Erhebung und Analyse der sakkadischen Augenbewegungen, unterstützt durch vegetative Parameter der Probanden- Wahrnehmung in visuellen Szenarien in Gesundheitseinrichtungen


Bachelorarbeit, 2014

101 Seiten, Note: 1,1


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Problemstellung, Zielsetzung und Vorgehensweise

2 Allgemeine Rahmeninformationen
2.1 Anatomie und Funktionsweise des menschlichen Auges
2.1.1 Anatomischer Aufbau des menschlichen Auges
2.1.2 Funktionsweise des menschlichen Auges
2.2 Sakkaden
2.3 Die Pupille und ihre vegetative Beeinflussung
2.4 Psychologische Aspekte der menschlichen Wahrnehmung
2.4.1 Gesetze der menschlichen Wahrnehmung
2.4.2 Eye-Mind-Hypothese
2.5 Eye-Tracking
2.5.1 Head-Mounted und Table-Mounted Eye-Tracking Systeme
2.5.2 Eye-Tracking Techniken
2.5.3 Funktionsweise des X60 Eye-Tracker und der restlichen Komponenten
2.6 Die Gesundheitseinrichtungen
2.6.1 Kieferorthopädische Fachzahnarztpraxis Dr. Soja Hübert
2.6.2 Dreifaltigkeits-Krankenhaus Wesseling

3 Hypothesen dieser Studie

4 Methodik
4.1 Erstellung der Fotos
4.2 Versuchsaufbau und Ablauf
4.3 Probanden-Rekrutierung
4.4 Visualisierungsmethoden und Area of Interest
4.5 Auswertung der Fragebögen, Pupillometrie und Fixationsanzahl

5 Deskriptive und analytische Auswertung der erhobenen Daten
5.1 Das Probandenkollektiv
5.1.1 Geschlechterverhältnis
5.1.2 Altersverteilung
5.1.3 Anzahl der Arzt oder Krankenhausbesuche
5.1.4 Rechts- und Linkshändigkeit
5.1.5 Die Datenqualität der Probanden
5.2 Auswertung der subjektiven Bewertung der Bilder
5.3 Auswertung der Pupillometriedaten
5.3.1 Metrische Auswertung des Pupillendurchmessers
5.3.2 Relative Auswertung des Pupillendurchmessers
5.4 Vergleich der subjektiven und objektiven Bewertungsmethoden
5.5 Auswertung der Fixationszahlen
5.6 Exemplarische Einzelauswertung des Pupillendurchmessers im Zusammenhang zum Fixationspunkt
5.7 Auswertung der Bilder mit der Heat Map Darstellung
5.8 Analyse der Area of Interest (AOI)
5.9 Bewegungsmuster der Sakkaden
5.10 Ökonomisierung der Sakkaden
5.11 Subgruppenanalyse
5.11.1 Subgruppenanalyse (Geschlecht) mit der Heat Map
5.11.2 Subgruppenanalyse (Geschlecht) anhand der Fixationsanzahl

6 Fazit

7 Ausblick

Anhang: In der Studie verwendete Bilder

Anhang: Versuchsinstruktion

Anhang: Probanden Fragebögen

Anhang: Teilnehmerliste

Anhang: Standardabweichung

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Literatur- und Quellenverzeichnis

1 Einleitung

„ Die Augen sind wohl das wichtigste Sinnesorgan des Menschen. Wenn sie richtig funktionieren, ö ffnen sie uns täglich die Tür zur Welt und verschaffen uns vielfältige optische Eindrücke, manchmal sogar visuelle Genüsse" 1

Die meisten Patienten würden die Aussage „visuelle Genüsse“ nicht mit einem Kran- kenhaus oder einer Arztpraxis in Verbindung bringen. Es sind eher Wörter wie „Tod“ oder „Krankheit“, die in Verbindung mit Gesundheitseinrichtungen gebracht werden.2

Diese abschreckende Wahrnehmung von Gesundheitseinrichtungen steht mit dem Verständnis von einem Dienstleister, der in der öffentlichen Darstellung nicht negativ wahrgenommen werden möchte, im Konflikt. Dies lässt sich bedingt durch die Art der Dienstleistung nur schwer realisieren.

