Experimentelle Untersuchungen zur Entwicklung der kontinuierlichen neuronalen Beanspruchungsmessung für den Feldeinsatz

  • Projektnummer: F 2402
  • Projektdurchführung: Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) / Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Institut für Flugführung, Braunschweig
  • Status: Abgeschlossenes Projekt

Projektbeschreibung:

Langfristige Folgen psychischer Fehlbeanspruchung, bspw. Beeinträchtigungen der psychischen Gesundheit, betreffen sowohl Beschäftigte selbst als auch die Gesellschaft als Ganzes, so dass eine frühzeitige Prävention angezeigt ist.

Zur Identifizierung einer Fehlbeanspruchung bei informatorischer Belastung kann die Messung der Hirnaktivität über das Elektroenzephalogramm (EEG) einen wesentlichen Beitrag liefern. Das EEG bildet hierbei Aktivitätsveränderungen in der Hirnrinde und den darunterliegenden Gehirnstrukturen ab und lässt sich in verschiedene sogenannte Frequenzbänder aufteilen. Als Beanspruchungsindikator wurden insbesondere Veränderungen im Alpha- und Theta-Band diskutiert, da z.B. das Theta Band auf unterschiedliche Aufgabenschwierigkeiten, also Belastungsniveaus, reproduzierbar anspricht.

Der neu entwickelte, aus dem EEG abgeleitete Beanspruchungsindikator – die Dual-Frequency-Head-Maps (DFHM), basiert auf Veränderungen im Alpha- und Theta-Band und wurde bereits in einer Laborumgebung geprüft. Für den Feldeinsatz ist der DFHM-Index in realistischen Umgebungen weiter zu validieren, wobei neue Technologien der drahtlosen und gelfreien EEG-Registrierung genutzt werden.

Die zunächst vorgenommene Bewertung kommerziell verfügbarer Systeme zur Registrierung des EEG erfolgte unter zwei Aspekten: der Signalqualität, um die Anforderungen der Anwendung zu erfüllen, sowie des Tragekomforts und des Erscheinungsbildes der Geräte, um die Bedürfnisse der Benutzer zu erfüllen. Die Ergebnisse zeigen, dass die meisten Geräte eine zufriedenstellende Signalqualität und Nutzerakzeptanz aufweisen. Dabei lieferte das gelbasierte, kabellose EEG-Gerät die besten Resultate für den mobilen Einsatz.

Für die Bewertung der neuen DFHM Methode zur Beanspruchungsmessung unter realitätsnahen Bedingungen wurde das Ankunftsmanagement von Flugzeugen gewählt. Die Simulation der Flugsicherungsumgebung ermöglichte die Herstellung realitätsnaher Bedingungen mit unterschiedlichen Belastungsniveaus. Die Ergebnisse belegen, dass der EEG-basierte Beanspruchungsindikator auf die Höhe der kognitiven Belastung entsprechend reagierte.

Da der DFHM-Index die auftretende Arbeitsbeanspruchung anzeigt, stellt er ein nützliches Instrument für weitere Studien zur Arbeitsgestaltung bei kognitiver Belastung dar.

Publikationen

Power law model for subjective mental workload and validation through air traffic control human-in-the-loop simulation

Erscheinungsjahr: 2022

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Ambiguous Goals During Human-Computer Interaction Induce Higher Mental Workload

Erscheinungsjahr: 2020

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Cardiovascular Biomarkers' Inherent Timescales in Mental Workload Assessment During Simulated Air Traffic Control Tasks

Erscheinungsjahr: 2021

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Cross-Modality Matching for Evaluating User Experience of Emerging Mobile EEG Technology

Erscheinungsjahr: 2020

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Indexing Mental Workload During Simulated Air Traffic Control Tasks by Means of Dual Frequency Head Maps

Erscheinungsjahr: 2020

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Model-based development of a mental workload-sensitivity index for subject clustering

Erscheinungsjahr: 2020

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The Effect of Planning, Strategy Learning, and Working Memory Capacity on Mental Workload

Erscheinungsjahr: 2020

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Cardiovascular Parameters for Mental Workload Detection of Air Traffic Controllers

Erscheinungsjahr: 2019

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The Effect of an Exceptional Event on the Subjectively Experienced Workload of Air Traffic Controllers

Erscheinungsjahr: 2019

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User Experience of 7 Mobile Electroencephalography Devices: Comparative Study

Erscheinungsjahr: 2019

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Influence of Personal Characteristics and Device Properties on Wearable's Rank Order

Erscheinungsjahr: 2018

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Artifact Elimination in Neurosciences

Erscheinungsjahr: 2017

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A look at the working world of tomorrow's digital society

Erscheinungsjahr: 2017

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A New Method for the Objective Registration of Mental Workload

Erscheinungsjahr: 2017

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Signal Quality Evaluation of Emerging EEG Devices

Erscheinungsjahr: 2018

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A New Method for Mental Workload Registration

Erscheinungsjahr: 2016

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Untersuchungsdesign zur Testung der Gebrauchstauglichkeit gelfreier EEG-Registrierungssystemen

Erscheinungsjahr: 2016

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Kontakt

Fachgruppe 3.2 "Psychische Belastung und Mentale Gesundheit"

Service-Telefon: 0231 9071-2071
Fax: 0231 9071-2070