnernonennenenennnnnnnonsennenennennsnenan 79 1 324713 Blutdruck nn see ee ee te vay RU dha oats gy lea Meare stab od este ee 83 1 3 2 1 3 1 Befundlase zum Bl tdr ck u 2 22 amp e2 een
174. eaktionen unber cksichtigt bleiben s dazu Ribback 1996 Dieses Theorieproblem ist in der Forschungspraxis jedoch weniger relevant als es zun chst erscheint da kognitive und emotionale Beanspruchung in der Arbeitswelt h ufig zusammen auftreten und somit konfundiert sind Die Trennung stellt zwar eine begriffliche Pr zisierung dar kann in der Forschungspraxis aber nur in Laborstudien durch Isolierung der Ausl sebedingungen entweder bedingungs bzw ausf hrungsspezifische oder aufgabenspezifische Belastungsfaktoren realisiert werden in denen spezifische Aspekte entweder emotionaler oder mentaler Beanspruchung im Zentrum des Interesses stehen In der vorliegenden Untersuchung wurde durch eine geeignete Operationalisierung versucht vorwiegend kognitive und perzeptive Aspekte mentaler Beanspruchung zu analysieren und psychomotorische Aspekte mentaler Beanspruchung zu vermeiden und auch emotionale Beanspruchung im Verlauf des Experiments nicht entstehen zu lassen Perzeptive und psychomotorische Aspekte mentaler Beanspruchung werden in g ngigen v a psychophysiologisch orientierten Artikeln zu mentaler Beanspruchung meist vernachl ssigt Au erdem werden die unterschiedlichen Aspekte psychomotorischen perzeptiven und kognitiven Aufwands die zur Aufgabenbearbeitung notwendig sind und die die jeweiligen Aspekte mentaler Beanspruchung ausl sen meist nicht diskutiert In leichter Abwandlung der in der Literatur bevorzugten Konzepte m
175. eatrice and John Lacey New York Van Nostrand Reinhold 232 Fowles D C 1980 The three arousal model Implications of Gray s two factor learning theory for heart rate electrodermal activity and psychopathy Psychophysiology 17 87 104 Fredrikson M 1990 Effects of autogenic training on cardiovascular and electrodermal reactivity to mental stress An exploratory study Journal of Psychophysiology 4 3 289 294 Fredrikson M Blumenthal J A Evans D D amp Sherwood A 1989 Cardiovascular responses in the laboratory and in the natural environment Is blood pressure reactivity to laboratory induced mental stress related to ambulatory blood pressure during every day life Journal of Psychosomatic Research Special Issue The Somatic Presentation of Psychiatric Illness 33 6 753 762 Freude G amp Ullsperger P 2000 Slow brain potentials as a measure of effort Applications in mental workload studies in laboratory settings In R W Backs amp W Boucsein Engineering Psychophysiology pp 255 267 Mahwah USA Lawrence Erlbaum Associates Publishers Friederici A Steinhauer K Mecklinger A amp Meyer M 1998 Working Memory constraints on syntactic ambiguity resolution as revealed by electrical brain responses Biological Psychology 47 3 193 221 Gaillard A W K 1993 Comparing the concepts of mental load and stress Ergonomics 36 991 1005 Gaillard A W K amp Kramer A
176. edrikson 1990 K hler 1996 K hler Scherbaum amp Ritz 1995 K hler amp Weber 1992 K hler Weber amp V gele 1990 Morell Myers Shapiro amp Goldstein 1988 Oshima Miyano Yamashita Owashi Suzuki Sakano amp Higushi 2001 V gele 1998 Walker amp Sandman 1977 Auch w hrend der mentalen Belastung im Stroop Test konnte ein Anstieg des SCL die Beanspruchung anzeigen Bolte 2001 Holroyd Westbrook Wolf amp Badhorn 1978 Moya Albiol Salvator Costa Martinez Sanchis Gonzalez Bono Ricarte amp Arnedo 2001 Ebenso konnte ein Anstieg der SCRfreq im Stroop Test nachgewiesen werden Caudell amp Galucci 1995 Ganster Schaubroeck Sime amp Mayes 1991 Renaud amp Blondin 1997 Tulen Moleman Van Steenis amp Boomsma 1989 Auch in Reaktionszeitexperimenten konnte ein Anstieg der EDA verzeichnet werden Dillon 1966 Fichera amp Andreassi 1998 Morell 1989 F r das SCL wurden hnliche Befunde festgestellt Pagano 1973 Dembroski MacDougall amp Shields 1977 Dies konnte ebenfalls fiir die SCRfreq verzeichnet werden Wilson 1987 Wilson amp Graham 1989 Dabei erreichten elektrodermal labile Probanden bessere Leistungen ktirzere Reaktionszeiten als elektrodermal stabile Probanden In Aufmerksamkeitsaufgaben ging die SCRfreq mit besserer Leistung einher Straube Schlenker Klessinger Himer amp Boven 1987 Elektrodermal labile Personen waren elektrodermal stabilen Personen in der Leistu
177. egetativer Begleitreaktionen getroffen werden konnten Boucsein 1992 Manche Autoren ordnen diesen drei Systemen verschiedene tonische und phasische Aktivierungsvariablen zu was bei dem derzeitigen Forschungsstand zwar spekulativ ist aber einen heuristischen Wert besitzt Fahrenberg 1987 33 Lacey 1967 zeigt mit dem oben erw hnten Konzept der direktionalen Fraktionierung eine M glichkeit auf qualitativ unterschiedliche Beanspruchungszust nde voneinander zu trennen Um dieses Forschungsziel zu erreichen m ssten multivariate Forschungsstrategien realisiert werden was jedoch immer noch zu selten geschieht Die ressourcenbezogenen Modelle mentaler Beanspruchung k nnten hierzu die theoretische Grundlage bieten indem Taxonomien mentaler Beanspruchungszust nde abgeleitet werden Backs Ryan amp Wilson 1994 Kramer Wickens amp Donchin 1983 Sirevaag Kramer Coles amp Donchin 1989 Ein kognitiv energetisches Modell stellt Hockey 1997 vor Ausgehend von dem Modell von Pribram und McGuinness 1975 werden dabei auch die Vorstellungen ressourcentheoretischer Modelle mentaler Beanspruchung Gopher Sanders und Wickens s u ber cksichtigt Als Erweiterung des Ressourcen Ansatzes sind dabei motivationale Energieregulationen als kompensatorische Kontrolle engl compensatory control der psychologischen und physiologischen Kosten einbezogen vgl Abb 3 Es wird von begrenzten multiplen Ressourcen ausgegangen Navon amp
178. ehrbuch Weinheim Beltz Triemer A amp Rau R 2001 Stimmungskurven im Arbeitsalltag eine Feldstudie Zeitschrift f r Differntielle und Diagnostische Psychologie 22 1 42 55 Trist E 1990 Soziotechnische Systeme Urspr nge und Konzepte Organisationsentwicklung 4 11 26 Tulen J H Moleman P Van Steenis G H amp Boomsma F 1989 Characterization of stress reactions to the Stroop Color Word Test Pharmacology Biochemistry and Behavior 32 1 9 15 251 Turner J R amp Carrol D 1985 Heart rate and oxygen consumption during mental arithmetic a video game and graded exercise Further evidence of metabolically exagerrated cardiac adjustment Psychophysiology 22 261 267 Turner J R Sherwood A amp Light K C Eds 1992 Individual differencesin cardiovascular responses to stress New York Plenum Press Turner J R Ward M M Gellmann M D Johnston D W Light K C amp van Doornen L J P 1994 The relationship between laboratory and ambulatory cardiovascular activity Current evidence and future directions Annals of Behavioral Medicine 16 12 23 Ullsperger P amp Windel A 2002 Psychische Belastung und Beanspruchung aus der Sicht der Bundesanstalt f r Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin Zeitschrift f r Arbeitswissenschaft 56 77 79 Van Doornen L J P Knol D L Willemsen G amp De Geus E J C 1994 The relationship bet
179. ei der Dekodierung repr sentieren Die HRDiff repr sentiert in der vorliegenden Untersuchung vermutlich die Kognitive Beanspruchung bei dem Abruf der Bedeutung aus dem Ged chtnis Zuordnung des Kodes zu Ged chtnisrepr sentationen Der Ged chtnisabruf ist bei dem Kodealphabet 2 mit fehlender mittlerer Begriffsebene schwieriger Die SCRkorr reagiert hingegen eher sensitiv auf die perzeptive Beanspruchung bei dem Wahrnehmen des jeweiligen Kodes Der perzeptive Aufwand ist beim Kodealphabet 1 wegen der gr eren Anzahl von Buchstaben pro Kode h her was sich in der tendenziell gr eren SCRkorr in Kodealphabet 1 ausdr ckt 207 In beiden Parametern scheinen diese Unterschiede erst in hochge btem Zustand der Probanden in sp teren Pr fphasen sichtbar zu werden In den fr hen Pr fphasen spielen allgemeine Aspekte mentaler Beanspruchung bei der Dekodierung eine gr ere Rolle so dass die Unterschiede in beiden Parametern davon berdeckt werden Das SCLlyk zeigte ber alle Pr fphasen h here Werte f r Kodealphabet 1 als f r Kodealphabet 2 an was aber nur in Pr fphase 2 signifikant wurde Dies deutet darauf hin dass hier die h here perzeptive Beanspruchung von Kodealphabet 1 im Vergleich zu Kodealphabet 2 ausschlaggebend war die ber alle sechs Pr fphasen erhalten bleibt Insgesamt gilt das SCL in der wissenschaftlichen Literatur jedoch als wenig verl sslicher Kennwert in l nger andauernden Experimenten da sich der Hautl
180. ei hohem Arbeitspensum und geringer Gratifikation was dem Modell von Siegrist Siegrist amp Peter 1994 Siegrist 1996b entspricht Vrijkotte van Doornen amp De Geus 2000 Vrijkotte Riese amp De Geus 2001 68 In einem feldnahen Experiment konnte ein Einfluss von Nachtarbeit auf die HR nachgewiesen werden Boucsein amp Ottmann 1996 In dieser Studie wurde an einer Stichprobe von 24 Studenten der Einfluss der Kombination von Nachtschicht und L rm auf die HR untersucht Die Probanden mussten an f nf aufeinander folgenden N chten bzw Tagen 10 Stunden pro Tag visuelle Display Aufgaben bearbeiten In der Nachtschicht war die HR erwartungsgem geringer als tags ber was ein Zeichen der verringerten allgemeinen Aktivierung darstellt In der zweiten Nachth lfte sank die HR nochmals ab was bei den Arbeiten am Tage nicht zu verzeichnen war Dieser Reduzierung der Aktivierung in der Nacht konnte partiell durch L rm verhindert werden Die HR w hrend des Nachtschlafs eignet sich als Erholungsindikator in 24 Stunden Messungen Sie l sst R ckschl sse auf die Arbeitsbelastung und die wahrgenommene Kontrolle am Arbeitsplatz Rau 1998 Rau Georgiades Frederikson Lemne De Faire 2001 zu Weiterhin konnte eine Beziehung zwischen Stimmungen und HR im Tagesverlauf bei 145 B roarbeitern aus verschiedenen Branchen festgestellt werden Triemer amp Rau 2001 Dabei zeigten sich die h chsten HR bei den h chsten Auspr gungen nega
181. eidung gew hlt werden k nnen was jedoch der praxisbezogenen Fragestellung nicht gerecht geworden w re Ein Einzeltest erbrachte jedoch ein diskussionsw rdiges Ergebnis In Kodealphabet 2 zeigte sich parietal eine gr ere EKP Komponente in der Pr fphase 6 im Vergleich mit der Pr fphase 1 nicht signifikant w hrend sich in Kodealphabet 1 kein Unterschied im bezeichneten Area zwischen Pr fphase 1 und 6 verzeichnen lie Das gr ere EKP von Kodealphabet 2 deutet auf das Vorhandensein gr erer Ressourcen in Pr fphase 6 gegen ber Pr fphase 1 hin Vermutlich zeigt sich in Kodealphabet 1 deshalb keine Ver nderung in den EKP weil die mentale Beanspruchung in Kodealphabet 1 ber die Pr fphasen weitgehend konstant bleibt da der gr ere perzeptive Aufwand in Kodealphabet 1 gegen ber Kodealphabet 2 ber die sechs Pr fphasen sich nicht ver ndert In Kodealphabet 2 macht hingegen der kognitive Aufwand den Hauptanteil an der mentalen Beanspruchung aus w hrend der perzeptive Aufwand geringer ist Der Kognitive Aufwand verringert sich aber ber die Pr fphasen durch Lerngewinn was die Ressourcen im Arbeitsged chtnis vergr ert und sich in einer vergr erten EKP Komponente ausdr ckt 215 Zu bedenken ist natiirlich dass im analysierten Zeitfenster von 1000 mSek sowohl die Lesezeit perzeptiver Aufwand als auch beginnender Ged chtnisabruf kognitiver Aufwand enthalten ist der nach 1000 mSek nicht beendet ist Dennoch k
182. eigert werden Die H he des Aktivierungsniveaus engl arousal kann als ein Korrelat der verf gbaren Maximalkapazit t verstanden werden Damit w re ein theoretischer Zusammenhang zur Aktivierungstheorie hergestellt Dabei ist aber kritisch einzuwenden dass hohe psychophysiologische Aktivierung in einer Belastungssituation nicht unbedingt auf hohe F higkeiten im Sinn von gro en Ressourcen hindeutet In mentalen Anforderungssituationen brauchen Probanden mit hohen kognitiven Kapazit ten nur einen Teil ihrer verf gbaren Gesamtkapazit t einzusetzen so dass auch nur eine geringe psychophysiologische Aktivierung resultiert Probanden mit geringeren Kapazit ten werden in der gleichen Situation eventuell alle Kapazit ten einsetzen m ssen was zu einer h heren Aktivierung f hrt Als Beispiel sei hier der Zusammenhang zwischen P300 Amplituden des ereigniskorrelierten Hirnpotenzials und den verf gbaren Kapazit ten in EEG Experimenten zum Kurzzeitged chtnis genannt s Abschnitt Ereigniskorrelierte Hirnpotenziale Das eher eindimensionale Kapazit ts Modell von Kahneman wurde durch Norman und Bobrow 1975 und Shiffrin und Schneider 1977 erweitert Nach deren Theorie wird menschliche Informationsverarbeitung nicht nur mit ressourcentheoretischen Begriffen erkl rt sondern eher noch allgemeiner interpretiert Sie subsumierten darunter auch Anstrengung Ged chtnisprozesse und Kommunikationskan le Norman amp Bobrow 1975 p 45
183. ein h herer systolischer Blutdruck beim Schichtleiter im Team im Vergleich zum Netzer im Team festgestellt werden was auf die h here Verantwortung des Schichtleiters zur ckgef hrt werden kann 85 Es konnte der kardiovaskul r entlastende Einfluss sozialer Unterst tzung w hrend der Arbeit bei Lehrern auf den systolischen und diastolischen Blutdruck im Tagesverlauf nachgewiesen werden In stressreichen Situationen wurden h here Blutdruckwerte gemessen als in Situationen die als weniger stressreich von den Probanden angesehen wurden Lehrer mit hoher sozialer Unterst tzung zeigten geringere systolische und diastolische Blutdruck werte als Lehrer mit geringer sozialer Unterst tzung Steptoe 2000 Es gibt weiterhin einen Zusammenhang zwischen h herem Berufsstatus bei M nnern und Frauen einerseits und einem erh hten Blutdruck im Tagesverlauf andererseits als Reaktion auf mentalen Stress Blumenthal Thyrum amp Siegel 1995 Bei Fluglotsen konnte ein Zusammenhang zwischen dem Blutdruck und der Aufgabenschwierigkeit festgestellt werden Cobb amp Rose 1973 Rose amp Fogg 1993 Vogt amp Kastner 2001 Bei realer Computerarbeit konnte in einer Feldstudie bei Versicherungsangestellten ein erh hter Blutdruck bei Arbeitsunterbrechung nachgewiesen werden Johansson amp Aronsson 1984 Sowohl der systolische als auch der diastolische Blutdruck unterscheidet sich zwischen Arbeitstagen und arbeitsfreien Tagen Steptoe Roy a
184. eine a 83 1 3 2 1 3 2 F zit zum Bl tdr ck 2322222182232 28 eine Re ashe ae ate te eek 88 1 3 2 1 4 Elektr derma le Aktivit t nienn an RER ir ii eas ee ie eee 90 1 3 2 1 4 1 Befundlage zur Elektrodermalen Aktivit t uesesssessensesnenneneenennennennennennenenonnonnennennennenennnan 91 1 3 2 1 4 2 Fazit zur elektrodermalen Aktivit t uuceessessesnenessessensennennennennnnennonnennennennennnnnnnonsennennennennnnenan 95 1 3 3 Zusammenfassende Beurteilung der Biosignale als Indikatoren mentaler Beanspruchung 98 1 3 4 Kognitive Mechanismen bei Dekodierungsprozessen und das Kodierungsproblem 101 1 3 4 1 Bedeutung des Kodierungsproblems f r die vorliegende Untersuchung uesesesesessersensensennennennn 107 2 EMPIRISCHER TEID u us hs 2 8 88 nase arena ERDE DE 110 2 1 1 Fragestellung und OperationalisierUng eee eee cee ceeecseeeeeeeeeeeeeeseeeeeesecesecaecssecsaecsaesseeeseeeneeegs 110 2 2 METHODIK a 44 4234 asRaR aka ER E E EEE r EE O easededen sei E Ee 112 2 2 1 Stimulusmaterial und Paradigma eesseeseseeeseseeeseserersserresrestesrsserrresertentesrenteseertssentestestenteresresrent 112 22 DS TICHprobe we a ann e sk E EEr a EE e e E Er oer TTE RS 114 2 2 3 Vers chsaufbaUs c nei site vtec ance r a bin E oe p a EEEE E EEES A E OEE EARS 114 2 2 4 Versuchsdurchf hruns 20 280 retr aer i Es ip EErEE EEr IST 115 2 2 9 Datenautzerchnun gs ssie eisenos i
185. eitraum immerhin eine durchaus ausreichende intraindividuelle Varianz der Verlaufswerte erreicht wird So wurden in der vorliegenden Untersuchung f r die Herzrate und den systolischen und diastolischen Blutdruck einfache Differenzwerte zwischen individuellem Minimalwert und jeweiligem Verlaufswert gebildet Bez glich der elektrodermalen Parameter wurden bliche Korrekturfaktoren verwendet die die Minima und Maxima der Probanden aber ebenfalls ber cksichtigen Rangekorrektur nach Lykken Lykken Rose Luther amp Maley 1966 f r das Hautleitwertsniveau SCL Rangekorrektur nach Schandry 1996 bzw Boucsein 1992 f r die Amplitude der Hautleitwertsreaktionen SCRkorr 2 2 7 4 2 Kennwertbildung der peripherphysiologischen Daten F r die elektrodermale Aktivit t wurden die Amplituden der Spontanaktivit t SCR und das Hautleitwertsniveau SCL als psychophysiologische Beanspruchungsma e herangezogen Die Kennwertbildung folgte im Wesentlichen den Empfehlungen von Walschburger 1975 1976 Die Artefaktinspektion der elektrodermalen Reaktionen SCR erfolgte mit Hilfe des Softwareprogramms EDR PARA Dr F Sch fer Institut f r Psychologie Universit t Gesamthochschule Wuppertal Das Programm identifiziert semi manuell nach festgelegten Algorithmen Amplituden der Hautleitwertsreaktion SCR wobei die Entscheidung ber Annahme oder Verwerfung der SCR dem Anwender berlassen bleibt Die Identifikation der Atemartefakte erfolg
186. eitschrift f r Klinische Psychologie 26 1 31 37 Houtveen J amp Molenaar P C M 2001 Comparison between the Fourier and Wavelet methods of spectral analysis applied to stationary and non stationary heart period data Psychophysiology 38 5 729 735 Huber H P amp Gramer M 1993 Cardiovascular response patterns during different types of stress Studia Psychologica 35 4 5 290 292 H ttner J Wandke H amp R tz A 1995 Benutzerfreundliche Software Psychologisches Wissen f r die ergonomische Schnittstellengestaltung Berlin Paschke Verlag Huynh H amp Feldt L S 1976 Estimation of the box correction for degrees of freeedom from sample data in randomized block and splitplot designs Journal of Education Statistics 1 69 82 Izso L amp Lang E 2000 Heart period variability as mental effort monitor in human computer interaction Behaviour and Information Technology 19 4 297 306 Jasper H H 1958 The ten twenty electrode system of the International Federation Electroencephalography and Clinical Neurophysiology 10 371 375 Jennings J R 1986 Do cardiovascular changes indicate energetic support of information processing In J R Jennings amp M Coles Eds Handbook of cognitive psychophysiology Central and autonomic nervous system approaches pp 199 216 New York Wiley 236 Jennings J R amp McKnight J D 1994 Inferring vagal tone fro
187. eitwiderstand bei l ngeren Aufzeichnungszeitr umen mehrere Stunden ver ndert Dies beeinflusst das SCL als tonischen Parameter der EDA mehr als andere phasische elektrodermale Parameter Weiterhin muss beim SCL a priori mit einer gro en Zwischenpersonenvarianz gerechnet werden die auf individuelle Organunterschiede z B Dicke der Epidermis Anzahl von Schwei dr sen pro cm zur ckgef hrt werden kann Diese Interpersonenvarianz macht die Auswertung von Unterschieden zwischen zwei Probandenstichproben oft schwierig Insofern sind die Ergebnisse zum SCL vorsichtig zu interpretieren und bed rfen zur Absicherung weiterer Untersuchungen Insgesamt scheinen die verschiedenen Aspekte mentaler Beanspruchung bei Dekodierungsprozessen eher durch beta adrenerge Prozesse vermittelt zu sein Denn die eher beta adrenerg beeinflusste HRDiff zeigte unterschiedliche Verl ufe beider Kodealphabete an w hrend dies f r das eher alpha adrenerg beeinflusste SBP und den Art Mitteldruck nicht nachgewiesen werden konnte Die ereigniskorrelierten Hirnpotenziale zeigten keinerlei systematische Unterschiede weder zwischen den Gruppen noch innerhalb der Pr fphasen an M glicherweise lag der Grund daf r in der zu geringen Stichprobe was zu gro en Standardabweichungen der Stichprobenmittelwerte f hrte 208 Weiterhin kann auch vermutet werden dass die EKP fiir diese Art von mentaler Beanspruchung zu empfindlich reagieren Mit Hilfe der EKP werden
188. ektroden wurden am oberen Drittel des Brustbeins Manubrium sterni und in H he der 6 Rippe links f nfter Intercostalraum der vorderen Axillarlinie positioniert Die Referenzelektrode wurde am Ende des Brustbeins Prozessus Xiphoideus angebracht 117 Es wurden Einmalelektroden vom Typ Blue Sensor VL 00 S Fa Medicotest GmbH Andernach verwendet Diese Elektroden sind mit einem dezentralen Druckknopf versehen und speziell f r Langzeitaufzeichnungen konzipiert Voruntersuchungen in der eigenen Arbeitsgruppe konnten zeigen dass diese Elektroden hinsichtlich Artefakten und Datenausfall herk mmlichen Elektroden mit zentralem Druckknopf berlegen sind Blutdruck Der Blutdruck wurde zwischen den einzelnen Versuchsteilen diskontinuierlich am rechten Oberarm an der Arteria brachialis mit dem Blutdruckautomaten BOSO TM 2430 Fa Bosch amp Sohn GmbH amp Co Jungingen aufgezeichnet Dieses Ger t arbeitet oszillometrisch mit einem Druckaufnehmer und nicht nach dem bekannten Riva Rocci Verfahren EDA Die Aufzeichnung der EDA folgte im Wesentlichen den Empfehlungen von Walschburger 1975 1976 Die Elektroden wurden thenar und hypothenar an der nicht dominanten Hand bei allen Probanden die linke Hand positioniert Walschburger 1975 1976 mit der rechten Hand hatten die Probanden in einigen Versuchsteilen die PC Tastatur zu bedienen Vor Anbringen der Elektroden wurden die Handinnenfl chen mit 70 igem Athylalkohol Isopropanol
189. elen Kodes mit unterschiedlicher Dekodierungszeit sollten jeweils zu einem neuen Kodealphabet zusammengestellt werden die sich damit deutlicher voneinander unterschieden als diejenigen die bisher in den geschilderten Analysen verwendet wurden Damit sollte erreicht werden dass die Unterschiede zwischen diesen nun restrukturierten Kodealphabeten in den psychophysiologischen Parametern deutlicher hervortreten w rden unten geschildertes Vorgehen verdeutlicht diese Restrukturierung Als psychophysiologische Beanspruchungsindikatoren wurden nur die Parameter des EEG EKP und EEG Frequenzen in die Analyse der psychophysiologischen Effekte einbezogen da bei dem vorliegenden Design nur f r das EEG eine reizbezogene Analyse m glich war Daher wurden nur diejenigen Probanden eingeschlossen die auch in die urspr ngliche EEG Analyse einbezogen wurden 2 5 1 Einschlusskriterien der Kodes Es wurden nur die Dekodierungszeiten der richtigen Antworten verwendet Alle falschen oder fehlenden Antworten wurden wie auch in der Analyse der urspr nglichen Kodealphabete ausgeschlossen Da die Streuung der Dekodierungszeit einzelner Kodes gro war wurden Extremwerte der Dekodierungszeiten der jeweiligen Kodes aus der Analyse ausgeschlossen wenn die Dekodierungszeit des einzelnen Kodes in der jeweiligen Pr fphase ber 2 Standardabweichungen des Gruppenmittelwerts f r den spezifischen Kode in einer der beiden Kodealphabete betrug Diese Art der
190. elmann amp R I Kitney Eds The Beat by Beat Investigation of Cardiovascular Function pp 216 253 Oxford Oxford University Press M ller B amp Basler H D 1993 Kurzfragebogen zur aktuellen Beanspruchung KAB Weinheim Beltz Test Mussgay L Niegot F amp R ddel H 2001 The assessment of blood pressure variability in behavior modification The identification of relevant situation and mood factors In J Fahrenberg amp M Myrtek Progress in Ambulatory Assessment Computer assisted psychological and psychophysiological Methods in Monitoring and Field Studies Bern G ttingen Hogrefe amp Huber Publishers Muthig K P 1990 Informationsaufnahme und Informationsverarbeitung In C Graf Hoyos amp B Zimolong Hrsg Ingenieurpsychologie Enzyklop die der Psychologie Bd D IIV2 S 92 120 G ttingen Hogrefe Myrtek M 1985 Adaptation effects and the stability of physiological response to repeated testing In A Steptoe H R ddel amp H Neus Eds Clinical and methodological issues in cardiovascular psychophysiology pp 93 106 Berlin Springer Myrtek M Br gner G amp M ller W 1996 Validation studies of emotional mental and physical workload components in the field In J Fahrenberg amp M Myrtek Eds Ambulatory assessment Computer assisted_ psychological and psychophysiological methods in monitoring and field studies pp 287 304 Kirkland USA Hogrefe amp Hu
191. en Reaktionen als Zeichen des erh hten Energiebedarfs zur Aufgabenbearbeitung und auch in Erwartung folgender mentaler Belastung aufgetreten sind Letzteres w re bez glich der Erfassung mentaler Beanspruchung ein st render Einfluss gewesen der die Absch tzung der H he der mentalen Beanspruchung aufgrund der physiologischen Reaktionen behindert h tte Diese antizipatorische physiologische Aktivit tssteigerung war in der vorliegenden Untersuchung nicht vollst ndig auszuschlie en d rfte aber nicht so entscheidend gewesen sein da die HR jeweils ber die gesamte Dauer der Pr fphase gemittelt worden ist so dass der Einfluss eines antizipatorischen HR Anstiegs vor Beginn der Pr fphase oder auch der initialen Aktivierung am Beginn der Pr fphase nur wenig ins Gewicht f llt Weiterhin muss bei der Bewertung und Verwendung psychophysiologischer Kennwerte wie der HR als Indikator mentaler Beanspruchung diskutiert werden ob die Reaktionen des jeweiligen physiologischen Systems hier insbesondere des kardiovaskul ren Systems auf alle Arten von Informationsverarbeitung gleichsinnig ausfallen oder ob bestimmte Arten der Informationsverarbeitung unterschiedliche physiologische Antworten provozieren Wie in einem anderen Zusammenhang schon erw hnt ist von einer allgemeinen psychophysiologischen Aktivierung nicht auszugehen so dass die verschiedenen Biosignale unter einer bestimmten Bedingung durchaus in entgegengesetzte Richtungen reagieren k n
192. en die EEG Ableitung ung nstig beeinflussen Waschen Sie sich bitte nicht direkt am Tag des Experimentes die Haare Dies ist ebenfalls ung nstig f r die EEG Messung Es besteht die M glichkeit sich nach dem Versuch im Labor die Haare zu waschen Dies ist evtl n tig da ein Elektrodengel verwendet wird um eine Verbindung zwischen den Ableitelektroden und der Kopfhaut herzustellen Ein Handf n mit zus tzl Kaltlufteinstellung und Haarshampoo sind im Labor vorhanden Bitte bringen Sie ein Handtuch zum Experiment mit Das Experiment wird Ihre Aufmerksamkeit beanspruchen Bitte kommen Sie daher m glichst ausgeruht am Tag der Messung ins Labor Das Experiment wird insgesamt ca 2 Stunden dauern Bringen Sie bitte gen gend Zeit mit damit kein Zeitdruck entsteht falls das Experiment doch mal etwas l nger dauert Wir freuen uns auf die Zusammenarbeit mit Ihnen Mit freundlichen Gr en Sven Ribback Dipl Psych Telefonnummer f r R ckfragen 0331 977 2893 Raum102 0331 977 2823 Labor Raum113 257 4 1 3 Instruktionen Allgemeine Instruktionen Zun chst herzlichen Dank f r Ihre Bereitschaft an dieser Untersuchung teilzunehmen Stellen Sie sich bitte folgende Situation vor Sie sind in einer Feuerwehrleitstelle mit der verantwortungsvollen Aufgabe betraut worden unter der Rufnummer 112 eingegangene und von einem Kollegen bereits kodierte Notrufe so zu bearbeiten da der Einsatz von Ger t
193. en nun nach Entfernung von Extremwerten diejenigen Kodes verwendet die in Kodealphabet 1 ihren Lerngewinn zeigten Dazu wurden diejenigen Kodes ausgew hlt die in Pr fphase 1 in Kodealphabet 1 l ngere Dekodierungszeiten aufwiesen als in Kodealphabet 2 und sich in Pr fphase 6 einander angen hert hatten und keine signifikanten Unterschiede in den Dekodierungszeiten zwischen beiden Kodealphabeten zeigten oder deren Dekodierungszeiten in Kodealphabet 1 geringer als in Kodealphabet 2 waren Kode Nr 2 7 8 10 42 51 52 und 6 30 46 Weiterhin wurden diejenigen Kodes eingeschlossen die in Pr fphase 1 keine Unterschiede in den Dekodierungszeiten zwischen Kodealphabet 1 und 2 zeigten wenn sie dann in Pr fphase 6 in Kodealphabet 1 geringere Dekodierungszeiten als Kodealphabet 2 aufwiesen Kode Nr 23 29 32 48 Es konnte f r die so entstandenen Kodealphabete eine signifikante Interaktion der Dekodierungszeiten nachgewiesen werden s u Da eine reizbezogene Analyse nur mit den EEG Daten technisch m glich war konnte nur f r diese psychophysiologischen Parameter eine erneute Datenauswertung durchgef hrt werden 212 3 2 1 1 Zu den Ergebnissen der Leistungsdaten der restrukturierten Kodealphabete Die Leistungsdaten zeigten nicht die erhoffte Verbesserung der Daten gegen ber den urspr nglichen Kodealphabeten Denn es konnte kein signifikanter Zwischensubjekteffekt und auch in den Einzeltests in den ersten Pr fphasen kein Un
194. en und motivationalen Charakter besitzt Dennoch ist Kramer zuzustimmen wenn er folgert dass die SCRfreq also die nicht reizbezogene unspezifische SCR sensitiv f r das Niveau der allgemeinen Aktivierung ist welche die Bereitstellung unspezifischer Verarbeitungskapazit ten ausdr ckt was mit den oben zitierten Studien belegt werden kann Weiterhin bescheinigt Kramer der EDA eine hinreichende Reliabilit t zur Messung mentaler Beanspruchung was er aus der oft systematischen Beziehung zwischen EDA und Aufgabenanforderungen folgert Einige au erexperimentelle Einflussfaktoren sind zu ber cksichtigen Bei der Messung ist mit gro en pr experimentellen interindividuellen Unterschieden in der Auspr gung der EDA zu rechnen die durch geeignete Messwertkorrekturen verringert werden sollten vgl Boucsein 1992 Schandry 1996 Neben Bewegungen die durch bequeme Sitzhaltung des Probanden im Experiment vermieden werden sollten stellt die Atmung die gr te Artefaktquelle dar Jeder tiefe Atemzug ruft eine SCR hervor die mit der experimentellen Aufgabenbearbeitung nicht im Zusammenhang steht 95 Daher sollte bei jeder EDA Messung die Atmung als Kontrolle zeitparallel aufgezeichnet und alle sog Atemartefakte nach der Messung offline aus der Messung eliminiert werden Dazu stehen geeignete Artefakt Kriterien zur Verfiigung s Boucsein 1992 Diese Einflussfaktoren erschweren die Messung der EDA im Feld Der Einfluss des menstrue
195. endet werden dass dies auch nicht anders zu erwarten gewesen w re da die EKP Komponenten unter 1000 mSek normalerweise mit Kurzzeitged chtnisprozessen in Verbindung gebracht werden Erst sp tere Komponenten slow waves korrespondierten mit der hier interessierenden Ged chtnissuche Dem kann entgegnet werden dass jeder Ged chtnisabruf aus dem mittelfristigen und Langzeitged chtnis auch mit Kurzzeitged chtnisprozessen zusammenh ngt Daher war die Untersuchung von Komponenten unter 1000 mSek erfolgversprechend M glicherweise sind die EKP Unterschiede in den positiven Komponenten durch Negativierungen aufgrund beginnender Abrufprozesse berlagert worden Kok 1997 S 29f Es war aufgrund des Designs in der vorliegenden Untersuchung nicht m glich einzelne kognitive Prozesse und unterschiedliche Ged chtnisstrategien isoliert zu erfassen Daher konnte nicht zwischen Informationsaufnahme und Abruf der Kodebedeutungen aus dem Ged chtnis unterschieden werden Weiterhin konnte nicht gekl rt werden welche individuellen Strategien die Probanden anwendeten So konnte z B nicht festgestellt werden ob und ab welcher Pr fphase die mittlere Begriffsebene in Kodealphabet 1 m glicherweise als redundant eingesch tzt und ignoriert worden ist 202 3 1 1 2 Zu den Ergebnissen der Leistungsdaten und subjektiven Daten Zur Untersuchung unterschiedlicher Aspekte mentaler Beanspruchung wurde ein Kodealphabet 1 mit drei Begriffsebenen und ein Ko
196. engren Odenrick amp Ericson 1995 T Fahrenberg amp Foerster 1996 T Fahrenberg Foerster amp Wilmers 1995 T Huber amp Gramer 1993 T K hler 1996 T K hler Scherbaum amp Ritz 1995 T Larkin Ciano Federoff amp Hammel 1998 T Manzey 1986 T Oshima Miyano Yamashita Owashi Suzuki Sakano amp Higushi 2001 T Seibt Boucsein amp Scheuch 1998 T Sloan Shapiro Bagiella amp Bigger 1996 T Sharpley 1994 T V gele 1998 T Stroop Test Aslan Nelson Carruthers amp Lader 1981 1 Caudell amp Galucci 1995 T Holroyd Westbrook Wolf amp Badhorn 1978 T 12 Moya Albiol Salvator Costa Martinez Sanchis Gonzalez Bono Ricarte amp Arnedo 2001 T Arbeitsged chtnis Abruf Hanson Schellekens Veldman amp Mulder 1993 T Schwer Furedy amp Heslegrave 1984 T Vincent Craik amp Furedy 1996 T Feldstudien Berufsbelastung im Tagesverlauf Myrtek Br gner amp M ller 1996 T Rau amp Richter 1996 T Zeier Haeseli amp Fischer 2001 T Unterscheidung Arbeitstag vs arbeitsfreier Tag Myrtek Fichtler Strittmatter amp Br gner 1999 T Sozialprestige des Berufs Hohe Arbeitsbelastung bei B roarbeitern Matthews Raeikkoenen Everson Flory Marco Owens amp Lloyd 2000 T Vrijkotte van Doornen amp De Geus 2000 T Vrijkotte Riese amp De Geus 2001 T Einfluss der Nachtschicht Boucsein amp Ottmann 1996 L Handl
197. ennnnnnnnnnennnernennnn 184 2 5 2 Ergebnisse der Leistungsdaten der restrukturierten Kodealphabete ueuussn sn 187 2 5 2 1 Anzahl der Fehler der restrukturierten Kodealphabete u 222u20ussennennennennennennennennenennennennennennennnn 187 2 5 2 2 Dekodierungszeiten der restrukturierten Kodealphabete 2222222020ennennennennenenennenennennennennenennn nn 188 2 5 2 3 Zusammenfassung der Leistungsdaten der restrukturierten Kodealphabete usesssessersennennennenn 189 2 5 3 Ergebnisse zentralnerv ser Parameter der restrukturierten Kodeliste nsessessessneennesnnennnn 190 2 5 3 1 EEG Ereigniskorrelierte Hirnpotenziale der restrukturierten Kodealphabete ueneeene 190 2 5 3 2 Zusammenfassung der Ergebnisse der EKP der restrukturierten Kodealphabete enen 194 2 5 3 3 EEG Frequenzb nder der restrukturierten Kodealphabete ruu2sussensennennennenneneneennenennennennenennnen 195 2 5 3 3 1 EEG Frequenzb nder Theta seerne ere iE R E A n a EEE A ES a 195 2 5 3 3 2 EEG Frequenzb nder Beta 2 Band uessesssssesnesnssnensnennansnesnansnennnnnnennansnennnnnnnsnnnnnesnnnnnann 196 2 5 3 4 Zusammenfassung der Ergebnisse der EEG Frequenzen der restrukturierten Kodealphabete 198 3 DISKUSSION us 28 ea ER RI DE biueccemenesoiens 199 3 1 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE 0 ccccscccsesssssesscsece
