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Georgios Athanassiou 19- 12- 2003 An Analysis of Mental Workload in Pilots During Flight Using Multiple Psychophysiological Measures An Analysis of Mental.

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1 Georgios Athanassiou An Analysis of Mental Workload in Pilots During Flight Using Multiple Psychophysiological Measures An Analysis of Mental Workload in Pilots During Flight Using Multiple Psychophysiological Measures Glenn F. Wilson Air Force Laboratory Wright-Patterson Air Force Base Ohio,USA

2 G.Athanassiou Logik des Versuchs Logik des Versuchs Fliegen: Fliegen: Dynamischer Prozess Dynamischer Prozess Notwendigkeit zu System-Design/Entwicklung von Training & Fliegen Prozessen. Notwendigkeit zu System-Design/Entwicklung von Training & Fliegen Prozessen. Entwurf von standardisierten Flügen Entwurf von standardisierten Flügen Gestaltung eines Information-Standards Gestaltung eines Information-Standards Simulator Daten vs. Flug Daten Simulator Daten vs. Flug Daten Flying laboratory approach vs. Fluglinien Flüge Daten Flying laboratory approach vs. Fluglinien Flüge Daten

3 G.Athanassiou Versuchsplanung Versuchsplanung Stichprobe : 10 P, m, Alter MW : 43J(30-64), Flugerf.MW : 1.317St( ), mit P.A : 114St(13-270) Stichprobe : 10 P, m, Alter MW : 43J(30-64), Flugerf.MW : 1.317St( ), mit P.A : 114St(13-270) Flugzeugtyp : Piper Arrow Flugzeugtyp : Piper Arrow Dauer des Flugsszenarios : 90min. Dauer des Flugsszenarios : 90min. 3 Hauptteile des FSz : VFR - IFR - IFR HS. 3 Hauptteile des FSz : VFR - IFR - IFR HS. 22 zwei-Min Flugsegmenten. 22 zwei-Min Flugsegmenten. Exakte Wiederholung des FSz nach mehreren Tagen bzw. Wochen. Exakte Wiederholung des FSz nach mehreren Tagen bzw. Wochen. Preflight Briefing. Preflight Briefing. Minimale Wetter Bedingungen : Wolkendecke Mind.6.000ft über Erdbodenebene, 4 Meilen Sichtigkeit, Windstärke < 10 kt Minimale Wetter Bedingungen : Wolkendecke Mind.6.000ft über Erdbodenebene, 4 Meilen Sichtigkeit, Windstärke < 10 kt Anwesenheit eines Sicherheitspiloten. Anwesenheit eines Sicherheitspiloten. Abweichungen vom FSz nur wenn die Flugverkehrkontrolle so empfohlen hat. Abweichungen vom FSz nur wenn die Flugverkehrkontrolle so empfohlen hat.

4 G.Athanassiou Psychophysiologische Messmethoden Psychophysiologische Messmethoden EKG (Elektrokardiographische) Daten EKG (Elektrokardiographische) Daten Herz Frequenz : Beats per min. Herz Frequenz : Beats per min. Herz Frequenz Variabilität : mittel(0,06Hz-0,14Hz) & hoher (0,15-0,40Hz) Band Herz Frequenz Variabilität : mittel(0,06Hz-0,14Hz) & hoher (0,15-0,40Hz) Band EOG(Elektroocculographische) Daten : Blink rate EOG(Elektroocculographische) Daten : Blink rate EEG(Elektroencefalographische) Daten : topographische Darstellung der elektrischen Aktivität des Gehirns im Lauf unterschiedlicher kognitiven Aktivitäten. EEG(Elektroencefalographische) Daten : topographische Darstellung der elektrischen Aktivität des Gehirns im Lauf unterschiedlicher kognitiven Aktivitäten. Vier typische Bänder : Delta(1-4Hz), Theta(4-8Hz), Alpha(8-13Hz), Beta(13-30Hz) Vier typische Bänder : Delta(1-4Hz), Theta(4-8Hz), Alpha(8-13Hz), Beta(13-30Hz) EDA(Elektrodermale Aktivität) : responses, amplitudes, rise times, recovery times, tonic level) EDA(Elektrodermale Aktivität) : responses, amplitudes, rise times, recovery times, tonic level) EMG(Elektromyographische)Daten EMG(Elektromyographische)Daten Actigraph Actigraph Accelerometers Accelerometers Subjektive Bewertung der Piloten anhand einer Skala(100 =Extrem höhe psychische B & B) Subjektive Bewertung der Piloten anhand einer Skala(100 =Extrem höhe psychische B & B)

