Mentale Beanspruchung und Ermüdung an der TU Berlin

Sensitivität: 

• (Primärkriterium)
• Empfindlichkeit für Beanspruchungsunterschiede
• Wie gut werden auch kleine Unterschiede von der jeweiligen Methode erfasst?
• je feiner die erfassten Schwankungen, desto sensitiver ist die Messmethode

Diagnostizität:

• (Primärkriterium)
• wie spezifisch erfasst eine Methode bestimmte Beanspruchungen, z.B. Herzrate beim Laufen oder Matheaufgabe rechnen-> die Herzrate sagt nichts über die Beanspruchung
  • Diagnostizität i.w.S. oder Selektivität: spezifische Sensitivität für mentale Beanspruchung (Abgrenzung von physischer oder emotionaler Beanspruchung)
  • Diagnostizität i.e.S.: spezifische Sensitivität für die Art der mentalen Beanspruchung (z.B. welche kognitiven Verarbeitungsressourcen werden beansprucht?)

Interferenzfreiheit:

• (Sekundäre Kriterien)
• Keine Störung der Aufgabe/ Tätigkeit deren Beanspruchung bewertet werden soll
• Aufgabe, deren Beanspruchung erfasst werden soll, wird durch Methode nicht verändert

Sensitivität:

- gut , sofern gleiche Ressourcen wie bei der Primäraufgabe beansprucht werden

Diagnostizität:

- Rückschlüsse auf der Art der Sekundäraufgaben gezielt  ausgewählt werden

Interferenzfreiheit:

- Meist nicht gegeben, da die Zweitaufgabe durchaus auch die Primäraufgabe stören kann

- (Konflikt: Sensitivität/Diagnistizität setzt Ressourcenüberlappung mit Primäraufgabe voraus- gerade dann ist Interferenz nicht mehr unbedingt gegeben.)

Anwendbarkeit:

- Richtige Anwendung ist relativ aufwendig und damit auf das Labor oder Simulatoren beschränkt - es gibt aber auch Anwendungsbeispiele aus dem Feld

a)

• Verarbeitungsstufe (perzeptiv kognitiv versus motorisch)
• Sinnesmodalität (visuell versus akustisch)
• Verarbeitung visueller Informationen (focal versus ambient)
• Verarbeitungsmodalität (räumlich-analog versus sprachlich)
• Reaktionsmodalität (sprachlich versus manuell)

b)

Allgemein:

- Verarbeitung ist über mehrere Module verteilt

- Es kommt zu Interferenzen beim Ausführen zweier Aufgaben, wenn

• die gleichen Module involviert werden.
• gleiche Verarbeitungsstadien beansprucht werden.
• gleiche Gedächtniscodes genutzt werden.

Angemessene Sekundäraufgabe:

• möglichst kontinuierliche Beanspruchung
• Aufgabentraining vor Einsatz
• Überlappung im Hinblick auf die bei der Primäraufgabe beanspruchten Ressourcen

Beispiel:

Primäraufgabe: eine Überwachungsaufgabe und Aufrechterhaltung bestimmter Wertebereiche.

Sekundäraufgabe: in einem bestimmten Abstand Bestätigung  eines Wertes, wenn dieser auf der Anzeige erreicht wurde.   

Messung: Reaktionszeit und Fehlerrate.

a) Es funktioniert nur bedingt. Man kann bestimmen, ob die Person noch Kapazität hat oder ob die Person überfordert ist. Es ist nicht möglich zu sagen, wie viel Kapazität noch vorhanden ist. 

b) Bewertung

• keine Sensitivität für mentale Beanspruchung unterhalb  der Überforderungsgrenze
• Problem der UNterscheidung von Effektivität und Effizienz
  • Effektivität bildet sich direkt in der Leistung ab (fehlerfreie Ausführung)
  • Effizienz, d.h. der Ressourcenaufwand, der dabei erforderlich ist, nicht unmittelbar
•  Erfassung mentaler Beanspruchung i.S. einer Ressourcenauslastung setzt Verfahren voraus, die das Ausmaß der jeweiligen Restkapazität abbilden können

• Leistung in einer zusätzlich zur Primäraufgabe zu bearbeitenden Standardaufgabe.