198. entaler Beanspruchung s oben wird daher ein auf dem vorher Gesagten aufbauendes erweitertes Modell mentaler Beanspruchung vorgeschlagen das der vorliegenden Untersuchung als theoretischer Hintergrund dient Dabei wird von einer Gesamtbeanspruchung ausgegangen die sich aber aus psychischer statt mentaler Beanspruchung einerseits und physischer Beanspruchung andererseits zusammensetzt Der auff lligste Unterschied zum oben dargestellten Modell ist dass die psychische Beanspruchung nochmals in emotionale und mentale Beanspruchung unterteilt wird Auch hier befinden sich also emotionale und mentale Beanspruchung als Begriffe auf einer Begriffsebene Diese Differenzierung herk mmlicher Modelle wird als durchaus sinnvoll erachtet da beide Beanspruchungsarten durch verschiedene Belastungsfaktoren ausgel st werden In Erweiterung des oben dargestellten Modells wird die mentale Beanspruchung nun weiter aufgeteilt in psychomotorische perzeptive und kognitive Beanspruchung Diese drei genannten Beanspruchungsarten werden durch aufgabenspezifische Belastungsfaktoren ausgel st wobei jeweils ein anforderungsspezifischer Aufwand identifiziert werden kann der die jeweilige anforderungsspezifische Beanspruchung schlie lich ausl st 13 In Ubereinstimmung mit obigem Modell wird die emotionale Beanspruchung durch ausf hrungsspezifische genauer bedingungsspezifische Belastungsfaktoren direkt ausgel st vgl Abb 2 Auf die vielf ltige
199. er Regel eine Sensitivit t innerhalb der psychologischen Beanspruchungsforschung zugesprochen z B Manzey 1998 Die genaue Recherche des Literaturstandes zeigt jedoch dass diese Einsch tzung nur bedingt richtig ist Vor allem bez glich der externen Validit t sind Zweifel ge u ert worden Nickel 2001 Nickel Eilers Seehase amp Nachreiner 2002 W hrend innerhalb der Person oftmals eine hohe Reliabilit t erreicht wird ist dies zwischen Personen eher selten der Fall Das bedeutet dass der Einfluss der experimentellen Belastungsbedingung sich als eher gering erwiesen hat Sch tte amp Nickel 2002 Die jeweiligen Ergebnisse h ngen von der Wahl des Parameters der HRV MQSSD 0 1 Hz Komponente Herzperiodendauer etc und auch von der Methode der Frequenzanalyse ab In den meisten Untersuchungen wurde die Fast Fourier Transformation FFT zur Frequenzanalyse der HRV herangezogen Obwohl die Probleme bez glich der mathematischen Voraussetzungen der etablierten FFT diskutiert werden z B Nickel Nachreiner Zdobych amp Yanagobori 1998 wird kaum in Erw gung gezogen dass die zunehmend berichtete mangelnde Validit t und Reliabilit t der 0 1 Hz Komponente der HRV m glicherweise auch auf Ungenauigkeiten der Auswertungsmethode FFT zur ckzuf hren sein k nnte Nickel Eilers Seehase amp Nachreiner 2002 Erst in letzter Zeit wurden von einigen Forschern andere Verfahren eingesetzt da die mathematischen Voraussetzungen der F
200. er schwierigen Mission in einem Flugsimulator gegen ber einer leichten Mission verringert ist wenn gleichzeitig eine akustische Diskriminationsaufgabe zu bearbeiten war Ein hnliches Ergebnis konnten Wickens Kramer Vanasse amp Donchin 1983 bei unterschiedlich schwierigen Trackingaufgaben mit einer akustischen Sekund raufgabe erzielen Aus dem vielf ltigen Forschungsstand zu verschiedenen kognitiven Prozessen zu deren Analyse die P300 herangezogen wird soll im folgenden die Literatur zu Ged chtnisabrufprozessen genauer dargestellt werden da auch in der vorliegenden Untersuchung das EKP bei Ged chtnisabrufprozessen analysiert wurde Die meisten EKP Studien beziehen sich auf das Kurzzeit oder Arbeitsged chtnis Baddeley z B 1986 und weniger auf das mittelfristige und Langzeitged chtnis Obwohl in der vorliegenden Untersuchung der Abruf aus dem mittelfristigen Ged chtnis analysiert wurde sollen die Studien zum Arbeitsged chtnis hier als Referenz herangezogen werden da bei jedem Abruf aus dem mittelfristigen und Langzeitged chtnis immer auch Prozesse des Kurzzeitged chtnisses beteiligt sind Dabei ist es unentschieden welche Ursachen die h ufig beobachtete Verringerung der P300 Ged chtnissuchaufgaben hoher Intensit t hat Kok 1997 M glicherweise verringern gleichzeitig ablaufende Vergleichsprozesse und Behalten des Ged chtnismaterials die Ged chtnisressourcen z B Strayer amp Kramer 1990 Ebenso unklar ist ob d
201. er wichtiger Aspekt betrifft das Lernen der Kodebedeutungen Bevor die Kodes den Probanden zum Dekodieren vorgelegt werden k nnen m ssen die Kodebedeutungen in einem vorher stattfindenden Lernprozess eingespeichert werden Dies wurde in der vorliegenden Untersuchung durch eine Lernphase realisiert in der die Kodes zusammen mit deren Bedeutung einzeln den Probanden pr sentiert wurden Dabei fand eine paarweise Zuordnung der Kodes mit deren jeweiliger Bedeutung statt Paar Assoziationslernen Es wurden zwei verschiedene Kodealphabete verwendet In einem stark strukturierten Kodealphabet wurde der jeweilige Sachverhalt durch drei Buchstabengruppen ausgedr ckt Jede der Buchstabengruppen enthielt eine Abk rzung f r einen Begriff der einen Hinweis auf den Sachverhalt gab Der erste Begriff stand f r einen eher allgemeinen Hinweis auf den Sachverhalt der zweite Begriff grenzte den Bereich weiter ein und der dritte Begriff spezifizierte schlie lich den genauen Sachverhalt In einem zweiten Kodealphabet wurden die gleichen Sachverhalte thematisiert Allerdings fehlte hier in jedem Kode der mittlere Begriff Es wurde angenommen dass in diesem zweiten schwach strukturierten Kodealphabet die Enkodierung weniger Zeit beanspruchen m sste weil weniger Buchstaben pro Kode vorhanden waren Im ersten Kodealphabet waren mehr Buchstaben pro Kode enthalten was den perzeptiven Aufwand erh hen und damit die Enkodierung verl ngern m sste 108
202. ergetischen Konzepten mentaler Beanspruchung verwendet wurde Energie wird als diejenige metabolische Kapazit t definiert die zur Aufgabenbearbeitung notwendig ist Jennings 1986 p 200 30 Die Ansicht einer allgemeinen Aktivierung wurde schon oft kritisiert Neben dem oben schon erw hnten psychophysischen Kovariationsproblem z B Lang 1971 Fahrenberg 1987 was gegen die Annahme einer allgemeinen Aktivierung spricht kann au erdem von einer Diversifizierung der Aktivierungsrichtungen ausgegangen werden die dem Konstrukt widerspricht Lacey z B 1967 Damit wird der Sachverhalt beschrieben dass manche Biosignale unter Aktivierungsbedingungen ansteigen w hrend gleichzeitig sich andere physiologische Indikatoren im Vergleich zu Ruhebedingungen verringern Dies gilt z B f r die Orientierungsreaktion Sokolov 1960 bei deren Auftreten die Herzrate kurzfristig sinkt w hrend die elektrodermale Aktivit t ansteigt Au erdem wurden im Verlauf der weiteren Forschung psychophysiologische Reaktionsmuster Foerster Schneider amp Walschburger 1983 identifiziert was mit der Annahme einer allgemeinen Aktivierung nicht zu vereinbaren ist Diese Reaktionsmuster beschreiben z B dass ein Individuum auf einen bestimmten Reiz oder Situation ein gleichartiges physiologisches Reaktionsmuster zeigt wie die anderen Individuen der Bezugspopulation Daher erscheint es sinnvoll innerhalb der Beanspruchungsforschung nach bestimmten Reaktionsmus
203. erhindert So kann davon ausgegangen werden dass initiale Aktivierungsprozesse nur in der ersten der sechs experimentellen Pr fphasen enthalten waren Die subjektive Beurteilung der Beanspruchung wurde zwischen allen experimentellen Phasen per Fragebogen erhoben Die Leistungsdaten wurden in Form von Dekodierungszeiten und Fehler unzureichende oder fehlende Beschreibung der Notfallsituation erfasst 111 2 2 Methodik 2 2 1 Stimulusmaterial und Paradigma Das Stimulusmaterial wurde aus einem Kodealphabet wie es zur Kommunikation in Feuerwehrleitzentralen verwendet wird ausgew hlt Dabei handelte es sich um Buchstabenkombinationen die Abk rzungen von Notfallsituationen darstellten Aus insgesamt 206 Kodes Alarmierungsstichworte wurden 54 ausgew hlt die die h ufigsten Notfallsituationen darstellen vollst ndiges Kodealphabet s Anhang Aus folgenden Notfallklassen wurden jeweils 6 Kodes in die Analyse einbezogen e Feuer e Verkehrsunfall e Notlagen von Personen e Auslaufen und Eindringen von Fl ssigkeiten e Einst rze und lose Bauteile e sonstige Hilfeleistungen F r jede Notfallsituation wurde eine Buchstabenkombination Kode ausgew hlt Dabei wurde wie folgt vorgegangen Die Situationsbeschreibungen aus dem Einsatzbereich der Feuerwehr sind weitaus komplexer als die in vielen Studien verwendeten einfachen Computerbefehle Daher waren zur Beschreibung eines Notfalles mehrere Begriffe und damit mehrere Begri
204. erigkeit und oder Komplexit t der Aufgabe und die Leistungsvoraussetzungen F higkeit und Motivation der Person Gaillard 1993 Gopher amp Donchin 1986 Kantowitz 1988 Kuhmann 1994 O Donnell amp Eggemeier 1986 Richter amp Hacker 1998 Wieland Eckelmann 1992 Die psychophysiologische Analyse mentaler Beanspruchung hat das Ziel k rperliche Indikatoren dieser Informationsverarbeitungsprozesse und die Anstrengung der Person zu identifizieren hnlich wie dies in der Arbeitsphysiologie bez glich k rperlich muskul ren Beanspruchungen geschieht Verglichen mit der Arbeitsphysiologie bestehen in der Psychophysiologie allerdings zus tzliche methodische Probleme Erstens lassen sich die k rperlich muskul ren Belastungen der Arbeitsphysiologie reliabler skalieren z B in Watt auf dem Fahrradergometer als mentale Belastungen Au erdem sind im Gegensatz zur mentalen Belastung die k rperlichen Folgen k rperlicher Belastung sehr gut bekannt vgl Manzey 1998 S 801 Ein weiteres Problem besteht in der oben thematisierten mangelnden Definitionsgrundlage mentaler Beanspruchung im Vergleich zur eindeutiger bestimmten k rperlichen Beanspruchung z B Gopher amp Donchin 1986 Wieland Eckelmann 1992 So werden zur Untersuchung mentaler Beanspruchung je nach Forschungsrichtung ergonomische Rohmert 1984 kognitiv energetische z B Boucsein 1991 Luczak 1987 ressourcentheoretische z B Gopher amp Donchin 1986 Kahneman
205. eripherphysiologische Herzschlag Blutdruck Muskelspannung elektrodermale Aktivit t und zentralnerv se EEG Biosignale als Indikatoren der mentalen Beanspruchung abgeleitet Daher dauert die Vorbereitung ca 1 Stunden und das eigentliche Experiment je nach individueller Leistung des Pbn 1 1 Stunden Zuvor ist es notwendig an einem ersten Termin an einem Ged chtnistest von ca 2 Stunde teilzunehmen Wer Interesse hat tr gt sich bitte mit Namen und Telefonnummer oder e mail Adresse in die Liste ein F r Nachfragen bitte wenden an Sven Ribback Haus 24 Raum 102 Tel 977 2893 Name Telefon oder e mail Bevorzugte Wochentage 256 4 1 2 Informationsblatt zum Experiment Informationsblatt zam EEG Versuch im Psychophysiologie Labor des Lehrstuhls f r ABO Psychologie Universit t Potsdam Campus Golm Karl Liebknecht Str 24 25 Haus 24 Institut f Psychologie Lehrstuhl f Arbeits Betriebs und Organisationspsychologie Psychophysiologisches Labor Raum 113 Wir freuen uns da Sie an einem Experiment bei dem das EEG abgeleitet wird teilnehmen Damit wir m glichst optimale Ergebnisse erzielen w re es sch n wenn Sie folgende Dinge beachten Waschen Sie sich bitte die Haare 1 2 Tage vor dem Versuch Verwenden Sie bitte au er Haar Shampoo keine weiteren Haarpflegemittel Haarkur Pflegesp lung Haargel oder Haarspray Diese k nn
206. erphysiologische Biosignale abgeleitet wurden Um die eingangs erw hnte Fragestellung zu untersuchen war daher gerade die Ableitung mehrerer Biosignale notwendig Zumal schon seit langem psychophysiologische Ein Kanal Messungen zur Erfassung k rperlicher Korrelate kognitiver und emotionaler Prozesse als unzureichend gelten Fahrenberg 1987 S 282 Explorativ war die Untersuchung auch insofern als dass Stimulusmaterial Einsatzkodes einer Feuerwehrleitstelle aus der Praxis entnommen und f r eine Laboruntersuchung verwendet wurde was nur selten geschieht Damit sollte die Anwendung psychophysiologischer Methoden in einer praxisbezogenen Fragestellung im Labor erprobt werden Dadurch mussten allerdings methodische Aspekte beachtet werden die in grundlagenbezogenen Laborexperimenten meist nicht in der hier vorliegenden Intensit t auftreten Vermutlich aus diesem Grund unterschied sich das Stimulusmaterial beider Kodealphabete in den Leistungsdaten in den ersten Pr fphasen nicht so deutlich wie es w nschenswert gewesen w re Mit artifiziellem Stimulusmaterial z B sinnlosen Silben sensu Ebbinghaus wie es oft in grundlagenbezogenen Laborexperimenten verwendet wird h tten sich die Kodealphabete sicherlich von Anfang an deutlicher unterschieden Weiterhin entstanden durch diese Art der praxisnahen Operationalisierung der Laboruntersuchung eine Reihe von St rvariablen die einen m glichen Einfluss auf die Messung besa en und daher kon
207. erungen des elektrischen Widerstands der Haut Dies wird ausgel st durch Auff llen der Schwei dr seng nge mit Schwei fl ssigkeit und anschlie ender Re absorption der Schwei fl ssigkeit durch Membranen in den Schwei dr seng ngen Diese Reaktion tritt in einem systematischen Zusammenhang mit inneren oder u eren Reizen auf vgl Boucsein 1992 Schandry 1996 Die EDA kann nur an den ausschlie lich sympathisch gesteuerten ekkrinen Schwei dr sen der Hand und Fu innenfl chen registriert werden palmare und plantare Ableitung Bei der Messung wird zwischen zwei auf der Hautoberfl che platzierten Elektroden eine schwache Gleichstromspannung angelegt Konstantspannungsprinzip Ver nderungen des Leitwerts werden als EDA registriert vgl Boucsein 1992 Schandry 1996 Die wichtigsten tonischen Parameter der EDA sind die Anzahl spontaner Hautleitwertsreaktionen pro Zeiteinheit Anzahl spontaner Hautleitwertsreaktionen engl skin conductance reactions hier SCRfreq die Gr e der SCR Amplitude und das Hautleitwertsniveau engl skin conductance level SCL 90 Zu den wichtigsten phasischen Parametern geh ren die Anzahl und die Gr e der SCR auf einzelne Reize z B in der psychophysiologischen Aussagebeurteilung der sog L gendetektion oder als Reaktion auf einzelne Bilder in der Emotionsforschung Der gr te Anteil der Untersuchungen verwendet aber die tonischen Parameter die in der folgenden Aufstellu
208. esagt dass die Dekodierungszeiten und fehlerhaften Antworten der Probanden sich in den ersten Pr fphasen in Kodealphabet 1 aufgrund des gr eren perzeptiven Dekodierungsaufwandes von Kodealphabet 2 signifikant unterscheiden Hypothese la und sich dann in beiden Kodealphabeten verk rzen werden so dass keine Unterschiede zwischen den Kodealphabeten in den letzten Pr fphasen mehr auftreten w rden Hypothese 1b Tats chlich zeigten sich zwar Unterschiede zwischen beiden Kodealphabeten in den Dekodierungszeiten in den ersten beiden Pr fphasen in der vorhergesagten Richtung aber diese Unterschiede verfehlten das Signifikanzniveau so dass die Hypothese la zur ckgewiesen werden musste Hypothese 1b kann hingegen angenommen werden Hypothese 2 Die subjektive Beurteilung der Beanspruchung steigt bei beiden Kodealphabeten von Ruhe 1 bis zur ersten Pr fphase an und nimmt dann kontinuierlich ab Zwischen den Kodealphabeten gibt es keine signifikanten Unterschiede konnte nur partiell angenommen werden Die subjektive Beurteilung der Beanspruchung nahm zwar von der Ruhephase bis zur Lernphase zu stieg dann aber nicht wie vorhergesagt weiter bis zur Pr fphase 1 an Auch ein kontinuierliches Absinken der subjektiven Beurteilung der Beanspruchung setzte nicht wie vorhergesagt bereits ab Pr fphase 1 sondern erst in Pr fphase 6 ein was jedoch nicht zufallskritisch abgesichert werden konnte Es ergaben sich aber wie vorhergesagt keine Unte
209. ese Weise kann jede regressive Schwingung die lernend gefunden wurde durch ihre Parameter Frequenz Amplitude und Phasenverschiebung verbunden mit dem Betrag der Varianzreduktion eindeutig beschrieben werden Setzt man jetzt noch voraus dass diese Varianzreduktion definiert sein soll dann bleibt am Ende ein Varianzanteil brig der nicht durch rhythmische Schwingungen erkl rt werden kann Diese Definition wurde durch den Steuerparameter Epsilon realisiert der 0 5 1 oder 2 im Programm sein kann Es werden also nur Varianzreduktionen als rhythmisch angesehen deren Varianzreduktion gr er ist als Epsilon der vorhandenen Varianz Alle Auswertungen wurden in der vorliegenden Untersuchung mit einem Epsilon 1 durchgef hrt Eine solche statistische Frequenzanalyse setzt nun keinen periodischen Abschnitt voraus der ja gar nicht existiert sondern der Abschnitt muss so lang oder kurz sein das die Frequenzparameter statistisch sicher ermittelt werden k nnen Die Fourieranalyse ben tigt f r eine hinreichend genaue Frequenzaufl sung sehr lange Abschnitte mit zeitlich konstanten Schwingungen die abh ngig von der Abschnittl nge sind Die TRS ben tigt dagegen nur kurze Abschnitte von ca einer Minute Dauer In dieser Minute sind bereits alle physiologisch relevanten Oszillationen mehrmals enthalten Durch eine zeitliche Verschiebung des Analyseabschnittes ber einen gr eren Zeitraum 2 3 Minuten ergibt sich bedingt durch
210. esondert mit dem peripherphysiologischen Datensatz der verbliebenen reduzierten Stichprobe Kodealphabet 1 n 11 Kodealphabet 2 n 14 in der von jedem Probanden alle peripherphysiologischen Daten vollst ndig enthalten waren erneut durchgef hrt was jedoch in keinem psychophysiologischen Parameter zu einem in Verlauf Richtung oder Signifikanz unterschiedlichen Ergebnis f hrte Daher wurde die Ergebnisdarstellung mit leicht unterschiedlichen Stichprobengr en in den unterschiedlichen Biosignalen beibehalten vgl Tab 6 In den Berechnungen der einzelnen psychophysiologischen Parameter weichen daher die Stichprobengr en leicht voneinander ab Kodealphabet 1 Kodealphabet 2 Leistungsdaten und subjektive Daten 16 18 Elektrodermale Parameter 11 15 Herzratenparameter inkl Herzraten Blutdruck Produkt 16 17 SBP Parameter der Herzratenvariabilit t 15 16 Blutdruckparameter 16 18 EEG Parameter 11 12 EEG Parameter restrukturiertes Kodealphabet 11 12 Tab 6 Anzahl verbliebener Probanden in den einzelnen psychophysiologischen Parametern nach Entfernung von Artefakten und Datenausfall aufgrund technischer Probleme aus der Gesamtstichprobe 125 2 2 7 4 Physiologische Daten Die Datenverarbeitung der peripherphysiologischen Daten erfolgte mit der Software PL zugeh rig zum Ger tesystem Physio Logger Fa Bablok Laborcomputer 93047 Regensburg Die Datenverarbeitung der Ereignis
211. esundheitsrelevant als die kurzfristigen Reaktionen die nicht zu Gesundheitsgef hrdungen f hren In der psychophysiologischen Beanspruchungsforschung werden zumindest in Laborstudien meist die kurzfristigen Beanspruchungsfolgen untersucht was das Festhalten der psychophysiologischen Forschung am traditionellen Belastungs Beanspruchungs Konzept erkl rt W hrend andere gesundheitsbezogene Konzepte meist nur in Feldstudien zu untersuchen sind ist dieser pragmatische Ansatz in Laborstudien gut zu operationalisieren was die vorherrschende Untersuchungsmethode der Psychophysiologie ist Denn obwohl inzwischen neuere Konzepte zum Zusammenhang von Gesundheit und psychophysische Belastung Beanspruchung vorliegen ist das Belastungs Beanspruchungs Konzept in der psychophysiologischen Beanspruchungsforschung weiterhin verbreitet So bleiben neuere gesundheitsbezogene Belastungskonzepte fast unbeachtet zsf Oesterreich 1997 2001 so z B das Konzept Anforderung Belastung Leitner 1999 Sonntag Heun amp Schaper 1992 Volpert 1975 1994 das Demand Control Modell Karasek 1979 Karasek amp Theorell 1990 das Konzept vollst ndige T tigkeit auch Auftrags Auseinandersetzungs Konzeption Hacker 1991 Richter amp Hacker 1998 das Konzept psychischer Stress am Arbeitsplatz Greif Bamberg amp Semmer 1991 und der soziotechnische Ansatz Emery amp Thorsud 1982 Strohm amp Ulich 1997 Trist 1990 Weber 1997 die nur selten in p
212. eval of source Brain 119 3 889 905 Wilson G F 2001 In flight psychophysiological monitoring In J Fahrenberg amp M Myrtek Progress in Ambulatory Assessment Computer assisted psychological and psychophysiological Methods in Monitoring and Field Studies Bern G ttingen Hogrefe amp Huber Publishers Wilson G F amp O Donnell R 1988 Measurement of operator workload with the neuropsychological workload test battery In P Hancock amp N Meshkati Eds Human mental workload pp 63 100 Amsterdam Elsevier Wilson K amp Graham S 1989 Electrodermal lability and visual information processing Psychophysiology 26 3 321 328 Wilson G F Swain C R amp Ullsperger P 1999 EEG power during a multiple level memory retention task International Journal of Psychophysiology 32 2 107 118 Wilson K 1987 Electrodermal lability and simple reaction time Biological Psychology 24 3 97 100 Winsum W van Sergeant J amp Geuze R 1984 The functional significance of event related desynchronisation of alpha rhythm in attentional and activating tasks Eletroencephalography and Clinical Neuropsychobiology 58 519 524 Wright N amp McGown A 2001 Vigilance on the civil flight deck Incidence of sleepiness and sleep during long haul flights and associated changes in physiological parameters Ergonomics 44 1 82 106 Yamaguchi Y 1981 Frontal midline theta acti
213. f r lineare Aussagen wie sie in der Hypothese 3 ausgedr ckt werden da dies zeigt dass keine Boden oder Deckeneffekte verursacht durch Extremwerte vorliegen Die Ergebnisse der Einzeltests zeigen f r die peripherphysiologischen Parameter dass viele Parameter in der Pr fphase 1 signifikant h here Werte aufweisen als in der Ruhephase 2 Die HRV das rMSSD der DiaBD und die DiaDiff zeigten in Kodealphabet 2 keinen signifikanten Anstieg Die Ergebnisse f r die EEG Frequenzen zeigen dass die zusammengefassten Pr fphasen ebenfalls nicht in allen Frequenzen mit mindestens einem signifikanten Haupteffekt h here Werte als die Ruhephase 2 vgl Tab 11 und Tab 12 erreichen Im frontalen Alpha 1 und Alpha 2 Band konnte kein signifikanter Unterschied zwischen der Ruhephase 2 und den zusammengefassten Pr fphasen nachgewiesen werden Im frontalen Alpha 2 Band zeigte sich der erwartete Unterschied nur in Kodealphabet 2 146 2 2 7 5 4 Testung auf Unterschiede zwischen vor und nachexperimenteller Ruhephase Weiterhin wurde zur Uberpriifung der Wirksamkeit der postexperimentellen Ruhephase 2 die vorexperimentelle Ruhephase Ruhephase 1 und die postexperimentelle Ruhephase Ruhephase 2 miteinander verglichen Die Probanden h tten nach dem Experiment in der Ruhephase 2 mindestens wieder auf dem vorexperimentellen Niveau zur ckgekehrt sein sollen Daher waren entweder keine Unterschiede oder signifikant geringere Werte in der Ruhepha
214. fache Signale s Muthig 1990 Hier sollte auch der emotionale Aspekt der Kodierung im Sinn der positiven oder negativen Bewertung der Kodebedeutung beachtet werden Denn neurophysiologische Befunde belegen die schnellere und oft unbewusste Verarbeitung des emotionalen semantischen Informationsgehalts eines Reizes im Vergleich mit dessen kognitiven syntaktischen Informationsgehalt Die als bedeutungsvoll bewerteten Reize erreichen unter Beteiligung der Amygdala das Zwischenhirn einige Millisekunden schneller als die kognitiven Informationsanteile die nach Bewertungsprozessen in der Amygdala ber das Gro hirn verarbeitet werden LeDoux 1998 1996 1995 1994 1989 Unterst tzt wird diese Annahme durch Reaktionszeitexperimente die eine schnellere Verarbeitung emotionaler Reize gegen ber kognitiven Reizen zeigen Zajonc 1980 1989 zum Verh ltnis zwischen Kognition und Emotion s a Ribback 1996 Die Bedeutsamkeit kann evolutionsbiologisch a priori determiniert oder durch Lernprozesse erworben sein So bekommen bestimmte Kodes in MMS eine gro e Aufmerksamkeitsrelevanz Salience wenn sie besondere Ereignisse wie z B St rf lle ausdr cken Nach dieser ersten Analyse erfolgt eine bewusste Verarbeitung mit Aufmerksamkeitsausrichtung Sie setzt z B ein wenn eine Diskrepanz zwischen Wahrnehmungsergebnissen und Erwartungen bemerkt wird Muthig 1990 102 Diese rein kognitionspsychologische Annahme bewusster Verarbeitung soll
215. ff 1998 J Tab 9 Herzratenvariabilit t Ergebnisse verschiedener Studien zur mentalen Beanspruchung 82 1 3 2 1 3 Blutdruck Bereits fr he Untersuchungen legten nahe dass der diskontinuierlich gemessene Blutdruck BD bei moderater mentaler Beanspruchung nur wenig reagiert Deutlichere systolische und diastolische Reaktionen k nnen erst bei starker Beanspruchung registriert werden Ettema 1969 Dennoch zeigen neuere Feld und Laborstudien immer wieder dass systolische und diastolische Blutdruckanstiege bei verschiedenen Arten mentaler Beanspruchung zu erwarten sind so dass der Einsatz dieses Biosignals in der vorliegenden Untersuchung sinnvoll erschien Der oft verwendete kontinuierlich gemessene Blutdruck PENAZ Technik Penaz Voigt amp Teichmann 1976 zsf Steptoe 1995 konnte in der vorliegenden Untersuchung wegen technischer Beschr nkungen der Laborausstattung nicht eingesetzt werden Es gibt jedoch eine Vielzahl von Studien welche die Sensitivit t des kontinuierlichen Blutdrucks nachweisen vgl zsf Mulder Mulder Meijman Veldman amp Roon 2000 Auch die h ufig als Indikator mentaler Beanspruchung eingesetzte Baroreflexsensitivit t s z B Mulder Mulder Meijman Veldman amp Roon 2000 konnte aus diesem Grund nicht ausgewertet werden 1 3 2 1 3 1 Befundlage zum Blutdruck Laborstudien Es konnte eine Beziehung zwischen der Aufgabenschwierigkeit und dem diskontinuierlich gemessenen Blutdruck im Flugsi
216. ffsebenen notwendig z B Notfallsituation Olteppich auf der Autobahn Kode Fl Bab w rtliche Bedeutung des Kodes Auslaufen von Fl ssigkeiten l Bundesautobahn Daher wurde von der in der Literatur empfohlenen Strategie Auslassen von Vokalen abgewichen Es wurde dagegen davon ausgegangen dass das Abk rzen mit Buchstaben das Enkodieren erleichtert Hirsh Pasek Nudelman amp Schneider 1982 und das regelbasierte Abk rzungen im sp teren Verlauf bessere Dekodierungsleistungen im Vergleich zu unsystematischen Abk rzungen erbringen Der jeweilige Kode bestand aus den Anfangsbuchstaben der Silben der Begriffe die die Notf lle beschrieben z B Ws Wasser Sn Schiene Bei zusammengesetzten Begriffen wurden die Anfangsbuchstaben der verwendeten W rter benutzt z B VU Verkehrsunfall Pz Personenzug So entstanden aus mehreren Abk rzungen zusammengesetzte Kodes die bestimmte Notf lle beschreiben z B Notfallsituation pl tzliche Bewusstlosigkeit Kode NL k p Bl wortliche Bedeutung Notlage krank pl tzliche Bewusstlosigkeit 112 Nur selten musste von dieser Regel abgewichen und das Auslassen von Vokalen durchgef hrt werden um den jeweiligen Begriff eindeutig zu kennzeichnen z B Begriff Verkehrshindernis Kode Vkhdn oder Begriff Geb ude Kode Gbd F r jede Notfallsituation wurden zwei Kodes entwickelt die jeweils einem anderen Kodealphabet zugeordnet wurden Ein Kode enthielt
217. fikant ber die Pr fphasen w hrend weder ein Zwischensubjekteffekt noch Gruppenunterschiede in den Einzeltests auszumachen waren Die Dekodierungszeiten verk rzten sich ebenfalls kontinuierlich ber die Pr fphasen wobei kein Zwischensubjekteffekt nachgewiesen werden konnte Einzeltests ergaben nur in Pr fphase 1 einen statistischen Trend hinsichtlich einer gr eren Dekodierungszeit von Kodealphabet 1 gegen ber Kodealphabet 2 Die Werte beider Kodealphabete verringern sich ber die Pr fphasen wobei die Werte von Kodealphabet 1 bis Pr fphase 4 ber Kodealphabet 2 liegen bis sie in Pr fphase 5 zusammentreffen In Pr fphase 6 verringern sich die Werte von Kodealphabet 1 nochmals und somit liegen die Dekodierungszeiten von Kodealphabet 1 in Pr fphase 6 unter der von Kodealphabet 2 Trotz insignifikanter Ergebnisse ist zu erkennen dass der Lerngewinn in den letzten Pr fphasen in Kodealphabet 1 ca 300 mSek von Pr fphase 5 zu Pr fphase 6 gr er ist als in Kodealphabet 2 Dieser Verlauf deutet darauf hin dass der Lernprozess in Kodealphabet 1 noch nicht mit der letzten Pr fphase abgeschlossen ist 189 2 5 3 Ergebnisse zentralnerv ser Parameter der restrukturierten Kodeliste 2 5 3 1 EEG Ereigniskorrelierte Hirnpotenziale der restrukturierten Kodealphabete Die Auswertungsmethodik erfolgte analog zur EKP Auswertung der urspr nglichen Kodealphabete Daher wurden auch f r die restrukturierten Kodealphabete die Unterschiede
218. g 1996 Dabei geht eine ansteigende Belastung des verbalen Arbeitsged chtnisses meist mit einer verringerten P300 einher Cansino Ruiz amp Lopez Alonso 1999 Dies konnte auch in ERP Studien der eigenen Arbeitsgruppe beim Behalten verbalen Stimulusmaterials nachgewiesen werden z B Kusak Grune Hagendorf amp Metz 2000 Gross amp Metz 1998 Grune Metz Hagendorf amp Fischer 1996 Kusak Grune Hagendorf amp Metz 1997 Gross Metz amp Ullsperger 1992 Die P300 kann auch als Indikator der Stimulusklassifikation dienen was allerdings auch mit Prozessen des Arbeitsged chtnisses in Verbindung steht Wenn Probanden die r umliche Lage zweier Figuren vergleichen m ssen zeigt sich eine gr ere P300 wenn die Lage einer Figur verglichen mit einer zweiten Figur ver ndert ist im Gegensatz zu einer Bedingung in der beide Figuren sich in der gleichen r umlichen Lage befinden Dabei folgt der P300 bei komplexen Figuren eine negative langsame Komponente slow wave Berti Geissler Lachmann amp Mecklinger 2000 Dieses Ergebnis ist eines der wenigen die den Annahmen einer ressourcenbasierten P300 widerspricht Hier scheint eher die ver nderte r umliche Lage die Stimulussignifikanz erh ht zu haben 60 Die P300 ist hier weniger ein Indikator der verringerten Ressourcen im Arbeitsged chtnis als vielmehr das Kennzeichen einer erh hten Signifikanz des Stimulus der vom eingespeicherten Muster abweicht In einem hnliche
219. g haben diese kurzfristigen Mechanismen aber nur eine geringe Bedeutung da zwischen Informationsaufnahme und abgabe in der vorliegenden Untersuchung dem anwendungsbezogenen Design entsprechend nicht differenziert worden ist Insofern sind die psychophysiologischen Kennwerte hier auch als tonische Ma e mentaler Beanspruchung und weniger als kurzfristige phasische physiologische Reaktionen zu verstehen Hinzu kommt dass im Gegensatz zu den oben genannten Studien die mentale Belastung nicht ber Konstante bzw an das jeweilige Leistungsniveau der Probanden angepasste Belastungen pr sentiert wurden sondern Lernprozesse im Verlauf des Experiments einsetzten welche die mentale Beanspruchung herabsetzten was die Vergleichbarkeit zu Studien zur HR Adaptation vermindert Weiterhin wurde nur ein einziges experimentelles Setting operationalisiert so dass sich die Frage nach einer situations bergreifenden Reaktionsspezifitat nicht stellt Weitere Einflussfaktoren auf die psychophysiologischen Kennwerte sind Motivation Emotion und die damit zusammenh ngende Anstrengung Eine erh hte Anstrengung kann z B ber die h here Bearbeitungsgeschwindigkeit erfasst werden So ruft eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit eine sympathikoton beeinflusste HR Steigerung hervor Weiterhin konnte gezeigt werden dass erh hter Leistungsanreiz ebenfalls zu einer schwach erh hten HR f hrt Jennings 1986 p 209 Eine Alternativerkl rung bietet Fowles 19
220. g von Kodealphabeten die Terminologie der Nutzer verwendet werden Johannsen 1993 S 452 Weiterhin ist ein einheitliches Abk rzungsprinzip f r die fehlerfreie schnelle und beanspruchungsarme Dekodierung wichtig H ttner et al 1995 S 11 Eine M glichkeit besteht darin den oder die ersten Buchstaben der Begriffe zu verwenden so dass im Ged chtnis nur noch der restliche Teil des Begriffes erg nzt werden muss Wenn sich die Begriffe schon im Anfangsbuchstaben unterscheiden reicht dieser meist schon aus H ttner et al 1995 S 195 Zus tzlich muss auf die gute Unterscheidbarkeit der Kodes geachtet werden damit es nicht zu Verwechslungen und Zuordnungsfehlern kommen kann Ziel der vorliegenden Untersuchung war es neben der erw hnten psychophysiologischen Fragestellung dass vorhandene Kodealphabet neu zu gestalten und nach arbeitspsychologischen Erkenntnissen hinsichtlich des Kodierungsprozesses zu optimieren Dazu w hlten wir aus dem Originalalphabet 54 Kodes aus und restrukturierten sie auf zwei verschiedene Arten genaue Beschreibung s Abschnitt Methoden Die zu entscheidende Frage war ob und mit welchen der abgeleiteten Biosignale der unterschiedliche kognitive Aufwand beim Dekodieren beider Kodealphabete angezeigt werden w rde Bei der alphanumerischen Kodierung insbesondere bei der Gestaltung von Kodealphabeten sind neben den oben genannten allgemeinen Gestaltungsempfehlungen kodierter Informationen wei
221. gen gewechselt haben Die Arbeitsanforderungen sind hierbei entweder zu hoch berforderung oder zu gering Unterforderung f r die Kapazit t und Fertigkeiten des Besch ftigten Diese Art der Energieregulation kann ebenfalls kurzfristig erforderlich sein wenn der momentane Zustand des Besch ftigten nicht optimal ist z B bei einer Erkrankung welche die Aufgabenbearbeitung zwar behindert aber gerade noch zul sst Die Qualit t der Leistung ist nicht nur von der Informationsmenge Informationsqualit t und der Bereitstellung von Ressourcen abh ngig sondern auch vom Willen des Operateurs Anstrengung und Fertigkeiten zur Aufgabenbearbeitung mehr oder weniger zu investieren Dabei m ssen nicht zwangsl ufig durch hohe psychologische und physiologische Kosten negative Folgen entstehen Denn wenn die vermehrte Anstrengung nur kurzfristig erfolgt und die hohen Anforderungen mit interessanten Arbeitsaufgaben gekoppelt sind kann ein Gef hl der Zufriedenheit bei erfolgreicher Aufgabenbew ltigung entstehen Dies wird in gesundheitsbezogenen Modellen der Belastungsbew ltigung wie z B im Control Demand Modell von Karasek z B Karasek 1979 Karasek amp Theorell 1990 durchaus ber cksichtigt Weiterhin von Bedeutung ist der Begriff der Unterforderung Diese Arbeitsbedingung ist durch Abfolge gleichf rmiger T tigkeiten in einer monotonen Umwelt charakterisiert Die Aufgabe besteht aus sich kurzfristig wiederholenden T tigkeiten jede Minute