Ein Ansatz, um die Wahrnehmung dieser Einrichtungen zu verbessern, ist es die visuellen Strukturen eines Krankenhauses bzw. einer Arztpraxis an den Patienten der im selben Moment auch die Rolle des Kunden einnimmt, anzupassen. Der Patient soll nicht zusätzlich zu seinem Leiden noch durch die visuelle Wahrnehmung seiner Behandlungsstätte belastet werden.

1.1 Problemstellung, Zielsetzung und Vorgehensweise

Um sich bei der Raumgestaltung an der visuellen Wahrnehmung der Patienten zu ori- entieren ist es zuerst notwendig ein Auswertungsverfahren zu entwickeln, um die Wahrnehmungseffekte von visuellen Szenarien zu messen. Dafür wurden in dieser Studie unter Laborbedingungen an einem Probandenkollektiv visuelle- und vegetative Parameter mit Hilfe eines Eye-Tracking-Verfahrens erhoben. Um letztendlich Aussa- gen über das visuelle Verhalten bzw. die Wahrnehmung zu treffen, wurden mehrere Auswertungsmethoden herangezogen und zum Teil auch miteinander verglichen. Ziel dieser Studie ist es zu erfahren wie sich bestimmte Objekte, sei es ein Gemälde, Be- handlungsinstrument oder eine Objektkonstellation, auf die Sakkaden und die Wahr- nehmung der Probanden auswirken.

2 Allgemeine Rahmeninformationen

Um ein besseres Verständnis über die Forschungsdisziplin Eye-Tracking zu erhalten, sind grundlegende Informationen zu den Versuchsgegenständen, den Messmethoden und den zugrundeliegenden anatomischen und physiologischen Strukturen notwendig. Ziel dieses Abschnittes ist es diese grundlegenden Informationen zu vermitteln.

Die menschliche Wahrnehmung setzt sich aus 5 Sinnen zusammen: Sehen, Hören, Riechen, Schmecken und Fühlen.3 Da sich diese Studie mit der Wahrnehmung der Probanden von visuellen Szenarien in Gesundheitseinrichtungen befasst, steht die Sinneswahrnehmung Sehen bei dieser Studie im Fokus. Zudem besitzen die Augen in ihrer Wahrnehmungsfunktion einen hohen Stellenwert, da mehr als 80% der Reize aus unserer Umwelt, visuell über unsere Augen wahrgenommen werden.4

2.1 Anatomie und Funktionsweise des menschlichen Auges

2.1.1 Anatomischer Aufbau des menschlichen Auges

Das menschliche Auge besteht aus einem Augapfel (Bulbus oculi), Sehnerv (N. opti- cus) und Hilfseinrichtungen, wie die Augenlider, Tränenapparat und äußere Augen- muskeln.5

Der Augapfel misst 24 Millimeter im Durchmesser. Der Augapfel lässt sich in drei Abschnitte einteilen. Der vordere Teil des Augapfels setzt sich aus einer lichtbrechenden Struktur zusammen, das Augeninnere besteht aus dem Glaskörper (Corpus vitreum) und der hintere Teil erfüllt die Funktion des Wahrnehmungsapparats auf dem sich die Sinnesrezeptoren befinden.6 Der Augapfel liegt in der Augenhöhle (Orbita) und wird nach ventral vom oberen und unteren Augenlied geschützt.

Der vordere Teil des Augapfels (lichtbrechende Struktur) wird von der Hornhaut (Cornea) bekleidet. An der Hornhaut schließt sich die vordere Augenkammer (Camera anterior) an. Hinter dem Konstrukt von Hornhaut und vorderer Augenkammer liegt die Linse (Lens cristallina) die maßgeblich an der Lichtbrechung beteiligt ist. Auf der Linse vorgelagert liegt die Regenbogenhaut (Iris), die im zentralen Bereich der Linse eine runde Öffnung, zur Lichtdurchlässigkeit hat.7 Diese Öffnung ist die Pupille, welcher in dieser Studie eine besondere Rolle zukommt.

