Dokument: The alpha band as an electrophysiological indicator for internalized attention and high mental workload in real traffic driving.

Titel:	The alpha band as an electrophysiological indicator for internalized attention and high mental workload in real traffic driving.
Weiterer Titel:	Das Alphaband als elektrophysiologischer Indikator für internalisierte Aufmerksamkeit und hohe mentale Beanspruchung im realen Straßenverkehr.
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=8318
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20080715-135707-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Hagemann, Konrad [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 9,65 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 14.07.2008 / geändert 14.07.2008
Beitragende:	Prof. Dr. Buchner, Axel [Gutachter] PD. Dr. Schrauf, Michael [Gutachter]
Stichwörter:	mental workload, driving, EEG, alpha band, internalized attention, real traffic, secondary loading task
Dewey Dezimal-Klassifikation:	100 Philosophie und Psychologie
Beschreibungen:	The work herewith presented represents the first time that the impact of secondary loading tasks added to drivers’ mental workload while underway has been evaluated using EEG in actual traffic conditions. In a series of three experiments, mental workload connected with listening to an audio book was shown to lead to an increase in the EEG alpha power. These results were demonstrated in the laboratory both when the demanding tasks were performed alone and when they were performed in parallel to a simulated Lane Change Test as well as, in Experiment 2, in real road traffic and, in Experiment 3, when driving on dirt roads. The ERPs of a tertiary task in Experiment 2 emphasized the differences between two different types of mental workload. The N1 showed a latency delay of about 50 ms and an amplitude reduction that indicated interference between stimuli of the same modality (Wickens, 1984). For sections with an additional mental arithmetic task, an increase in the attention-sensitive N1 component and a workload-specific reduction in the P3 component were demonstrated. In all three experiments, behavioral and ECG data were collected in addition to the EEG. In Experiment 1, a word detection task was integrated into the listening task and the data compared with those resulting from a simple tone detection task; whereas in Experiment 2, the answers to a tertiary task could be evaluated as an additional measure of workload. All behavioral measurements confirmed the successful manipulation of mental workload. Moreover, strained drivers performing the Lane Change Test in Experiment 1 showed a higher deviance from the ideal track. While the ECG data in Experiment 1 were inconclusive, an increase in heart rate and a decrease in heart rate variability under high workload were shown as expected in Experiment 2. The predominant correspondence of the results speaks for the high reliability and generalizability of the tasking effects. The observed alpha band increase under mental workload corresponds to the results of previous EEG laboratory experiments investigating internalized attention (e.g. Cooper, Croft, Dominey, Burgess, & Gruzelier, 2003, Jensen, Gelfand, Kounios, & Lisman, 2002; Ray & Cole, 1985b) and could show that alpha oscillations are related to the inhibition of task-irrelevant cortical areas. With respect to the context of automobile driving these results could provide a new explanatory approach for phenomena such as “endogenous distraction” (Recarte & Nunes, 2003) or “inattentional blindness” (Strayer & Drews, 2007) that are being extensively discussed in the traffic psychology literature at the present time. Moreover, further topics of discussion therein treated include multiple interconnections between different cognitive states and changes in alpha power as well as the significance of the EEG for research in the area of driver-vehicle-interaction. Mit der vorliegenden Arbeit wurde erstmalig der Einfluss mentaler Beanspruchung aufgrund von Zweitaufgaben beim Autofahren mittels EEG unter Realfahrtbedingungen untersucht. In einer Serie von drei Experimenten wurde mentale Beanspruchung durch Zweitaufgaben induziert. Über alle drei Experimente hinweg führte die Belastung durch Anhören eines Hörbuchs zu einer Erhöhung im EEG Alphaband. Diese Ergebnisse zeigten sich im Labor, sowohl unter der Einzel- als auch der Mehraufgabenbedingung, sowie in Experiment 2 im realen Straßenverkehr und auch in Experiment 3 bei der Fahrt auf Feldwegen. Die EKPs einer Drittaufgabe in Experiment 2 verdeutlichten Unterschiede zwischen zwei verschiedenen Arten von Beanspruchung. Die N1 wies eine Latenzverzögerung von ca. 50 ms sowie eine Amplitudenreduktion auf, was auf eine Interferenz zwischen Stimuli selber Modalität hinweist (Wickens, 1984). Für Abschnitte mit einer zusätzlichen Kopfrechenaufgabe zeigte sich eine workloadspezifische Amplitudenerhöhung der N1 und eine Amplitudenreduktion der P3. In allen drei Experimenten wurden neben dem EEG auch Verhaltensdaten und EKG Daten erhoben. In Experiment 1 war eine Wortdetektionsaufgabe in die Zuhöraufgabe integriert, die mit einer einfachen Tondetektionsaufgabe verglichen wurde, während in Experiment 2 die Antworten zur Drittaufgabe als zusätzliches Beanspruchungsmaß ausgewertet werden konnten. Sämtliche Verhaltensmaße konnten die erfolgreiche Beanspruchungsmanipulation bestätigen. Außerdem zeigten beanspruchte Fahrer in der Spurwechselaufgabe in Experiment 1 eine höhere Abweichung von der Ideallinie. Während die EKG Daten in Experiment 1 uneindeutig waren, zeigte sich in Experiment 2 eine erwartete Erhöhung der Herzrate und eine Verringerung der Herzratenvariabilität unter mentaler Beanspruchung. Die überwiegende Übereinstimmung der Ergebnisse spricht für die hohe Reliabilität und Generalisierbarkeit der Effekte. Die beobachtete Alphabanderhöhung unter mentaler Beanspruchung steht im Einklang mit den Ergebnissen vorhergehender EEG-Laborstudien zu internalisierter Aufmerksamkeit (z.B. Cooper, Croft, Dominey, Burgess, & Gruzelier, 2003, Jensen, Gelfand, Kounios, & Lisman, 2002; Ray & Cole, 1985b), welche zeigen konnten, dass Alphaoszillationen mit der Inhibition aufgabenirrelevanter kortikaler Areale in Zusammenhang stehen. Bezogen auf den Kontext des Autofahrens können diese Ergebnisse neue Erklärungsansätze für Phänomene wie „endogenous distraction“ (Recarte & Nunes, 2003) bzw. „inattentional blindness“ (Strayer & Drews, 2007) aus der verkehrspsychologischen Literatur liefern. Ferner werden Mehrfachzusammenhänge zwischen verschiedenen kognitiven Zuständen und Veränderungen in der Alphapower, sowie die Bedeutung des EEGs für die Forschung im Bereich Fahrer-Fahrzeug-Interaktion diskutiert.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Psychologie » Allgemeine Psychologie und Arbeitspsychologie
Dokument erstellt am:	14.07.2008
Dateien geändert am:	14.07.2008
Promotionsantrag am:	01.04.2008
Datum der Promotion:	09.05.2008