222. glicht wenn der Mensch die kodierten Informationen Kodes vorher erlernten Bedeutungen zuordnen kann Dabei kommt es immer wieder zu Zuordnungsfehlern Um diese zu vermeiden sollten die Kodes nach bestimmten Regeln aufgebaut sein Je nach Art der kodierten Informationen visuelle akustische oder alphanumerische Signale wurden Gestaltungsempfehlungen entwickelt Die Entscheidung ber die G te von Kodealphabeten geschieht in der Arbeitspsychologie in der Regel ber Leistungsdaten d h ber Dekodierungszeiten und Fehler Man geht davon aus dass Dekodierungsprozesse mentale Beanspruchung ausl sen Um diese mentale Beanspruchung zu erfassen werden Leistungsdaten wie Fehleranzahl und Reaktionszeiten erhoben Psychophysiologische Daten werden oft nicht herangezogen Die in der vorliegenden Arbeit postulierte Notwendigkeit der Ableitung von Biosignalen gr ndet sich auf die Annahme dass mit ihrer Hilfe zus tzliche Informationen ber die mentale Beanspruchung bei Dekodierungsprozessen gewonnen werden k nnen die mit der Erhebung von Leistungsdaten nicht erfasst werden Denn gerade dann wenn sich die Leistungsdaten zweier Kodealphabete nicht unterscheiden k nnen psychophysiologische Daten unterschiedliche Aspekte mentaler Beanspruchung emotionale und mentale Beanspruchung inklusive psychomotorischer perzeptiver und kognitiver Anteile erfassen die mit Hilfe von Leistungsdaten nicht bestimmt werden k nnen Daher wird in Erweiterung des et
223. gonomischen Gestaltung von CAD Arbeitspl tzen wurde die HRV erfolgreich eingesetzt Luczak amp Springer 2000 Auch zur berpr fung der mentalen Beanspruchung in Mensch Computer Interaktionen konnte die HRV verwendet werden Dabei diente die HRV als Bewertungsma stab zur ergonomischen Gestaltung eines Interfaces f r die Telefonauskunft Izso amp Lang 2000 und f r die Flug berwachung Rowe 2000 In einer anderen Studie zur Mensch Computer Interaktion konnte die 0 1 Hz Komponente der HRV zur ergonomischen Bewertung verschiedener Dialogtechniken men geleitet vs befehlsgeleitet herangezogen werden Pinkpank amp Wandke 1995 Die Verringerung der 0 1 Hz Komponente konnte als Ma der mentalen Beanspruchung beim Autofahren verwendet werden Dabei zeigte sich der Parameter sensitiv f r unterschiedliche Schwierigkeitsgrade der Fahrstrecke Richter Wagner Heger amp Weise 1998 Einen Zusammenhang zwischen dem mittleren Frequenzband 0 1 Hz Komponente und steigender Belastung durch unterschiedliche Flugman ver bei Flugzeugpiloten konnte in einer Feldstudie mit Piloten der niederl ndischen Luftwaffe nachgewiesen werden Hanson amp Bazanski 2001 Die angestiegene mentale Beanspruchung von Busfahrern in bestimmten Fahrsituationen bewirkte eine signifikante Abnahme der HRV Mulder Meijman O Hanlon amp Mulder 1982 Bei der ergonomischen Umgestaltung von Cockpits in Bussen konnte die HRV als Indikator der mentalen Beanspruch
224. h erscheint die Stresstheorien pauschal zusammenzufassen n Gaillard 1993 da wegen der Vielzahl unterschiedlicher Ans tze zu Stress auch entsprechend zahlreiche Stressdefinitionen existieren Wie oben bereits erw hnt kann von einer allgemeinen Stressdefinition nicht ausgegangen werden Vor allem in arbeitspsychologisch orientierten Stresstheorien und Gesundheitsmodellen rufen hohe Anforderungen am Arbeitsplatz nicht zwingend Stresssymptome hervor z B Karasek 1979 Richter amp Hacker 1998 Ebenso folgt die hier dargestellte kognitiv energetische Interpretation mentaler Beanspruchung Gaillard 1993 Gaillard amp Kramer 2000 Gaillard amp Wientjes 1994 den Aussagen des Anforderungs Belastungs Modells s u Leitner 1999 Sonntag Heun amp Schaper 1992 Volpert 1975 1994 in dem hohe Aufgaben Anforderungen eher als gesundheitsf rderlich betrachtet werden und negative gesundheitliche Folgen erst durch Fehl Belastungen entstehen 44 1 3 Befundlage zu den psychophysiologischen Indikatoren mentaler Beanspruchung Da die vorliegende Arbeit den oben dargestellten theoretischen Uberlegungen der kognitiv energetischen Leistungsmodellen mentaler Beanspruchung folgt sollten die in der vorliegenden Arbeit zu verwendeten Biosignale und psychophysiologischen Parameter hinsichtlich ihrer bisherigen Bew hrung in hnlichen Forschungskontexten zur mentalen Beanspruchung sorgf ltig ausgesucht und auf ihren Einsatz bez glich v
225. habet 2 Vermutlich wird die k rzere Dekodierungszeit von Kodealphabet 1 in Pr fphase 6 auch durch motivationale Faktoren wie h here Anstrengung und Konzentration erreicht was sich bei konstantem perzeptivem Aufwand als verringertes EKP ausdr cken kann Daf r spricht auch dass nur in Kodealphabet 2 das EKP in Pr fphase 1 tendenziell kleiner ist als in Pr fphase 6 was auf einen R ckgang des Ressourcenverbrauchs in Pr fphase 6 hindeutet Dies kann nicht in Kodealphabet 1 beobachtet werden da der Ressourcenverbrauch trotz Lerngewinns vermutlich durch erh hte Anstrengung bei konstant h herem perzeptiven Aufwand gegen ber Kodealphabet 2 ber die Pr fphasen in etwa gleich hoch bleibt Weiterhin spricht f r diese Interpretation auch die h here frontale Theta Frequenz in Kodealphabet 1 gegen ber Kodealphabet 2 s u 216 3 2 1 3 Zu den Ergebnissen der EEG Frequenzb nder der restrukturierten Kodealphabete Auch f r die EEG Frequenzen haben sich nicht die erhofften Verbesserungen der Ergebnisse durch die Restrukturierung der Kodealphabete gezeigt Insgesamt sind die Ergebnisse sogar etwas schw cher als in den urspr nglichen Kodealphabeten Nur im frontalen Theta Band war ein Zwischensubjekteffekt zu verzeichnen in dem Kodealphabet 1 h here Power zeigte als Kodealphabet 2 Im Gegensatz zu den urspr nglichen Kodealphabeten zeigte sich im Beta 2 Band nur im parietalen Bereich ein statistischer Trend ber den Verlauf der Pr f
226. hase 1 zu nach der Ruhephase 1 in beiden Gruppen Kodealphabet 1 T 2 24 p 04 Kodealphabet 2 T 3 22 p lt 00 Weiterhin konnte ein Anstieg der Werte von nach der Ruhephase 1 zur Lernphase festgestellt werden der in beiden Gruppen signifikant war Kodealphabet 1 T 3 69 p lt 00 Kodealphabet 2 T 2 05 p 05 Ein Unterschied zwischen den Pr fphasen konnte in beiden Gruppen nicht nachgewiesen werden vgl Tab 24 und Abb 28 171 vor nach Lern Pr f 1 Priif2 Priif3 Pr f4 Pr f5 Pr f6 Ruhe 2 Ruhe 1 Ruhe 1 Kode 88 2 85 4 90 5 194 0 92 0 191 4 190 5 90 6 91 3 88 3 alphabet 08 5 07 8 08 8 10 6 09 8 09 6 09 8 09 7 08 1 09 5 1 Kode 88 5 84 9 88 2 91 3 90 0 190 1 90 3 190 0 90 0 87 5 alphabet 06 7 05 7 09 0 09 8 08 0 10 2 08 3 09 3 07 1 07 3 2 T Test n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s Tab 24 Arterieller Mitteldruck mit Standardabweichungen der Gruppen Kodealphabet 1 und Kodealphabet 2 f r jede der Experimentalphasen mit Ergebnissen der Signifikanztests zwischen den Gruppen Art MD 100 95 90 85 80 75 70 Vor Nach Lernen Pr fl Pr f2 Pr f3 Pr f4 Pr f5 Pr f6 Ruhe 2 Ruhe 1 Ruhe1 E Kodealphabet 1 W Kodealphabet 2 Abb 28 Arterieller Mitteldruck f r beide Kodealphabete in den einzelnen Experimentalphasen 172 2 4 3 Ergeb
227. heatham 1983 T Unkontrollierbarkeit der exp Aufgaben SCR Steptoe Evans amp Fieldman 1997 T Steptoe Fieldman amp Evans 1993 lt 4 Stroop Test SCR Caudell amp Galucci 1995 T Ganster Schaubroeck Sime amp Mayes 1991 T 96 SCL Renaud amp Blondin 1997 T Tulen Moleman Van Steenis amp Boomsma 1989 T Bolte 2001 T Holroyd Westbrook Wolf amp Badhorn 1978 T Moya Albiol Salvator Costa Martinez Sanchis Gonzalez Bono Ricarte amp Arnedo 2001 T Reaktionszeitexperimente SCR Dillon 1966 T Fichera amp Andreassi 1998 Morell 1989 T SCL Pagano 1973 T Dembroski MacDougall amp Shields 1977 T Aufmerksamkeits H rhold 1994 T Konzentrationsaufgaben SCR H rhold amp Walschburger 1998 T Straube Schlenker Klessinger Himer amp Boven 1987 T Walschburger 1993 T Walschburger 1991 T Anagrammaufgaben SCR Walker 1996 T Lange unfreiwilliger Pausen in Mensch Computer Interaktionen SCR zsf Boucsein 2000 T Boucsein amp Thum 1996 1997 T Schaefer Sch fer amp Boucsein 2000 Thum Boucsein Kuhmann amp Ray 1995 T Konzeptidentifikations Braggio amp Pishkin 1991 aufgaben Feldstudien Autofahren SCR Helander 1978 Richter Wagner Heger amp Weise 1998 T Verwey amp Veltman 1996 T Zeier 1979 T SCL Zeier 1979 T Nachtschicht SCR Boucsein amp Ottmann 1996 J
228. hen Grundlagenstudien verwendet z B Fahrenberg Walschburger Foerster Myrtek amp Miiller 1979 weshalb eine Besprechung dieses Maes in Uberblicksartikeln zur Psychophysiologie mentaler Beanspruchung meist fehlt Der arterielle Mitteldruck stellt einen besonderen Aspekt kardiovaskul rer Aktivit t dar Er ist eine Komponente des totalen peripheren Gef widerstands und stellt in Kombination mit Herzrate systolischem und diastolischem Blutdruck einen speziellen Anteil psychophysiologischer Aktivierung dar Er ist eher alpha adrenerg vermittelt w hrend z B die Herzrate eher beta adrenerg beeinflusst wird Der arterielle Mitteldruck ist kein etabliertes Ma mentaler Beanspruchung kann aber in manchen Experimenten neue Beziehungen zwischen den psychophysiologischen Daten aufdecken Prof Dr M Myrtek Arbeitsgruppe Psychophysiologie Universit t Freiburg 1 Br pers Mitteilung v 04 07 2000 Daher wurde dieser Parameter in der vorliegenden Untersuchung ebenfalls ausgewertet F r den Arteriellen Mitteldruck Art MD konnte kein signifikanter Haupteffekt ber den Verlauf der sechs Pr fphasen nachgewiesen werden Ein Zwischensubjekteffekt oder eine Interaktion konnte ebenfalls nicht nachgewiesen werden Die Einzeltests zwischen beiden Gruppen zeigten in keiner der Experimentalphasen einen signifikanten Gruppenunterschied Die Einzeltests zwischen den Experimentalphasen zeigten ein signifikantes Absinken der Werte von vor der Ruhep
229. hen beiden Gruppen erschwert w rde Daher wurde dieser Parameter von der weiteren Datenanalyse ausgeschlossen 152 e Weiterhin muss das multiple Quadrat sukzessiver Differenzen der Herzratenvariabilit t rMSSD von der weiteren Datenanalyse ausgeschlossen werden Auch bei diesem Parameter wurde eine nicht hinreichende Sensitivit t bez glich Kodealphabet 2 festgestellt Weiterhin bestehen bez glich beider Kodealphabete keine signifikanten Unterschiede zwischen der Pr fphase 6 und der anschlie enden Ruhephase 2 was aber im Hinblick auf die vorliegende Fragestellung w nschenswert gewesen w re e Der systolische Blutdruck SysBD zeigte einen fehlenden Unterschied zwischen Pr fphase 6 und anschlie ender Ruhephase 2 in Kodealphabet 1 e Die systolische Blutdruckdifferenz SysDiff zeigte mehrere methodische Schw chen Es zeigte sich eine mangelnde Reliabilit t in beiden Kodealphabeten und ein fehlender Unterschied zwischen Pr fphase 6 und der Ruhephase 2 in Kodealphabet 1 Weiterhin zeigte sich ein nicht signifikanter Ausgangswertunterschied zwischen beiden Kodealphabeten e Der diastolische Blutdruck DiaBD zeigte eine mangelnde Sensitivit t in Kodealphabet 1 und einen fehlenden Unterschied zwischen Pr fphase 6 und der Ruhephase 2 in beiden Kodealphabeten e Auch die diastolische Blutdruckdifferenz DiaDiff wird von weiteren Analysen ausgeschlossen Es konnte nur eine unzureichende Sensitivit t in Kodealphabet
230. herheit gekl rt werden Sicherlich spielt dabei die Anstrengungsbereitschaft der Probanden eine wichtige Rolle Bei Bedingungen unter der Kontrolle der Probanden k nnte dies motivationssteigernd wirken und die Anstrengung und damit die kardiovaskul re Reaktion erh hen Weiterhin spielt auch Laceys intake rejection Hypothese Lacey 1967 Lacey amp Lacey 1978 eine Rolle s o Es gelingt auch nicht immer den Blutdruck als Beanspruchungsindikator heranzuziehen Bei Variation der Lange unfreiwilliger Pausen bei Mensch Computer Interaktionen zeigte sich kein Unterschied im diskontinuierlich gemessenen Blutdruck als Zeichen des emotionalen Stresses Thum Boucsein Kuhmann amp Ray 1995 84 Feldstudien In vielen Feldstudien Konnte ein Zusammenhang zwischen Arbeitsbelastung und erh htem Blutdruck nachgewiesen werden Dabei sollte als methodischer Standard immer ein l ngerer Arbeitsabschnitt untersucht werden 24 Stundenmessung Rau amp Richter 1996 Ein Zusammenhang zwischen hoher Arbeitsbelastung und erh hten systolischen und diastolischen Blutdruckwerten konnte in verschiedenen Studien die alle dem Demand Control Modell z B Karasek 1979 Karasek amp Theorell 1990 folgen nachgewiesen werden z B Carrere amp Evans 1992 Cesana Ferrario Sega Milesi 1996 Schnall Landisbergis amp Baker 1994 Greenlund Liu Knox amp McCreath 1995 Landisbergis Schnall Schwartz Warren amp Pickering 1995 Rau 2001
231. hexperimenteller Ruhephase 147 2 2 7 5 5 Testung auf mentale Beanspruchung in der letzten Pr fphase steady state 150 2 2 7 6 V atiablenliste 1 u He l sst hass en isintteih teen hg 154 2 3 ERGEBNISSE runs nennen kennen Gesateueevanten Gelupbevunin tons hir een A 155 2 3 1 Ergebnisse der Leistungsdaten und subjektiven Daten uusursnnssneesnensnensennennnennnnnnennnennnennne 156 2 3 1 1 Leistungsd ten Muse ienesssteedstkene iimenlun Detektei 156 2 3 1 1 1 Anzahl der Fehlern 3 22 22 talent es dee eter 156 2 3 1 1 2 Dekodierungszeiten orcas Ais eras fur ee ern Nig nel eee 157 2 3 1 2 Zusammenfassung der Ergebnisse der Leistungsdaten uunuessesesessersennennensennenneneennenennnenennennennennenennnen 158 2 3 3 Subjektive Daten 282i sn Ansehen ass EEEE EES ade Lae ie esha ts il 159 2 3 1 3 1 Subjektive Beurteilung der Beanspruchung c cee eeeeescseesesceseecceecsecseesesaeeseesceacecesaesaeeseeaeeaeees 159 2 3 1 4 Zusammenfassung der Ergebnisse der subjektiven Daten uesussessessensensennennenennenennennennennennennenenann 162 2 4 ERGEBNISSE DER PSYCHOPHYSIOLOGISCHEN DATEN c csssessesesssesscssessesseescssecesesecseesscseessessesesesesseeseens 163 2 4 1 Ergebnisse peripherphysiologischer Parameter ccceesceescesscesecesecssecseeceecseeeesessecssecsseesaeesaeeae 163 24 1 Blektrodermale Aktivit t u 3 Rama ah nS G0E Sele EO Et ates 163 DALAT SER Anzahl 7
232. hlern und Dekodierungszeiten Hypothese 1b Dekodierungszeiten und Fehler beider Kodealphabete unterscheiden sich aufgrund von Lernprozessen in den letzten Pr fphasen nicht mehr signifikant kann angenommen werden Erwartungskonform ergaben sich keine Unterschiede in Fehlern und Dekodierungszeiten zwischen beiden Experimentalgruppen in den letzten Pr fphasen 158 2 3 1 3 Subjektive Daten 2 3 1 3 1 Subjektive Beurteilung der Beanspruchung Die subjektive Beurteilung der Beanspruchung zeigte im Fragebogen KAB Miiller amp Basler 1993 siehe Anhang f r beide Gruppen hnliche Verl ufe Der Fragebogen besteht aus einer sechs stufigen bipolaren Skala mit folgenden Items 1 angespannt gelassen 2 gel st beklommen 3 besorgt unbek mmert 4 entspannt unruhig 5 skeptisch vertrauensvoll 6 behaglich unwohl Den Empfehlungen der Autoren gem wurden die Einzelitems zu einem jeweiligen Gesamtmittelwert f r jede Experimentalphase und Experimentalgruppe zusammengefasst Dabei wurden die Items 1 und 5 umgepolt Zun chst wurden die statistischen Voraussetzungen weiterer Analysen zum KAB durch Ermittlung der Kurzzeitstabilit ten gepr ft z B H rhold 1994 Dies ist im Gegensatz zu den Leistungsdaten notwendig da nicht a priori davon ausgegangen werden kann dass die Eigenzustandsbeschreibung einer Pr fphase von derjenigen der vorangegangenen Pr fphase abh ngt Die Varianz und damit die Stan
233. hverhalte Notfallklassen zugeordnet und kodiert Wichtig ist dabei dass die Kodes durch die Einsatzkr fte schnell dekodiert und dabei bestimmten Notf llen zugeordnet werden Die Schnelligkeit und Genauigkeit h ngt davon ab inwieweit die Zuordnung nach systematischen Regeln erfolgt Es kann dabei aber immer wieder zu Zuordnungsfehlern kommen Ziel der vorliegenden Untersuchung war es ein vorhandenes Kodealphabet mit psychophysiologischen Methoden zu optimieren Dazu wurden zwei Kodealphabete konstruiert welche die gleichen Notfallsituationen enthielten sich aber im jeweiligen Aufbau unterschieden Damit wurde beim Abruf der Kodebedeutungen Notfallsituationen unterschiedlicer mentaler kognitiver und perzeptiver Aufwand s 0 Begriffsdefinitionen realisiert Jedes Kodealphabet wurde einer anderen Probandenstichprobe vorgelegt Nach einer initialen Lernphase wurden die Kodebedeutungen in sechs aufeinanderfolgenden Pr fphasen abgefragt W hrend des gesamten Experiments wurden peripherphysiologische und zentralnerv se Biosignale abgeleitet 110 Durch die Verwendung von sechs aufeinanderfolgenden Priifphasen und vom Probanden selbst getaktete Folgen der Kodes wurde die Messung der kognitiven Dekodierungsprozesse und der daraus folgenden mentalen Beanspruchung unter relativen steady state Bedingungen vgl Fahrenberg 1983 S 56 H rhold 1994 S 55 gew hrleistet und emotionale Reaktionen durch Zeitdruck weitgehend v
234. hysiologischen Aktivierungstheorie Duffy 1951 1962 1972 Lindsley 1951 wurde davon ausgegangen dass Informationsverarbeitung Energie ben tigt Diese Energiebereitstellung k nne man mit psychophysiologischen Methoden erfassen wobei zwischen Aktivierungsniveau und menschlicher Leistung ein umgekehrt u f rmiger Zusammenhang best nde Yerkes Dodson Regel Diese Annahme stellt zwar eine Simplifizierung der tats chlichen Vorg nge dar war aber viele Jahre als Modellvorstellung in der psychophysiologischen Forschung vorherrschend z B Fahrenberg 1983 Fahrenberg Walschburger Foerster Myrtek amp M ller 1979 vgl zsf auch Ribback 1996 Fr he Versuche den Grad der psychophysiologischen Aktivierung mit momentanen subjektiven Einsch tzungen zu ermitteln Bartenwerfer 1969 erwiesen sich bald als nicht ad quat zur Erfassung psychophysiologischer Prozesse In der Aktivierungstheorie wurde mentale Beanspruchung ausschlie lich durch den Grad ihrer jeweiligen Intensit t erfasst Damit wird deutlich dass Aktivierung als eindimensionales Konzept verstanden wurde z B Duffy 1951 Kahneman 1973 Mentale Beanspruchung war folglich direkt aus den psychophysiologischen Aktivierungsindikatoren z B Herzrate Blutdruck elektrodermale Aktivit t Theta Aktivit t im Spontan EEG s Schandry 1996 abzulesen Eine besondere Bedeutung innerhalb der allgemeinen Aktivierungstheorie besitzt der Begriff Energie der auch in sp teren en
235. ial Kodes vorher nicht vertraut F r die Teilnahme erhielten die Probanden Versuchspersonenstunden angerechnet Die Teilnahme war finanziell nicht verg tet Zu beachten ist dabei dass durch Datenausfall in einigen Parametern nicht alle Probanden nach dem Experiment in die Datenanalyse einbezogen werden konnten s unten 2 2 3 Versuchsaufbau Die Versuche fanden im psychophysiologischen Labor der Abteilung Arbeits Betriebs und Organisationspsychologie der Arbeitsgruppe von Fr Univ Prof Dr A M Metz des Instituts f r Psychologie der Universit t Potsdam statt Die Probanden sa en im Abstand von ca 1 2 m Entfernung vom Computerbildschirm mit 15 Bildschirmdurchmesser im Untersuchungssessel Sie hatten die M glichkeit ihren linken Arm an dem die SCR abgeleitet wurde in bequemer Ruheposition auf der Stuhllehne abzulegen um unn tige Verspannungen die zu Bewegungsartefakten h tten f hren k nnen zu vermeiden 114 2 2 4 Versuchsdurchfiihrung Die Untersuchung fand an zwei Tagen mit einem mittleren Abstand von einer Woche statt vgl Abb 14 Am ersten Termin wurde ein Ged chtnistest LGT 3 B umler 1974 durchgef hrt um sicherzustellen dass Leistungsunterschiede nicht auf habituelle Unterschiede in den Ged chtniskapazit ten der Probanden Pbn beruhen Der Test wurde im psychophysiologischen Labor der Abt durchgef hrt in dem sp ter auch die psychophysiologische Messung stattfand Am zweiten Termin
236. icht parametrischen Testverfahren Spearman Korrelation wiederholt was in keinem Fall zu ver nderten Ergebnissen f hrte weshalb hier die Darstellung der Ergebnisse mit den testst rkeren parametrischen Pearson Korrelationen beibehalten wurde Fast alle peripherphysiologischen Parameter erreichten bez glich der benachbarten Pr fphasen 1 bis 6 ausreichend hohe Reliabilit ten r gt 50 z B H rhold 1994 Vogt amp Kastner 2001 vgl Tab 8 F r einige Parameter Konnte jedoch nicht die notwendige Reliabilit t nachgewiesen werden Die HRV erreicht in der Korrelation der Pr fphasen 2 und 3 in Kodealphabet 2 nicht die geforderte Reliabilit t Auch weitere Reliabilit ten dieses Parameters sind schwach r lt 60 Au erdem weisen die Blutdruck Parameter und die auf ihnen beruhenden Parameter geringere Reliabilit ten auf r lt 60 Besonders die Differenzwerte des systolischen und diastolischen Blutdrucks unterschreiten das definierte Kriterium Dies ist aufgrund der diskontinuierlichen Blutdruckmessungen nicht anders zu erwarten da mit dieser Messtechnik nur im Abstand von einigen Minuten ein Wert erhoben wird der oft nur wenig mit dem vorangegangenen Wert korreliert Somit ist dieses Ergebnis als methodendependent zu bewerten 140 2 2 7 5 2 Testung auf Ausgangswertunterschiede Um die Ergebnisse zu m glichen Unterschieden in beiden Experimentalgruppen auf die Variation der Bedingungen zur ckf hren zu k nnen m ssen zu
237. iden getesteten Priifphasen oder Effekte in Einzeltests nachgewiesen werden Es ist festzustellen dass die Restrukturierung die Ergebnisse nicht verbesserte Dennoch soll hier ein Ergebnis angesprochen werden dass zwar nicht signifikant war aber eine Diagnostizit t der EKP andeutet In Kodealphabet 2 zeigte sich numerisch eine gr ere EKP Komponente im parietalen Area in der Pr fphase 6 im Vergleich mit der Pr fphase 1 T 1 43 p 18 w hrend sich in Kodealphabet 1 kein Unterschied im bezeichneten Area zwischen Pr fphase 1 und 6 andeutete T 0 05 p 95 194 2 5 3 3 EEG Frequenzb nder der restrukturierten Kodealphabete Die Auswertungsmethodik erfolgte analog zur Untersuchung der Frequenzb nder der urspriinglichen Kodealphabete Daher wurden auch die gleichen Hirnareale zur Analyse ausgewahlt 2 5 3 3 1 EEG Frequenzb nder Theta Im Theta Band ergab sich nur im frontalen Area ein signifikanter Haupteffekt Zwischensubjekteffekt in der Varianzanalyse weshalb im Folgenden nur die Ergebnisse zu diesem Area dargestellt werden Theta Band frontal Die frontale Theta Aktivit t zeigte keinen signifikanten Haupteffekt ber die Pr fphasen Es gab in beiden Kodealphabeten nur wenig Ver nderung im Verlauf der Pr fphasen vgl Abb 48 Es konnte jedoch ein signifikanter Zwischensubjekteffekt nachgewiesen werden F 5 18 5 43 H F e 78 p 03 Eta 20 In allen Pr fphasen liegt Kodealphabet 1
238. ie P300 durch Ged chtnissuche und Stimulusidentifikation oder nur von einem der beiden Faktoren beeinflusst wird Kok 1997 p 29 59 Die P300 wird oft als Komponente der Beanspruchung bei Enkodierung und Abruf aus dem Arbeitsged chtnis betrachtet z B Ruchkin et al 1990 Kutas 1988 Einen Hinweis auf die Indikatorfunktion der P300 fiir mentale Beanspruchung konnte in einem Experiment mit Bearbeitung des Wisconsin Card Sorting Tests gezeigt werden Barcelo Sanz Molina amp Rubia 1997 In einer Studie war die centro parietale P300 unter high load Bedingungen und bei Probanden mit geringer Ged chtnisspanne bei einer verbalen Arbeitsged chtnisaufgabe verz gert Vos Gunter Kolk amp Mulder 2001 Eine positive Korrelation zwischen P300 Latenz und Abrufzeit unter Verwendung verbalen Materials fanden Beydagi Oezesmi Yilmaz Sueer Ergenoglu 2000 Zus tzlich zeigten Probanden mit hoher Arbeitsged chtnisspanne eine gr ere P300 Komponente bei syntaktischen Ambiguit ten als Personen mit geringer Ged chtnisspanne Friederici Steinhauer Mecklinger amp Meyer 1998 Beim Abruf verbalen Materials riefen bekannte W rter gr ere P300 Amplituden hervor als neue W rter Wiedererkennungseffekt Kane Picton Moscovitch amp Winocur 2000 Curran 1999 Fong 2000 Johnson Jr Kreiter Russo Zhu 1998 Rugg Allan amp Birch 2000 Senkfor 2000 Senkfor amp Van Petten 1998 Smith amp Guster 1993 Wilding amp Rug
239. ie Stressreaktivit t der HR kann bezweifelt werden Choi amp Salmon 1995 Plante amp Denney 1985 wobei gelegentlich etwas erh hte Blutdruckreaktionen in der Follikularphase beobachtet wurden Polefrone amp Manuck 1988 Geschlechtsunterschiede in der psychophysiologischen Reaktion auf mentale Laborstressoren Lawler Wilcox amp Anderson 1995 k nnen in der vorliegenden Untersuchung unber cksichtigt bleiben da fast ausschlie lich weibliche Probanden eingesetzt wurden Ebenso sind m gliche Einflussfaktoren der k rperlichen Fitness auf psychophysiologische Beanspruchungsreaktionen z B Sharpley 1994 Stein amp Boutcher 1992 Steptoe Kearsley amp Walters 1993 Szabo 1995 in der vorliegenden Untersuchung zu vernachl ssigen da es sich um eine gesunde altershomogenisierte studentische Stichprobe handelte 65 Auch m gliche Unterschiede in der kardiovaskul ren Belastungsreaktion in unterschiedlichen Altersgruppen Steptoe Moses amp Edwards 1990 k nnen aufgrund der altershomogenen Stichprobe unber cksichtigt bleiben 1 3 2 1 1 1 Befundlage zur Herzrate Ein Zusammenhang zwischen Herzrate und mentaler Beanspruchung wurde in verschiedenen Settings nachgewiesen Laboruntersuchungen mit unterschiedlichen PC Aufgaben und auch Feldstudien konnten diesen Zusammenhang feststellen Laborstudien In mentalen Belastungstests im Labor zeigte sich eine hohe Re Test Reliabilit t der HR ber eine Woche und einen Monat
240. ie elektrodermale Aktivit t ausschlie lich sympathisch gesteuert werden ein parasympathischer Wirkantagonismus fehlt bei den ekkrinen Schwei dr sen sollte ein Absinken eines Parameters den gleichen Effekt im anderen Parameter haben was als allgemeines Absinken des sympathischen Tonus gewertet werden k nnte Dies ist in der vorliegenden Untersuchung zumindest f r die sp teren Pr fphasen in denen sich unterschiedliche Reaktionen in beiden Parametern zeigen jedoch nicht der Fall Die unterschiedliche Reaktion zeitlich parallel erfasster Biosignale ist jedoch seit langem bekannt Die an anderer Stelle diskutierte Diversifikation der Aktivierungsrichtung z B Fahrenberg 1987 Lacey 1967 Lacey amp Lacey 1978 kann hier als Erkl rung herangezogen werden auch wenn die hier angesprochenen Biosignale nicht in unterschiedliche Richtungen weisen Absinken der Werte des einen und Ansteigen des anderen Parameters so zeigen sie doch in beiden Kodealphabeten unterschiedlich starke Auspr gungen in den sp teren Pr fphasen Auch die Forschungen von Fowles und Gray bez glich des Behavioral Inhibition Systems BIS und des Behavioral Activation Systems BAS weisen unterschiedliche Reaktionsverl ufe von SCR und HR nach z B Gray 1982 Fowles 1984 1980 Die Ursachen der Diversifikation sind nicht restlos gekl rt Meist wird auf die hohe Komplexit t der verschiedenen Datenebenen und die Vielfalt der physiologischen Regulationsmechanisme
241. ions in behavioral medicine In G Turpin Ed Handbool of Clinical Psychophysiology pp 215 239 New York Wiley Steptoe A Evans O amp Fieldman G 1997 Perceptions of control over work Psychophyisological responses to self paced and externally paced tasks in a adult population sample International Journal of Psychophysiology 25 3 211 220 Steptoe A Fieldman G amp Evans O 1993 An experimental study of the effects of control over work pace on cardiovascular responsivity Journal of Psychophysiology 7 290 300 Steptoe A Kearsley N amp Walters N 1993 Cardiovascular activity during mental stress following exercise in sportsmen and inactive men Psychophysiology 30 3 245 252 Steptoe A Moses J amp Edwards S 1990 Age related differences in cardiovascular reactions to mental stress tests in women Health Psychology 9 1 18 34 Steptoe A Roy M P amp Evans O 1996 Psychosocial influences on ambulatory blood pressure over working and non working days Journal of Psychophysiology 10 218 227 Sterman B Schummer G Dushenko T amp Smith J 1987 Electroencephalographic correlates of pilot performance Simulation and in flight studies In K Jessen Ed Electrical and magnetic activity of the central nervous system Research and clinical applications in aerospace medicine France NATO AGARD Advisory Group for Aerospace Research and Development Straube E
242. ionspsychologie am Institut f r Psychologie der Universit t Potsdam f r die wissenschaftliche Betreuung der Arbeit bedanken Mein besonderer Dank gilt Herrn Dipl Ing FH A Klopfleisch Lehrstuhl f r Arbeits Betriebs und Organisationspsychologie am Institut f r Psychologie der Universit t Potsdam f r die Anpassung der Software und Messtechnik f r den Versuchsablauf und f r seine Hilfe bei technischen Problemen Ohne seine vielf ltige Unterst tzung w re die vorliegende Arbeit nicht durchzuf hren gewesen Herrn Dr Ing H R diger Abteilung Arbeitsmedizin Institut und Poliklinik f r Arbeits und Sozialmedizin Medizinische Fakult t Carl Gustav Carus der Technischen Universit t Dresden danke ich f r die Unterst tzung bei der Auswertung der Herzfrequenzvariabilit t Herrn Dr F Sch fer Abteilung Physiologische Psychologie Institut f r Psychologie der Bergischen Universit t Gesamthochschule Wuppertal danke ich f r die Anpassung der Software EDR PARA zur Auswertung der elektrodermalen Aktivit t Frau cand psych A Reimer und Frau cand psych W Seeger danke ich f r die Unterst tzung bei der Datenerhebung Inhaltsverzeichnis 1 THEORETISCHER TEIL 2 522422 2 22 4422858 abi tee soend seks Hithoe opt sees steteserea seed eka teee steal eees 8 1 1 EINLEITUNG PROBLEMSTELLUNG UND ZIEL DER UNTERSUCHUNG cccccccccccccccceccceccescscecscsescscesesscsssesseeseees 8 1 2 ZUM ZUSAMMENHANG ZWISCHE
243. ironments II Reconsideration of the relationship between sinus arrhythmia and information load Ergonomics 25 2 121 132 Sharit J Salvendy G amp Deisenroth M P 1983 External and internal attentional environments I The utilization of cardiac deceleratory and acceleratory response data for evaluating differences in mental workload between machine paced and self paced work Ergonomics 25 2 107 120 Sharpley C F 1994 Differences in pulse rate and heart rate and differences on the calculations of heart rate reactivity during periods of mental stress Journal of Behavioral Medicine 17 1 99 109 Shiffrin R M amp Schneider W 1977 Controlled and automatic human information processing II Perceptual learning automatic attending and a general theory Psychological Review 84 127 190 Siegrist J amp Peter R 1994 Job stressors and coping characteristics in work related disease Issues of validity Work and Stress 8 130 140 Siegrist J 1996b Soziale Krisen und Gesundheit Eine Theorie der Gesundheitsf rderung am Beispiel von Herz Kreislauf Krankheiten im Erwerbsleben G ttingen Hogrefe Siegrist J 1996 Adverse health effects of high effort low reward conditions Journal of Occupational Health Psychology 1 1 27 41 Sirevaag E Kramer A Coles M amp Donchin E 1989 Resource reciprocity An event related potential analysis Acta Psychologica 70 77 97 Si
244. iteren Feldstudien konnte der Blutdruck als Indikator der n chtlichen Erholung und t glichen Arbeitsbelastung herangezogen werden Rau 2001 Dabei sagte die wahrgenommene Kontrolle und mentale Beanspruchung am Arbeitsplatz den n chtlichen diastolischen Blutdruck vorher Hohe Arbeitsbelastung war in anderen Studien mit einem verz gerten n chtlichen systolischen Blutdruckr ckgang und mit erh hten systolischen Blutdruck werten in der Freizeit verbunden Rau Georgiades Frederikson Lemne De Faire 2001 Schnall Schwartz Landisbergis Warren amp Pickering 1998 In einer gro angelegten Feldstudie mit ca 200 weiblichen Probanden konnte mit Hilfe des systolischen Blutdrucks die Doppelbelastung von berufst tigen Frauen mit B rot tigkeiten nachgewiesen werden Es zeigte sich bei Frauen die sowohl eine hohe Arbeitsbelastung in einem Fragebogen als auch hohe famili re Verantwortung angaben ein h herer systolischer Blutdruck im Tagesverlauf als bei Frauen mit einer dieser Belastungen allein Brisson Laflamme Moisan Milot Masse amp Vezina 1999 Dies zeigte sich insbesondere bei Frauen mit Universit tsabschluss Laflamme Brisson Moisan Milot Masse amp Vezina 1998 In Langzeitstudien konnte ein erh hter Blutdruck in Verbindung mit hohem Arbeitsstress den weiter gestiegenen Blutdruck einige Jahre sp ter vorhersagen Dabei konnte bei m nnlichen Probanden mit hohem Arbeitsstress bei einer zweiten Messung 3 Jahre sp ter ein h
245. korrelierten Hirnpotenziale und der Powersch tzer der EEG Frequenzen erfolgte mit dem Software Programm Brain Vision Ver 1 03 Fa Brainproducts GmbH M nchen Da zu einigen psychophysiologischen Parametern Differenzwerte zwischen Ruhe und Verlaufswert f r die Analysen gebildet wurden soll im Folgenden zur Problematik der Verwendung von Differenzwerten methodisch Stellung bezogen werden 2 2 7 4 1 Theoretische Begr ndung der Ausgangswertanalysen und Korrekturfaktoren In der psychophysiologischen Fachliteratur wird immer wieder das Ausgangswertproblem diskutiert Urspr nglich ging man davon aus dass geringere Ausgangswerte Ruhewerte h here Belastungswerte hervorrufen Wilder 1931 1958 1967 Bald geriet dieses sogenannte Ausgangswert Gesetz AWG engl law of initial value unter Kritik Viele Autoren beziehen sich in ihrer Kritik auf den a a b Effekt der besagt dass die Korrelation zweier Ma e a und b die ein Glied gemeinsam haben ungleich Null sein muss wenn die Messgr en a und b voneinander unabh ngig sind In der psychophysiologischen Praxis sind diese Messgr en jedoch meist miteinander mehr oder weniger korreliert so dass ein gr erer oder kleinerer a a b Effekt entsteht Ursache dieses Effektes ist die statistische Regression zur Mitte Die im AWG formulierte negative Korrelation zwischen Ausgangswert und Differenzwert ist auch vom aa b Effekt mitverursacht Myrtek Foerster amp Wittman
246. lenbildung aus dem Elektroenzephalogramm Stuttgart Fischer S 61 74 Heuer H 1996 Doppelt tigkeiten In O Neumann amp A F Sanders Hrsg Aufmerksamkeit Enzyklop die der Psychologie Band C IV 2 S 163 218 G ttingen Hogrefe Hicks T amp Wierwille W 1979 Comparison of five mental workload assessment procedures in a moving base driving simulator Human Factors 21 129 144 Hirsh Pasek K Nudelman S amp Schneider M L 1982 An experimental evaluation of abbreviation schemes in limited lexicons Behaviour and Information Technology 1 4 359 369 Hockey G R J 1997 Compensatory control in the regulation of human performance under stress and high workload A cognitive energetical framework Biological Psychology 45 73 93 Hockey G R J 1986 A state control theory of adaptation to stress and individual differences in stress management In G R J Hockey A W K Gaillard amp M G H Coles Eds Energetics and human information processing pp 285 298 Dordrecht Nijhoff 235 Hockey G R J 1984 Varieties of attentional state The effects of environment In R Parasuraman amp D R Davies Eds Varieties of attention pp 449 484 Orlando Academic Press Hockey G R J Bringer R B Tattersall A J amp Wiethoff M 1989 Assessing the impact of computer workload on operator stress The role of system controllability Ergonomics 32 1401 1418
