Dokument: Die physiologische Erfassung des Fahrerzustandes: Der Einfluss von Unaufmerksamkeit des Fahrers auf EEG Parameter und Verhaltensdaten
| Titel: | Die physiologische Erfassung des Fahrerzustandes: Der Einfluss von Unaufmerksamkeit des Fahrers auf EEG Parameter und Verhaltensdaten | |||||||
| Weiterer Titel: | Physiological assessment of the driver state: The influence of driver inattention on EEG and behavioral parameters | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=21705 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20120711-100857-4 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Sonnleitner, Andreas [Autor] | |||||||
| Dateien: |
| |||||||
| Beitragende: | Prof. Dr. Buchner, Axel [Betreuer/Doktorvater] PD. Dr. Schrauf, Michael [Betreuer/Doktorvater] | |||||||
| Stichwörter: | EEG Klassifikation Alpha Spindeln Unaufmerksamkeit Fahrzeug Bremsverhalten Reaktionszeit | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 100 Philosophie und Psychologie » 150 Psychologie | |||||||
| Beschreibungen: | Trotz einer kontinuierlichen Abnahme an Verkehrstoten verunglücken jedes Jahr weltweit immer noch mehrere tausend Menschen auf den Straßen. Eine beträchtliche Zahl an Ver-kehrsunfällen wird durch Unaufmerksamkeit des Fahrers verursacht. Vermehrt versuchen Automobilhersteller, frühzeitig mentale Fahrerzustände zu detektieren, auf bevorstehende Gefahren aufmerksam zu machen oder durch Eingriffe in die Längs- bzw. Querregelung situa-tionsbezogen zu reagieren. Die Elektroenzephalographie (EEG) stellt bei der Absicherung solcher Fahrerassistenzsysteme eine reliable und objektive Messung des kognitiven Aufmerk-samkeitszustandes des Fahrers dar (de Waard, 1996). In der Leistung im Alpha-Band konnte hierzu im Labor bereits ein starker Zusammenhang zur Modalität der Aufmerksamkeit gefun-den werden (Foxe et al., 1998; Cooper et al., 2003). Eine erfolgversprechende Alternative dazu scheinen Alpha-Spindeln zu sein, die kontinuierlich aus dem Spontan-EEG extrahiert werden können und auf deren Basis ein Maß abgeleitet werden kann, das eine im Vergleich zur Leistung im Alpha-Band erhöhte Robustheit gegenüber Augen-, Muskel- und technischen Artefakten aufweist (Simon et al., 2011).
Anhand eines Simulatorversuchs (Studie 1) wurden erst das Versuchsdesign und die Mess-technik validiert und anschließend das experimentelle Design auf zwei Realfeldversuche (Studien 2 und 3) übertragen. In Studie 1 zeigte sich eine signifikant höhere Alpha-Spindelrate während der Fahraufgabe mit zusätzlicher auditorischer Nebenaufgabe im Ver-gleich zur Fahraufgabe ohne Nebenaufgabe (Kontrollbedingung) und die signifikant niedrigs-te Spindelrate bei der Fahraufgabe mit visuo-motorischer Nebenaufgabe. Die Alpha-Spindeldauer war während der Fahraufgabe mit visuo-motorischer Nebenaufgabe signifikant kürzer als in den beiden anderen Bedingungen. Vor allem im Vergleich zu klassischen, aus Frequenzbändern extrahierten Leistungsmaßen aus dem EEG konnten für die beiden Alpha-Spindelparameter Rate und Dauer höhere Effektstärken gefunden werden. Während die Er-gebnisse in der zweiten Studie in einem Realfeldversuch auf der Autobahn erfolgreich repli-ziert werden konnten, wurde in der dritten Studie in einem Car-Following Feldversuch auf einer abgesperrten Teststrecke der Zusammenhang zu Bremsreaktionszeiten hergestellt. Dabei zeigten sich signifikant längere Bremsreaktionszeiten, längere Alpha-Spindeldauern und eine höhere Alpha-Spindelrate während der zusätzlichen Bearbeitung einer auditorischen Neben-aufgabe. Mit fortlaufender Fahrtdauer konnten sowohl ein linearer Anstieg in der Bremsreak-tionszeit als auch ein quadratischer Anstieg für die Alpha-Spindelrate festgestellt werden. Für eine Kombination von Alpha-Spindelparametern konnte innerhalb von dreiminütigen Zeit-fenstern Unaufmerksamkeit mit einem Median-Klassifikationsfehler von 8% detektiert wer-den. Es wird angenommen, dass ein Anstieg der Alpha-Spindelrate mit einer aktiven Hemmung der visuellen Informationsverarbeitung einhergeht und dies zu einer Verlängerung der Brems-reaktionszeiten führt.Despite a continuous decrease of road deaths, still a lot of accidents happen on roads all over the world. A substantial number of accidents are caused by driver inattention. Physiological and behavioural data are reliable and objective measures for detecting mental driver states (de Waard, 1996) and support the development of driver assistance systems in order to warn in time or intervene in critical situations. Electroencephalography (EEG), especially alpha activi-ty, has proven to be sensitive to information processing states and has been used for describ-ing different attention modalities (Foxe et al., 1998; Cooper et al., 2003). More promising measures seem to be based on alpha spindles derived from the EEG raw signal, which have proven to be more robust to ocular, muscular and technical artifacts in real road driving than alpha band power (Simon et al., 2011). A simulator driving study (Study 1) was conducted to validate the experimental design and the testing method. Subsequently, the design was transferred to two real road driving studies (Study 2 and 3). In Study 1, driving with auditory secondary task showed a significantly higher alpha spindle rate compared to driving only and the lowest alpha spindle rate for driving with visuomotor secondary task. Alpha spindle duration was significantly shortened during driving with visuomotor secondary task. In Study 2, the experimental design was successfully transferred to real roads and the results observed in the driving simulation could be replicated. To show the correlation between alpha spindle parameters and brake reaction times, a car following task was conducted on a test track (Study 3) where participants had to react to emergency brakings of a lead car. With ongoing time-on-task, a linear increase was observed for brake reaction times and a quadratic increase for alpha spindle rate. Additionally, participants showed significantly prolonged brake reaction times, higher alpha spindle rate and longer alpha spindle duration during driving with auditory secondary task. Compared to traditional parameters like alpha band power, both alpha spindle parameters showed higher effect sizes and were more robust to muscular and technical artifacts. A combination of alpha spindle parameters yielded a median classification error of 8% in discriminating three-minute blocks of driving only from blocks of driving with auditory secondary task. It is concluded that an increase of alpha spindle rate indicates an active inhibition of visual information processing according with prolonged brake reaction times. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Psychologie » Allgemeine Psychologie und Arbeitspsychologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 11.07.2012 | |||||||
| Dateien geändert am: | 11.07.2012 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 24.04.2012 | |||||||
| Datum der Promotion: | 06.06.2012 |