• Alle beobachtbaren Leistungseinbußen bei der Sekundäraufgabe spiegeln Aufteilung der Ressourcen zwischen Primär- und Sekundäraufgaben wider

- Einfluss des "Barorezeptorreflex"

• Aktivation der Baro(Druck-)rezeptoren in der Aorta führt zu Abnahme sympathischer und Zunahme parasympathischer Effekte auf die Herzaktivität; Reduktion der Aktivation der Barorezeptoren hat umgekehrten Effekt.

- Sympathisch und parasympathisch beeinflusst

• Parasympathische und sympathische Einflüsse spiegeln sich in der 0.1 Hz Komponente der HRV
• Einflüsse von Atmung -> RSA-Komponente (high frequency) der HRV -> parasympathische Aktivität

• Sowohl HR als auch HRV sind sensitiv.
• Sensitivität der HRV nur bei relativ einfachen Aufgaben, wenn das allgemeine Beanspruchungsniveau niedrig bis mittelhoch ist, höher als bei HR.
• Bei komplexen Aufgaben differenziert HRV nur noch zwischen Ruhe und Beanspruchung, nicht mehr zwischen verschiedenen hohen Belastungsbedingungen. HR differenziert zwischen verschiedenen Beanspruchungsniveaus.

"paradoxer"-Effekt

- bei hoher kontinuierlicher Beanspruchung signalisieren nicht mehr HRV-Reduktionen, sondern-im Gegenteil-Erhöhungen die Beanspruchung.

-Interpretierbarkeit  nur durch Kontrolle der Blutdruckentwicklung über die Zeit gegeben.

0.1 Hz Komponente (HRV), da diese sensitiver bei relativ einfachen Aufgaben (allgemeine Beanspruchungsniveau niedrig bis mittelgroß ist)

ist als HR.

a) Augenaktivität:

• Endogene Lidschlüsse: Frequenz und Dauer
• Pupillenweite: ereigniskorrelierte phasische Pupillenaktion
• Schnelle Augenbewegungen (Sakkaden): Maximalgeschwindigkeit

b) Definition:

• Phasische Pupillenerweiterung nach aufgaben-relevantem Reiz (Latenzzeit:200-500msec) in Zusammenhang mit kognitiven Verarbeitungsprozessen
• Amplitude der Veränderungen: 0,1-0,6 mm
  • deutlich kleiner als Pupillenreaktion auf Helligkeitsänderungen
• Ausgelöst durch überwiegend durch Hemmung der parasympathischen Aktivierung

Phasischer Anstieg der Pupillenerweiterung sobald der Reiz gezeigt wird (erste Sek).

c)

• Phasische Pupillenreaktion vergleichsweise sensitiver Beanspruchungsindikator
• Keine Diagnostizität im engen Sinne
• Weitgehend interferenzfreie Registrierung mittels kommerziell verfügbarer Blickbewegungsanlagen
• Einsatz vermutlich überwiegend im Labor.

a)

- Einfluss des "Barorezeptorreflex"

• Aktivation der "Barorezeptoren" in der Aorta führt zu Abnahme sympathischer und Zunahme parasympathischer Effekte auf die Herzaktivität; Reduktion der Aktivation der Barorezeptoren hat umgekehrte Effekte
• Sympathisch und Parasympathisch beeinflusst

b) 

Bei kontinuierlich anhaltender kognitiver Beanspruchung (>10min) deutliche time-on-task Effekte in Form einer "paradoxen" Zunahme der HRV (besonders relevant bei längeren Anwendungen im Feld).

Interpretierbar nur durch Kontrolle der Blutdruckentwicklung über die Zeit gegeben.