247. liegt ebenfalls im annehmbaren Bereich f r n here Informationen siehe B umler 1974 S 27ff Der Test ist f r einen breiten Populationsbereich im Alter von ca 9 bis 70 Jahren konzipiert und differenziert am genauesten bei Personen mit relativ hoher allgemeiner geistiger Leistungsf higkeit z B Gymnasiasten Studenten und Akademikern weshalb sich der Test f r die vorliegende Untersuchung mit studentischer Stichprobe besonders eignet Die Ergebnisse des Ged chtnistests LGT 3 B umler 1974 zeigen hnliche Werte wie die Validit tsstudien zum LGT 3 s B umler 1974 Es konnte kein Zwischensubjekt Haupteffekt ausgemacht werden Beide Stichproben unterschieden sich weder in einer der Skalen noch im Gesamtscore signifikant vgl Abb 17 und Tab 4 Damit Konnte eine vorexperimentelle unterschiedliche Ged chtnisf higkeit der Probanden ausgeschlossen werden 122 T Werte 80 70 60 50 40 30 20 PL TU GEG TEL BAU ZEI LGS FG VG Abb 17 Ergebnisse des Ged chtnistests fiir Kodealphabet rot und Kodealphabet 2 gr n Skalen des LGT 3 PL Stadtplan figural TU T rkisch verbal GEG Gegenst nde figural TEL Telefonnummern verbal BAU Bibliotheksbau verbal ZEI Firmenzeichen figural LGS Langzeitged chtnis gesamt alle Skalen zusammen FG Figurales Ged chtnis alle Skalen zum figuralen Ged chtnis zusammen VG Verbales Ged chtnis alle Skalen zum verbalen Ged chtnis zusammen PL T
248. llen Zyklus auf die EDA ist hingegen gering einzusch tzen Plante amp Denney 1984 Strauss Schultheiss amp Cohen 1983 Parameter Kennwert Beanspruchungsart Reaktionsrichtung Anstieg Abstieg Elektrodermale Aktivit t Anzahl Amplituden Minute und Gr e der Amplitude SCR Hautleitwerts niveau SCL Labor Studien Arithmetrikaufgaben SCR SCL Albus Miiller Spahn Ackenheil amp Engel 1987 T Anderson 1981 T Cacioppo amp Sandman 1978 T Fahrenberg Foerster Schneider M ller amp Myrtek 1984 T Fahrenberg Walschburger Foerster Myrtek Miiller 1979 T Foerster Schneider amp Walschburger 1983 T Fredrikson 1990 T K hler amp Weber 1992 T K hler 1996 T K hler Fricke Ritz amp Scherbaum 1997 T K hler Scherbaum amp Ritz 1995 T K hler Weber amp V gele 1990 Kr ner 1984 Richter Heinrich amp Lauter 1969 T Seibt Boucsein amp Scheuch 1998 T Albus M ller Spahn Ackenheil amp Engel 1987 T Beck amp Scott 1987 T Cacioppo amp Sandman 1978 T Donat amp McCollough 1983 T Fredrikson 1990 T K hler 1996 T K hler Scherbaum amp Ritz 1995 T K hler amp Weber 1992 T K hler Weber amp V gele 1990 T Morell Myers Shapiro amp Goldstein 1988 T Oshima Miyano Yamashita Owashi Suzuki Sakano amp Higushi 2001 V gele 1998 T Walker amp Sandman 1977 T Flugsimulator SCR Lindholm amp C
249. llte ein Beitrag zur Bewertung der G te von Kodealphabeten und zur Anwendung psychophysiologischer Methoden der Beanspruchungsmessung bei mentalen Belastungen der vorliegenden Art geleistet werden 3 1 1 1 Allgemeine Anmerkungen zum Design der vorliegenden Untersuchung Es stellt sich die Frage inwieweit die als Laborstudie angelegte Untersuchung dem Anliegen gerecht wird Hinweise f r eine praxisbezogene Fragestellung zu liefern Denn durch die oftmals unzureichende kologische Validit t der meisten Laborstudien k nnen Ergebnisse aus Laborstudien nur selten auf das nat rliche Setting au erhalb des Labors bertragen werden Denn es gibt durch Labor Feld Vergleichsstudien hinreichende Belege f r die oftmals mangelnde Generalisierbarkeit von Laborstudien Gerin Rosofsky Pieper amp Pickering 1994 Seibt Boucsein amp Scheuch 1998 Turner Sherwood amp Light 1992 Turner Ward Gellmann Johnston Light amp van Doornen 1994 Van Doornen Knol Willemsen amp De Geus 1994 Van Doornen amp Turner 1992 zsf Fahrenberg amp Foerster 2002 S 8f Nur bei bestimmten Fragestellungen und sorgf ltiger Auswahl der Analysemethoden gelingt eine Vorhersage der psychophysiologischen Reaktionen der Probanden im Feld aufgrund ihrer Reaktionen in vorangegangenen Laboruntersuchungen Fredrikson Blumenthal Evans amp Sherwood 1989 K ppler Becker amp Fahrenberg 1993 Die Frage nach der kologischen Validit t psychophysiologische
250. lte Testung auf Unterschiede zwischen beiden Ruhephasen verdeutlicht die Richtigkeit der Verwendung der Ruhephase 2 als Ruhewert In den peripherphysiologischen Parametern sollte in der Pr fphase 1 als Zeichen der mentalen Beanspruchung in allen Parametern signifikant h here Werte erreicht werden als in der Ruhephase 2 F r die EEG Frequenzb nder wurde nicht die Pr fphase 1 als Belastungswert ausgew hlt sondern es wurden die Pr fphasen zusammengefasst da au er im Beta 2 Band zumeist kein signifikanter Haupteffekt ber den Verlauf der Pr fphasen zu verzeichnen war Diese zusammengefassten Pr fphasen wurden gegen die zusammengefassten Ruhephasen und die Lernphase auf Mittelwertsunterschiede getestet 143 F r die einzelnen EEG Frequenzen wurden nur dann die entsprechenden Analysen dargestellt wenn in mindestens einem Hirnareal ein signifikanter Haupteffekt ber die Pr fphasen Innersubjekteffekt oder zwischen beiden Gruppen Zwischensubjekteffekt bez glich der Pr fphasen nachzuweisen war Parameter Gruppe Mittelwert SD Mittelwert SD T Ruhe 2 Pr fphase 1 SCRfreq Kode 1 7 1 5 7 8 4 4 5 8 00 alphabet 1 Kode 1 1 1 6 6 8 2 9 8 3 1 00 alphabet 2 SCRkorr Kode 0 09 0 06 0 19 0 06 3 6 00 alphabet 1 Kode 0 05 0 036 0 16 0 06 5 7 00 alphabet 2 SCLIyk Kode 0 16 0 10 0 51 0 11 7 8 00 alphabet 1 Kode 0 08 0 10 0 45 0 21 6 7
251. m heart rate variability Psychosomatic Medicine 65 194 196 Johannsen G 1993 Mensch Maschine Systeme Berlin Heidelberg New York Springer Johansson G amp Aronsson G 1984 Stress reactions in computerized administrative work Journal of Occupational Behaviour 5 3 159 181 Johansson G Evans G W Rydstedt L W amp Carrere S 1998 Job hassles and cardiovascular reaction patterns among urban bus drivers International Journal of Behavioral Medicine 5 4 267 280 Johnson Jr R Kreiter K Russo B amp Zhu J 1998 A spatio temporal analysis of recognition related event related brain potentials International Journal of Psychophysiology 29 1 83 104 Johnson R Pfefferbaum A amp Kopell B S 1985 P300 and long term memory Latency predicts recognition performance Psychophysiology 22 5 497 507 Jorna P G A M 1992 Spectral analysis of heart rate and psychological state A review of its validity as a workload index Biological Psychology 34 237 257 Kahneman D 1973 Attentions and Effort Englewood Cliffs USA Prentice Hall Kane K A Picton T W Moscovitch M amp Winocur W 2000 Event related potentials during conscious and automatic memory retrieval Cognitive Brain Research 10 1 2 19 35 Kantowitz B H 1988 Mental workload In P A Hancock Ed Human_ factors psychology Amsterdam Elsevier Kappler C Becker H U
252. m parietalen Area konnte ein statistischer Trend als Haupteffekt ber den Verlauf der sechs Pr fphasen nachgewiesen werden weshalb im Folgenden nur die Ergebnisse zum parietalen Area dargestellt werden Beta 2 parietal Die parietale Beta 2 Aktivit t zeigte einen statistischen Trend ber die Pr fphasen F 5 18 2 31 H F e 78 p 06 Eta 09 Die Aktivit t sinkt wie in den Ergebnissen zu den urspr nglichen Kodealphabeten auch au er in Pr fphase 4 bis zur Pr fphase 6 kontinuierlich ab vgl Tab 37 und Abb 49 Einzeltests zeigten keinen Gruppenunterschied in den Pr fphasen 196 Priif 1 Priif 2 Pr f 3 Pr f 4 Pr f 5 Pr f 6 Kode 0 1193 10 0955 10 0887 0 1209 10 0796 0 0900 alphabet 0 0936 0 0675 0 0844 0 1209 0 0470 0 0749 1 Kode 0 0978 10 0970 0 0834 0 1049 0 0985 0 0985 alphabet 0 0447 0 0646 0 0443 0 0434 0 0707 0 0442 2 T Test n s n s n s n s n s n s Tab 37 Mittlere parietale Beta 2 Aktivit t der restrukturierten Kodealphabete von Kodealphabet 1 und Kodealphabet 2 mit Standardabweichungen f r jede Experimentalphase mit Ergebnissen der Signifikanztests zwischen den Gruppen 0 15 0 05 Pr f 1 Pr f 2 Pruf 3 Pruf 4 Pruf 5 Kodealphabet 1 i Kodealphabet 2 Abb 49 Power des parietalen Beta2 Frequenzbandes im EEG fiir beide restrukturierten Kodealphabete in den sechs Priifphase
253. mentaler Beanspruchung ist durchaus heterogen W hrend viele Studien eine positive Beziehung zwischen Informationsverarbeitung und HR finden gibt es einige denen die Herstellung dieses Zusammenhangs nicht gelingt s Tab 7 Eine Erkl rung daf r w re Laceys intake rejection Hypothese Lacey 1967 Lacey amp Lacey 1978 nach der einerseits die Aufnahme von Informationen aus der Umwelt z B visuelle Wahrnehmung H ren mit einer Abnahme der HR und andererseits Verarbeitung und Abgabe von Informationen z B Kopfrechnen Ged chtnisabruf Probleml sen mit einem Anstieg der HR verbunden ist Kramer 1993 p 28 Einen empirischen Hinweis auf die Korrektheit der Hypothese Konnte schon fr h gefunden werden Sharit Salvendy amp Deisenroth 1982 Eine Alternativerkl rung bietet Obrists 1981 Konzept der kardio somatischen Kopplung s u Interpretationen die auf einen erh hten kortikalen Energieumsatz hinweisen Backs amp Seljos 1994 scheinen aber nicht auszureichen da Studien belegen dass die beobachteten HR Anstiege bei der Bearbeitung unterschiedlicher Aufgaben h her sind als aufgrund von gesteigerter metabolischer Aktivit t zu erwarten w re z B Turner amp Carrol 1985 s a Manzey 1998 S 830 Manzey 1998 S 829f geht davon aus dass die Sensitivit t der HR durch zahlreiche Studien inzwischen belegt sei wenn auch einige Untersuchungen keinen positiven Zusammenhang zwischen HR und mentaler Beanspruchung finde
254. mp Evans 1996 Vrijkotte van Doornen amp De Geus 2000 Vrijkotte Riese amp De Geus 2001 Allerdings muss methodenkritisch zu Steptoe Roy und Evans 1996 eingewandt werden dass die Messintervalle des Blutdrucks mit einer Stunde zu gro sind und nicht den blichen Intervallen am Tage entsprechen s z B Triemer amp Rau 2001 Weiterhin muss angemerkt werden dass die k rperliche Aktivit t nur per Fragebogen erfasst und nicht durch einen Messaufnehmer kontinuierlich gemessen wurde und dass nicht parallel zur Blutdruckmessung die HR aufgezeichnet wurde um einen Einblick in die Regulationsmechanismen zwischen Blutdruck und HR zu bekommen Eine methodisch sorgf ltigere Studie konnte aber in Abh ngigkeit von hohem Arbeitsstress definiert als hohe Arbeitsbelastung und geringe Kontrolle ebenfalls einen erh hten diastolischen und systolischen Blutdruck an Arbeitstagen und zum Teil auch an arbeitsfreien Tagen von praktischen rzten nachweisen O Connor White O Connor amp Bundred 2000 86 Hoher Arbeitsstress in Verbindung mit geringer Entlohnung Siegrist amp Peter 1994 erzeugt ebenfalls einen erh hten systolischen Blutdruck bei Biiroarbeitern Vrijkotte van Doornen amp De Geus 2000 Es konnte in mehreren Studien der Zusammenhang zwischen hohem Arbeitsstress bei geringer Entlohnung und erh htem Blutdruck mit erh htem Risiko einer kardiovaskul ren Erkrankung nachgewiesen werden zsf Siegrist 1996 1996b In we
255. mulator festgestellt werden Vogt amp Kastner 2001 Bei Laborstressoren Arithmetikaufgaben zeigt sich sowohl der systolische als auch der diastolische Blutdruck als zuverl ssiger Indikator sowohl der Anstrengung als auch der mentalen Beanspruchung Al Absi Everson amp Lovallo 1995 Benschop Geenen Mills Naliboff Kiecolt Glaser Herbert van der Pompe Miller Matthews Godaert Gilmore Glaser Heijnen Dopp Bijlsma Solomon Cacioppo 1998 Fahrenberg amp Foerster 1996 Fahrenberg Foerster amp Wilmers 1995 K hler Fricke Ritz amp Scherbaum 1997 K hler Scherbaum amp Ritz 1995 Larkin Ciano Federoff amp Hammel 1998 Lovallo amp Al Absi 1998 Marrero Al Abs Pincomb amp Lovallo 1997 Seibt Boucsein amp Scheuch 1998 Sloan Shapiro Bagiella amp Bigger 1996 Huber amp Gramer 1993 V gele 1998 Dies gilt jedoch meist f r den Vergleich mit einer Ruhebedingung und nicht f r verschiedene Schwierigkeitsstufen wodurch sich die Sensitivit t des Blutdrucks schlecht absch tzen l sst Auch bei der Bearbeitung von Anagrammaufgaben zeigte sich ein erh hter systolischer und diastolischer Blutdruck im Vergleich zur Ruhephase Walker 1996 83 Im Stroop Test konnte ein Anstieg des Blutdrucks im Vergleich zur Ruhephase nachgewiesen werden Caudell amp Galucci 1995 Dabei steigt bei experimenteller Unkontrollierbarkeit die Blutdruckreaktion wobei speziell der diastolische Blutdruck eher auf
256. n Pruf 6 197 2 5 3 4 Zusammenfassung der Ergebnisse der EEG Frequenzen der restrukturierten Kodealphabete Insgesamt zeigten sich h here Power Werte f r die restrukturierten Kodealphabete was f r die Restrukturierung der Kodes spricht Es zeigte sich in der frontalen Theta Aktivit t ein signifikanter Zwischensubjekteffekt wobei in allen Pr fphasen Kodealphabet 1 ber Kodealphabet 2 lag In Pr fphasen 1 3 konnten in Einzeltests statistische Trends bez glich des Gruppenunterschieds verzeichnet werden Ein Haupteffekt ber die Pr fphasen konnte nicht nachgewiesen werden Diese Ergebnisse entsprechen in etwa denen in den urspr nglichen Kodealphabeten Die Ergebnisse im Beta 2 Band schw chten sich insgesamt im Vergleich zu den urspr nglichen Kodealphabeten ab Denn es ergaben sich im Gegensatz zu den urspr nglichen Kodealphabeten keine signifikanten Effekte im frontalen und zentralen Area ber die Pr fphasen Lediglich im parietalen Bereich konnte ein Trend ber den Verlauf der Pr fphasen verzeichnet werden 198 3 Diskussion 3 1 Zusammenfassung der Ergebnisse In der vorliegenden Arbeit wurde die Frage untersucht inwieweit psychophysiologische Indikatoren mentaler Beanspruchung tiber die Erfassung von subjektiven und Leistungsdaten hinaus zus tzliche Informationen ber die mentale Beanspruchung bei der Dekodierung von Einsatzkodes wie sie in einer Feuerwehrleitzentrale verwendet werden liefern Damit so
257. n 167 2 4 1 3 Herzraten Differenz Fir die HRDiff ergibt sich ein signifikanter Haupteffekt ber den Verlauf der sechs Pr fphasen F 5 28 17 30 H F 35 p lt 000 Eta 35 Ein Zwischensubjekteffekt verfehlte das Signifikanzniveau F 1 33 2 70 p lt 11 Eta 08 Eine Interaktion konnte nicht nachgewiesen werden Einzeltests zwischen den Gruppen ergaben eine tendenziell h here HRDiff f r Kodealphabet 2 in der Lernphase T 1 97 p 05 der Pr fphase 3 T 1 90 p 06 und der Pr fphase 4 T 2 34 p 02 Diese Unterschiede waren f r die Pr fphase 5 T 3 03 p lt 00 und Pr fphase 6 T 2 91 p lt 00 signifikant Einzeltests zwischen den Experimentalphasen zeigten nur in Kodealphabet 1 einen nicht signifikanten Anstieg von der Lernphase zur Pr fphase 1 T 2 25 p 04 Eine signifikante Verringerung der HRDiff von Pr fphase 1 zur Pr fphase 2 konnte hingegen in beiden Gruppen nachgewiesen werden Kodealphabet 1 T 3 19 p lt 00 Kodealphabet 2 T 7 83 p lt 00 Von Pr fphase 2 zur Pr fphase 3 konnte in Kodealphabet 1 ein weiteres Absinken beobachtet werden T 2 79 p 01 vgl Abb 26 und Tab 22 Ruhe 1 Lern Pr f 1 Pr f2 Prif3 Priif4 Pr f5 Pr f6 Ruhe 2 Kode 07 90 09 11 16 72 10 53 09 23 09 05 108 39 08 23 105 24 alphabet 1 04 43 07 44 11 43 04 63 03 83 03 81 03 22 03 27 02 27 Kode 09 24
258. n 1977 126 Myrtek et al 1977 bem ngeln dass zahlreiche fr he Studien zum AWG nur mit kleinen Stichproben und wenigen Variablen gearbeitet haben Die Autoren konnten hingegen in einer gro angelegten Studie unter Ausschluss des a a b Effektes zeigen dass sich bez glich zahlreicher psychophysiologischer Variablen BD HR EMG EDA etc f r verschiedene Stimuli Hyperventilation Atemanhalten mentale Belastung ein AWG im Sinne Wilders intraindividuell nur in 8 3 und interindividuell nur in 13 5 alle F lle zeigt Hingegen konnte intraindividuell in 19 6 und interindividuell in 42 9 der F lle ein Anti AWG nachgewiesen werden wonach h here Ausgangswerte auch h here Belastungswerte hervorrufen Diese Ergebnisse konnten in sp teren ausf hrlichen Studien mit Datens tzen mehrerer hundert Probanden repliziert werden z B Myrtek amp Foerster 1986 Foerster 1995 Dies l sst den Schluss zu dass vorgeschlagene Korrekturfaktoren Methode der prozentualen Verrechnung Benjamin 1963 Methode der Standardwert Differenzen Benjamin 1963 1967 Kovarianzanalyse im Sinne Laceys autonomic lability scores ALS Lacey 1956 Lacey amp Lacey 1962 Abstand zur 1 Hauptachse Fahrenberg 1983 S 84f zur Beseitigung des AWG mit gr ter Skepsis zu betrachten sind da_von einer generellen Ausgangswertabh ngigkeit nicht a priori auszugehen ist Au erdem bewirken diese Korrekturfaktoren im jeweiligen Fall deutlich
259. n Alpha 8 13 5 100 okzipital parietal Entspannter Wachzustand Beta 14 30 2 50 pr zentral psychische Belastung frontal angespannte Aufmerksamkeit Gamma 30 50 2 10 pr zentral Wachzustand frontal Schlafdeprivation Tab 2 Frequenzbandeinteilung des Spontan EEG Diese Einteilung kann in verschiedenen Darstellungen leicht variieren z B Lindsley amp Wicke 1974 Die Analyse der EEG Frequenzen in der vorliegenden Untersuchung folgte einer anderen Frequenzbandeinteilung die sich in Studien zur mentalen Beanspruchung als besser geeignet erwiesen hat s unten Manzey 1998 und Kramer 1993 berichten zusammenfassend ber eine Reihe von Studien zu mentaler Belastung und Frequenzb ndern Die Frequenzen dienen in der Regel zur Analyse tonischer Ver nderungen der mentalen Beanspruchung durch Vergleich interessierender Zeitintervalle Ruhe und Belastungsphasen Manzey 1998 Weiterhin hat sich die Analyse kurzer reizbezogener Zeitintervalle zur Untersuchung phasischer Frequenz nderungen als sinnvoll erwiesen z B B sel Mecklinger Kranz Raphaelian amp Stolpe 1993 Sensitive Indikatoren mentaler Beanspruchung sind v a die Abnahme der parietalen und okzipitalen Alpha Aktivit t und die Zunahme von frontaler Theta Aktivit t s Kramer 1991 46 1 3 1 1 1 Alpha Frequenzband 1 3 1 1 1 1 Befundlage Zur Abnahme der tonischen Alpha Aktivit t unter mentaler Beanspruchung gibt es einige Befunde Davidson
260. n chst Ausgangswertunterschiede in der vorexperimentellen Ruhephase 1 ausgeschlossen werden F r die ereigniskorrelierten Hirnpotenziale konnte diese Analyse nicht durchgef hrt werden da in den Ruhephasen keine Stimuli pr sentiert wurden und daher per definitionem keine EKPs aus dem Spontan EEG berechnet werden konnten F r die Blutdruckparameter wurden die Werte vor der Ruhephase 1 als Ausgangswert verwendet F r die EEG Frequenzb nder werden nur dann Ausgangswertanalysen dargestellt wenn sich in der Varianzanalyse mindestens ein signifikanter Haupteffekt ber die Pr fphasen Innersubjekteffekt oder zwischen den Gruppen Zwischensubjekteffekt zeigte Parameter Gruppe Mittelwert SD T p Ruhephase 1 SCRfreq Kodealphabet 1 2 34 3 27 0 53 60 Kodealphabet 2 1 79 1 77 SCRkorr Kodealphabet 1 0 13 0 068 0 58 56 Kodealphabet 2 0 11 0 099 SCLIyk Kodealphabet 1 0 27 0 16 0 42 67 Kodealphabet 2 0 31 0 21 HR Kodealphabet 1 78 7 11 6 0 35 72 Kodealphabet 2 80 6 09 7 HRDiff Kodealphabet 1 7 9 4 43 0 75 45 Kodealphabet 2 9 2 5 71 HRV Kodealphabet 1 21 8 9 71 2 73 01 Kodealphabet 2 32 2 11 25 rMSSD Kodealphabet 1 39 1 19 4 0 85 40 Kodealphabet 2 34 2 11 4 SysBD Kodealphabet 1 117 6 13 0 0 13 89 vor Kodealphabet 2 118 1 09 7 Ruhephasel SysDiff Kodealphabet 1 6 6 5 4 1 37 18 vor Kodealphabet 2 9 3 7 3 Ruhephase 1 DiaBD
261. n z B Zeitdruck L rm Hitze Gefahren soziale Konflikte ausgel st die mit aversiven Gef hlen wie Angst und Hilflosigkeit verbunden sind Wieland Eckelmann 1992 In Ermangelung einer allgemein g ltigen Definition k nnten diese verschiedenen Begriffe zu folgendem Modell zusammengef gt werden s Abb 1 Gesamtbeanspruchung Emotionale Beanspruchung gt Mentale Beanspruchung gt Physische Beanspruchung A 4 Ausfiihrungsspezifische Belastungsfaktoren Aufgabenspezifische Belastungsfaktoren Abb 1 Modell mentaler Beanspruchung versch Autoren angelehnt an Manzey 1998 Mentale und emotionale Beanspruchungen treten im realen Arbeitsalltag oft zusammen auf k nnen aber durch die verschiedenen ausl senden Belastungsfaktoren voneinander unterschieden werden In der Forschungspraxis kann jedoch dann ein theoriebezogenes Problem entstehen wenn man verbreiteten kognitionspsychologisch orientierten Emotionstheorien folgt die zwischen emotionaler und mentaler Beanspruchung gar nicht mehr differenzieren sondern emotionale Beanspruchung mit kognitiven Probleml seprozessen gleichsetzen z B Weiner 1986 Wieland Eckelmann 1992 was zu einer begrifflichen Vermischung der Begriffe Emotion und Kognition f hrt Denn in diesen Theorien werden die semantischen Aussagen der Emotionen berbetont und somit Emotionen auf ihre kognitive Bedeutung reduziert so dass spezifische Aspekte emotionaler Prozesse wie physiologische R
262. n Design konnte hingegen eine gr ere P300 bei Wiedererkennung von zwei identischen Figuren nachgewiesen werden Mecklinger amp Meinshausen 1998 was als Wiedererkennungseffekt interpretiert werden kann Dies entspricht eher den ressourcenspezifischen Annahmen der P300 Generierung wie auch der Wiedererkennungseffekt bei verbalem Stimulusmaterial s oben Nur wenige Studien fanden keinen Zusammenhang zwischen P300 Amplitude und r umlichem Arbeitsged chtnis Barcelo Martin Loeches und Rubia 1997 Wegen der theoretischen N he zur vorliegenden Untersuchung sollen folgende Ergebnisse zu Langzeitged chtnisprozessen besonders hervorgehoben werden Zu Langzeitged chtnisprozessen liegen allerdings weniger Befunde vor Dabei wurde die P300 beim Abruf von W rtern aus dem Langzeitged chtnis nachgewiesen Potter Pickles Roberts amp Rugg 2000 wobei bereits fr her festgestellt wurde dass korrekt erinnerte W rter eine gr ere P300 ausl sen als nicht korrekt erinnerte W rter Johnson Pfefferbaum amp Kopell 1985 hnliche Effekte der P300 konnten beim Abruf visueller Elemente im Langzeitged chtnis nachgewiesen werden Crites Jr Devine Lozano amp Moreno 1998 Neben Ged chtnisprozessen kann die P300 allerdings auch als Indikator f r andere kognitive Prozesse dienen Aufmerksamkeitsprozesse werden ebenfalls als Ursache der P300 diskutiert Einige Autoren nehmen sogar an dass Aufmerksamkeitsprozesse mehr zur P300
263. n Kodealphabet 1 l ngere Dekodierungszeiten zeigten als in Kodealphabet 2 und dann in Pr fphase 6 sich nicht nur bez glich beider Kodealphabete anglichen sondern sogar k rzere Dekodierungszeiten in Kodealphabet 1 als in Kodealphabet 2 zeigten Kodes Nr 6 30 46 Dies bedeutet dass sich in diesen Kodes die Dekodierungszeit von Pr fphase 1 zur Pr fphase 6 so weit verbesserte dass sie in Pr fphase 6 unter die Dekodierungszeit von Kodealphabet 2 sank Als dritte Gruppe wurden diejenigen Kodes einbezogen die zun chst in Pr fphase 1 keinen Unterschied in der Dekodierungszeit zwischen beiden Kodes zeigten dann aber in Pr fphase 6 in Kodealphabet 1 k rzere Dekodierungszeiten als in Kodealphabet 2 aufwiesen Kodes Nr 23 29 32 48 Gem dieser Auswahl wurden 14 Kodes zu zwei restrukturierten Kodealphabeten zusammengef gt Die 14 eingeschlossenen Kodes konnten nicht eindeutig einer Notfallklasse zugeordnet werden Es wurde aber sichergestellt dass aus jeder Notfallklasse mindestens ein Kode enthalten war 186 2 5 2 Ergebnisse der Leistungsdaten der restrukturierten Kodealphabete 2 5 2 1 Anzahl der Fehler der restrukturierten Kodealphabete Beziiglich der Fehler der restrukturierten Kodealphabete ergab sich ein signifikanter Haupteffekt ber den Verlauf der sechs Pr fphasen F 5 18 12 51 H F e 55 p lt 00 Eta 37 Die Anzahl der Fehler nimmt in beiden Kodealphabeten ber die Pr fphasen kontinuie
264. n Wechselbeziehungen kann hier zugunsten der bersichtlichkeit nicht eingegangen werden In der vorliegenden Untersuchung wurde versucht durch Minimierung bedingungsspezifischer Belastungsbedingungen emotionale Beanspruchung weitgehend zu vermeiden da die mentale Beanspruchung im Fokus des Interesses stand Der Schwerpunkt der Untersuchung lag auf den perzeptiven und kognitiven Aspekten mentaler Beanspruchung Die aufgabenspezifischen Belastungsfaktoren wurden daher so gew hlt dass der psychomotorische Aufwand nahezu konstant war der perzeptive und kognitive Aufwand hingegen variierte Dies wurde ber die Variierung des Stimulusmaterials Kodealphabete erreicht 14 Gesamtbeanspruchung a Psychische Beanspruchung cM _ gt Physische Beanspruchung N Emotionale Beanspruchung Mentale Beanspruchung N A ee a Rear name A A A In Psychomotorischer Aufwand Perzeptiver Aufwand Kognitiver Aufwand x A N 7 N 7 are 7 A 7 Bedingungsspezifische Belastungsfaktoren Aufgabenspezifische Belastungsfaktoren Abb 2 Konzept mentaler Beanspruchung S 7 Bei der Betrachtung der Begriffe mentaler Beanspruchung sind weiterhin die Folgen der Beanspruchung zu beachten Es werden physiologische psychische und verhaltensbezogene Folgen differenziert die jeweils kurzfristig oder langfristig auftreten k nnen vgl Tab 1 Die langfristigen Folgen sind eher g
265. n begrifflichen Konfusionen in den Stresstheorien ge u ert die dadurch entstehen dass in vielen lteren Ans tzen die Stressreaktionen wie z B psychosomatische Beschwerden oder negative Emotionen durch hohe Anforderungen der Aufgabe erkl rt werden In diesen Theorien werde aber bersehen dass hohe Anforderungen nicht unbedingt Stress und negative Folgen verursachen m ssen Umgekehrt k nne Stress auch durch zu geringe mentale Anforderungen entstehen wenn Unterforderung durch Monotonie und Isolation vorherrscht Gaillard 1993 was in den Theorien h ufig bersehen werde Ob dieser Kritikpunkt an den Stresstheorien gerechtfertigt ist wird im Folgenden diskutiert Dazu ist es notwendig die Begriffe mentale Beanspruchung Anstrengung und Stress im Rahmen der Modelle zu beschreiben und anschlie end Schlussfolgerungen zum Verh ltnis von kognitiv energetischen Beanspruchungstheorien und Stresstheorien zu ziehen n Gaillard 1993 40 Die kognitiv energetischen Theorien mentaler Beanspruchung fokussieren eher die Interaktion zwischen Informationsverarbeitungs und energetischen Prozessen innerhalb der Person w hrend die Stresstheorien bevorzugt die Beziehung zwischen Person und Umwelt untersuchen Gaillard 1993 p 1000 Eine Gemeinsamkeit beider Theoriegruppen ist die Besch ftigung mit der Diskrepanz zwischen den Anforderungen der Umwelt und den F higkeiten der Person Diese Diskrepanz wird in den kognitiv energetischen Theorien du
266. n bereits in Antizipation eines folgenden Experiments zur Schockvermeidung ansteigt z B Obrist 1981 also noch bevor ein m glicher erh hter Metabolismus einsetzt Dies ist nicht allein mit einer m glichen emotionalen Reaktion vor Beginn einer Leistungsanforderung zu erkl ren sondern Kann als eine vorbereitende Reaktion zur Leistungssteigerung auf eine bevorstehende Belastung gewertet werden Daher kann davon ausgegangen werden dass das autonome Nervensystem die metabolische Aktivit t nicht nur hinsichtlich des tats chlich ben tigten Bedarfs reguliert sondern die metabolische Aktivit t auch vorausschauend und koordinierend dem erwarteten metabolischen Energieverbrauch anpasst Jennings 1986 p 202 Auch aus der Arbeitspsychologie sind hnliche Effekte bekannt Eyferth 1995 betont den Einfluss der Erwartung auf folgende mentale Belastung die einen HR Anstieg bewirken kann was in der Arbeitspsychologie z B Untersuchungen an Schiffslotsen gezeigt h tten Daraus kann geschlossen werden dass die Energieregulation zwar eng mit der kardiovaskul ren Reaktion zusammenh ngt aber nicht auf erh htem Energiebedarf des Gewebes beruht Die Ursache liegt vielmehr in der Organisation neuronaler Regulationssysteme zur Maximierung der Effizienz des Energieverbrauchs in Abh ngigkeit der Verhaltensziele des Organismus Jennings 1986 p 202 218 F r die vorliegende Untersuchung bedeutet dies dass die registrierten psychophysiologisch
267. n jeder Experimentalgruppe gemittelt Die Elektroden wurden analog zur Frequenzbandauswertung in die beschriebenen Areas zusammengefasst Die bisherigen Forschungsergebnisse zum Zusammenhang von Ged chtnisabruf und EKP ber cksichtigend wurde f r die EKP nur das parietale Area in die Datenanalyse einbezogen 137 2 2 7 5 Methodenbezogene Analysen der psychophysiologischen Daten Um die messmethodische Giite der psychophysiologischen Parameter beziiglich der vorliegenden Fragestellung zu berpr fen wurden f nf methodenbezogene Analysen durchgef hrt 1 Testung der Reliabilit t Kurzzeit Stabilit t der peripherphysiologischen Parameter Eine ausreichende Kurzzeitstabilit t gilt als eines der G tekriterien einer psychophysiologischen Aktivierungsvariablen Testung auf Unterschiede zwischen beiden Kodealphabeten in der vorexperimentellen Ruhephase 1 zum Ausschluss von Ausgangswertunterschieden Dies ist eine der unbedingten Voraussetzungen der Verwendung der Parameter in den statistischen Analysen Testung auf Unterschiede zwischen der postexperimentellen Ruhephase 2 und der Pr fphase 1 in beiden Kodealphabeten zur berpr fung der Sensitivit t der Biosignale hinsichtlich mentaler Beanspruchung der vorliegenden Art Dekodierungsprozesse Dies ist die zweite unbedingte Voraussetzung der Verwendung der Parameter in den statistischen Analysen Testung auf Unterschiede zwischen der vorexperimentellen Ruhephase 1 un
268. n konnten Auch die hier dargestellten Studien belegen diese Annahme so dass der Einsatz dieses Parameters auch in der vorliegenden Untersuchung gerechtfertigt erscheint Eine Diagnostizit t sei nach Manzey hingegen nicht gegeben da die HR auch von physischen und emotionalen Beanspruchungen beeinflusst wird Luczak 1987 ist zu widersprechen wenn er annimmt dass die HR auf mentale Belastung nur dann reagiert wenn auch emotionale Beanspruchungen ausgel st werden Der neuere Forschungsstand wie in der vorangegangenen bersicht dargestellt zeigt dass die HR auch ohne emotionale Beteiligung mentale Beanspruchung abbilden kann Zu beachten ist allerdings dass emotionale Faktoren wie pers nliche Betroffenheit in der Belastungssituation Beh 1998 und Beziehung zwischen Versuchsleiter und Probanden Cuthbert 1981 die Messung mentaler Beanspruchung zus tzlich beeinflussen k nnen 74 1 3 2 1 2 Herzratenvariabilitat Zahlreiche Untersuchungen mit Laborstressoren zeigen dass die HRV sinnvoll zur Analyse mentaler Beanspruchung herangezogen werden kann z B Luczak 1979 Mulder Mulder Meijman Veldman amp Roon 2000 Wagner Rudolf amp Noack 1998 Zur besseren Aufkl rung der Ver nderungen der HRV kann man eine Spektralanalyse durchf hren und sie in einzelne Frequenzb nder unterteilen Dabei sind verschiedene Gruppierungen m glich s a Pfister R diger amp Scheuch 2001 Die vorliegende Untersuchung folgt ei
269. n verwiesen Auch die Aufkl rung stimulusspezifischer individualspezifischer und motivationsspezifischer Reaktionsmuster kann zur Erkl rung herangezogen werden z B Fahrenberg 1987 222 Da Ausgangswertunterschiede zwischen beiden Gruppen und unterschiedliche Verl ufe ber die Pr fphasen als Erkl rung ausgeschlossen werden konnten ist davon auszugehen dass die Unterschiede tats chlich auf die experimentelle Bedingungsvariation zur ckzuf hren sind und somit unterschiedliche Arten mentaler Beanspruchung durch die Dekodierungsprozesse anzeigen Vermutlich zeigt in den sp teren Pr fphasen die h here HRDiff in Kodealphabet 2 gr eren kognitiven Aufwand beim Ged chtnisabruf der Kodebedeutungen gegen ber Kodealphabet 1 an w hrend die gr ere SCRkorr in Kodealphabet 1 durch den gr eren perzeptiven Aufwand bei Wahrnehmung der gr eren Anzahl von Buchstaben hervorgerufen wird Diese Ergebnisse sind insofern bemerkenswert als dass in der bisherigen Literatur die HR als unspezifischer Indikator mentaler Beanspruchung gilt z B Manzey 1998 In einigen lteren Darstellungen wird sogar davon ausgegangen dass die HR erst dann auf mentale Belastung reagiert wenn auch emotionale Beanspruchung ausgel st wird z B Luczak 1987 Diese Ansicht kann aber als berholt angesehen werden da neuere Studien eindeutig zeigen dass auch ohne emotionale Beanspruchung die HR auf mentale Belastung reagiert wie die Literatur bersicht in
270. nalyse eine stetige periodische Funktion die dann in ein System harmonischer orthogonaler Schwingungen zerlegt wird Die R R Intervalle sind hingegen statistisch verteilte Intervalle zu denen es keine Funktion gibt so dass sie nur statistisch weiterverarbeitet werden k nnen Z B liegt kein Trend kontinuierliches L ngerwerden der Intervalle oder kontinuierliches Verk rzen der Intervalle vor so dass keine lineare Regression als Auswertungsverfahren verwendet werden kann da die Intervalle zyklisch l nger und auch k rzer werden Daher ist in diesem Fall eine Regression mit einer trigonometrischen sinus cosinus Schwingung sinnvoll zu verwenden Diese Funktion kann aber mathematisch nicht geschlossen werden so wie es die Fourier Transformation ben tigt 131 Die hier verwendete TRS benutzt nun solche trigonometrischen Regressionsschwingungen und bestimmt deren Parameter auf der Grundlage lernender Systeme Das hei t konkret da die Regressionsparameter nicht gleichzeitig v llig bestimmbar sind werden diese im Laufe der Zeit zu einem optimalen System lernend verbessert Das Optimalit tskriterium ist hierf r das f r eine Regression typische Minimum der Summe der Abweichungsquadrate F r ein solches lokales Minimum bildet dann das Triplett Frequenz Amplitude und Phasenverschiebung eine bestm gliche L sung des Funktionals Eine so gefundene regressive Schwingung vermindert die Ausgangsvarianz um einen bestimmten Betrag Auf di