Nach der Linse, die den Abschluss zum vorderen Teil des Augapfels festlegt, folgt vom anatomischen Aufbau her das Augeninnere, welches gleich zu setzen ist mit dem Glaskörper. Der Glaskörper macht 2/3 des gesamten Augenvolumens aus. Die Struktur ist gefäßlos, nervenlos und gallertartig. Sie besteht zu 98% aus Wasser und besitzt nur eine sehr geringe Lichtbrechung. Wesentliche Bestandteile des Glaskörpers sind Kol- lagen und Hyaluronsäure.8

Der hintere Teil des Augapfels ist der Teil, auf dem die eigentliche visuelle Wahrneh- mung stattfindet. Dieser Teil des Augapfels lässt sich grob in drei verschiedene Schich- ten einteilen, wovon die beiden äußeren Schichten lichtunempfindlich sind und die drit- te innere Schicht, die lichtempfindliche Schicht ist. Von außen nach innen betrachtet, ist die erste Schicht die Lederhaut, welche nicht nur den hinteren Teil des Augapfels bekleidet, sondern wie oben beschrieben, dass ganze Auge, mit Ausnahme des vorde- ren Bereiches der mit der Bindehaut/Hornhaut bekleidet ist. Die zweite Schicht des hinteren Teils des Augapfels ist die Aderhaut (Choroidea). Wie der Name schon ver- muten lässt, ist die Aderhaut mit zahlreichen Blutgefäßen durchwachsen. Die Aufgabe der Aderhaut ist es die Gewebeschichten um sich herum mit Nährstoffen zu versorgen, insbesonders die gefäßfreie Netzhaut. Die Aderhaut ist 0,2 Millimeter dick und kleidet den Augapfel von der einen Seite des Cornealrandes (Limbus corneae) bis zur ande- ren Seite des Cornealrandes aus. Die Aderhaut bildet zusammen mit dem Ziliarkörper und der Regenbogenhaut die mittlere Augenhaut (Uvea).

Die innere Augenhaut ist die dritte Schicht des hinteren Teils des Augapfels, welche Netzhaut (Retina) heißt. Die Netzhaut besitzt einen lichtempfindlichen- und lichtunemp- findlichen Bereich, die Grenze an der die beiden Zellschichten zusammenlaufen wird Ora Serrata genannt. Der lichtempfindliche Bereich der Netzhaut besteht aus einer Pigmentschicht, die die Fotorezeptoren ernähren, aus Neuronen und aus den bereits erwähnten Fotorezeptoren.9 Die Fotorezeptoren sind zur Lichtseite hin mit zwei von Neuronen besetzten Gewebsschichten bedeckt (Stratum ganglionare nervi optici und Stratum ganglionare retinae).10 Eine Einteilung der Fotorezeptoren lässt sich in Zap- fen- und Stäbchenzellen vornehmen. Die Zapfen- und Stäbchenzellen sind die licht- empfindlichen Sinneszellen im Auge. Diese beiden Arten von Fotorezeptoren haben eine längliche Form und sind untergliedert in ein inneres Segment und ein äußeres Segment. Das äußere Segment der Fotorezeptoren ist nicht dem Lichteinfall zuge- kehrt, sondern zeigt in Richtung Lederhaut. Diese Anordnung der Fotorezeptoren und der beiden neuronalen Gewebsschichten nennt man Inversion der Netzhaut. Die bei- den Segmente sind durch ein exzentrisch gelegenes Zwischenstück miteinander ver- bunden. Das innere Segment beherbergt die für eukaryotische Zellen typischen Zellor- ganellen, wie zum Beispiel Ribosomen und Mitochondrien. Das äußere Segment ist das Segment der Sinneszellen, wo das einfallende Licht absorbiert und durch den Zerfall von Sehpigmenten wahrgenommen wird.11 Bei den Stäbchenzellen heißt dieses Sehpigment Rhopdopsin, bei den Zapfen Photopsin.12 Zapfen- und Stäbchenzellen unterscheiden sich hier zusätzlich durch die unterschiedlichen Syntheseregionen der Sehpigmente. Die Stäbchenzellen sind für das Hell-Dunkel sehen verantwortlich (Hell- Dunkel-Rezeptoren), wo hingegen die Zapfenzellen für die Wahrnehmung des Farb- spektrums (Farbrezeptoren) zuständig sind.13 Die Zapfenzellen unterscheiden sich voneinander noch in ihrer Pigmentierung und somit in der Farbe des Lichtes (rot, grün, blau), welches sie absorbieren können.14