5 G.Athanassiou Objektive Ziele Objektive Ziele Feststellung der Reliabilität von psychophysiologischen Daten (und weitgehend Methoden) vom Flug mittels der Wiederholung des FSz an einen anderen Tag Feststellung der Reliabilität von psychophysiologischen Daten (und weitgehend Methoden) vom Flug mittels der Wiederholung des FSz an einen anderen Tag Nachprüfung der Nutzbarkeit von EDA als valide und zuverlässige Messmetode zur Feststellung psychischer B B beim Flug. Feststellung deren Eignung zur weiteren Anwendung auf die Flugforschung. Nachprüfung der Nutzbarkeit von EDA als valide und zuverlässige Messmetode zur Feststellung psychischer B B beim Flug. Feststellung deren Eignung zur weiteren Anwendung auf die Flugforschung.

6 G.Athanassiou Ergebnisse Ergebnisse Fast keine statistisch signifikante Differenzen zwischen Daten vo den beiden Flügen Fast keine statistisch signifikante Differenzen zwischen Daten vo den beiden Flügen Hohe Korrelation zwischen Daten Von HF & EDA (r =.83).Höhere Sensibilität der HF hinsichtich Aktivierungsveränderungen zwischen den verschiedenen FSegmenten. Hohe Korrelation zwischen Daten Von HF & EDA (r =.83).Höhere Sensibilität der HF hinsichtich Aktivierungsveränderungen zwischen den verschiedenen FSegmenten.

7 G.Athanassiou Diskussion Diskussion Daten von psph. Messungen bilden Aktivierungsmustern ab,die für eine Periode von mehreren Wochen übereinstimmend sind. Daten von psph. Messungen bilden Aktivierungsmustern ab,die für eine Periode von mehreren Wochen übereinstimmend sind. Hohe Konsistenz von Daten zw. den beiden Flügen Hohe Konsistenz von Daten zw. den beiden Flügen Hohe Konsistenz von Daten mit Daten von früherer Studie (Hankins & Wilson 1998) Hohe Konsistenz von Daten mit Daten von früherer Studie (Hankins & Wilson 1998) Takeoffs & Landings weisen einen erhöhten Grad psych.B B. Alle Daten von allen Messmethoden haben darauf hingewiesen. Takeoffs & Landings weisen einen erhöhten Grad psych.B B. Alle Daten von allen Messmethoden haben darauf hingewiesen. Niedrige Sensibilität der HFV hinsichtlich der vielfältigen kognitiven Anforderungen des Fliegens(on flight). Niedrige Sensibilität der HFV hinsichtlich der vielfältigen kognitiven Anforderungen des Fliegens(on flight). Diskrepanz zwischen psph. Daten & Daten von der subjektiven Einschätzung bzw. Bewertung psych. BB. Diskrepanz zwischen psph. Daten & Daten von der subjektiven Einschätzung bzw. Bewertung psych. BB. Unterschied zwischen HF Angaben zwischen IFR FSegm. & IFR HS FSegm. Unterschied zwischen HF Angaben zwischen IFR FSegm. & IFR HS FSegm. Blink rate Differenz zwischen VFR & IFR Flugsegm. Blink rate Differenz zwischen VFR & IFR Flugsegm. Eventuelle Überflüssigkeit von EDA wenn HF angwandt wird. Eventuelle Überflüssigkeit von EDA wenn HF angwandt wird.

8 G.Athanassiou Fragestellung Fragestellung Generalisierbarkeit der Ergebnissen auf anderen Piloten die mit anderen Flugzeugstypen fliegen. Generalisierbarkeit der Ergebnissen auf anderen Piloten die mit anderen Flugzeugstypen fliegen. Vorteile beim Einsatz multipler psychophysiologischer Messmethoden, falls das möglich ist, für die Feststellung bzw. Auswertung psychischer BB. Vorteile beim Einsatz multipler psychophysiologischer Messmethoden, falls das möglich ist, für die Feststellung bzw. Auswertung psychischer BB. Wie lässt sich möglicherweise die Diskrepanz zwischen psychophysiologischer Aktivierung, wie sie aus die vorhandenen Daten hervorgeht, und subjektiver Einschätzung erklären? Wie lässt sich möglicherweise die Diskrepanz zwischen psychophysiologischer Aktivierung, wie sie aus die vorhandenen Daten hervorgeht, und subjektiver Einschätzung erklären?

9 G.Athanassiou Danke für die Aufmerksamkeit. Danke für die Aufmerksamkeit. Frohe Weihnachten. Frohe Weihnachten.


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