271. nchronization of alpha and beta waves in a cognitive task In E Basar T H Bullock Eds Induced Rhythms in the Brain pp 117 128 Boston Birkh user Pigeau R Hoffmann R Purcell S amp Moffitt A 1988 The effect of endogenous alpha an hemispheric asymmetries and the relationship of frontal theta to sustained attention AGARD Conference Proceedings No 432 In K Jessen Ed Electric and magnetic activity of the central nervous system Research and clinical applications in aerospace medicine France NATO Advisory Group for Aerospace Research and Development Pinkpank T amp Wandke H 1995 Mental effort with the use of different dialogue techniques in human computer interaction Zeitschrift f r Psychologie 203 2 119 137 Plante T G amp Denney D R 1984 Stress responsivity among dysmenorrheic women at different phases of their menstrual cycle More ado about nothing Behavior Research and Therapy 22 3 249 258 Polefrone J M amp Manuck S B 1988 Effects of menstrual phase and parental history of hypertension on cardiovascular response to cognitive challenge Psychosomatic Medicine 50 1 23 36 Polich J amp Kok A 1995 Cognitive and biological determinants of P300 an integrative review Biological Psychology 41 103 146 Polson M C amp Friedman A 1988 Task sharing within and between hemispheres A multiple resource approach Human Factors 30 633 643 Pomeranz B
272. ne Person abtransportieren 47 HL Ps T HL T Person aus verschlossenem Raum befreien Person aus een ER steckengebliebenem Fahrstuhl befreien 49 HL Tn Aa a HL Aa a grundlos ausgel ste Alarmanlage abstellen 50 HL Tn Ha a HL Ha a defekte Heizungsanlage abstellen _Q_ Q gefahrloser Abtransport 52 HL St Lp HL Lp Einsatz im Umfeld eines gekaperten Flugzeugs Einsatz im Umfeld von HL St HL 54 HL St R HLR Einsatz im Umfeld randalierender Personen 264 4 1 6 Kurzfragebogen zur aktuellen Beanspruchung KAB Kurzfragebogen zur aktuellen Beanspruchung KAB Name oder Code Nr Alter in Jahren Geschlecht weiblich m nnlich Situation Bitte kreuzen Sie jeweils an wie Sie sich jetzt f hlen Bitte setzen Sie in jeder Zeile nur ein Kreuz zum Beispiel Jetzt f hle ich mich sehr ziemlich eher eher ziemlich sehr 1 frisch a b c Dx le f matt 2 voller Elan a b c d 4 f kraftlos Jetzt f hle ich mich sehr ziemlich eher eher ziemlich sehr 1 angespannt a b c d e t gelassen 2 gel st a b c d e f beklommen 3 besorgt a b LC d Le f unbekummert 4 entspannt a b c d Le f unruhig 5 skeptisch a b c d e f vertrauensvoll 6 behaglich
273. nen Aber auch innerhalb eines physiologischen Parameters k nnen in Abh ngigkeit von der Art der Informationsverarbeitung unterschiedliche Reaktionen beobachtet werden So konnten die Arbeiten von Obrist 1981 und Lacey Lacey 1967 Lacey amp Lacey 1978 zeigen dass Informationsaufnahme mit HR Dezeleration Vergr erung der Interbeat Intervalle des EKG einerseits und interne Informationsverarbeitung und Informationsabgabe andererseits mit HR Akzeleration einhergehen Umgekehrt konnte z B Jennings 1986 nachweisen dass die HR auf unterschiedliche Bedingungen immer mit Reaktionen in der gleichen Richtung reagiert Er zeigte dass sowohl Aufgabenschwierigkeit als auch Energieeinsatz und Interesse in die Aufgabe individuelle Bedeutsamkeit der Aufgabe eine HR Steigerung bewirkt Die genannten Forschungsergebnisse legen die Annahme einer Reaktionsspezifit t der HR nahe Jennings 1986 Dem ist aber entgegenzusetzen dass die erw hnten HR nderungen sensu Obrist und Lacey eben nur kurzfristig sind und sich nur in geringer Intensit t zeigen so dass von einem stabilen stimulusspezifischen Reaktionsmuster sensu Foerster Schneider Walschburger 1983 hier nicht auszugehen ist 219 Dies gilt auch f r andere Studien die zeigen konnten dass sich positive Leistungsmotivation steigernd auf die HR im Sinn einer verz gerten Adaptation auswirkt z B H rhold 1994 H rhold amp Walschburger 1998 F r die vorliegende Untersuchun
274. ner weit verbreiteten Einteilung Tab 8 n Wagner Rudolf amp Noack 1998 0 02 0 06 Hz Unteres Frequenzband Fluktuationen h ngen wesentlich mit der Regulierung der K rpertemperatur zusammen und werden durch Ver nderungen des vasomotorischen Tonus Innervation haupts chlich sympathisch gesteuert 0 07 0 14 Hz Mittleres Frequenzband Fluktuationen reflektieren im Wesentlichen die Kurzzeit Blutdruckregulation Innervation sowohl sympathisch als auch parasympathisch 0 15 0 40 Hz Oberes Frequenzband Fluktuationen indizieren den respiratorischen Einfluss Innervation haupts chlich parasympathisch Tab 8 Einteilung der Frequenzb nder der Herzratenvariabilitat Dabei wurde bisher oft von einem Absinken der HRV als Zeichen der mentalen Beanspruchung vor allem im mittleren Frequenzband um 0 1 Hz 0 1 Hz Komponente der HRV berichtet was auf eine Unterdriickung der spontanen Blutdruckschwankungen unter psychischer Beanspruchung zur ckgef hrt wird Eine oft diskutierte m gliche Ursache ist eine Verringerung der Sensitivit t des Baroreflexes die Schwankungen der sympathischen und parasympathischen Aktivit t ausl st z B Wiethoff 1997 Die Untersuchungen der Arbeitsgruppe um G und L J M Mulder konnten einen Zusammenhang zwischen dem mittleren Frequenzband der HRV 0 1 Hz Komponente der HRV und mentaler Beanspruchung wiederholt nachweisen z B Mulder 1979 Mulder amp Mulder 1980 Mulder Meijman O Hanl
275. ng Zeitschrift f r experimentelle und angewandte Psychologie 36 453 475 Mecklinger A Kramer A F amp Strayer D L 1992 Event related potentials and EEG components in a semantic memory search task Psychophysiology 29 104 119 Mecklinger A amp Meinshausen R M 1998 Recognition memory for object form and object location An event related potential study Memory and Cognition 26 5 1068 1088 Mecklinger A amp Pfeifer E 1996 Event related potentials reveal topographical and temporal distinct neuronal activation patterns for spatial and object working memory Cognitive Brain Research 4 3 211 224 Metz A M amp Rothe H J 1999 Nervenkrieg am Arbeitsplatz Spektrum der Wissenschaft Sonderheft Dossier 3 99 Stress S 57 59 Morell M A 1989 Psychophysiological stress responsivity in Type A and B female college students and community women Psychophysiology 26 3 359 368 Morell M A Myers H F Shapiro D amp Goldstein I B 1988 Psychophysiological reactivity to mental arithmetic stress in Black and White normotensive men Health Psychology 7 5 479 496 Moya Albiol L Salvator A Costa R Martinez Sanchis S Gonzalez Bono E Ricarte J amp Arnedo M 2001 Psychophysiological responses to the Stroop task after a maximal cycle ergometry in elite sportsmen and physically active subjects International Journal of Psychophysiology 40 1 47 59
276. ng and Clinical Psychology 40 1 22 26 Parati G Saul J P Di Rienzo M amp Mancia G 1995 Spectral analysis of blood pressure and heart rate variability in evaluating cardiovascular regulation A critical appraisal Hypertension 25 1276 1286 Payne R 1987 Stress in surgeons In R Payne amp J Firth Cozens Eds Stress in health professionals Wiley series on studies in occupational stress pp 89 106 New York John Wiley amp Sons Penaz J Voigt A Teichmann W 1976 Beitrag zur fortlaufenden indirekten Blutdruckmessung Zeitschrift fiir die gesamte Innere Medizin und ihre Grenzgebiete 31 1030 1033 Pennekamp P B sel R Mecklinger A amp Ott H 1994 Differences in EEG theta for responded and omitted targets in a sustained attention task Journal of Psychophysiology 131 141 Peters M L Godaert G L Ballieux R E van Vliet M Willemsen J J Sweep F C G J amp Heijnen C J 1998 Cardiovascular and endocrine responses to experimental stress Effects of mental effort and controllability Psychoneuroendocrinology 23 1 1 17 244 Pfister E A Riidiger H amp Scheuch K 2001 Herzrythmusanalyse in der Arbeitsmedizin Leitlinie f r arbeitsmedizinisch relevantes rztliches Handeln Wiesbaden Deutsche Gesellschaft f r Arbeitsmedizin und Umweltmedizin e V Pfurtscheller G amp Klimeschh W 1992 Event related synchronization and desy
277. ng daher ausschlie lich ber cksichtigt werden Es liegen einige Studien zum Zusammenhang zwischen EDA und mentaler Beanspruchung vor obwohl der gr te Teil der Untersuchungen zur EDA sich auf emotionale Aspekte der Informationsverarbeitung bezieht s zsf Boucsein 1992 vgl auch Ribback 1996 In der vorliegenden Untersuchung wurde hingegen bewusst auf Einfl sse verzichtet die emotionale Reaktionen hervorrufen k nnten wie z B Zeitdruck bei der Aufgabenbearbeitung Damit sollte sichergestellt sein dass ausschlie lich die kognitiven Aspekte mentaler Beanspruchung in den Probanden hervorgerufen werden 1 3 2 1 4 1 Befundlage zur Elektrodermalen Aktivit t Laborstudien Die Mehrzahl der Untersuchungen zur EDA besteht aus Laborstudien da die vielf ltigen Artefaktquellen s Fazit bei der EDA Messung dort besser zu kontrollieren sind Bereits in den fr hen Untersuchungen zur psychophysiologischen Aktivierung wurde u a die EDA als Aktivierungsvariable herangezogen Dabei zeigte sich bei steigender mentaler Beanspruchung durch Arithmetikaufgaben regelm ig eine Erh hung der EDA Parameter z B Fahrenberg Walschburger Foerster Myrtek M ller 1979 Fahrenberg Foerster Schneider Miiller amp Myrtek 1984 Foerster Schneider amp Walschburger 1983 Auch in anderen Untersuchungen konnte dies nachgewiesen werden Albus Miiller Spahn Ackenheil amp Engel 1987 Anderson 1981 Cacioppo amp Sandman 1978 Fredrikson 199
278. ng in verschiedenen experimentellen Settings geben Freude und Ullsperger 2000 62 Parameter Kennwert Beanspruchungsart Reaktionsrichtung Anstieg Abstieg P300 des Amplitude Sekund raufgabe akustisch Kramer Sirevaag und Hughes 1988 J EKP primar Flugsimulator Sekund raufgabe akustisch Wickens Kramer Vanasse amp Donchin 1983 abs primar Tracking Ged chtnis Wisconsin Card Barcelo Sanz Molina amp Rubia 1997 1 Sorting Test Arbeitsged chtnis Kane Picton Moscovitch amp Winocur 2000 T Rekognition von Curran 1999 T W rtern Fong 2000 T Johnson Jr Kreiter Russo Zhu 1998 T Rugg Allan amp Birch 2000 T Senkfor 2000 T Senkfor amp Van Petten 1998 T Smith amp Guster 1993 T Wilding amp Rugg 1996 T Arbeitsged chtnis Mecklinger amp Meinshausen 1998 T r umlich Arbeitsged chtnis Cansino Ruiz amp Lopez Alonso 1999 Behalten verbal Kusak Grune Hagendorf amp Metz 2000 L Gross amp Metz 1998 L Grune Metz Hagendorf amp Fischer 1996 A Kusak Grune Hagendorf amp Metz 1997 Gross Metz amp Ullsperger 1992 4 Strayer amp Kramer 1990 4 Arbeitsged chtnis Abruf Kok 1997 4 Arbeitsged chtnis r umlich Barcelo Martin Loeches und Rubia 1997 eo Langzeitged chtnis Abruf Potter Pickles Roberts amp Rugg 2000 4 verbal Johnson Pfefferbaum amp Kopell 1985 L Langzeitged chtnis Crites Jr Devine Lozano am
279. ng tiberlegen Hastrup 1979 Sostek 1978 Vossel amp Rossmann 1984 92 In hnlichen Konzentrationsaufgaben zeigte sich nach einem initialen Anstieg der SCRfreq eine Abnahme der SCRfreq ber die Zeit als Zeichen der abnehmenden mentalen Beanspruchung durch bung und Anpassung an die Versuchsbedingungen H rhold 1994 H rhold amp Walschburger 1998 Walschburger 1994 1991 Dabei konnte im Zusammenhang mit einer entwickelten psychophysiologischen Konzentrationsdiagnostik eine Beziehung zwischen erh hter SCRfreq und Aufgabendichte als Ursache erh hter mentaler Beanspruchung nachgewiesen werden Walschburger 1993 Ein weiterer Zusammenhang ergab sich zwischen der Anzahl der SCRfreq und fortlaufendem Misserfolg als Zeichen gest rter Konzentration und subjektiver Meidungstendenz Letzteres Ergebnis zeigt dass die SCRfreq bei entsprechender Operationalisierung von emotional motivationalen Faktoren unbeeinflusst bleibt W hrend Anagrammaufgaben konnte ebenfalls eine erh hte EDA im Vergleich zur Ruhebedingung nachgewiesen werden Walker 1996 Auch bei unfreiwilligen Pausen in Mensch Computer Interaktionen w hrend Aufmerksamkeitsaufgaben konnte die EDA erfolgreich eingesetzt werden zsf Boucsein 2000 Boucsein amp Thum 1996 1997 Thum Boucsein Kuhmann amp Ray 1995 Die Amplitudengr e und die Anzahl der elektrodermalen Spontanreaktionen stiegen an je l nger die unfreiwilligen Pausen andauerten Dies wird jedoch
280. ngs nur ein Unterschied zwischen Ruhe und Fahren verzeichnet werden konnte und keine Unterscheidung in unterschiedlich schwierige Fahrabschnitte durch die SCRfreq m glich war Richter Wagner Heger amp Weise 1998 Weiterhin zeigt die SCRfreq w hrend des Fahrens die erh hte mentale Beanspruchung bei experimentell induzierten zus tzlichen kognitiven Aufgaben an Verwey amp Veltman 1996 Sowohl das SCL als auch die SCRfreq waren erh ht beim Autofahren mit Schaltgetriebe im Vergleich zum Autofahren mit Automatikgetriebe im Gro stadtverkehr was der Autor als Zeichen der h heren mentalen Konzentration beim Fahren mit Schaltgetriebe interpretiert Zeier 1979 Bei T tigkeiten von Fluglotsen erwies sich die SCRfreq und auch das SCL als zuverl ssiger Indikator der unterschiedlichen Beanspruchung im Schichtverlauf Vogt amp Kastner 2001 In einer Untersuchung zur Beanspruchung von Montaget tigkeiten in der Elektroindustrie konnte das SCL erfolgreich als Indikator der Arbeitsgeschwindigkeit und der mentalen Beanspruchung bei verschiedenen Teilt tigkeiten herangezogen werden Faber 1983 Dieser Studie ist jedoch anzumerken dass trotz sorgf ltiger Kontrolle der physikalischen Einflussfaktoren L rm Temperatur etc motorische Einfl sse bei der Fertigung nicht ausgeschlossen werden k nnen In einer fr hen Untersuchung diente die EDA als Indikator der Beanspruchung unter Zeitdruck von Industriearbeitern Raouf 1973 94
281. nifikanten Haupteffekt ber die Pr fphasen Es gab in beiden Gruppen nur wenig Ver nderung ber die Pr fphasen Es konnte jedoch ein signifikanter Zwischensubjekteffekt nachgewiesen werden F 5 18 5 43 H F e 1 000 p 03 Eta 20 In allen Pr fphasen liegt Kodealphabet 1 ber Kodealphabet 2 Eine Interaktion konnte nicht nachgewiesen werden Einzeltests zwischen den Gruppen zeigten statistische Trends in Pr fphase 1 T 2 36 p 03 in Pr fphase 2 T 2 50 p 02 und in Pr fphase 3 T 2 28 p 03 vgl Tab 28 und Abb 37 Ruhe 1 Lern Pr f 1 Pr f2 Prif3 Priif4 Pr f5 Pr f6 Ruhe 2 Kode 0 038 0 031 0 144 10 144 0 150 10 131 10 114 0 141 0 059 alphabet 0 025 0 017 0 088 0 088 0 090 0 010 0 058 0 082 0 046 1 Kode 0 029 10 024 0 078 0 075 0 082 0 086 0 083 0 089 0 032 alphabet 0 022 0 014 0 028 0 026 0 039 0 051 0 032 0 047 0 025 2 T Test p n s n s 03 02 03 n s n s n s n s Tab 28 Mittlere frontale Theta Aktivit t von Kodealphabet 1 und Kodealphabet 2 mit Standardabweichungen f r jede Experimentalphase mit Ergebnissen der Signifikanztests zwischen den Gruppen 178 pV 0 2 0 15 0 05 Ruhe Lern Pr f Pr f Pr f Pr f Pr f Pr f Ruhe 1 1 2 3 4 5 6 2 Kodealphabet 1 Kodealphabet 2 Abb 37 Power des frontalen Theta Frequen
282. nisse zentralnerv ser Parameter 2 4 3 1 EEG Ereigniskorrelierte Hirnpotenziale In die Datenanalyse gingen f r Kodealphabet 1 n 15 Probanden und f r Kodealphabet 2 n 17 Probanden ein Die Grandmeans ber alle sechs Pr fphasen in einem Zeitfenster 0 1000 mSek nach Stimuluspr sentation Kode zeigten dass eine Analyse im Zeitbereich 300 600 mSek die Variationen ber die Pr fphasen und Kodealphabete am besten repr sentiert vgl Tab 25 Tab 26 Abb 29 30 31 Daher wurde wie oben beschrieben fiir die Analyse der EKP ein Zeitfenster von 300 600 m Sek festgelegt und eine positive Komponente als mittlere Fl che im ausgewerteten Zeitfenster f r jede der 19 Elektroden bestimmt und in die beschriebenen Areas eingeteilt Dabei wurde nur das parietale Area ausgewertet Pr f 1 Priif 2 Pr f 3 Pr f 4 Pr f 5 Priif 6 Kode 5 74 5 13 5 47 5 75 5 61 6 44 alphabet 1 2 28 2 79 2 68 2 89 3 66 2 66 Tab 25 Mittelwerte des ereigniskorrelierten Hirnpotenzials in uV mit Standardabweichungen im Zeitbereich 300 600 mSek im parietalen Area f r Kodealphabet 1 in allen Pr fphasen P1 P2 p3 P4 8 P5 P6 10 200 0 200 400 600 800 mSek 1000 Abb 29 Ereigniskorrelierte Potenziale der PZ Elektrode f r Kodealphabet 1 in den sechs Priifphasen Pl P6 173 Pr f 1 Priif 2 Priif 3 Pr f 4 Pr f 5 P
283. nsch Maschine Systemen MMS In H P Willumeit amp H Kolrep Hrsg Verl sslichkeit von Mensch Maschine Systemen ZMMS Spektrum Bd 1 S 127 138 Berlin Papyrus Eysenck M W 1982 Attention and Arousal Berlin Springer Faber S 1983 Zur Auswertemethodik und Interpretation von Hautleitf higkeitsmessungen bei arbeitswissenschaftlicher Beanspruchungsermittlung Zeitschrift f r Arbeitswissenschaft 37 9 85 91 Fahrenberg J 1987 Zur psychophysiologischen Methodik Konvergenz Fraktionierung oder Synergismen Diagnostica 33 3 272 287 Fahrenberg J 1983 Psychophysiologische Methodik In K J Groffmann amp L Michel Hrsg Enzyklop die der Psychologie Psychologische Diagnostik Bd 4 S 1 192 G ttingen Hogrefe Fahrenberg J 1979 Das Komplementarit tsprinzip in der psychophysiologischen Forschung und psychosomatischen Medizin Zeitschrift f r Klinische Psychologie Psychopathologie und Psychotherapie 27 2 151 167 Fahrenberg J 1969 Die Bedeutung individueller Unterschiede f r die Methodik der Aktivierungsforschung Bern Huber 95 122 231 Fahrenberg J amp Foerster F 2002 Kontrolliertes und interaktives Blutdruck Monitoring Neue Strategien und Ergebnisse Forschungsbericht des Psychologischen Instituts der Albert Ludwigs Universit t Freiburg i Br Nr 155 Freiburg i Br Albert Ludwigs Universitat Fahrenberg J amp Foerster
284. nsesnesnenseenensensnenenenennenn 225 4 UEEERATUR enissssnsetiinsente ea IR Rn Rs Din knee 226 4 T ANHANG arina a inc ke es LESE E E E E E E e 256 4 1 1 Aushang zur Anwerbung von Probanden sssseesseeesesesessseeseresresstesseessresesteeseesseesseesseeesseeseeseeesee 256 4 1 2 Informationsblatt zum Experiment urscessesssessnesnnesnnesnnesnensnonsensnnnnonnnnnnennnennnennnesnnennen nennen nennen 257 41 3 Instruktiohen a32 ar22 hated needed HAGA Innere A E 258 4 1 4 Kodealphabet W rtliche Bedeutung der Abk rzungen der jeweiligen Begriffsebene 260 4 1 5 Kodealphabete 1 und 2 mit jeweiliger Kodebedeutung ursuersusssersnnsnnesnnesnnennnennnnnnnnnnnnn 263 4 1 6 Kurzfragebogen zur aktuellen Beanspruchung KAB ursenseessessnesnnesnnnnsnensnennnennennnennnnnnnn 265 1 Theoretischer Teil 1 1 Einleitung Problemstellung und Ziel der Untersuchung In der vorliegenden Untersuchung wurde ein arbeitspsychologisches Problem aufgegriffen dass in Mensch Maschine Systemen auftritt In Mensch Maschine Systemen werden die notwendigen Informationen h ufig verschl sselt kodiert um Sachverhalte oder Systemzust nde dem Operateur schnell zu bermitteln Diese inhaltlich verk rzte Informations bertragung hat den Vorteil keine lange Zustandsbeschreibung zu ben tigen so dass der Mensch auf die ver nderten Zust nde schnell und effizient reagieren kann Dies wird aber nur dann erm
285. o J T 1998 Cardiovascular and immune responses to acute psychological stress in young and old women A meta analysis Psychosomatic Medicine 60 3 290 296 Berger H 1929 In the encephalogram of man Archives of Psychiatry and Nervous Diseases 87 511 570 Bernardi L Wdowczyk Szulc J Valenti C Castoldi S Passino C Spadacini G amp Sleight P 2000 Effects of controlled breathing mental activity and mental stress with or without verbalization on heart rate variability Journal of American College of Cardiology 35 6 1462 1469 Bernotat R K amp G rtner K P Hrsg 1972 Displays and Controls Amsterdam Swets amp Zeitlinger Berti S Geissler H G Lachmann T amp Mecklinger A 2000 Event related brain potentials dissociate visual working memory processes under categorial and identical comparison conditions Cognitive Brain Research 9 2 147 155 Beydagi H Oezesmi C Yilmaz A Sueer C amp Ergenoglu T 2000 The relation between event related potential and working memory in healthy subjects International Journal of Neuroscience 105 1 4 77 85 Blumenthal J A Thyrum E T amp Siegel W C 1995 Contribution of job strain job status and marital status to laboratory and ambulatory blood pressure in patients with mild hypertension Journal of Psychosomatic Research 39 2 133 144 Boiten F Sergeant J amp Geuze R 1992 Event related desyn
286. ogischen Reaktionen Im Folgenden sollen zun chst zur Kl rung des theoretischen Hintergrunds der vorliegenden Arbeit einige wichtige Begriffsdefinitionen zum Thema mentale Beanspruchung und psychophysiologischen Reaktionen und dazugeh rige Theorien und Ans tze beschrieben werden Es wird deutlich dass nicht immer die in den verschiedenen Theorien verwendeten Begriffe hinreichend definiert sind Der Schwerpunkt der folgenden Diskussion um Theorien mentaler Beanspruchung liegt darin inwieweit eine psychophysiologische Analyse mit einbezogen wird 1 2 1 Begriffsdefinitionen Wegen der besonderen Bedeutung f r die vorliegende Arbeit und der h ufigen Verwendung in der arbeitspsychologischen und psychophysiologischen Forschung sollen zun chst die Begriffe Belastung und Beanspruchung erl utert werden Die in der Arbeitspsychophysiologie oft verwendeten Begriffe Belastung und Beanspruchung gehen auf das Belastungs Beanspruchungs Konzept Rohmert 1984 zur ck Darin werden die urspr nglich aus der Mechanik stammenden Begriffe auf psychologische Sachverhalte und Prozesse bertragen In der arbeitspsychologischen Belastungsforschung hat das Belastungs Beanspruchungs Konzept eine gro e Bedeutung erlangt obwohl die Verwendung dieser Begriffe inzwischen auch in die Kritik geraten ist z B Nachreiner 2002 Oesterreich 1997 Die Begriffe gewannen erneut an Bedeutung f r die arbeitspsychologische Forschung und Praxi
287. ollierte Prozesse sind demnach kapazit tsabh ngig intentional steuerbar und bewusst repr sentiert Sie interferieren in Abh ngigkeit von ihrem Kapazit tsbedarf bei gleichzeitiger Ausf hrung miteinander Automatische Prozesse hingegen sind kapazit tsunabh ngig reizgesteuert und nicht bewusst repr sentiert Sie interferieren nicht mit gleichzeitig ablaufenden Prozessen Trotz dieser Differenzierung von Norman und Bobrow blieb mentale Beanspruchung auch in ihrem Ansatz ein eindimensionales Konzept das ausschlie lich mit dem Ressourcenbedarf in kontrollierten Informationsverarbeitungsprozessen beschrieben wurde z B Mulder 1980 s a 1986 Sp tere Experimente zu Doppelt tigkeiten widersprachen der Auffassung eines undifferenzierten Kapazit ts bzw Ressourcenkonzeptes sensu Kahneman 1973 dem prinzipiell auch Norman und Bobrow folgen Diese Befunde konnten zeigen dass die Interferenzeffekte bei gleichzeitiger Aufgabenausf hrung von der hnlichkeit in der Anforderungsstruktur der Aufgaben abh ngen Effekte der Aufgabenschwierigkeit spielen eine untergeordnete Rolle z B Heuer 1996 Manzey 1988 Wickens 1980 1984 1984b Schwierige Aufgaben lassen sich sehr wohl parallel bearbeiten ohne miteinander zu interferieren Sie m ssen sich aber dabei in ihrer Anforderungsstruktur deutlich voneinander unterscheiden z B Allport Antonis amp Reynolds 1972 Manzey 1991 Nur bei hnlichen Anforderungen wirkt sich die Schwierigkeit
288. on amp Mulder 1982 zsf Mulder 1992 1988 75 An dieser Interpretation wird zunehmend Kritik geiibt Denn dieses Frequenzband wird sowohl durch sympathische und als auch durch parasympathische Einfliisse moduliert Pomeranz Macaulay Caudill Kutz Adam Gordon Kilborn Barger Shannon Cohen amp Benson 1985 Akselrod Gordon Ubel Shannon Barger amp Cohen 1981 Es kann als gesichert angesehen werden dass das mittlere und untere Frequenzband von sympathischen parasympathischen und auch thermoregulatorischen Einfliissen mitbestimmt wird Jorna 1992 Jennings amp McKnight 1994 Daher kann ein ausschlieBlicher Zusammenhang zwischen verringerter Aktivit t im mittleren Frequenzband und mentaler Belastung nicht mehr zweifelsfrei angenommen werden Denn es gibt auch Ergebnisse die zeigen dass der Anstieg der sympathischen Aktivit t unter mentaler Belastung zu einem Anstieg der 0 1 Hz Komponente f hren kann z B Bernardi Wdowczyk Szulc Valenti Castoldi Passino Spadacini amp Sleight 2000 Delany amp Brodie 2000 Pagani Furlan Pizzinelli Crivellaro Cerutti amp Malliani 1989 Pagani Mazuerro Ferrari Liberati Cerutti Vaitl Tavazzi amp Malliani 1991 Unklar ist noch inwieweit die Methode mit der die Frequenzanalyse durchgef hrt wird einen Einfluss auf die Ergebnisse hat Die immer noch am h ufigsten verwendete Fast Fourier Transformation wird wegen mathematischer Unzul nglichkeiten immer mehr kritisiert
289. orliegender Fragestellung beurteilt werden Daher werden im Folgenden die Ergebnisse der einzelnen Biosignale und Parameter zur mentalen Beanspruchung zusammenfassend dargestellt und hinsichtlich ihrer Sensitivit t und Diagnostizit t bewertet ber den Zusammenhang zwischen verschiedenen Biosignalen und mentaler Beanspruchung liegt eine Vielzahl von Befunden vor Zun chst sollen die Begriffe Sensitivit t und Diagnostizit t definiert werden Sensitivit t bedeutet die Empfindlichkeit mit der ein psychophysiologischer Parameter Beanspruchungsunterschiede wiedergibt die bei variierender Schwierigkeit oder Komplexit t der Aufgabe auftreten Diagnostizit t bestimmt inwieweit der psychophysiologische Parameter unterschiedliche Arten von Belastung selektiv darstellt Wenn Diagnostizit t vorhanden ist kann auf die Ursachen der Gesamtbeanspruchung geschlossen werden Wenn ein Parameter die Differenzierung von physischer emotionaler und kognitiver Beanspruchung erm glicht besitzt er Diagnostizit t im weiteren Sinn Ist dar ber hinaus auch die Unterscheidung spezifischer Aspekte mentaler Beanspruchung m glich wie z B verbale vs r umlich figurale Aufgabenbearbeitung oder perzeptive vs reaktionsbezogene kognitive Prozesse kann von Diagnostizit t im engeren Sinn gesprochen werden Weitere Bewertungsma st be sind die Reliabilit t die Interferenzfreiheit engl intrusiveness und die Breite des Anwendungsbereichs die hier jedoch unber
290. oux J E 1994 Das Ged chtnis f r Angst Spektrum der Wissenschaft 8 76 83 LeDoux J E 1995 In search of an emotional system in the brain Leaping from fear to emotion and consciousness In M S Gazzaniga Ed The cognitive neurosciences pp 1049 1061 Cambridge Mass MIT Press LeDoux J E 1996 The emotional brain The mysterious underpinnings of emotional life New York Simon amp Schuster LeDoux J E 1998 Das Netz der Gef hle Wie Emotionen entstehen M nchen Hanser Leitner K 1999 Kriterien und Befunde zu gesundheitsgerechter Arbeit Was sch digt was f rdert die Gesundheit In R Oesterreich amp W Volpert Hrsg Psychologie gesundheitsgerechter Arbeitsbedingungen Konzepte Ergebnisse und Werkzeuge zur Arbeitsgestaltung S 63 139 Bern Huber Lindholm E amp Cheatham C 1983 Automatic activity and workload during learning of a simulated aircraft carrier landing task Aviation Space and Environmental Medicine 54 435 439 Lindsley D B 1951 Emotion In S Stevens Ed Handbook of experimental psychology New York Wiley Lindsley J G amp Wicke J D 1974 The electroencephalogram Autonomous electrical activity in man and animals In R F Thompson amp M M Patterson Eds Bioelectric recording techniques Part B New York Academic Press Lorenz J Lorenz B amp Heineke M 1992 The efffect of mental task load on fronto central theta activi
291. p Moreno 1998 Abruf visuell Intelligenz Gevins amp Smith 2000 T Arbeitsged chtnis r umlich Intelligenz Nittono Nageishi Nakajima amp Ullsperger 1999 T Arbeitsged chntis numerisch Arbeitsged chtnisspanne Friederici Steinhauer Mecklinger amp Meyer 1998 T Stimulusklassifikation Berti Geissler Lachmann amp Mecklinger 2000 T r umlich Ver nderung im Raum Latenz Arbeitsged chtnis verbal Vos Gunter Kolk amp Mulder 2001 J Beydagi Oezesmi Yilmaz Sueer Ergenoglu 2000 4 Tab 6 P300 Amplitude des EKP Ergebnisse verschiedener Studien zur mentalen Beanspruchung 1 3 1 2 1 2 Fazit und zusammenfassende Beurteilung der ereigniskorrelierten Hirnpotenziale Die Studien zu Sekund raufgaben belegen die Sensitivit t der P300 f r mentale Beanspruchungen Manzey 1998 S 826 kommt sogar zu dem Schluss die P300 Komponente besitze eine spezifische Sensitivit t und damit eine Diagnostizit t im engeren Sinn Denn sie reagiert nicht auf Anforderungsunterschiede im motorischen Bereich sondern nur auf perzeptive und kognitive Aspekte mentaler Beanspruchungen 63 F r die vorliegende Untersuchung reicht die Erkenntnis der Sensitivit t der P300 f r den Abruf aus dem Arbeits und Langzeitged chtnis wobei auch die Ergebnisse zu Aufmerksamkeitsprozessen von Bedeutung sind da sie eng mit Arbeitsged chtnisprozessen zusammenh ngen Die vorgestellten Studien belegen die Annahme der P30
292. p Ott 1994 Mecklinger Kramer amp Strayer 1992 Mecklinger amp B sel 1989 Auch in anderen Arbeitsgruppen wurden hnliche Frequenzb nder zur Untersuchung mentaler Beanspruchung herangezogen z B Brookings Wilson amp Swain 1996 Zur Ermittlung der Power uV wurde ein Zeitfenster von 1 Sek nach Beginn der Stimuluspr sentation ausgew hlt Durch dieses kurze Zeitfenster wurde sichergestellt dass keine Trials durch Beginn der Antworten der Probanden motorisch verursachte Artefakte aus den Analysen ausgeschlossen werden mussten Den Empfehlungen von B sel 1996 S 67f folgend werden die Ergebnisse in absoluten Powerwerten ausgegeben anstatt relative Powerwerte zu verwenden H ufig werden relative Powerwerte verwendet um a priori Unterschiede zwischen Personen und Ableitorten zu minimieren Dabei tritt jedoch ein sog Waage Effekt ein der zu Fehleinsch tzungen hinsichtlich der Frequenzanteile f hren kann Wenn die Power in einem bestimmten Frequenzband hoch ist so ist sie in einem oder mehreren anderen Frequenzanteilen naturgem geringer Werden die Werte relativ zu den anderen Frequenzb ndern angegeben k nnen so Fehleinsch tzungen die Folge sein Die Frequenzanalyse in den beiden Ruhephasen vor und nach dem Experiment wurde analog zu den oben dargestellten Prozeduren durchgef hrt Im Gegensatz zu den Pr fphasen wurden die Zeitfenster hier jedoch nicht durch eine Markerposition festgelegt sondern du
293. p lt 00 Eta 70 vgl Tab 15 und Abb 20 Ein Zwischensubjekteffekt oder eine Interaktion konnte nicht nachgewiesen werden Die Einzeltests ergaben keine statistisch bedeutsamen Unterschiede zwischen beiden Gruppen Pr fphase 1 Priifphase 2 Pr fphase 3 Pr fphase 4 Priifphase 5 Priifphase 6 Kode 5688 4504 3832 3494 3206 3007 alphabet 1 1820 1570 1458 1446 1251 1131 Kode 4761 3743 3414 3068 2796 2780 alphabet 2 1578 1465 1301 1152 1167 1174 T Test n s n s n s n s n s n s Tab 15 Mittlere Dekodierungszeiten mit Standardabweichungen der Gruppen Kodealphabet 1 und Kodealphabet 2 f r jede der sechs Pr fphasen in mSek mit Ergebnissen der Signifikanztests zwischen den Gruppen mSek 6000 5000 4000 3000 2000 1000 Prufphase Abb 20 Dekodierungszeiten der richtigen Antworten f r Kodealphabet 1 rot und Kodealphabet 2 gr n in den sechs Priifphasen 157 2 3 1 2 Zusammenfassung der Ergebnisse der Leistungsdaten Die Ergebnisse der Leistungsdaten k nnen wie folgt zusammengefasst werden Hypothese 1a Dekodierungszeiten und Fehler von Kodealphabet 1 unterscheiden sich in den ersten Pr fphasen aufgrund des gr eren perzeptiven Dekodierungsaufwandes von Kodealphabet 2 signifikant muss zur ckgewiesen werden Erwartungswidrig unterscheiden sich die beiden Experimentalgruppen von Anfang an in keiner der Pr fphasen signifikant in Fe
294. p lt 00 SysDiff Kodealphabet 1 41 p 10 80 p lt 00 48 p 05 57 p 02 55 p 02 Kodealphabet 2 45 p 05 76 p lt 00 76 p lt 00 56 p 01 36 p 14 DiaBD Kodealphabet 1 64 p lt 00 73 p lt 00 79 p lt 00 91 p lt 00 91 p lt 00 Kodealphabet 2 78 p lt 00 87 p lt 00 71 p lt 00 88 p lt 00 75 p lt 00 DiaDiff Kodealphabet 1 25 p 34 42 p 10 46 p 07 68 p lt 00 58 p 01 Kodealphabet 2 54 p 02 64 p lt 00 21 p 31 66 p lt 00 31 p 20 139 Art MD Kodealphabet 1 69 p lt 00 89 p lt 00 88 p lt 00 94 p lt 00 93 p lt 00 Kodealphabet 2 86 p lt 00 94 p lt 00 88 p lt 00 88 p lt 00 83 p lt 00 SBP Kodealphabet 1 75 p lt 00 97 p lt 00 92 p lt 00 95 p lt 00 94 p lt 00 Kodealphabet 2 92 p lt 00 91 p lt 00 94 p lt 00 90 p lt 00 89 p lt 00 Tab 8 Die Kurzzeitstabilit ten der peripherphysiologischen Parameter gemessen als Pearson Korrelation zwischen unmittelbar benachbarten Pr fphasen f r Probandengruppen Kodealphabet 1 und Kodealphabet 2 Korr r lt 50 sind hervorgehoben Trotz der geringen Gesamtstichprobengr e Kodealphabet 1 n 16 Pbn Kodealphabet 2 n 18 Pbn wurde hier die testst rkere Pearson Korrelation verwendet Um sicher zu gehen dass Verteilungsverzerrungen aufgrund der geringen Stichprobengr e die Ergebnisse nicht verf lschen wurden alle Reliabilit tspr fungen mit n
295. phasen Ein Grund f r die schwachen Ergebnisse mag darin gelegen haben dass sich die Kodes die f r die Restrukturierung der Kodes dienten nicht hinreichend unterschieden Dies k nnte wie auch bei den EKP der restrukturierten Kodealphabete darin begr ndet gewesen sein dass das Einschlusskriterium zu weit ausgelegt war Damit eine gen gende Anzahl von Kodes eingeschlossen werden konnte wurde als Einschlusskriterium das Signifikanzniveau auf p lt 25 festgelegt um die restrukturierten Kodealphabete zu erstellen 217 3 3 Diskussion zu psychophysiologischen Regulationsmechanismen Zun chst stellt sich die Frage warum berhaupt psychophysiologische Ver nderungen w hrend Informationsverarbeitungsprozessen registriert werden von denen dann auf die mentale Beanspruchung geschlossen werden kann Denn Informationsverarbeitung erzeugt keinen metabolischen Energiebedarf sondern wird mit dem gleichen Energieaufwand wie unter Ruhebedingungen durchgef hrt Jennings 1986 Es kann aber angenommen werden dass psychophysiologische Parameter wie die HR unter mentaler Beanspruchung mit dem metabolischen Energieverbrauch eng zusammenh ngt Denn aufgrund verschiedener Studien ist davon auszugehen dass z B der HR Anstieg eine Reaktion auf den erh hten Sauerstoffverbrauch ist Jennings 1986 also als Folge eines erh hten Sauerstoffverbrauchs auftritt Weiterhin konnten Studien an Menschen und Hunden zeigen dass die kardiovaskul re Reaktio