Die Zapfen- und die Stäbchenzellen leiten die Reize, die durch den Zerfall der Sehpigmente entstehen über Neuronen, die sich in der Netzhaut befinden an den Sehnerv (Nervus opticus) weiter. Der Sehnerv ist Teil des Zentralnervensystems und ist ein Zusammenschluss der Nervenfasern, die sich durch die Netzhaut ziehen und an der Lamina cribrosa den Augapfel verlassen. Nach dem Austritt aus dem Augapfel werden die dünnen Nervenfasern, die aus der Netzhaut entstammen, von einer Myelinscheide umhüllt. Der komplette Sehnerv wird nach dem Austritt aus dem Augapfel von Hirnhäuten (Durascheide und Arachnoideascheide) umgeben.15

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1 Aufbau des Auges

Quelle: http://www.augenärzte-ronsdorf.de/das-auge/anatomischer-aufbau/ [19.04.2014]

2.1.2 Funktionsweise des menschlichen Auges

Das menschliche Auge kann visuelle Wahrnehmungen innerhalb einer Wellenlänge von 400 nm bis 700 nm verarbeiten.16 Dazu müssen die Lichtstrahlen in diesem Wel- lenlängenbereich punktgenau die Fotorezeptoren auf der Netzhaut treffen. Die Licht- strahlen im richtigen Winkel auf die Netzhaut zu leiten ist die Aufgabe des optischen Apparates. Der optische Apparat besteht aus der Hornhaut, dem Kammerwasser in der vorderen Augenkammer, der Linse und dem Glaskörper. Der optische Apparat bricht die Lichtstrahlen so, dass auf der Netzhaut ein umgekehrtes und verkleinertes Bild der Umwelt auftrifft. Grundvoraussetzung für eine einwandfreie Bilddarstellung auf der Netzhaut ist die Durchsichtigkeit, eine stabile Form und eine glatte Oberfläche der ein- zelnen Teile des optischen Apparates.17

Um Gegenstände die unterschiedlich weit entfernt sind scharf sehen zu können muss die Brennweite des optischen Apparates variieren. Diese Aufgabe übernimmt die Lin- se. Die Veränderung der Brechkraft der Linse in Abhängigkeit an den Anforderungen nennt sich Akkommodation. Die Linse ist ein elastischer Körper der im Urzustand eine runde Form hat und durch äußere Zugkraft abflacht. Im Äquatorialbereich der Linse sind die Zonulafasern mit der Linse verwachsen. Die Zonulafasern wiederum verbinden über den Ciliarmuskel die Linse mit der Lederhaut und der Hornhaut. Im Normalzu- stand spannt der Augeninnendruck die Lederhaut, welche die Spannung an die Linse weitergibt. Die Linse nimmt dadurch eine abgeflachte Form an. Diese abgeflachte Lin- senform ermöglicht es weit entfernte Gegenstände zu fokussieren und wird als Fernak- kommodation verstanden. Der Gegensatz zur Fernakkommodation ist die Nahakkom- modation. Bei der Nahakkommodation wird der Ciliarmuskel durch parasympathische Stimulierung kontrahiert, wodurch sich seine Öffnung, ähnlich wie beim Schließmuskel, verkleinert. Die Zonulafasern entspannen sich und die Linse nimmt eine rundere Form an und erhöht ihre Brechkraft. In dieser runderen Linsenform liegt der Brennpunkt sehr nahe am Auge und es lassen sich nahe Gegenstände fokussieren.18