296. pr fung der Sensitivit t der psychophysiologischen Parameter fiir jedes Kodealphabet separat Unterschiede zwischen der postexperimentellen Ruhephase 2 und der Pr fphase 1 durchgef hrt z B Walschburger 1976 Fahrenberg Walschburger Foerster Myrtek amp Miiller 1979 Die Testung der Sensitivit t ist insofern notwendig als nicht a priori davon ausgegangen werden kann dass sich die mentale Beanspruchung auch im psychophysiologischen Datenbereich zeigt Denn gerade bei der hier operationalisierten eher schwachen Intensit t mentaler Belastung k nnten einige Biosignale keine Ver nderung gegen ber der Ruhe zeigen da die verschiedenen Biosignale unterschiedliche Sensitivit t besitzen was z B durch die Kennlinien von Lader vgl Schandry 1996 ausgedr ckt wird Durch das Fehlen eines idealerweise verwendeten absoluten biologischen Ruhewertes wie er z B im n chtlichen Tiefschlaf in Feldstudien n herungsweise ermittelt wird wurde im vorliegenden Fall hilfsweise der individuelle Mittelwert der postexperimentellen Ruhephase 2 als Ruhewert f r die folgenden Berechnungen verwendet Es kann davon ausgegangen werden dass im Vergleich zu allen anderen Experimentalphasen in der Ruhephase 2 die niedrigsten Werte erreicht wurden Von einer Verwendung der Ruhephase 1 wurde wegen m glicherweise auftretender antizipativer physiologischer Erregung unmittelbar vor Beginn des Experiments zugunsten der Ruhephase 2 verzichtet Die unten dargestel
297. pruchung festgestellt werden Ein Zwischensubjekteffekt oder eine Interaktion konnte nicht nachgewiesen werden Einzeltests zeigten in keiner Pr fphase einen signifikanten Unterschied zwischen den Gruppen Einzeltestungen zwischen Pr fphasen ergaben in beiden Kodealphabeten eine signifikante Verringerung von vor Ruhephase 1 bis nach Ruhephase 1 T gt 3 0 p lt 00 was auf den Einfluss der zwischenzeitlichen Ruhe zur ckgef hrt werden kann Ein Einfluss der Lernphase konnte in beiden Kodealphabeten nachgewiesen werden denn es zeigte sich ein Anstieg von nach Ruhephase 1 bis nach Lernphase T lt 3 0 p lt 00 Nach der Lernphase konnte in beiden Kodealphabeten kein weiterer Anstieg der Werte bis nach Pr fphase 1 gezeigt werden Pr fphase 1 hat demnach keinen weiteren Anstieg der subjektiven Beurteilung der Beanspruchung ausgel st Eine Verringerung der subjektiven Beuretilung der Beanspruchung Konnte erst von Pr fphase 5 zu Pr fphase 6 nachgewiesen werden Dies verfehlte jedoch in beiden Kodealphabeten das festgelegte Signifikanzniveau Kodealphabet 1 T 2 21 p lt 05 Kodealphabet 2 T 1 80 p 08 Es zeigte sich ebenfalls nochmals ein Absinken von nach Pr fphase 6 zu nach Ruhephase 2 was ebenfalls nicht statistisch abgesichert werden konnte Kodealphabet 1 T 2 41 p 02 Kodealphabet 2 T 1 62 p 12 vgl Tab 17 und Abb 21 160 vor nach Lern Pr
298. r amp Hellawell 1986 Ekberg Eklund Tuvesson Oertengren Odenrick amp Ericson 1995 Fahrenberg amp Foerster 1996 Fahrenberg Foerster amp Wilmers 1995 Huber amp Gramer 1993 K hler 1996 K hler Scherbaum amp Ritz 1995 Larkin Ciano Federoff amp Hammel 1998 Manzey 1986 Oshima Miyano Yamashita Owashi Suzuki Sakano amp Higushi 2001 Seibt Boucsein amp Scheuch 1998 Sloan Shapiro Bagiella amp Bigger 1996 Sharpley 1994 V gele 1998 Auch im Stroop Test zeigt sich ein signifikanter Anstieg der HR im Vergleich zur Ruhephase Aslan Nelson Carruthers amp Lader 1981 Caudell amp Galucci 1995 Holroyd Westbrook Wolf amp Badhorn 1978 Moya Albiol Salvator Costa Martinez Sanchis Gonzalez Bono Ricarte amp Arnedo 2001 Bei Abruf aus dem Kurzzeitged chtnis ohne Sprechaktivit t kann ein Zusammenhang zwischen der HR und der Ged chtnisbelastung realisiert als Anzahl der Ged chtnisitems festgestellt werden Hanson Schellekens Veldman amp Mulder 1993 Schwer Furedy amp Heslegrave 1984 67 Beim Abruf vorher gelernter W rter aus dem Ged chtnis zeigte die HR die Schnelligkeit des Abrufs an Vincent Craik amp Furedy 1996 Die Autoren interpretieren dies als Zeichen der mentalen Beanspruchung beim Abruf Bei wahrgenommener Kontrolle ber die Bedingungen zeigt sich eine h here HR als unter Unkontrollierbarkeit in Buchstabensuchaufgaben Hodapp Heiligtag amp St rmer 19
299. r fphasen F 5 21 17 56 H F e 68 p lt 000 Eta 42 Ein unterschiedlicher Verlauf zwischen beiden Gruppen in Form eines Zwischensubjekteffektes oder einer Interaktion konnte nicht festgestellt werden Einzeltests zwischen den Gruppen ergaben in keiner Experimentalphase einen signifikanten Unterschied vgl Abb 22 und Tab 18 Einzeltests zwischen den Experimentalphasen ergaben in Kodealphabet 1 einen tendenziellen Anstieg von Ruhephase 1 zur Lernphase T 2 85 p 01 der in Kodealphabet 2 signifikant war T 4 15 p lt 00 und einen weiteren signifikanten Anstieg von der Lernphase zur Pr fphase 1 in beiden Gruppen Kodealphabet 1 T 3 25 p lt 00 Kodealphabet 2 T 4 26 p lt 00 Weiterhin konnte ein Absinken von Pr fphase 1 zur Pr fphase 2 Kodealphabet 1 T 2 29 p 04 Kodealphabet 2 2 23 p 04 beobachtet werden Die n chste Verringerung der SCRfreq zur Pr fphase 3 konnte nur in Kodealphabet 1 nachgewiesen werden T 1 89 p 08 In Kodealphabet 2 sinkt von Pr fphase 3 zu Pr fphase 4 die SCRfreq nochmals tendenziell ab T 2 38 p 03 Ruhe 1 Lern Pr f 1 Pr f2 Pr f3 Pr f4 Pr f5 Pr f6 Ruhe 2 Kode 2 34 4 40 7 42 5 95 5 29 4 15 4 95 4 45 1 62 alph 1 3 28 2 70 4 42 4 10 4 22 3 76 88 30 1 47 Kode 1 79 3 47 6 83 5 5 5 36 4 34 4 01 3 75 1 13 alph 2 1 77 2 32 2 88 3 23 12 72 12 18 34 G 17 1 63
300. r Laborbefunde ist f r die vorliegende Untersuchung aber nur von untergeordneter Bedeutung da dies nicht im Zentrum der Fragestellung stand Die im Feld oft zusammen auftretenden emotionalen und kognitiven Aspekte mentaler Beanspruchung wurden in der Operationalisierung bewusst voneinander getrennt so dass nur kognitive und perzeptive Beanspruchung ausgel st wurde Emotionale Beanspruchung sollte dabei weitgehend ausgeschlossen werden 199 Zwar wurde in der vorliegenden Studie eine praxisbezogene Fragestellung untersucht indem die psychophysiologischen Reaktionen bei der Dekodierung alphanumerischer Kodes wie sie in Feuerwehrleitzentralen verwendet werden analysiert wurden aber durch die Separierung von emotionaler und kognitiver Beanspruchung ist die kologische Validit t eben nur gering und wurde auch nicht angestrebt Ein weiterer m glicher Kritikpunkt betrifft die Ableitung der Vielzahl von Biosignalen was zun chst den Eindruck der Beliebigkeit entstehen lassen k nnte Es wurden in der vorliegenden Untersuchung verschiedene zentralnerv se und peripherphysiologische Biosignale abgeleitet und zun chst insgesamt 19 Parameter berechnet Von diesen wurden nach den Ergebnissen der Vortests 9 Parameter in die Datenanalyse eingeschlossen Es ist jedoch zu beachten dass die Studie explorativen Charakter besitzt da Vorbildstudien in der Literatur fehlen in denen bei Dekodierungsprozessen verbalen Materials zentralnerv se und periph
301. r kann die Arbeitsstrategie ndern indem er das Arbeitstempo auf Kosten h herer Fehleranzahl erh ht oder weniger relevante T tigkeiten nicht bearbeitet 41 In Stresstheorien hingegen wird die Diskrepanz zus tzlich vom Entscheidungsspielraum in der Arbeitsumgebung bestimmt Der Entscheidungsspielraum bestimmt inwieweit der Operateur mehr oder weniger Kontrolle ber die Organisierung und Ver nderung der Arbeitsumwelt besitzt und somit die M glichkeit besitzt ber die Ver nderung der Arbeitsausf hrungsbedingungen die Diskrepanz zu verringern z B Karasek 1979 Karasek amp Theorell 1990 In kognitiv energetischen Theorien ist die kognitive Kontrolle durch die Aufgabenbearbeitung begrenzt und basiert auf dem Wissen ber die Leistungsergebnisse In Stresstheorien hingegen ist die kognitive Kontrolle ein Mechanismus der st ndig die Arbeits Umwelt nach Bedrohungen und Gefahren aber auch nach eigenen Vorteilen absucht und bewertet Diese Bewertungsprozesse werden durch die Ziele und Normen der Person bestimmt Zus tzlich zur Aufgabeninformation werden daher die psychosozialen Aspekte der Situation einbezogen Gaillard 1993 Aus den geschilderten Zusammenh ngen k nnen folgende Gemeinsamkeiten der Begriffe mentale Beanspruchung und Stress abgeleitet werden Es gibt Diskrepanzen zwischen Anforderungen und Ressourcen Es gibt eine Unsicherheit ob diese Diskrepanz bew ltigt werden kann Die Diskrepanz resultie
302. r zur Dekodierung notwendigen Transformationsschritte ansteigen Die Art der Signaldarbietung in MMS wird durch die Leistungen der menschlichen Sinnessysteme visuelles System auditives System olfaktorisches System somato viscerales System Gleichgewichtssystem und die kognitive Verarbeitung bestimmt Muthig 1990 Die Leistungen der Sinnessysteme bestimmen die Qualit t der sensorischen Informationsaufnahme und der Wahrnehmung 101 Wahrnehmung wird meist aufgefasst als Ablauf bestimmter Analysen des sensorischen Inputs Intensit t und Bedeutung des Inputs Dabei wird die Wahrnehmung durch vorher gespeicherte Information und den Zustand des Organismus z B Aktiviertheit bestimmt Rasmussen 1986 Die Wahrnehmung umfasst dabei sowohl die Feststellung der Einwirkung physikalischer Reizenergien auf die Sinnesorgane als auch die Sensitivit t der Sinnessysteme gegen ber der Reizenergie was oft ber Entdeckungs und Diskriminationsexperimente erfasst wird Muthig 1990 Weiterhin spielt die Orientierungsfunktion des jeweiligen Sinnessystems eine entscheidende Rolle Die erste Analyse des sensorischen Inputs geschieht unbewusst Dabei werden raum zeitliche Strukturen erfasst Zus tzlich wird diese Analyse aber auch durch Erwartungen des Organismus beeinflusst Rasmussen 1986 Dadurch erlangt auch schon diese erste Analyse des Inputs Handlungsrelevanz was schnelle motorische Reaktionen erm glicht z B St rfallreaktionen auf ein
303. rch Segmentierung in quivalente 1 Sek Abschnitte eingeteilt 136 Die Elektroden wurden in folgende Areas zusammengefasst pr frontal Fp1 Fp2 frontal F7 F8 F3 F4 Fz zentral T3 T4 C3 C4 parietal T5 T6 P3 P4 Pz okzipital O1 O2 Es wurden f r alle ausgewerteten Frequenzen diese Areas ausgewertet 2 2 7 4 3 2 EEG Ereigniskorrelierte Hirnpotenziale Die EKPs wurden aus dem kontinuierlich aufgezeichneten EEG ermittelt Alle falschen Antworten wurden aus der Datenanalyse ausgeschlossen Die Rohdaten wurden zun chst einer Band Pass Filterung mit einer unteren Grenzfrequenz low pass frequency von 8 Hz und einer oberen Grenzfrequenz high pass frequency von 0 01 Hz bei 24db oct unterzogen Anschlie end wurden die Daten in einem Zeitfenster von 1000 mSek beginnend mit der Stimuluspr sentation Kode segmentiert Die Baseline wurde in einem Zeitfenster von 200 mSek bis 0 mSek Beginn der Stimuluspr sentation ermittelt Ein eventueller linearer Trend wurde aus den Daten entfernt und anschlieBend nochmals die Baseline bestimmt Das Kriterium der EOG Artefaktelimination betrug 100 uV Es wurde eine positive Komponente im Zeitbereich von 300 600 mSek ausgewertet Dabei wurde die Komponente als mittlere Fl che an den 19 Elektrodenpositionen Fp1 Fp2 F3 F4 Fz F7 F8 C3 C4 Cz T3 T4 T5 T6 P3 P4 Pz O1 und O2 bestimmt F r jede Pr fphase wurden die EKPs ber alle ausgewerteten Kodes und Probande
304. rch die limitierte Verarbeitungskapazit t und in den Stresstheorien durch die G te der Person Umwelt Beziehung bestimmt In den Kognitiv energetischen Modellen werden die Anforderungen durch die Komponenten der Aufgabe und die zur Aufgabenbearbeitung notwendigen Ressourcen der Person bestimmt In den Stresstheorien werden Anforderungen der Aufgabe und Ressourcen der Person hingegen differenzierter betrachtet Ressourcen werden nicht nur durch die Verarbeitungskapazit t sondern auch durch Pers nlichkeitseigenschaften kognitive und soziale Kompetenzen bestimmt Anforderungen umfassen in Stresstheorien nicht nur die Bestandteile der Aufgabe sondern die ganze Arbeitsumwelt inklusive soziale physikalische und organisationale Aspekte In vielen Stresstheorien z B Lazarus amp Folkman 1984 Selye 1976 wird auch der Fall thematisiert dass durch erh hte Anstrengung die Aufgabe ohne negative gesundheitliche Folgen erfolgreich bew ltigt wird Kritiker der Stresstheorien bersehen diesen Aspekt h ufig z B Gaillard amp Wientjes 1994 p 146 In beiden Theorien ist der Operateur bem ht die Diskrepanz zwischen Anforderungen der Aufgabe und den eigenen Ressourcen zu verringern Die Reduzierung der Diskrepanz wird in beiden Theorien aber auf unterschiedliche Weise erkl rt In Kognitiv energetischen Theorien kann der Operateur die Ressourcen durch Mobilisierung zus tzlicher Energie durch mentale Anstrengung ansteigen lassen oder e
305. rden in denen die begrenzten Verarbeitungsressourcen der ressourcentheoretischen Modelle als energetische Begriffe aufgefasst werden die der psychophysiologischen Erfassung zug nglich sind Hockey 1997 Sanders 1983 Wickens 1991 Dies wird als eine sinnvolle heuristische Strategie zur psychophysiologischen Untersuchung mentaler Beanspruchung angesehen die mit den Erkenntnissen psychophysiologischer Forschung in Einklang steht und als theoretischer Hintergrund der vorliegenden Arbeit dient 25 1 2 2 1 1 Mentale Beanspruchung als ressourcentheoretisches Konzept Diese Modelle resultieren aus der Forschung zu kognitiven Interferenzeffekten bei Doppeltatigkeiten s Manzey 1998 Fast alle dieser Ans tze stellen Kapazit tsmodelle dar Es wird davon ausgegangen dass LeistungseinbuBen bei Doppelt tigkeiten auf die limitierten Ressourcen der Informationsverarbeitung zur ckzuf hren sind Bei Doppelt tigkeiten reichen die Ressourcen nicht aus um die Aufgaben ohne Leistungseinbu en zu bearbeiten Kramer amp Spinks 1991 Manzey 1988 1991 Wickens 1984 1984b 1991 s a Gaillard amp Kramer 2000 Der Kapazit tsbedarf der Aufgabe bestimmt bei diesen Modellen das Ausma der mentalen Beanspruchung Je h her der Kapazit tsbedarf desto geringer ist die jeweilige Restkapazit t engl spare capacity Kahneman 1973 die noch f r weitere Aufgaben zur Verf gung steht Manzey 1998 S 807 s a Kramer 1993 p 2
306. reibung des Konstrukts war jedoch leicht in Einklang zu bringen mit der Vorstellung einer allgemeinen Aktivierung Ein weiterer Kritikpunkt ist die unzureichende Definition der zentralen Begriffe wie z B Anstrengung oder mentale Beanspruchung s oben Begriffsdefinitionen Die neueren kognitiv energetischen Theorien mentaler Beanspruchung ber cksichtigen den Einfluss intentional motivationaler Prozesse So blieb in den fr heren Aktivierungstheorien hingegen unklar warum unter mentaler Beanspruchung bestimmte Indikatoren erh hten Energiebedarfs in der Peripherie z B der Blutdruck und die Muskelspannung ansteigen w hrend im Gehirn wo die Informationsverarbeitung stattfindet der Energiebedarf in Ruhe wie auch unter mentaler Belastung weitgehend konstant ist Jennings 1986 Dieser Sachverhalt l sst sich erkl ren wenn man annimmt dass die Aufgabenbearbeitung auch immer intentional motivationale Faktoren beinhaltet die in Form willentlich gesteuerter Kontrollprozesse zu den peripherphysiologischen Ver nderungen f hren s unten Diskussion zu psychophysiologischen Regulationsmechanismen was explizit erst in neueren Theorien Pribram amp McGuinness 1975 Boucsein z B 1991 Hockey 1997 ber cksichtigt wird 37 1 2 2 1 3 Integration ressourcentheoretischer und kognitiv energetischer Ans tze mentaler Beanspruchung Der Vergleich von ressourcentheoretischer und Kognitiv energetischer Modelle mentaler Be
307. revaag E Kramer A De Jong R amp Mecklinger A 1988 A psychophysiological analysis of multi task processing demands Psychophysiology 25 482 Sirevaag E Kramer A Wickens C amp Reisweber M 1993 Assessment of pilot performance and mental workload in rotary wing aircraft Ergonomics Special Issue Psychophysiological measures in transport operations 26 9 1121 1140 Sloan R P Shapiro P A Bagiella E amp Bigger Jr J T 1996 Relationships between circulating catecholamines and low frequency heart period variability as indices of cardiac sympathetic activity during mental stress Psychosomatic Medicine 58 1 25 31 Smith M E amp Guster K 1993 Decomposition of recognition memory event related potentials yields target repetition and retrieval effects Electroencephalography and Clinical Neurophysiology 86 5 335 343 Smith R C 1980 Stress Anxiety and the Air Traffic Control Specialist Some Conclusions from a Decade of Research Oklahoma City Aviation Administration Sokolov E N 1960 Neuronal models in the orienting reflex In M A Brazier Ed The central nervous system and behavior New York Macy Foundation Sonntag K Heun D amp Schaper N 1992 Der Leitfaden zur qualitativen Personalplanung bei technisch organisatorischen Innovationen Zeitschrift f r Arbeitswissenschaft 46 51 54 249 Sostek A 1978 Effects of electrodermal labilit
308. rgebnisse die einen Anstieg meist des frontalen Theta bei steigender Aufgabenschwierigkeit anzeigen zsf Schacter 1977 Yamaguchi 1981 Dies konnte nachgewiesen werden fiir Kopfrechenaufgaben Pigeau et al 1988 Konzeptlernaufgaben Lang Lang Diekmann amp Kornhuber 1987 Mecklinger amp B sel 1989 visuelle Uberwachungsaufgaben Gundel amp Wilson 1992 Flugsimulatoraufgaben Brookings et al 1996 Caldwell amp Caldwell 2000 Vigilanzleistungen Pennekamp et al 1994 visuelle Diskriminationsaufgaben Walter Rhodes amp Adey 1967 visuomotorische Anforderungen bei Trackingaufgaben Lang et al 1987 und schwierige Abschnitte in Fahrsimulationen Laukka J rvilehto Alexandrov amp Lindgiust 1995 F r Signalentdeckungsaufgaben visuell figuralen Ma stabaufgaben und Trackingaufgaben konnte ein Zusammenhang zwischen Theta 3 7 Hz und steigender Schwierigkeit im jeweiligen Aufgabentyp nachgewiesen werden Fournier et al 1999 Da in der vorliegenden Untersuchung die mentale Beanspruchung durch Ged chtnisabrufprozesse operationalisiert wurde sind Studien zum Zusammenhang von Theta Frequenz und Ged chtnisprozessen hier von besonderer Bedeutung Bei Ged chtnissuchaufgaben Gundel amp Wilson 1992 Lorenz Lorenz amp Heincke 1992 Mecklinger 1992 und visuellen und r umlichen Arbeitsged chtnisaufgaben Gevins et al 1998 Rugg amp Dickens 1982 Wilson et al 1999 konnte ein Anstieg des frontalen Theta
309. rhanden ist Es zeigt sich jedoch ein signifikanter Zwischengruppeneffekt im frontalen Theta Band Dabei liegt die Power in diesem Frequenzband von Kodealphabet 1 ber dem von Kodealphabet 2 Daher ist anzunehmen dass dieses Frequenzband eher den h heren perzeptiven Aufwand durch Fokussierung der Aufmerksamkeit bei gr erer Anzahl von Buchstaben pro Kode abbildet der zum kognitiven Aufwand des Ged chtnisabrufs hinzukommt Die Ergebnisse deuten daraufhin dass bei steigender Frequenz des EEG die Ergebnisse eines Zwischengruppeneffekts schw cher werden da im Beta 2 Band kein Zwischensubjekteffekt mehr nachgewiesen werden konnte Im frontalen zentralen und parietalen Beta 2 Band zeigt sich hingegen ein deutlicher Haupteffekt ber die Pr fphasen aber kein Zwischensubjekteffekt Die Power nimmt in diesem Frequenzbereich von Pr fphase zu Pr fphase kontinuierlich ab Dieses Frequenzband scheint ein Indikator f r die mit dem Lerngewinn ber die Pr fphasen sinkende kognitive Beanspruchung zu sein Daf r spricht auch dass in keiner Pr fphase und in keinem Hirnareal ein Unterschied zwischen den Gruppen verzeichnet werden konnte F r beide Frequenzb nder des EEG gilt dass sie spezifische Aspekte mentaler Beanspruchung bei dieser Art von Dekodierungsprozessen abbilden k nnen W hrend die Theta Frequenz den unterschiedlichen perzeptiven Aufwand zwischen beiden Kodealphabeten verdeutlicht reagiert die Beta 2 Frequenz eher sensitiv auf
310. rheben sind 206 3 1 1 3 1 Allgemeine Ergebnisse zu den psychophysiologischen Kennwerten Unabh ngig von der aufgestellten psychophysiologischen Hypothese ist zun chst festzustellen dass physiologische Indikatoren des kognitiven Dekodierungsaufwandes identifiziert werden konnten die systematische Unterschiede im Verlauf der Experimente zwischen den Pr fphasen innerhalb eines Kodealphabetes anzeigten was methodenkritisch positiv zu bewerten ist und den Einsatz psychophysiologischer Methoden bei Erfassung mentaler Beanspruchung durch Dekodierungsprozesse rechtfertigt Zu diesen Kennwerten geh ren SCRfreq SCRkorr SCLlyk HR HRDiff und das Beta 2 Band des EEG Die EKPs hingegen zeigten keinerlei Unterschiede zwischen den Pr fphasen an Unterschiede zwischen beiden Gruppen von der ersten Pr fphasen an konnten tendenziell im SCLlyk und bez glich des EEG im frontalen Theta Band beobachtet werden In allen Parametern wurden in Kodealphabet 1 h here Werte verzeichnet als in Kodealphabet 2 3 1 1 3 2 Zu den Ergebnissen der einzelnen psychophysiologischen Kennwerte Die Werte der HRDiff lagen in Kodealphabet 2 signifikant ber denen von Kodealphabet 1 ab der Pr fphase 5 Die Werte der SCRkorr lagen hingegen in Kodealphabet 1 in allen Pr fphasen au er Pr fphase 3 ber Kodealphabet 2 nur in Pr fphase 6 tendenziell signifikant Es kann angenommen werden dass beide Parameter unterschiedliche Arten mentaler Beanspruchung b
311. riif 6 Kode 5 65 6 24 6 44 6 66 7 03 7 17 alphabet 2 3 82 3 81 4 21 4 92 5 83 5 30 Tab 26 Mittelwerte des ereigniskorrelierten Hirnpotentials in uV mit Standardabweichungen im Zeitbereich 300 600 mSek im parietalen Area f r Kodealphabet 2 in allen Pr fphasen P2 6 P3 P4 8 P5 m P6 200 0 200 400 600 800 1000 ms Abb 30 Ereigniskorrelierte Potenziale der PZ Elektrode f r Kodealphabet 2 in den sechs Priifphasen Pl P6 E lt OFNWHRUOAN OO 5 74 513 547 5 75 561 6 44 5 65 624 644 666 7 03 7 17 E Kodealphabet 2 Abb 31 Mittelwerte des ereigniskorrelierten Hirnpotenzials in uV im Zeitbereich 300 600 mSek im parietalen Area fiir Kodealphabet 1 und Kodealphabet 2 in allen Priifphasen 174 Es wurden die Unterschiede zwischen beiden Kodealphabeten in der ersten und sechsten Pr fphase analysiert da zwischen diesen beiden Pr fphasen die zwischenzeitlich stattfindenden Lernprozesse die sich in den verringerten Fehleranzahlen und Dekodierungszeiten ausdr cken maximal sind Es konnte bez glich der EKP kein signifikanter Haupteffekt Messwiederholungs und Zwischensubjekteffekt in der zweifaktoriellen Varianzanalyse ANOVA nachgewiesen werden Ebenso zeigte sich keine Interaktion zwischen beiden Faktoren Die Einzeltests zwischen beiden Gruppen ergaben weder in der Pr fphase 1 noch in der Pr
312. rklich abbildet Die vorliegende Arbeit stellt dies in Rechnung indem den Forschungsstand dazu ber cksichtigend mehrere zentralnerv se und peripherphysiologische Parameter erfasst und auf ihre Indikatorfunktion bei der vorliegenden experimentellen Anforderung gepr ft werden 17 Die oben genannten Faktoren bleiben bei den blichen Definitionen mentaler Beanspruchung unberiicksichtigt Daher pl dieren einige Autoren f r die Einf hrung eines aufgabenspezifischen Beanspruchungs Modells Eyferth 1995 143f In diesem Modell bestimmt der Zustand des technischen Systems die Belastung die wiederum den Beanspruchungsindikator determiniert Dabei m ssen datenlimitierte und ressourcenlimitierte Prozesse Norman amp Bobrow 1975 s u einerseits und multiple Ressourcen z B Navon 1984 ber cksichtigt werden Neben einem Modell und Begriff der mentalen Beanspruchung stehen weitere Konzepte oft im Zusammenhang mit mentaler Beanspruchung die im Folgenden kurz dargestellt werden Der Begriff der Konzentration ist ein relativ unscharf definiertes Konstrukt das sich aus verschiedenen psychischen Funktionen zusammensetzt z B Aufmerksamkeit Aktivierung Bisher existiert keine allgemeing ltige Begriffsbestimmung Folgende Definition umfasst verschiedene wichtige Aspekte des Konstrukts Zur Konzentration geh rt die Abstimmung und Ausrichtung verschiedener an der Informationsverarbeitung und Handlungsregulation beteiligter Funktionen
313. rlich ab vgl Tab 33 und Abb 41 Ein Zwischensubjekteffekt oder eine Interaktion konnte nicht nachgewiesen werden Es zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen beiden Gruppen in den Einzeltests Pr fphase 1 Priifphase 2 Pr fphase 3 Pr fphase 4 Priifphase 5 Pr fphase 6 Kode 2 12 2 00 1 27 1 27 1 00 1 00 alphabet 1 2 57 2 09 2 45 2 93 2 37 3 00 Kode 3 66 2 41 1 50 1 08 1 08 0 83 alphabet 2 2 74 2 07 1 73 1 56 1 73 1 40 T Test n s n s n s n s n s n s Tab 33 Mittlere Anzahl falscher Antworten der restrukturierten Kodealphabete f r Kodealphabet 1 und Kodealphabet 2 mit Standardabweichungen f r jede der sechs Pr fphasen mit Ergebnissen der Signifikanztests zwischen den Gruppen Fehler Abb 41 Anzahl fehlerhafter Antworten der restrukturierten Kodealphabete Kodealphabet 1 Kodealphabet 2 gr n in den sechs Pr fphasen 1 OrFNWRUOAN OOO 3 Prufphase 4 rot 187 2 5 2 2 Dekodierungszeiten der restrukturierten Kodealphabete F r die Dekodierungszeiten der restrukturierten Kodealphabete ergibt sich ein signifikanter Haupteffekt ber den Verlauf der sechs Pr fphasen F 5 18 30 26 H F e 67 p lt 000 Eta 59 Ein Zwischensubjekteffekt konnte nicht nachgewiesen werden Es konnte eine signifikante Interaktion Verlauf x Gruppe festgestellt werden F 5 18 4 92 H F e 59 p lt 00 Eta 19
314. rmeiden Psychomotorische Beanspruchung als dritter Aspekt mentaler Beanspruchung neben perzeptiver und kognitiver Beanspruchung wurde f r beide Experimentalgruppen weitgehend konstant gehalten Als Kodematerial dienten Einsatzkodes der Feuerwehr alphanumerische Kodierung Um die Zuordnungsregeln und damit den mentalen Aufwand zu variieren wurden zwei Versionen des originalen Kodealphabets erstellt und jeweils eines der Kodealphabete einer gesonderten Stichprobe zum Erlernen und zur anschlie enden Wiedergabe der Kodebedeutungen pr sentiert Neben Leistungsdaten Dekodierungszeiten und Fehleranzahl und subjektiven Daten ber die mentale Bealstung im Verlauf der Experimente wurden zun chst 13 peripherphysiologische und 7 zentralnerv se Parameter berechnet von denen 7 peripherphysiologische und 3 zentralnerv se Parameter die statistischen Voraussetzungen Einschlusskriterien soweit erf llten dass sie in die statistische Datenanalyse einbezogen wurden Die Ergebnisse zeigen dass sich trotz erheblichen technischen und methodischen Aufwands der erg nzende Einsatz von Biosignalen lohnt und zus tzliche Informationen ber den Dekodierungsaufwand gewonnen werden k nnen Es konnten psychophysiologische Parameter ermittelt werden die bei gleichen Leistungsdaten unterschiedliche Aspekte psychischer Beanspruchung bei der Dekodierung beider Kodealphabete anzeigten 1 2 Zum Zusammenhang zwischen mentaler Beanspruchung und psychophysiol
315. rodermaler Mefiwerte in psychologischen Experimenten Zeitschrift f r Experimentelle und Angewandte Psychologie 22 514 533 Walter D O Rhodes J M amp Adey W R 1967 Discriminating among states of consciousness by EEG mearsures A study of four subjects Electroencephalography and Clinical Neurophysiology 22 22 29 Weber W G 1997 Analyse von Gruppenarbeit Bern Huber Kap 1 Die soziotechnische Systemgestaltung als Rahmenkonzept der teilautonomen Gruppenarbeit Weiner B 1986 An attributional theory of motivation and emotion New York Springer Wickens C D 1992 Engineering psychology and human performance 2 Edition New York Harper Collins Wickens C D 1991 Processing resources and attention In D Damos Ed Multiple task performance pp 3 34 London Taylor amp Francis Wickens C D 1986 Gain and energetics in information processing In R Hockey A W K Gaillard amp M Coles Eds Energetics and human information processing pp 353 371 Dordrecht Martinus Nijhoff Wickens C D 1984 Engineering Psychology and Human Performance Columbus Charles E Merrill Wickens C D 1984b Processing resources and attention In R Parasuraman amp R Davies Eds Varieties of attention 63 101 New York Academic Press Wickens C D 1980 The structure of atttentional resources In R Nickelson Ed Attention and performance Bd VIII S 239 257 Hillsd
316. rschiede zwischen den Kodealphabeten 204 Dies Ergebnis zeigt dass die Erfassung der aktuellen mentalen Beanspruchung mit individuellen Einsch tzungen der aktuellen Befindlichkeit subjektive Beurteilungen mentaler Beanspruchung nicht valide genug ist Auch die nicht durchgehend positiven Ergebnisse bez glich der berpr fung der Kurzzeitstabilit ten verdeutlichen diese Annahme Daher ist der Schluss zul ssig dass die aktuelle mentale Beanspruchung nicht mit subjektiven Daten allein erfasst werden sollte 205 3 1 1 3 Zu den Ergebnissen der psychophysiologischen Daten Nicht alle urspriinglich berechneten physiologischen Kennwerte zeigten die in den Vortests gepr ften methodischen Voraussetzungen der weiteren Datenanalyse Daher mussten einige Parameter von der weiteren statistischen Analyse ausgeschlossen werden Dazu geh rte die HRV das rMSSD die systolischen und diastolischen Blutdruckwerte und die frontale Alpha 1 und Alpha 2 Frequenz des EEG Hypothese 3 Die psychophysiologischen Indikatoren indizieren unterschiedlichen kognitiven Dekodierungsaufwand zwischen den Kodealphabeten auch dann wenn sich die Dekodierungszeiten und Fehler in den letzten Pr fphasen nicht mehr signifikant unterscheiden Konnte partiell angenommen werden Die vorhergesagten Unterschiede konnten in Signifikanztests zwischen beiden Kodealphabeten in einzelnen Pr fphasen bei der HRDiff und der SCRkorr als statistischer Trend nachgewiesen werden
317. rstellt Da das SBP meist in psychophysiologischen Grundlagenstudien z B Fahrenberg Walschburger Foerster Myrtek amp M ller 1979 erhoben wird ist die Befundlage nicht so reichhaltig wie bei den anderen psychophysiologischen Parametern Eine Sensitivit t hinsichtlich einer linearen Abbildung mentaler Beanspruchungsgrade kann nicht nachgewiesen werden Es ist aber meist ein Anstieg im Vergleich zu einer Ruhebedingung zu beobachten In Bezug auf mentale Beanspruchung sind einige Studien interessant die eine Erh hung des SBP bei Bearbeitung von Arithmetikaufgaben verzeichnen konnten Al Absi Everson amp Lovallo 1995 Anderson 1981 Swenne Bootsma van Bolhuis 1995 Diese Ergebnisse erscheinen erfolgversprechend Daher soll in der vorliegenden Arbeit das SBP gebildet werden um eventuell spezielle Aspekte psychophysiologischer Aktivit t bei mentaler Beanspruchung zu identifizieren Das Herzraten Blutdruck Produkt SBP zeigte einen signifikanten Haupteffekt ber den Verlauf der sechs Pr fphasen F 5 28 4 06 H F e 67 p lt 00 Eta 11 Ein Zwischensubjekteffekt oder eine Interaktion konnte nicht nachgewiesen werden Die Einzeltestungen zwischen den Gruppen zeigten in keiner der Experimentalphasen einen signifikanten Gruppenunterschied 169 Einzeltests zwischen den Experimentalphasen ergaben einen signifikanten Anstieg der Werte in beiden Gruppen von nach der Ruhephase zur Lernphase Kodealphabet 1 T
318. rstellt die in den peripherphysiologischen Biosignalen deutlich h here Werte als in den Ruhephasen hervorrief Dies kann dadurch erkl rt werden dass durch technische Beschr nkungen nicht ein bestimmtes Zeitfenster f r die Zeit des Einspeicherns ausgewertet wurde sondern ber die gesamte Lernphase gemittelt wurde so dass es auch hier nicht m glich war spezielle kognitive Funktionen und Prozesse getrennt zu analysieren In die Werte f r die Lernphase sind so auch das Lesen der Buchstaben und der w rtlichen Bedeutungen Entscheidungsprozesse die n chste Kodebedeutung aufzurufen psychomotorische Prozesse durch Vorbereitung und Ausf hrung motorischer Reaktionen Tastendruck usw f r die Frequenzanalyse eingeflossen 209 Insofern kann gefolgert werden dass die mentale Beanspruchung die in der Lernphase auftritt eine Mischung verschiedener Aspekte mentaler Beanspruchung psychomotorischer perzeptiver und kognitiver Beanspruchung darstellt die als Ganzes nicht von den EEG Frequenzen erfasst wird Die spezifische kognitive Beanspruchung des Ged chtnisabrufs in den Pr fphasen wird hingegen durch die Frequenzen valide abgebildet Die Theta Frequenz des EEG zeigte keinen Haupteffekt ber den Verlauf der Pr fphasen und ver nderte seine Werte ber die Pr fphasen nur wenig was andeutet dass sie denjenigen kognitiven Aufwand des Ged chtnisabrufs in den Pr fphasen anzeigt der auch noch in der sechsten Pr fphase weiterhin vo
319. rt in der Bereitstellung von Energie Grunds tzliche Unterschiede bestehen im Verst ndnis von Anforderungen und Ressourcen In kognitiv energetischen Theorien mentaler Beanspruchung werden Anforderungen und Ressourcen von den Anforderungen zur Aufgabenbearbeitung und den F higkeiten der Person bestimmt und von der Aufgabensituation begrenzt In Stresstheorien hingegen bestimmt die gesamte Arbeitsumwelt die Anforderungen und die Ressourcen werden nicht nur durch die Verarbeitungskapazit ten sondern auch durch verschiedene andere Pers nlichkeitseigenschaften bestimmt Wichtig ist die Unterscheidung von erh hter Anstrengung um die Aufgabenbearbeitung zu bew ltigen und einem dysfunktionalen Stresszustand der eine ad quate Aufgabenbearbeitung behindert 42 Anstrengung und Stress k nnen als zwei Arten von Energiebereitstellung aufgefasst werden die sich in folgenden Aspekten unterscheiden Gaillard 1993 p 1003 Energiebereitstellung unter mentaler Anstrengung wird ber Aufmerksamkeit bestimmt und optimiert die Leistungseffizienz wohingegen unter Stress eine erh hte Aktivierung die Aufgabenbearbeitung st rt und die Effektivit t herabsetzt Die erh hte Aktivierung unter mentaler Anstrengung geht nach der Aufgabenbearbeitung wieder auf einen Ruhelevel zur ck Im Stresszustand hingegen bleibt die Aktivierung nach der Aufgabenbearbeitung bestehen und eine R ckkehr zum Ausgangszustand ist verz gert oder sogar verhindert
320. ruchung gegen ber der ausschlie lichen Erhebung mit subjektiven und Leistungsdaten Denn die Leistungsdaten zeigten einen kontinuierlichen Verlauf was den unterschiedlichen Aspekten mentaler Beanspruchung im Verlauf des Experiments nicht gerecht wird wie die differenzierten Verl ufe der psychophysiologischen Beanspruchungsindikatoren zeigen Die frontale Theta Frequenz des EEG beschrieb z B eine gleichbleibende mentale Beanspruchung in allen Pr fphasen was als Indikator der kontinuierlichen Aufmerksamkeit interpretiert wurde Auch die starke Abnahme der physiologischen Kennwerte von der ersten zur zweiten Pr fphase was als Zeichen einer Reduzierung der mentalen Beanspruchung gewertet werden kann konnte mit Hilfe der Leistungsdaten nicht beobachtet werden Schlie lich unterschieden die Leistungsdaten wie oben bereits erw hnt weder in fr hen noch in sp teren Pr fphasen zwischen beiden Kodealphabeten im Gegensatz zur HRDiff und SCRkorr Weitere Studien m ssten kl ren inwieweit die vorliegenden positiven Ergebnisse verschiedener physiologischer Parameter insbesondere der Herzratendifferenz und der Amplitude der Hautleitf higkeit auf andere Arten von Dekodierungsprozessen und mentale Beanspruchungen bertragen werden k nnen 225 4 Literatur Aasman J Mulder G amp Mulder L J M 1987 Operator effort and the measurement of heart rate variability Human Factors 29 161 170 Adey W R Kado R T amp Wal
321. rwille 1979 Weiterhin schlug der Versuch fehl mit einem PC Spiel als Laboraufgabe einen Anstieg der HR zu provozieren Swenne Bootsma van Bolhuis 1995 Ebenfalls keinen Unterschied in der HR bei unterschiedlich intensiver mentaler Belastung konnten die Studien von Salvendy und Humphreys 1979 aufmerksamkeitsfordernde PC Aufgaben und Steptoe Evans und Fieldman 1997 extern vs selbst zeitgesteuerten visuell r umlichen Probleml seaufgaben feststellen Dabei muss aber angemerkt werden dass es sich hierbei um Studien handelte bei denen der Effekt von selbst und fremdgesteuerter Aufgabengeschwindigkeit im Fokus der Forscher war Bei selbstgesteuerter Bearbeitungsgeschwindigkeit k nnte sich jedoch eine gr ere Anstrengung der Probanden eingestellt haben da sich die Kontrolle ber die Versuchsbedingungen positiv auf deren Motivation ausgewirkt haben k nnte active coping Situation Dies k nnte die HR auf das gleiche Level gebracht haben wie jeweilige Vergleichsbedingungen Dieses Ergebnis steht jedoch in Widerspruch zu Studien in denen bei fremdgesteuerter Aufgabengeschwindigkeit eine h here HR zu verzeichnen war Steptoe Fieldman amp Evans 1993 71 Parameter Kennwert Beanspruchungsart Reaktionsrichtung Anstieg Abstieg Herzrate bpm Labor Studien Tracking Ohsuga Shimono amp Genno 2001 T Aufmerksamkeit Fournier Wilson amp Swain 1999 T berwachungsaufgaben Sharit amp Salvendy 1982 T Adapt
322. s nachdem sie in die europ ische und deutsche Norm f r psychische Arbeitsbelastung aufgenommen wurden EN ISO 10075 1 2000 Deutsches Institut f r Normung 2000 Dadurch erg nzen und pr zisieren sie die rechtsverbindlichen Grundlagen f r die Arbeitsgestaltung hinsichtlich psychischer Arbeitsbelastung s Ullsperger amp Windel 2002 Seither ist die Forschung verst rkt bem ht valide psychologische Inventare zu konstruieren die den hohen Standard einer rechtsverbindlichen Erfassung psychischer Beanspruchung erf llen wie es in der Norm und entsprechenden arbeitsrechtlichen Vorschriften ausgedr ckt wird s Richter Debitz amp Schulze 2002 10 Im Belastungs Beanspruchungs Konzept wird zwischen von au en auf den Menschen einwirkenden objektiv messbaren Belastungen engl input load demands stressors und im menschlichen Organismus reaktiv ausgel sten Beanspruchungen engl strain unterschieden z B Rohmert 1984 Der Begriff mentale Beanspruchung stellt eine Spezifizierung des Begriffspaares Belastung Beanspruchung dar und gewann bereits seit den 40er Jahren des 20 Jahrhunderts im Zusammenhang mit Beanspruchungsoptimierung in Mensch Maschine Systemen an Bedeutung So definierte bereits Bornemann 1942 zit n Manzey 1998 S 799 Als mental werden Beanspruchungen klassifiziert die mit Aktivierung der verschiedensten Leistungsfunktionen des menschlichen Informationsverarbeitungssystems zusammenh ngen und die
323. s welche die schon erw hnte selektive und fehlerhafte Aufmerksamkeit f rdern Weiterhin k nnen emotional motivationale Reaktionen des Organismus wie berm dung oder S ttigung die Informationsverarbeitung kodierter Informationen negativ beeinflussen Aus beiden Zust nden heraus berforderung mit selektiver Verarbeitung und emotionale Reaktionen k nnen Fehlhandlungen resultieren Daher ist es wichtig bei der Gestaltung von MMS informationale berforderung und negative emotionale Folgen zu verhindern Dazu geh rt die Verwendung geeigneter und in der Anzahl begrenzter Anzeigen und Vermeidung von berm dung und berforderung durch z gigen aber dem Individuum angemessenen Zeittakt der T tigkeiten in MMS Weiterhin ist die Funktion und Limitierung des Kurzzeitged chtnisses von Bedeutung Ausgehend von der Kapazit t von ca 7 Informationseinheiten zur kurzfristigen Speicherung und einer entsprechenden Verringerung der Kapazit t bei zeitlich parallel zu verarbeitenden Aufgaben sollte bei der Gestaltung von MMS eine informatorische berforderung des Kurzzeitged chtnisses vermieden werden z B durch Kodierung bestimmter Aufgaben oder Abl ufe 103 Dem Langzeitged chtnis kommt ebenfalls eine gro e Bedeutung zu da in ihm die technischen Abl ufe notwendige Handlungen und Signalbedeutungen Kodes gespeichert sind Bez glich des Langzeitged chtnisses sollten m glichst eindeutige Informationen bei der Gestaltung von MMS verwendet
324. s die dargestellte Integration ressourcentheoretischer Modelle in neuroanatomische und kognitiv energetische und aktivierungstheoretische Vorstellungen bisher nur l ckenhaft geschehen ist und noch keine allgemein akzeptierte psychophysiologische Modellvorstellung mentaler Beanspruchung darstellt Dennoch kann festgehalten werden dass dadurch das Konzept mentaler Beanspruchung pr zisiert wird Damit kann diese Integration als theoretische Grundlage f r weitere psychophysiologische Untersuchungen mentaler Beanspruchung und auch f r die vorliegende Arbeit dienen Manzey 1998 S 814f 39 1 2 2 2 Zum Verh ltnis von kognitiv energetischen Beanspruchungstheorien und Stresstheorien Einige Autoren Gaillard 1993 Gaillard amp Kramer 2000 Gaillard amp Wientjes 1994 unterteilen die Ans tze zur Psychophysiologie mentaler Beanspruchung in kognitiv energetische Beanspruchungstheorien und Stresstheorien Kognitiv energetische Beanspruchungstheorien integrieren oft ressourcentheoretische und kognitiv energetische Vorstellungen und k nnen somit eine theoretische Grundlage zur psychophysiologischen Untersuchung mentaler Beanspruchung darstellen Die in der Forschung prominenten Stresstheorien thematisieren ebenfalls das Verh ltnis von mentaler Beanspruchung und psychophysiologischen Reaktionen Beide Theoriegruppen besitzen Gemeinsamkeiten und spezifische Unterschiede die im Folgenden erl utert werden sollen H ufig wird Kritik a
325. schaft 56 22 36 Nickel P Nachreiner F Zdobych A amp Yanagibori R 1998 Zur Beurteilung der psychischen Beanspruchung mit Hilfe der 0 1 Hz Komponente der Herzfrequenzvariabilit t einige methodische und analysetechnische Probleme Zeitschrift f r Arbeits und Organisationspsychologie 42 6 205 212 Nittono H Nageishi Y Nakajima Y amp Ullsperger P 1999 Event related potential correlates of individual differences in working memory capacity Psychophysiology 36 6 745 754 Norman D amp Bobrow D 1975 In data limited and resource limited processes Journal Cognitive Psychology 7 44 64 O Donnell R D amp Eggemeier F T 1986 Workload assessment methodology In K Boff L Kaufman amp J P Thomas Eds Handbook of perception and human performance pp 42 1 44 49 New York Wiley 243 O Connor D B White B L O Connor R C amp Bundred P E 2000 Job strain and ambulatory blood pressure in British general practitioners A preliminary study Psychology Health and Medicine 5 3 241 251 Obrist P A 1981 Cardiovascular psychophysiology New York Plenum Oesterreich R 2001 Differenzen arbeitspsychologischer Konzepte bei Aussagen zur Wirkung von Arbeitsbedingungen Zeitschrift fiir Arbeits und Organisationspsychologie 45 3 136 141 Oesterreich R 1997 Konzepte zu Arbeitsbedingungen und Gesundheit F nf Erkl rung
326. schaften Fahrzeugen und Einsatztruppen optimal auf den entsprechenden Fall zugeschnitten und somit eine optimale Versorgung der Hilfesuchenden gew hrleistet werden kann Zu diesem Zweck m ssen Sie wissen aus welchen Begriffen sich ein Kode zusammensetzt und welche Situation er beschreibt Sie werden deshalb von Ihrem Vorgesetzten delegiert an einem Lehrgang teilzunehmen der Sie bef higen soll schnell und korrekt auf die Informationen Ihres Kollegen zu reagieren Im ersten Abschnitt Lernphase werden Sie gebeten sich die Situationsbeschreibung zu den einzelnen Kodes sinngem einzupr gen Die w rtliche Zusammensetzung der Kodes dient lediglich als Hilfe Im anschlie enden Abschnitt Pr fphase werden Ihnen die Kodes ohne w rtliche Zusammensetzung und ohne Situationsbeschreibung pr sentiert Ihre Aufgabe ist es die jeweilige Situationsbeschreibung sinngem zu nennen Beispiel f r einen Kode Kode E Gbd P w rtliche Zusammensetzung Einst rze und lose Bauteile Geb ude Putz Situationsbeschreibung loser Putz am Geb ude Um Aufschlu ber m gliche emotionale und kognitive Stre faktoren Ihrer Arbeitst tigkeit zu erhalten werden begleitend einige physiologische Parameter abgeleitet Abschnitt 1 Lernphase In diesem Abschnitt erhalten Sie die M glichkeit sich mit dem Kodealphabet bestehend aus Kodes deren w rtlicher Zusammensetzung und der entsprechenden Situationsbeschreibung
327. se 2 zu erwarten gewesen Bez glich der EEG Frequenzen wurden wiederum nur diejenigen Frequenzb nder dargestellt in denen mindestens ein Zwischensubjekt oder Innersubjekteffekt in der Varianzanalyse auftrat Die sechs Pr fphasen wurden zusammengefasst Parameter Gruppe Mittelwert SD Mittelwert SD T p Ruhephase Ruhephase 1 2 SCRfreq Kode 2 3 3 2 1 6 1 4 1 0 30 alphabet 1 Kode 1 7 1 7 1 1 1 6 1 4 16 alphabet 2 SCRkorr Kode 0 131 0 068 0 094 0 061 16 12 alphabet 1 Kode 0 111 0 099 0 053 0 063 1 9 07 alphabet 2 SCLIyk Kode 0 274 0 165 0 165 0 104 15 14 alphabet 1 Kode 0 307 0 219 0 079 0 094 3 7 00 alphabet 2 HR Kode 78 7 11 6 76 0 11 0 2 3 03 alphabet 1 Kode 80 0 9 7 80 1 10 5 0 05 95 alphabet 2 HRDiff Kode 7 9 4 4 5 2 22 2 3 1 03 alphabet 1 Kode 9 2 5 7 9 3 3 9 0 05 95 alphabet 2 HRV Kode 21 8 9 7 23 4 9 6 0 56 58 alphabet 1 147 Kode 32 2 11 2 31 2 13 4 0 32 74 alphabet 2 rMSSD Kode 39 1 19 4 40 0 21 5 0 45 65 alphabet 1 Kode 34 4 11 4 32 9 13 0 0 67 51 alphabet 2 SysBD Kode 117 5 13 0 117 8 12 7 0 13 89 jeweils nach alphabet 1 Ruhephase Kode 118 5 9 9 115 3 10 7 16 12 alphabet 2 SysDiff Kode 4 3 5 2 6 6 5 6 0 13 89 jeweils nach alphabet 1 Ruhephase Kode 2 8 4 6 5 8 5
328. sessecesesecseesecsessessecsssecsuesscsesssesseeessseseseneeeeengs 199 3 1 1 1 Allgemeine Anmerkungen zum Design der vorliegenden Untersuchung cceeseseeseeeeeeeeeeeeneeeeeneens 199 3 1 1 2 Zu den Ergebnissen der Leistungsdaten und subjektiven Daten u2s0ssesnennennennenenneneenennennennennenenn 203 3 1 1 3 Zu den Ergebnissen der psychophysiologischen Daten 2u22u22022422020ennennennennennenennnenennennennennenennnnn 206 3 1 1 3 1 Allgemeine Ergebnisse zu den psychophysiologischen Kennwerten unesesesssessersensennennensennennn 207 3 1 1 3 2 Zu den Ergebnissen der einzelnen psychophysiologischen Kennwerte u uenesessessensersennensennennenne 207 3 2 DISKUSSION DER ERGEBNISSE DER RESTRUKTURIERTEN KODEALPHABETE sccsssscsessesseeseesesesesesseenee 212 3 2 1 1 Zu den Ergebnissen der Leistungsdaten der restrukturierten Kodealphabete neneenenenn 213 3 2 1 2 Zu den Ergebnissen der Ereigniskorrelierten Hirnpotenziale der restrukturierten Kodealphabete 215 3 2 1 3 Zu den Ergebnissen der EEG Frequenzb nder der restrukturierten Kodealphabete un nen 217 3 3 DISKUSSION ZU PSYCHOPHYSIOLOGISCHEN REGULATIONSMECHANISMEN cscseessessessesseeseesesesenesssenee 218 3 3 1 1 Bedeutung psychophysiologischer Regulationsmechanismen f r die Ergebnisse uneenenenenenn 222 3 4 ZUSAMMENFASSENDE BEWERTUNG DER ERGEBNISSE UND AUSBLICK nunueeses
329. sind Emotionen Sie k nnen nur wenig von h heren kognitiven Prozessen kontrolliert werden bestimmen aber wesentlich die Energiebereitstellung Vor allem m ig intensive positive Emotionen k nnen die Energiebereitstellung erh hen und damit zu einer Leistungssteigerung beitragen Der energetische Zustand wird regelm ig meist unbewusst und automatisiert berpr ft Dabei wird sofern m glich die optimale T tigkeit f r die jeweils vorhandene Energiemenge gew hlt wobei auch der Fall m glich ist durch zus tzliche Anstrengung weitere Energie zur Ausf hrung von T tigkeiten mit besonders hohen Anforderungen kurzfristig bereitzustellen was aber mit hohen psychologischen und physiologischen Kosten verbunden ist Gaillard amp Wientjes 1994 p 144 In den einzelnen Theorien werden bestimmte Prozesse und Begriffe fokussiert h here kognitive Verarbeitungsstufe reguliert geringere Verarbeitungsstufe Broadbent 1971 Ressourcenbereitstellung Kahneman 1973 Leistungsbewertung Sanders 1983 berwachung des energetischen Zustands des K rpers Hockey 1986 Im Folgenden sollen die verschiedenen Ans tze zum Zusammenhang von mentaler Beanspruchung und psychophysiologischen Prozessen genauer dargestellt werden da sie f r die vorliegende Untersuchung von besonderer Bedeutung sind Dabei werden die unterschiedlichen Ans tze in zwei verschiedene Theoriengruppen eingeteilt ressourcentheoretische vs kognitiv energetische Ans tze
330. sindikatoren Zeitschrift f r Arbeitswissenschaft 56 56 66 Schwer H Furedy J J amp Heslegrave R 1984 Phasic T wave amplitude and heart rate changes as indices of mental effort and task incentive Psychophysiology 21 3 326 335 Seibt R Boucsein W amp Scheuch K 1998 Effects of different stress settings on cardiovascular parameters and their relationship to daily life blood pressure in normotensives borderline hypertensives and hypertensives Ergonomics 41 5 634 648 Seibt R Scheuch K amp Hinz A 2001 Short communication Reproductibility of cardiovascular responses to mental and static tests Stress and Health 17 4 245 252 Seibt R Scheuch K Boucsein W amp Grass A 1998 Cardiovascular reactivity of different mental stress models in normotensives borderline hypertensives and hypertensives Stress Medicine 14 3 183 193 Selye H 1976 Stress in Health and Disease Boston Butterworth 248 Senkfor A J 2000 Event related potential investigations of source and item memory Dissertation Abstracts International Section B The Sciences and Engineering Vol 61 1 B USA Univ Microfilms International Senkfor A J amp Van Petten C 1998 Who said what A event related potential investigation of source and item memory Memory and Cognition 24 4 1005 1025 Sharit J amp Salvendy G 1982 External and internal attentional env
331. smodelle im Vergleich In R Oesterreich amp W Volpert Hrsg Psychologie gesundheitsgerechter Arbeitsbedingungen Bern Huber S 141 215 Ohman A 1986 Integrating energetic and information processing concepts Emotion from a functional evolutionary perspective In R Hockey A W K Gaillard amp M Coles Eds Energetics and human information processing pp 337 354 Dordrecht Martinus Nijhoff Ohsuga M Shimono F amp Genno H 2001 Assessment of phasic work stress using autonomic indices International Journal of Psychophyisology 40 3 211 220 Oshima A Miyano H Yamashita S Owashi T Suzuki S Sakano Y amp Higushi T 2001 Psychological autonomic and neuroendocrine responses to acute stressors in the combined dexamethasone CRH test A study of healthy subjects Journal of Psychiatric Research 35 2 95 104 Pagani M Furlan R Pizzinelli P Crivellaro W Cerutti S amp Malliani A 1989 Spectral analysis of R R and arterial pressure variabilities of the assessment of sympathovagal interaction during mental stress in humans Journal of Hypertension 7 6 14 15 Pagani M Mazuerro G Ferrari A Liberati D Cerutti S Vaitl D Tavazzi L amp Malliani A 1991 Sympathovagal interaction during mental stress Circulation 83 2 43 51 Pagano D F 1973 Effects of task familiarity of stress responses of repressors and sensitizers Journal of Consulti
332. ssfaktoren ber cksichtigt werden Umgebungsfaktoren wie z B L rm am Arbeitsplatz sollten beachtet werden da sie einen Einfluss auf den systolischen Blutdruck haben und die Identifikation einer Blutdruckreaktion auf mentale Beanspruchung erschweren Hanson Schellekens Veldman amp Mulder 1993 Hingegen scheint der Menstruationszyklus bei Frauen weniger Einfluss auf den Blutdruck in Belastungsexperimenten im Labor zu haben wie dies aufgrund des Hormoneinflusses auf den Blutdruck angenommen werden k nnte Colverson James amp Gregg 1996 Dies ist in Bezug zur vorliegenden Untersuchung besonders wichtig da die Stichprobe vorwiegend aus weiblichen Probanden bestand 88 Parameter Kennwert Beanspruchungsart Reaktionsrichtung Anstieg Abstieg Blutdruck dis kontinuierlich systolisch diastolisch Labor Studien Flugsimulator Vogt amp Kastner 2001 T Arithmetrikaufgaben Al Absi Everson amp Lovallo 1995 T Benschop Geenen Mills Naliboff Kiecolt Glaser Herbert van der Pompe Miller Matthews Godaert Gilmore Glaser Heijnen Dopp Bijlsma Solomon Cacioppo 1998 T Fahrenberg amp Foerster 1996 T Fahrenberg Foerster amp Wilmers 1995 T K hler Fricke Ritz amp Scherbaum 1997 T K hler Scherbaum amp Ritz 1995 T Larkin Ciano Federoff amp Hammel 1998 T Lovallo amp AT Absi 1998 T Marrero Al Absi Pincomb amp Lovallo 1997 T Seibt Boucsein amp Scheuch
333. sychophysiologischen Studien beriicksichtigt werden Auch die inzwischen in Feldstudien gut belegte Pufferfunktion der sozialen Unterst tzung gegen ber Stressoren z B Gusy 1995 Karasek amp Theorell 1990 wurde bisher kaum einer psychophysiologischen berpr fung unterzogen Eine Ausnahme bilden einige psychophysiologische Feldstudien die das Demand Control Modell als theoretischen Hintergrund verwendeten s Abschnitt Peripherphysiologische Indikatoren mentaler Beanspruchung Diese erw hnten gesundheitsbezogenen Ans tze beziehen sich allerdings auf die langfristigen Folgen von Fehl Beanspruchung und Stress die innerhalb der Arbeitspsychologie einen wichtigen Forschungsbereich ausmachen aber nicht im Fokus der vorliegenden Arbeit liegen in der die kurzfristigen Beanspruchungsfolgen analysiert wurden 16 Kurzfristige aktuelle mittel bis langfristige Beanspruchungsfolgen Beanspruchungsfolgen physiologisch somatisch Herzrate T psychosomatische Beschwerden Blutdruck T arbeits mit bedingte Erkrankungen z B Adrenalin T Herz Kreislauf Erkrankungen Muskelspannung T Immunabwehr T psychisch subjektiv Anspannung Entt uschung Unzufriedenheit Resignation Erleben rger Angst Erm dung depressive Verstimmungen Angst Monotonie S ttigung vor k nftigem Versagen Unverm gen von der Arbeit abzuschalten behavioral verhaltensbezogen individuell Leistungsschwankungen Fehler erh hter Substanzmittelkons
334. t 1 in Kodealphabet 1 Kodealphabet 2 gt Kodealphabet 2 lt Kodealphabet 2 Dekodierungszeit in 3 4 5 9 11 13 14 2 7 8 10 42 51 25 33 41 54 Kodealphabet 1 15 16 17 18 19 52 Pr f Kodealphabet 2 20 22 24 27 28 phase 6 31 34 35 36 39 40 43 45 47 49 50 53 Dekodierungszeit in 12 44 1 Kodealphabet 1 gt Kodealphabet 2 Dekodierungszeit in 23 29 32 48 6 30 46 21 26 37 38 Kodealphabet 1 lt Kodealphabet 2 Tab 32 Kodes Ziffern bezeichnen die jeweiligen Kodes in den Kodealphabeten und 2 s Anhang die in den Pr fphasen 1 und 6 gleiche oder unterschiedliche Dekodierungszeiten erreichten Die fettgedruckten Kodes wurden in die weitere Analyse zur Konstruktion der restrukturierten Kodealphabete einbezogen Es wurden diejenigen Kodes einbezogen die hypothesenkonform eine Verk rzung der Dekodierungszeit von Pr fphase 1 bis Pr fphase 6 in Kodealphabet 1 zeigten Kriterium Lerngewinn von Kodealphabet 1 185 So wurden drei Gruppen von Kodes in die Analyse einbezogen Kodes die in Priifphase 1 in Kodealphabet 1 langere Dekodierungszeiten zeigten als in Kodealphabet 2 dann aber in Pr fphase 6 keine Unterschiede mehr zwischen beiden Kodealphabeten zeigten Kodes Nr 2 7 8 10 42 51 52 Dies bedeutet dass sich die Dekodierungszeit in Kodealphabet 1 zur Pr fphase 6 hin verbesserte bis es keine Unterschiede in Pr fphase 6 mehr gab Kodes die in Pr fphase 1 i
335. t phasische peripherphysiologische Begleitreaktionen hervor 2 Ein Preparatory Activation System erh ht die motorische Reaktionsbereitschaft und tritt bei der Generierung von Erwartungen in Aktion Es wird durch die Basalganglien und retikul re Teile des Thalamus kontrolliert und f hrt zu tonischen peripherphysiologischen Reaktionen 3 Ein Effort System steuert die Richtung der Aufmerksamkeit und dient als Koordinationszentrum in dem z B eine Entkopplung von Arousal und Activation Prozessen stattfindet Dieses System ist im Hippocampus lokalisiert und koordiniert durch die Steuerung der beiden anderen Systeme die phasischen und tonischen peripherphysiologischen Reaktionen Diesem System kommt eine zentrale Bedeutung bei der willk rlichen Regulation von Anstrengung zu 32 Anstrengung wird in diesem Modell durch die wahrgenommene Schwierigkeit der Aufgabe bestimmt s Jennings 1986 p 201 Das Modell von Pribram und McGuinness wird u a gestiitzt durch neurobiologische Befunde zu monoaminergen Bahnen im Gehirn denen aufmerksamkeitsrelevante Funktionen zugeschrieben werden Robbins amp Everitt 1994 Boucsein 1991 1992 1993 Boucsein amp Backs 2000 stellt ein Konzept vor dass sich stark an Pribram und McGuinness 1975 anlehnt Er bringt die drei Systeme vereinfachend mit emotionalen arousal allgemeinen effort und motivationalen bzw t tigkeitsbezogenen activation Aktivierungsprozessen in Verbindung Das Aro
336. t werden In einer zweiten Kodierungsstufe rufen die nderungen in den Messger ten Kodes Zustands nderungen in den Rezeptoren der menschlichen Wahrnehmungsorgane hervor was als menschliche Kodiereinrichtung bezeichnet wird Durch diese Zustands nderungen an den Rezeptoren werden Ged chtnisrepr sentationen aktiviert und den Kodes zugeordnet was als menschliche Dekodierung bezeichnet wird Abb 12 104 Zustandsanderun gen von Prozess parametern technischen kognitive R ckf hrung Signalisation vermittels Messger te Bildschirmger te perzeptive R ckf hrung Zustands nderungen von Rezeptoren Aktivierung und Zuordnung von Ged chtnis repr sentationen Systemkomponen ten Umwelt bedingungen Informations technische Ko menschliche Ko menschliche quelle diereinrichtung diereinrichtung Dekodiereinrichtung 1 2 Kodierungs Kodierungs stufe stufe Abb 12 Kodierungsprozess Timpe amp Rothe 1999 modifiziert n Klix 1971 Das Kodierungsproblem resultiert nun daraus dass die vom technischen System ausgesandten Signale nicht nur wahrgenommen sondern auch deren Bedeutung dekodiert werden muss Dabei kann es immer wieder zu Dekodierungsfehlern kommen wenn keine oder inkonsistente Zuordnungsregeln die Dekodierung erschweren wodurch Zuordnungen vergessen oder verwechselt werden k nnen Timpe amp Rothe 1999 S 283 Dies ist insofern entscheidend als dass der Dekodierungsprozess schnell
337. te auch hier erg nzt werden durch eine emotionspsychologisch motivationale Sichtweise F r das Individuum bedeutsame d h emotionale Bewertungen ausl sende Reize rufen neben der geschilderten unbewussten Verarbeitung auch eine bewusste emotionale Verarbeitung hervor LeDoux z B 1998 1996 Zajonc 1980 1989 die eine hohe Handlungsrelevanz besitzt Dabei werden bei der rein kognitiven Verarbeitung abstrakter Informationskodes Symbole und Zeichen auf im Langzeitged chtnis gespeicherte Bedeutungen z B Referenzdaten Regeln mentale Modelle zur ckgegriffen Die bewusste Verarbeitung erfolgt jedoch schon auf einer fr heren Verarbeitungsstufe selektiv da der an dieser Informationsverarbeitung involvierte Kurzzeitspeicher limitiert ist und in ihm schon eine Vor Verarbeitung stattfinden muss Muthig 1990 Dadurch kommt es zu einer selektiven Aufmerksamkeit Diese kann zu Fehlhandlungen f hren wenn zu viele Informationen gleichzeitig verarbeitet werden m ssen So kann es geschehen dass nur die bedeutungsvoll eingestuften anstatt der tats chlich relevanten Informationen beachtet werden Aber auch bei dieser bewussten Verarbeitung sind weitere emotionale Aspekte zu ber cksichtigen die zu Fehlwahrnehmungen und interpretationen bersehen relevanter Informationen berbewerten nicht relevanter Signale f hren k nnen Dazu geh ren Stressreaktionen bei pl tzlich auftretenden notfallartigen Zustands nderungen des technischen System
338. te ebenfalls mit EDR PARA Dabei wurde eine visuelle Artefaktinspektion nach den Empfehlungen von Boucsein 1992 vorgenommen Dazu wurde die aufgezeichnete Atmungsaktivit t in das Softwareprogramm eingelesen und auf einem zweiten Kanal zeitparallel dargestellt um Artefakte aufgrund der Atmungsaktivit t zu identifizieren und aus der weiteren Datenanalyse auszuschlie en Auch diese Inspektion erfolgte semi manuell mit dem Datensatz jedes einzelnen Probanden so dass individuelle Reaktionsweisen besonders tiefe oder flache Atmung oder kleine oder gro e SCR ber cksichtigt werden konnten 128 Ein Problem bestand darin dass die Tiefe der Atemz ge bei fast jedem Probanden ber den Verlauf des Experiments abnahm Dies erschwerte zwar die Identifikation von individuell berdurchschnittlich tiefen Atemz gen Andererseits nahm die Auftretenswahrscheinlichkeit tiefer Atemz ge ebenfalls im Verlauf des Experiments ab was das Problem wiederum relativierte Das Amplitudenkriterium der SCR wurde auf 0 05 uS festgelegt Als Ma der Spontanaktivit t der EDA wurde die mittlere Anzahl der SCR pro Minute SCRfreq gebildet Dabei wurden in die Berechnung auch diejenigen Minuten im Experiment einbezogen in denen keine SCR auftrat sofern auch in diesen Phasen die Probanden mit der Aufgabenbearbeitung besch ftigt waren und somit auch diejenigen Minuten ohne SCR Aktivit t psychologischen Informationswert besa en vgl Ribback 1996 Eine individ
339. ter D O 1967 computer analysis of EEG data from Gemini flight GT 7 Aerospace Medicine 38 345 359 Akselrod S Gordon D Ubel F A Shannon D C Barger A C Cohen R J 1981 Power spectrum analysis of heart rate fluctuation a quantitative probe of beat to beat cardiovascular control Science 213 220 223 Al Absi M Everson S A amp Lovallo W R 1995 Hypertension risk factors and cardiovascular reactivity to mental stress in young men International Journal of Psychophysiology 20 3 155 160 Albus M Miiller Spahn F Ackenheil M amp Engel R R 1987 Psychiatric patients and their response to experimental stress Stress Medicine 3 3 233 238 Allport D A Antonis B amp Reynolds P 1972 On the division of attention A disproof of the single channel hypothesis Quarterly Journal of Experimental Psychology 24 225 235 Althaus M Mulder L J M Mulder G Roon A M Van amp Minderaa R B 1998 Influence of respiratory activity on the cardiac response pattern to mental effort Psychophysiology 35 4 420 430 Anderson C D 1981 Expression of affect and physiological response in psychosomatic patients Journal of Psychosomatic Research 25 3 143 149 Aslan S Nelson L Carruthers M amp Lader M H 1981 Stress and age effects on catecholamines in normal subjects Journal of Psychosomatic Research 25 1 33 41 Backs R W amp Boucsein W 2000
340. tere Aspekte zu ber cksichtigen Aus Studien zur Gestaltung von Abk rzungen von Computer Befehlen konnten einige Hinweise ermittelt werden Es konnte gezeigt werden dass das Auslassen von Vokalen hinsichtlich der Dekodierungsleistung eine bessere Gestaltungsstrategie darstellt als das blo e Abk rzen der Begriffe Streeter Ackroff amp Taylor 1983 107 Ahnliche Ergebnisse erbrachte der Vergleich von fiinf verschiedenen Abkiirzungsschemata Abk rzung Auslassen von Vokalen minimales Unterscheidungskriterium phonetische Darbietung benutzerdefinierte Gestaltung Auch hier war das Auslassen von Vokalen die beste Art der Gestaltung hinsichtlich der Dekodierung Bei der tachistoskopisch gemessenen Enkodierung war hingegen das Prinzip der Abk rzung den anderen Gestaltungsstrategien berlegen was die Autoren darauf zur ckf hren dass beim Dekodieren der Inhalt wichtiger sei als beim Enkodieren der Information Hirsh Pasek Nudelman amp Schneider 1982 Weiterhin zeigte sich dass eigene unsystematische Abk rzungen bessere Erinnerungsleistungen bei einem Sonarsystem der Marine produzieren als regelbasierte Abk rzungen oder Auslassen von Vokalen Rogers amp Moeller 1984 Dabei verbesserten sich in einem zweiten Experiment die Dekodierungsleistungen bei regelbasierten Abk rzungen Daher empfehlen die Autoren regelbasierte Abk rzungen in neuen Systemen einzuf hren um die kognitiven Kosten zu reduzieren Ein weiter
341. terindividuelle Varianz in der Alpha Aktivit t zur ckgef hrt werden Manzey 1998 S 819 Weiterhin wird vermutet dass es sich bei dem Alpha Band im Bereich zwischen 8 und 13 Hz nicht um ein einheitliches Frequenzband handelt sondern um zwei Frequenzb nder die verschiedene Aspekte kortikaler Verarbeitung ausdr cken was in den Studien nicht immer hinreichend ber cksichtigt wird ein langsames Alpha Band im Bereich von 8 10 Hz und ein schnelles Band im Bereich von 11 13 Hz Herrmann Fichte amp Kubicki 1980 Mecklinger 1992 Mecklinger amp B sel 1989 Pennekamp B sel Mecklinger amp Ott 1994 Ver nderungen des schnellen Alpha Bandes 11 13 Hz k nnten mit aufgabenspezifischen kognitiven Prozessen zusammenh ngen Klimesch Pfurtscheller amp Schimke 1992 Abnahme im langsamen Alpha Band 8 10 Hz k nnte einen Indikator f r unspezifische Aktivierung darstellen Diese Einteilung steht allerdings im Widerspruch zu den Befunden von Mecklinger 1992 Mecklinger Kramer amp Strayer 1992 der keinen Zusammenhang zwischen Alpha Band und Aufgabenschwierigkeit bei Ged chtnisaufgaben finden konnte was gegen eine Aufgabenspezifit t spricht Manzey 1998 S 820 kommt somit zu dem Schluss dass der Alpha Frequenz keine Sensitivit t und Diagnostizit t f r mentale Beanspruchung zugeschrieben werden kann Manzey 1998 ist nicht unbedingt zuzustimmen Denn es sprechen eine ganze Reihe von Befunden f r den Einsat
342. tern f r spezifische Belastungssituationen zu suchen Weiterhin k nnen somit mentale von emotionalen Belastungssituationen differenziert werden Fahrenberg 1983 was ebenfalls gegen eine allgemeine Aktivierung spricht Ein weiterer Kritikpunkt ist dass sich die Ergebnisse der Aktivierungsforschung nur wenig dazu eignen verallgemeinerbare Aussagen zu treffen die eine Anwendung auf individuelle Stressreaktionen erlauben Walschburger 1986 Trotz dieser kritischen Befunde und Einw nde zur allgemeinen Theorie der Aktivierung vgl auch Ribback 1996 wurde in der weiteren psychophysiologischen Beanspruchungsforschung der pragmatische Ansatz lange beibehalten da damit eine einfache theoretische Grundlage existierte um mentale Beanspruchung ber k rperliche Reaktionen durch Ableitung von Biosignalen zu erfassen Die _psychophysiologische Beanspruchungsforschung folgt dem Belastungs Beanspruchungs Konzept Rohmert 1984 und der damit verbundenen Trennung in objektive u ere Belastung durch die Aufgabenschwierigkeit und interne Beanspruchung die messbare psychophysiologische Reaktionen hervorruft Neuere Konzepte s oben bleiben weitgehend unber cksichtigt 31 Es gibt jedoch inzwischen auch einen moderneren Ansatz innerhalb der psychophysiologischen Forschung zum Zusammenhang von mentaler Belastung und Stress der sich von der ausschlie lichen Verwendung des Belastungs Beanspruchungs Konzepts unterscheidet Kognitiv energetisch
343. terschied zwischen den Gruppen verzeichnet werden Dies war aber gerade das Ziel der Restrukturierung der Kodealphabete Es konnte lediglich ein statistischer Trend bez glich einer l ngeren Dekodierungszeit von Kodealphabet 1 im Vergleich zu Kodealphabet 2 in Pr fphase 1 ausgemacht werden was aber durch das Kriterium der Kodeauswahl verursacht wurde Die Gr nde der insignifikanten Ergebnisse k nnten in der verringerten Probandenstichprobe liegen denn es konnten nur diejenigen Probanden in die Analyse einbezogen werden von denen auch die EEG Daten vorlagen Au erdem bestanden die restrukturierten Kodealphabete jeweils nur aus 14 Kodes gegen ber 54 Kodes der urspr nglichen Kodealphabete was gr ere Standardabweichungen der EKP bewirkte Allerdings war in den Dekodierungszeiten eine signifikante Interaktion nachzuweisen Die Zeiten beider Gruppen verringern sich ber die Pr fphasen Kodealphabet 1 liegt bis Pr fphase 5 immer etwas ber Kodealphabet 2 Die Zeiten beider Gruppen sind in Pr fphase 5 fast identisch und in Pr fphase 6 verringern sich die Zeiten von Kodealphabet 1 nochmals w hrend sie f r Kodealphabet 2 fast konstant bleiben Damit liegen die Zeiten von Kodealphabet 1 in der sechsten Pr fphase unter denen von Kodealphabet 2 Dieser Verlauf deutet darauf hin dass der Lernprozess f r Kodealphabet 1 in Pr fphase 6 noch nicht abgeschlossen ist und weitere Pr fphasen eine weitere Verk rzung der Dekodierungszeit gezeigt h
344. therapy and Psychosomatics 17 3 4 153 168 Robbins T W amp Everitt B J 1994 Arousal systems and attention In M S Gazzaniga Ed The cognitive neurosciences pp 703 720 London MIT Press Rogers W H amp Moeller G 1984 Comparison of abbreviation methods Measures of preference and decoding performance Human Factors 26 1 49 59 246 Rohmert W 1984 Das Belastungs Beanspruchungs Konzept Zeitschrift f r Arbeitswissenschaft 38 193 200 Rohmert W amp Rutenfranz J 1972 Benutzerhandbuch zu den Untersuchungen zur psychophysiologischen Belastung und Beanspruchung von Fluglotsen Institut f r Arbeitswissenschaft Technische Hochschule Darmstadt Roscoe A H 1992 Assessing pilot workload Why measure heart rate HRV and respiration Biological Psychology Special Issue Cardiorespiratory measures and their role in studies of performance 34 2 3 259 287 Roscoe A H 1984 Assessing pilot workload in flight Flight test techniques In AGARD Proceedings 373 France NATO AGARD Advisory Group for Aerospace Research and Development Rose R M amp Fogg L F 1993 Definition of a responder Analysis of behavioral cardiovascular and endocrine response to varied workload in air traffic controllers Psychosomatic Medicine 55 325 338 R sler F 1993 Beyond reaction time and error rate Monitoring mental processes by means of slow event related brain potentials In W
345. tische Konsequenzen aus der Aktivierungstheorie Zeitschrift f r Experimentelle und Angewandte Psychologie 10 195 222 B umler G 1974 Lern und Ged chtnistest LGT 3 G ttingen Toronto Z rich Hogrefe Beck J G amp Scott S K 1987 Frequent and infrequent panic A comparison of cognitive and autonomic reactivity Journal of Anxiety Disorders 1 1 47 58 Beh H C 1998 Cardiovascular reactivity to psychological stressors Australian Journal of Psychology 50 1 49 54 Belkic K Landisbergis P Schnall P Baker D Theorell T Siegrist J Peter R amp Karasek R 2000 Psychosocial factors review of the empirical data among men In P L Schnall K Belkic P Landisbergis amp D Baker Eds The _Workpalce and Cardiovascular Diseases Occupational Medicine Vol 15 1 pp 24 46 Philadelphia Hanley and Belfus Benjamin L S 1967 Facts and artifacts in using analysis of covariance to undo the law of initial value Psychophysiology 4 187 206 Benjamin L S 1963 Statistical treatment of the law of initial value LIV in autonomic research a review and recommendation Psychosomatic Medicine 25 556 566 Benschop R J Geenen R Mills P J Naliboff B D Kiecolt Glaser J K Herbert T B van der Pompe G Miller G E Matthews K A Godaert G L R Gilmore S L Glaser R Heijnen C J Dopp J M Bijlsma J W J Solomon G F Caciopp
346. tiver und positiver Stimmung Bei mittlerer und niedriger Auspr gung der Stimmungen war die HR entsprechend verringert In einer Felduntersuchung konnte der kardiovaskul r entlastende Einfluss sozialer Unterst tzung w hrend der Arbeit bei Lehrern nachgewiesen werden In stressreichen Situationen wurde eine erh hte HR gemessen Lehrer mit hoher sozialer Unterst tzung zeigten eine geringere HR als Lehrer mit geringer sozialer Unterst tzung Steptoe 2000 Beim Autofahren kovariierte die HR mit der Schwierigkeit der Fahrstrecke De Waard Jessurun Steyvers amp Ragatt 1995 Richter Wagner Heger amp Weise 1998 Auch bei Untersuchungen zur mentalen Beanspruchung von Zugf hrern ging die HR mit aufmerksamkeitserfordernden Streckenabschnitten einher Myrtek Deutschmann Janicke Strohmaier Zimmermann Lawerenz Br gner amp M ller 1994 Ebenso konnte bei Busfahrern eine Beziehung zwischen HR und arbeitsbedingten Belastungen festgestellt werden Johansson Evans Rydstedt amp Carrere 1998 Eine genauere Analyse der Gesamtbeanspruchung von Busfahrern f hrten G bel Springer und Scherff 1998 durch Sie zogen die HR als Indikator der emotionalen Beanspruchung heran und konnten nach einer ergonomischen Umgestaltung des Cockpits in einer Nachuntersuchung den Erfolg der Ma nahme anhand einer im Vergleich zu vorher verringerten HR nachweisen 69 Es gibt auch Hinweise dass die HR von Lastwagenfahrern bei hoher Verkehrsdichte und
347. tory Assessment Computer assisted psychological and psychophysiological Methods in Monitoring and Field Studies Bern G ttingen Hogrefe amp Huber Publishers Hanson E K S Schellekens J M H Veldman J B P amp Mulder L J M 1993 Psychomotor and cardiovascular consequences of mental effort and noise Human Movement Science 12 6 607 626 Harris R Bonadies G amp Comstock J R 1989 Usefulness of heart measures in flight simulation In Proceedings of the Third Annual Workshop on Space Operations Automation and Robotics Houston NASA Johnston Space Center Hart S G amp Hauser J R 1987 Inflight application of three pilot workload mearsurement techniques Aviation Space and Environmental Medicine 58 5 402 410 Hastrup J 1979 Effects of electrodermal lability and introversion on vigilance performance Psychophysiology 16 3 302 310 Helander M 1978 Applicability of drivers electrodermal response to the design of the traffic environment Journal of Applied Psychology 63 4 481 488 Henderson P R Bakal D A amp Dunn B E 1990 Cardiovascular response pattern and speech a study of air traffic controllers Psychosomatic Medicine 52 17 26 Herrmann W M Fichte K amp Kubicki S 1980 Definition von EEG Frequenzb ndern aufgrund strukturanalytischer Betrachtungen In S Kubicki W M Herrmann amp G Laudahn Hrsg Faktorenanalysse und Variab
348. trolliert werden mussten So beeinflusst das Sprechen einer Antwort in ein Mikrofon und die Bedienung der PC Tastatur durch k rperliche Bewegungen fast alle Biosignale 200 Diese psychomotorische Beanspruchung war in beiden Kodealphabeten in etwa gleich gro da die Kodebedeutungen in beiden Kodealphabeten gleich waren Lidschl ge der Augen beeinflussen haupts chlich das EEG und auftretende tiefe Atemz ge beeinflussen haupts chlich die Herzrate respiratorische Sinusarrhythmie und die EDA durch Atmung ausgel ste SCR Diese Probleme wurden in der vorliegenden Untersuchung dadurch gel st dass alle EEG Phasen mit Augenbewegungen aus der weiteren Datenanalyse ausgeschlossen wurden Au erdem wurden EDA Amplituden die kurz nach intraindividuell berdurchschnittlich tiefen Atemz gen auftraten aus der Datenanalyse ausgeschlossen Der Einfluss einzelner tiefer Atemz ge auf die Herzrate wurde durch Mittelung der Herzrate ber mehrere Minuten der jeweiligen Pr fphase gering gehalten Bez glich der Ergebnisse muss einschr nkend angemerkt werden dass durch die Zusammenfassung der Werte einer Pr fphase eine Differenzierung zwischen Informationsaufnahme und abgabe f r die meisten physiologischen Parameter aufgrund der damit verbundenen geringen zeitlichen Aufl sung der kognitiven Prozesse nicht m glich war au er durch die EEG Parameter Auch dies w rde in einer grundlagenbezogenen Laboruntersuchung durch stimulusspezifisch
349. tschrift f r Experimentelle und Angewandte Psychologie 39 1 56 67 Grune K Metz A M Hagendorf H amp Fischer S 1996 Information processing in working memory and event related brain potentials International Journal of Psychophysiology 23 111 120 Gundel A Drescher J amp Turowski 2000 Alertness in airline pilots during night flight Assessment of alertness using EEG measures In R W Backs amp W Boucsein Engineering Psychophysiology pp 177 187 Mahwah USA Lawrence Erlbaum Associates Publishers Gundel A amp Wilson G 1992 Topographical changes in the ongoing EEG related to the difficulty of mental tasks Brain Topography 5 17 25 234 Gusy B 1995 Stressoren in der Arbeit Soziale Unterstiitzung und Burnout Miinchen Profil Verlag Hacker W 1991 Aspekte einer gesundheitsstabilisierenden und f rdernden Arbeitsgestaltung Zeitschrift fiir Arbeits und Organisationspsychologie 35 48 58 Hankins T C Wilson G F 1998 A comparison of heart rate eye activity EEG and subjective measures of pilot mental workload during flight Aviation Space and Environmental Medicine 69 4 360 367 Hanson E K S amp Bazanski J 2001 Ecological momentary assessments in aviation The development of a Pilot Experience Evaluating Device PEED for the in flight registration of flight phases mental effort and reaction time In J Fahrenberg amp M Myrtek Progress in Ambula
350. tsergebnissen f hrt Anstrengung und zum anderen in einen dysfunktionalen Zustand der mit Fehlbeanspruchung negativen Emotionen und gesundheitlichen Risiken verbunden ist Stress Damit unterscheiden sich beide Ans tze von der lteren unidimensionalen Aktivierungstheorie s oben Duffy 1951 1962 1972 Lindsley 1951 Mit Hilfe dieses zweidimensionalen Ansatzes der Energiebereitstellung beider Theoriegruppen k nnen einige widerspr chliche Ergebnisse der Forschung aufgekl rt werden auf die im Folgenden eingegangen wird 43 Denn obwohl allgemein angenommen wird dass erh hte Aufgabenschwierigkeit mit einer Steigerung der Aktivierung und Stressreaktionen einhergeht sind die Forschungsergebnisse dazu durchaus heterogen z B Eysenck 1982 Hockey Bringer Tattersall amp Wiethoff 1989 Mulder 1986 Weiterhin konnte in der Arbeitspsychologie gezeigt werden dass hohe Arbeitsbelastung keine negativen gesundheitlichen Folgen haben muss wenn sie mit der Kontrolle ber die Arbeitssituation verbunden ist active job Karasek amp Theorell 1990 Im Gegensatz dazu erzeugen Arbeitssituationen mit hoher Arbeitsbelastung und geringer Kontrolle ber die Bedingungen Fehlbeanspruchung negative Emotionen und gesundheitliche Risiken passive job Karasek amp Theorell 1990 Zusammenfassend kann zur Diskussion um Stresstheorien und Kognitiv energetische Theorien mentaler Beanspruchung angemerkt werden dass es problematisc
351. tten Dies k nnte dahingehend interpretiert werden dass die zus tzliche mittlere Begriffsebene in den Kodes von Kodealphabet 1 in den ersten Pr fphasen bis zur Pr fphase 5 aufgrund des h heren perzeptiven Aufwands eine h here mentale Beanspruchung als die Kodes von Kodealphabet 2 verursacht In der letzten Pr fphase hingegen wenn die Kodes beider Kodealphabete gut erlernt und leicht abrufbar sind wird der informative Vorteil der dritten Begriffsebene sichtbar durch die geringere Dekodierungszeit von Kodealphabet 1 gegen ber Kodealphabet 2 213 Es ist aber auch eine alternative Interpretation m glich Die Ergebnisse zeigen dass die Probanden des Kodealphabets 1 bis zur Pr fphase 4 die zus tzliche Information der mittleren Begriffsebene aufnehmen und verarbeiten weshalb die Dekodierungszeiten in Kodealphabet 1 h her sind als von Kodealphabet 2 Im Verlauf des Lernprozesses ber die Pr fphasen haben sie vermutlich erkannt dass in der dritten Begriffsebene oft redundante Information enthalten ist und die Dekodierung auch ohne diese Information m glich ist Daher wird ab diesem Zeitpunkt die mittlere Begriffsebene nicht oder nur noch unzureichend perzipiert was zu einer sukzessiven Verringerung der Dekodierungszeit bis Pr fphase 6 f hrt In Kodealphabet 2 hingegen ist diese Strategie durch Fehlen der mittleren Begriffsebene nicht m glich so dass die Dekodierungszeit von Kodealphabet 2 ab Pr fphase 4 sich nicht mehr wesentlich
352. tungsaufteilung und soziale Unterst tzung w hrend der Teamarbeit zur ckgef hrt werden Weiterhin hat der Schichtleiter eine h here HR im Team als der Netzer im Team Dieses Ergebnis kann auf die h here Verantwortung des Schichtleiters zur ckgef hrt werden und stimmt mit den oben zitierten Studien zur Kontrolle ber die Versuchsbedingungen bei Laborstressoren berein Auch zur ergonomischen Gestaltung von CAD Arbeitspl tzen konnte die HR erfolgreich verwendet werden Luczak amp Springer 2000 wobei sich eine erfolgreiche Arbeitsgestaltung in einer verringerten HR aufgrund geringerer mentaler Beanspruchung zeigte Die HR wurde auch schon als Indikator der Arbeitsbelastung bei Chirurgen eingesetzt Payne 1987 hnlich wie in der Studie von Boucsein und Thum 1996 konnte bei realer Computerarbeit in einer Feldstudie bei Versicherungsangestellten eine erh hte HR w hrend Arbeitsunterbrechungen festgestellt werden Johansson amp Aronsson 1984 70 Es gibt einige Feldstudien die den erwarteten Zusammenhang von Aufgabenschwierigkeit bzw Arbeitsbeanspruchung und HR nicht nachweisen konnten In Flugsimulatoraufgaben konnte nicht immer ein Zusammenhang zwischen HR und Aufgabenschwierigkeit beobachtet werden Casali amp Wierwille 1983 Wierwille Rahimi amp Casali 1985 Auch bei Aufgaben in einem Fahrsimulator konnte kein Anstieg der HR bei steigender Beanspruchung durch die Fahraufgaben verzeichnet werden Hicks amp Wie
353. ty in a deep saturation dive to 450 msw Undersea Biomedical Research 19 243 262 Lovallo W R amp Al Absi M 1998 Hemodynamics during rest and behavioral stress in normotensive men at high risk for hypertension Psychophysiology 35 1 47 53 Luczak H 1987 Psychophysiologische Methoden zur Erfassung psychophysischer Beanspruchungszust nde In U Kleinbeck amp J Rutenfranz Hrsg Arbeitspsychologie Enzyklop die der Psychologie Bd D MI 1 S 185 259 G ttingen Hogrefe Luczak H 1979 Fractioned heart rate variability II Experiments on superimposition of components of stress Ergonomics 22 12 1315 1323 Luczak H amp Springer J 2000 Psychophysiological analysis of design work Ergonomic improvements derived from stress strain research In R W Backs amp W Boucsein Eds Engineering Psychophyisology Issues and Applications pp 311 338 Mahwah USA Lawrence Erlbaum Associates Publishers Lykken D T Rose R Luther B amp Maley M 1966 Correcting psychophysiological measures for individual differences in range Psychological Bulletin 66 481 484 240 Manzey D 1998 Psychophysiologie mentaler Beanspruchung In F R sler Hrsg Ergebnisse und Anwendungen der Psychophysiologie Enzyklop die der Psychologie C Serie I Bd 5 G ttingen Hogrefe S 799 864 Manzey D 1991 Interferenzeffekte bei Doppelt tigkeiten Wie gut gelingt es sich auf zwei
354. uelle Differenzwertbildung entfiel da alle Probanden in den Ruhephasen maximal eine Amplitude pro Minute zeigten was die interindividuelle Varianz hinsichtlich des Minimums beschr nkte Weiterhin wurde die mittlere Amplitudengr e SCRkorr als EDA Parameter herangezogen In die Berechnung der mittleren Amplitude wurden hier ebenfalls die Minuten ohne SCR Aktivit t mit einbezogen Um individuelle Ausgangswertunterschiede in der Amplitudengr e zu minimieren wurden die SCRs einer individuellen Rangekorrektur unterzogen Dabei wurde wie folgt vorgegangen Rangekorrektur n Schandry 1996 s a Boucsein 1992 SCRkorr SCR x SCR max wobei SCRkorr korrigierte SCR SCRx einzelne SCR SCR max maximale SCR des jeweiligen Probanden innerhalb des gesamten Experiments 129 Als weiteres Ma der elektrodermalen Aktivit t wurde das SCL herangezogen Dabei wurde eine Range Korrektur nach Lykken Lykken et al 1966 verwendet SCLIyk xi x min x max x min wobei xi einzelner SCL Wert xi min SCL Minimum des jeweiligen Probanden innerhalb des gesamten Experiments xi max SCL Maximum des jeweiligen Probanden innerhalb des gesamten Experiments F r die Herzrate wurden Mittelwerte pro Minute engl bpm beats per minute online bei Aufzeichnung des Abstandes der R Zacken des EKG R R Abstand durch die Physio Logger Software PL ermittelt Die Software ermittelt aus dem QRS Komplex des kontinuierlichen EKG den Abstand
355. um Nikotin Auslassen kontrollierender Alkohol Medikamente erh hte Arbeitshandlungen Fehlzeiten vermehrt passives Freizeitverhalten sozial Konflikte Streit Aggression gegen Andere R ckzug Isolation Tab 1 Beanspruchungsfolgen Metz amp Rothe 1999 ver ndert nach Kaufmann Pornschlegel amp Udris 1982 Bei der Analyse langfristiger Beanspruchungsfolgen in Feldstudien sollten auch korrespondierende Aspekte von Beanspruchungen am Arbeitsplatz wie Verantwortung f r Fehlhandlungen ber cksichtigt werden was nur selten geschieht Eyferth 1995 Die H he emotionaler Beanspruchung wird in der realen Arbeitswelt zus tzlich durch das Ausma m glicher Sch den f r Anlagen und Personen z B bei Fehlbedienung eines technischen berwachungssystems bestimmt Weiterhin sind auch bei der Untersuchung kurzfristiger Beanspruchungsfolgen ergonomische Faktoren entscheidend inwieweit z B das Mentale Modell des Operateurs vom System den tats chlichen Abl ufen im System entspricht Hinzu kommt dass auch die M glichkeit des Nachvollzugs der Abl ufe im System durch R ckmeldungen technischer Prozesse die mentale Beanspruchung des Operateurs bestimmt Schlie lich m ssen zur Untersuchung mentaler Beanspruchung einer bestimmten T tigkeit Hypothesen ber spezifische Verarbeitungsprozesse gebildet und gepr ft werden die es rechtfertigen dass der gew hlte Indikator die jeweilige Beanspruchungskomponente auch wi
356. und bef rchtet die Kontrolle ber die Situation zu verlieren Die Situation ist unsicher und unvorhersagbar Diese Unsicherheit bezieht sich auf die auszuf hrende Aufgabe Material Ger te Personal und Informationen oder auf die Chancen auf Erfolg Daher f hrt die Energiemobilisierung nicht zu einer Leistungssteigerung sondern zu einer Leistungsminderung wenn es der Person nicht gelingt die Energiebereitstellung zu kontrollieren Der Stresszustand ist kurzfristig durch beraktivit t und Handlungsunterbrechung gekennzeichnet was sich wie folgt u ert dem Operateur bereitet es Schwierigkeiten sich auf die Aufgabe zu konzentrieren es wird mehr Energie freigesetzt als zur Aufgabenbearbeitung notwendig ist es werden bersch ssige energetische Prozesse in Gang gesetzt die nicht zur Aufgabenbearbeitung notwendig sind z B Muskeltonus der in Kopf oder R ckenschmerzen resultiert der Operateur hat Schwierigkeiten nach der Aufgabenbearbeitung zu einem Ruhezustand zur ckzukehren Diese Effekte f hren zu physiologischen Dysfunktionen die sich in verschiedenen psychosomatischen Beschwerden manifestieren k nnen Diese Beschwerden werden durch negative Emotionen Angst rger Besorgtheit verursacht die entstehen wenn Ziele und Intentionen blockiert werden Wenn sich die Arbeitssituation nicht ndert k nnen sich die Beschwerden chronifizieren und ber pathophysiologische Prozesse zu sp teren Erkrankungen f hren z B Steptoe 1
357. ung herangezogen werden und es Konnte in einer Nachuntersuchung nach Umgestaltung des Arbeitsplatzes mit Hilfe der HRV die verringerte Beanspruchung nachgewiesen werden G bel Springer amp Scherff 1998 Wie in der Einleitung zur HRV bereits angek ndigt gibt es ebenfalls Studien die einen Anstieg der HRV insbesondere der 0 1 Hz Komponente als Zeichen einer sympathikotonen Pr dominanz verzeichnen In einem Stroop Test konnte ein Anstieg des mittleren Frequenzbandes der HRV ausgemacht werden was die Autoren als Zeichen einer sympathikotonen Aktivierung verstehen Delaney amp Brodie 2000 W hrend numerischer Aufmerksamkeitstests ist eine Zunahme der 0 1 Hz Komponente als Zeichen einer sympathikotonen Aktivierung zu verzeichnen gewesen Pagani Mazuerro Ferrari Liberati Cerutti Vaitl Tavazzi amp Malliani 1991 78 Auch bei Arithmetikaufgaben sind Anstiege der 0 1 Hz Komponente nachgewiesen worden Bernardi Wdowczyk Szulc Valenti Castoldi Passino Spadacini amp Sleight 2000 Pagani Furlan Pizzinelli Crivellaro Cerutti amp Malliani 1989 Weiterhin gibt es auch Studien die keinen Zusammenhang zwischen HRV und mentaler Beanspruchungen fanden Dies zeigte sich bei einer Studie mit einem Flugsimulator Casali amp Wierwille 1983 und in einer weiteren Studie mit einem Fahrsimulator Wierwille amp Hicks 1979 1 3 2 1 2 2 Fazit zur Herzratenvariabilit t Der Herzratenvariabilit t HRV wird in d
358. ungsspielraum am Arbeitsplatz Rau 1998 J Rau Georgiades Frederikson Lemne De Faire 2001 4 Negative und positive Stimmung im Triemer amp Rau 2001 T Tagesverlauf Soziale Unterstiitzung am Steptoe 2000 J Arbeitsplatz Autofahren De Waard Jessurun Steyvers amp Ragatt 1995 T Richter Wagner Heger amp Weise 1998 T Zugf hrer Myrtek Deutschmann Janicke Strohmaier Zimmermann Lawerenz Br gner amp M ller 1994 T Busfahrer G bel Springer und Scherff 1998 T Johansson Evans Rydstedt amp Carrere 1998 T LKW Fahrer Vivoli Bergomi Rovesti Carrozzi amp Vezzosi 1993 T Fluglotsen Costa 1993 T Henderson Bakal amp Dunn 1990 T Laurig Becker Biskaborn amp Reiche 1971 T Rohmert amp Rutenfranz 1972 T Rose amp Fogg 1993 T Smith 1980 T Vogt amp Kastner 2001 T Piloten Hankins amp Wilson 1998 T Roscoe 1984 T Speyer Fort Fouillot amp Blomberg 1987 T Svensson Angelborg Thanderz amp Wilson 1999 T Hart amp Hauser 1987 T zsf Wilson 2001 Roscoe Bazanski 2001 T 1992 Hanson amp Verantwortungsteilung Rau 1994 4 CAD Arbeitspl tze Luczak amp Springer 2000 T Chirurgen Payne 1987 T Arbeitsunterbrechung bei Johansson amp Aronsson 1984 B roarbeitern Tab 7 Herzrate Ergebnisse verschiedener Studien zur mentalen Beanspruchung 73 1 3 2 1 1 2 Fazit zur Herzrate Der Forschungsstand zur HR als Indikator
359. usal System 1 effort system befindet sich in der Umgebung des Hippocampus Es wirkt hemmend oder erregend auf Input und Output der Informationsverarbeitung Kann Systeme 2 und 3 entkoppeln und steht f r allgemeine Aktivierung Es produziert physiologische Indikatoren speziell der Informationsverarbeitung wie ereigniskorrelierte Hirnpotenziale und Desynchronisation des EEG Das Arousal System 2 affect arousal system ist in und um die Amygdala lokalisiert Es steht f r emotionale Informationsverarbeitung Aufmerksamkeitsfokussierung und hypothalamische Reaktionsmuster wie z B Orientierungsreaktion Dieses System ruft psychophysiologische Reaktionen wie z B Herzratenakzeleration und Anstieg der elektrodermalen Aktivit t EDA 1 n Boucsein hervor Das Arousal System 3 preparatory activation system ist um die Basalganglien zentriert und verursacht eine Aktivierung der motorischen Hirnareale Als physiologische Reaktionen treten die CNV Komponente des ereigniskorrelierten Hirnpotenzials und tonische Herzratenver nderungen und die sog EDA 2 n Boucsein auf Das Arousal System 2 effort system Kann die Verbindung zwischen den Systemen 1 und 3 unterbrechen Es werden verschiedene interaktive Prozesse dieser drei Systeme in unterschiedlichen Anforderungssituationen postuliert s Boucsein 1992 1993 Das Modell konnte durch Untersuchungen mit neurologischen Patienten verifiziert werden bei denen gezielte Aussagen ber Ausf lle v
360. vity In N Yamaguchi amp K Fujisawa Eds Recent advances in EEG and MEG data processing pp391 396 Amsterdam North Holland Zajonc R B 1989 Bischofs gef hlvolle Verwirrungen ber die Gef hle Psychologische Rundschau 40 218 221 Zajonc R B 1980 Feeling and thinking preferences need no inferences American Psychologist 35 151 175 Zeier H 1979 Concurrent physiological activity of driver and passenger when driving with and without automatic transmission in heavy city traffic Ergonomics 22 7 799 810 Zeier H Haeseli A amp Fischer J 2001 Heart rate monitoring in an academic test situation In J Fahrenberg amp M Myrtek Progress in Ambulatory Assessment Computer assisted psychological and psychophysiological Methods in Monitoring and Field Studies Bern G ttingen Hogrefe amp Huber Publishers Zeller G amp Bente D 1983 Ver nderungen der hirnelektrischen Organisation bei visuellen Such und Diskriminationsprozessen unterschiedlichen Schwierigkeitsgrades Zeitschrift f r EEG MEG 14 177 185 255 4 1 Anhang 4 1 1 Aushang zur Anwerbung von Probanden Probanden fiir praxisorientiertes psychophysiologisches Experiment gesucht VP Schein wird ber 5 Stunden ausgestellt Es handelt sich um ein Lernexperiment in dem Abk rzungen die aus dem Rettungsdienst stammen zun chst auswendig gelernt und anschlie end wiedergegeben werden m ssen Dabei werden p
361. von der geschilderten Einteilung abgel st worden Wickens 1991 W hrend die fr hen Ressourcentheorien durch ihre theoretische Begrenztheit weniger mit psychophysiologischen Ans tzen und Untersuchungsstrategien vereinbar zu sein scheinen sind die mehrdimensionalen Ressourcentheorien der psychophysiologischen Analyse mentaler Beanspruchung zug nglich Gopher amp Donchin 1986 Kramer 1991 Kramer amp Spinks 1991 Wilson amp O Donnell 1988 Dabei ist es jedoch notwendig die z B im Modell von Wickens unterschiedenen Ressourcenarten mit kognitiv energetischen Konzepten zu verbinden um eine theoretische Br cke zwischen Informationsverarbeitungs und psychophysiologischen Modellvorstellungen herzustellen 29 1 2 2 1 2 Mentale Beanspruchung als kognitiv energetisches Konzept Die kognitiv energetischen Modelle mentaler Beanspruchung entstammen der psychophysiologischen Aktivierungstheorie Daher k nnen sie als theoretische Grundlage der psychophysiologischen Analyse mentaler Beanspruchung dienen da sie direkt mit der Tradition psychophysiologischer Forschung in Verbindung stehen und die Ergebnisse und Erkenntnisse psychophysiologischer Forschung explizit in ihren Theorien ber cksichtigt sind Damit schaffen sie eine theoretische Verbindung zwischen psychophysiologischen Prozessen einerseits und kognitiver Informationsverarbeitung andererseits die in den fr hen ressourcentheoretischen Modellen oft fehlt In der psychop
362. voneinander abweichende Ergebnisse hinsichtlich der Reaktion der Probanden Fahrenberg 1983 S 84 was nicht f r die G te der vorgeschlagenen Korrekturfaktoren spricht Daher ist die Verwendung oben genannter Korrekturfaktoren nur in speziellen Anwendungsf llen angezeigt Die Autoren kommen zu dem Schluss dass die einfache Differenz zwischen Verlaufs und Ausgangswert als Ma der Reaktivit t in den meisten F llen die bessere L sung darstellt weil sie voraussetzungs rmer ist und eventuelle Ausgangswertunterschiede hinreichend reduziert vgl Fahrenberg Schneider Foerster Myrtek amp M ller 1985 H rhold 1994 Myrtek 1985 Problematisch ist allerdings bei der Verwendung von Differenzwerten in der vorliegenden Untersuchung dass sie absolute individuell erreichbare Maxima bzw Minima voraussetzen Dies ist in Laborexperimenten kaum zu erreichen w hrend es hingegen in 24 Stunden Felduntersuchungen durchaus m glich ist z B das individuelle HR Minimum w hrend der Nacht zu bestimmen Im vorliegenden Fall wurden die im Experiment erreichten Minima und Maxima zur Differenzwertberechnung verwendet die in Ermangelung von tats chlichen Extremwerten hilfsweise verwendet wurden So kann eingewendet werden dass der hier verwendete Ruhewert kein tats chlicher biologischer Basalwert ist 127 Die L nge des gesamten Experiments von ca 3 Stunden spricht hingegen f r dieses Vorgehen weil in diesem vergleichsweise langen Z
363. ween stress reactivity in the laboratory and in real life Is reliability the limiting factor Journal of Psychophysiology 8 297 304 Van Doornen L J P amp Turner J R 1992 The ecological validity of laboratory stress testing In J R Turner A Sherwood amp K C Light Eds Individual differences in cardiovascular response to stress pp 63 83 New York Plenum Press Van Egeren L F 1992 The relationship between job strain and blood pressure at work at home and during sleep Psychosomatic Medicine 54 3 337 343 Veltman J A amp Gaillard A W K 1998 Physiological workload reactions to increasing levels of task difficulty Ergonomics 41 5 656 669 Veltman J A amp Gaillard A W K 1996 Physiological indices of workload in a simulated flight task Biological Psychology Special Issue Psychophysiology of workload 42 3 323 342 Veltman J A amp Gaillard A W K 1993 Indices of mental workload in a complex task environment Neuropsychobiology 28 1 2 72 75 Verwey W B amp Veltman H A 1996 Detecting short periods of elevated workload A comparison of nine workload assessment techniques Journal of Experimental Psychology Applied 2 3 270 285 Vicente K Thorton D amp Moray N 1987 Spectral analysis of sinus arrhythmia A measure of mental effort Human Factors 29 171 182 Vincent A C Craik F I amp Furedy J J 1996
364. y an payoff instructions on vigilance performance Psychophysiology 15 6 561 568 Speyer J Fort A Fouillot J amp Blomberg R 1987 Assessing workload for minimum crew certification In A Roscoe Ed The practical assessment of pilot workload Washington AGARD Advisory Group for Aerospace Research and Development Stein P K amp Boutcher S H 1992 The effect of participation in an exercise training program an cardiovascular reactivity in sendentary middle aged males International Journal of Psychophysiology 13 3 215 223 Steptoe A in press Job control perceptions of control and cardiovascular activity An analysis of ambulatory measures collected over the working day Journal of Psychosomatic Research Steptoe A 2001 Ambulatory Monitoring of blood pressure in daily life A tool for investigating psychosocial processes In J Fahrenberg amp M Myrtek Progress in Ambulatory Assessment Computer assisted_ psychological and psychophysiological Methods in Monitoring and Field Studies Bern G ttingen Hogrefe amp Huber Publishers Steptoe A 2000 Stress social support and cardiovascular activity over the working day International Journal of Psychophysiology 37 299 308 Steptoe A 1995 The applications of continuous non invasive blood pressure monitoring in behavioural research Homeostasis in Health and Disease 36 5 6 325 334 Steptoe A 1989 Psychophysiological intervent
365. ystem Jasper 1958 s Abb 16 aufgezeichnet Als Referenz diente Mastoid links Als Augenartefaktkontrolle wurden vertikale Augenbewegungen durch supra und infraorbital lokalisierte Elektroden aufgezeichnet Die Erdelektrode wurde in 10 der Distanz Nasion Inion anterior zu FZ positioniert Die bergangswiderst nde wurden unter 5 KQ gehalten Die Abtastrate A D Rate betrug 250 Hz Abb 16 Elektrodenpositionen an der Sch deloberfl che mit 19 Standardelektronen nach dem internationalen 10 20 System Jasper 1958 119 2 2 6 Hypothesen Der oben dargestellte Stand der wissenschaftlichen Literatur zeigt dass Informationsaufnahme und abgabe nicht nur Reaktionen im Leistungsbereich Fehleranzahl und Bearbeitungszeiten sondern auch im psychophysiologischen Datenbereich hervorruft Die Ergebnisse scheinen jedoch stark aufgabenabh ngig zu sein Es wurden ungerichtete Hypothesen in den Leistungsdaten und bez glich der physiologischen Daten hinsichtlich des Unterschieds zwischen beiden Kodealphabeten formuliert da bisher bei Dekodierungsprozessen der vorliegenden Art keine multiplen psychophysiologischen Messungen vorgenommen wurden und somit keine zuverl ssigen Hinweise auf die Richtung der Reaktionen vorlagen Es war in der wissenschaftlichen Literatur kein Anhaltspunkt zu finden welche bestimmten psychophysiologischen Parameter die spezifische in der psychophysiologischen Hypothese ausgedr ckte Reaktion zeigen w rden So war es
366. z dieser Frequenz wenn das urspr ngliche Frequenzband in ein schnelles und langsames Band aufgeteilt wird s a zsf B sel 1996 Kramer 1993 p 17f empfiehlt wegen der gro en interindividuellen Varianz m glichst Personen mit hoher Alpha Aktivit t als Probanden einzusetzen um die Reliabilit t der Messungen zu erh hen Dies kann jedoch nur in ausf hrlichen Vorstudien gekl rt werden was den Rahmen der vorliegenden Arbeit gesprengt h tte da neben dem EEG noch andere Biosignale abgeleitet wurden 49 Fournier et al 1999 schreiben der topographisch ber alle Areale reichenden widespread Alpha 1 Frequenz 8 10 Hz eine Indikatorfunktion fiir Aufmerksamkeits und motivationale Prozesse im Zusammenhang mit der Bereitstellung limitierter kognitiver Ressourcen zu Die Alpha 2 Aktivitat soll hingegen sensumotorische und semantische Enkodierungsprozesse wie Stimulusenkodierung semantische Enkodierung und Vorbereitung auf k rperliche Bewegungen repr sentieren Beide Frequenzen sinken bei steigender Beanspruchung ab z B Klimesch et al 1992 hnlich argumentieren Wilson et al 1999 Sie interpretieren die Alpha Aktivit t insgesamt als Indikator f r die Aktivierung einer allgemeinen Informationsverarbeitung wobei sie zwei verschiedene Mechanismen vermuten Eine Widespread Aktivit t die f r Ged chtnisaufgaben sensitiv sei und eine topographisch links temporal und parietal lokalisierte Alpha Aktivit t welche die
367. zbandes im EEG f r beide Kodealphabete in den einzelnen Experimentalphasen 2 4 3 2 2 EEG Frequenzb nder Beta 2 Band F r das Beta 2 Band ergaben sich im frontalen zentralen und parietalen Area Haupteffekte ber die Pr fphasen Zwischensubjekteffekte oder Interaktionen konnten jedoch nicht nachgewiesen werden Beta 2 frontal Die frontale Beta 2 Aktivit t zeigte einen signifikanten Haupteffekt ber die Pr fphasen F 5 18 3 64 H F amp 65 p 01 Eta 14 Die Aktivit t sinkt bis zur Pr fphase 5 kontinuierlich ab und steigt zur Pr fphase 6 wieder etwas an vgl Tab 29 und Abb 38 Die Einzeltests zwischen beiden Gruppen zeigten in keiner der Experimentalphasen einen signifikanten Gruppenunterschied Ruhe 1 Lern Pr f 1 Pr f2 Prif3 Priif4 Pr f5 Pr f6 Ruhe 2 Kode 0 006 0 005 0 046 0 036 0 034 0 031 10 031 0 033 0 008 alphabet 0 004 0 004 0 043 0 036 0 033 0 028 0 028 0 037 0 008 1 Kode 0 005 0 004 0 034 10 031 0 027 0 022 10 022 0 029 0 005 alphabet 0 005 0 002 0 026 0 033 0 025 0 013 0 022 0 024 0 003 2 T Test n s n s n s n s n s n s n s n s n s Tab 29 Mittlere frontale Beta 2 Aktivit t von Kodealphabet 1 und Kodealphabet 2 mit Standardabweichungen f r jede Experimentalphase mit Ergebnissen der Signifikanztests zwischen den Gruppen 179
368. zur Verfolgung eines bestimmten schwer erreichbaren Handlungszieles Walschburger 1993 S 184 Diese allgemein gehaltene Beschreibung verdeutlicht schon die Vielschichtigkeit des Konstrukts und damit auch die Schwierigkeit alle Aspekte in einer Definition zu ber cksichtigen Es fehlen weitgehend Versuche die einzelnen Facetten des Begriffs genauer zu erfassen und ihre Beziehungen untereinander zu kl ren Weiterhin von Bedeutung ist der Begriff Anstrengung Die Bestimmungsst cke dieses Konstrukts sind besser definiert und erforscht als die der Konzentration Bei anstrengender Aufgabenbearbeitung wird die Informationsverarbeitung durch die Aufmerksamkeit bestimmt und ist ressourcen limitiert Die psychologischen und physiologischen Kosten sind dabei hoch Der Operateur muss zur Aufgabenbewi ltigung verst rkt Energie mobilisieren Diese Art der Informationsverarbeitung muss dann angewendet werden wenn die Aufgaben nicht regelgeleitet oder auf der Basis gut einge bter Fertigkeiten bew ltigt werden k nnen z B bei wissensbasierten Aufgaben unter kognitiver Kontrolle aufmerksamkeitsabh ngigen Aufgaben mit hoher Belastung des Arbeitsged chtnisses Mehrfachaufgaben unter M digkeit oder Schlafentzug bei zus tzlichen Belastungen durch Emotionen L rm oder Zeitdruck 18 Diese Art der Verarbeitung tritt oft auf wenn die Auswahl des Besch ftigten oder seine Einarbeitung nicht optimal durchgef hrt wurde oder die Arbeitsanforderun
369. zwischen beiden Kodealphabeten in der ersten und sechsten Pr fphase analysiert da angenommen werden kann dass zwischen diesen beiden Pr fphasen die zwischenzeitlich stattfindenden Lernprozesse die sich in einer verringerten Fehleranzahl und den Dekodierungszeiten ausdr cken maximal sind Bez glich der EKP konnte kein signifikanter Haupteffekt Messwiederholungs und Zwischensubjekteffekt in der zweifaktoriellen Varianzanalyse nachgewiesen werden Ebenso zeigte sich keine Interaktion zwischen beiden Faktoren Die EKPs zeigten in den Einzeltests zwischen beiden Gruppen weder in der Pr fphase 1 noch in der Pr fphase 6 einen signifikanten Unterschied Weiterhin zeigte sich innerhalb beider Gruppen kein Unterschied zwischen Pr fphase 1 und Pr fphase 6 vgl Tab 35 und Abb 43 zur Verdeutlichung siehe Abb 44 Abb 47 Pr fphase 1 Pr fphase 6 T Test zwischen beiden Pr fphasen Kodealphabet 1 5 32 5 25 n s 3 03 3 97 Kodealphabet 2 4 86 8 53 n s 4 71 7 88 T Test zwischen n s n s beiden Gruppen Tab 35 Mittleres ereigniskorreliertes Hirnpotenzial der restrukturierten Kodealphabete in uV mit Standardabweichungen im Zeitbereich 300 600 mSek im parietalen Area f r beide Kodealphabete f r Pr fphase 1 und Pr fphase 6 mit Ergebnissen der Signifikanztests zwischen den Gruppen und zwischen beiden getesteten Pr fphase 190 lt rR OFNWHRUOAN OO H Prufph

Dokument_1. - publish.UP

Contents

Download Pdf Manuals

Related Search

Related Contents