Eine optimale Lichtbrechung alleine genügt aber nicht zur fehlerfreien Wahrnehmung der Lichtstrahlen auf der Netzhaut, die einfallende Lichtmenge spielt dabei auch eine wichtige Rolle. Die Pupille reguliert die Menge des einfallenden Lichtes durch Kontrak- tion oder Dilatation der glatten Muskulatur, die sich in der Pupille befindet. Durch eine Pupillenverengung (Miosis) verkleinert sich die zentrale Öffnung der Pupille und die einfallende Lichtmenge nimmt ab. Bei der Pupillenerweiterung (Mydriasis) vergrößert sich der Durchmesser der zentralen Pupillenöffnung. Dadurch nimmt die Lichtmenge, die auf die Netzhaut trifft, zu.19 Ob die glatte Muskulatur in der Pupille kontrahiert oder dilatiert wird reflektorisch geregelt und ist abhängig von der Lichtmenge. Dies wird Pu- pillenreflex genannt.20

Nach dem das Licht den Weg durch den optischen Apparat des Auges gefunden hat und so reguliert wird, dass Licht optimal auf die Netzhaut trifft, wird das Licht von der Netzhaut wie in Abschnitt 2.1.1 „Anatomischer Aufbau des menschlichen Auges“ beschrieben verarbeitet.

2.2 Sakkaden

In dieser Studie werden unter anderem, die sakkadischen Augenbewegungen der Pro- banden gemessen. Die Sakkaden sind neben den langsamen Augenfolgebewegungen (smooth pursuit), den Vergenzbewegungen des Auges, dem vestibulo okulären Reflex und den optokinetischen Reflexen eine der Arten von Augenbewegungen, auf die der Mensch während seiner visuellen Wahrnehmung zurückgreift.21 Das menschliche Auge hat auf der Netzhaut einen Bereich auf dem sich die Zapfenzellen konzentrieren. Die- ser Bereich wird auch gelber Fleck (Macula lutea) genannt. Grubenartig, zentral im gelben Fleck befindet sich die Fovea centralis. Die Fovea centralis ist der Bereich auf der Netzhaut, wo das Scharfsehen des menschlichen Auges am höchsten ist.22 Um ein Objekt scharf zu sehen muss die visuelle Abbildung des Objektes auf die Fovea centralis gelenkt und fixiert werden. Dies geschieht mit Hilfe der Sakkaden, die das Abbild des Objektes aus dem peripheren Blickwinkel auf die Fovea centralis lenkt. Sakkaden sind schnelle Augenbewegungen, die ihren Blickwinkel mit einer Geschwin- digkeit von bis zu 700°/s ändern können, und dennoch so präzise arbeiten, dass der Fixationspunkt maximal ein bis zwei Grad abweicht. Die Sakkaden richten den Blick auf einen Punkt am wahrzunehmenden Objekt (Fixationspunkt) und verweilen dort für eine kurze Zeit (Fixationsperiode). Sakkaden bewegen sich sprunghaft, innerhalb von 30-70 ms von einem Fixationsobjekt zum nächsten. Gesteuert werden die Sakkaden von vestibulären und visuellen Reflexen mit einem vorprogrammierten Bewegungs- muster während der sakkadischen Augenbewegung.23 Zwischen den einzelnen Sakka- den kommt es zu einer Bildverschiebung. Um den Sehvorgang nicht zu verfälschen wird während dieser Bildverschiebung die visuelle Wahrnehmung zentral unterdrückt. Diese Unterdrückung wird als sakkadische Suppression bezeichnet.24 Dies hat zur Fol- ge, dass nur das visuell wahrgenommen werden kann, was vom Auge fixiert wurde.

Der Ablauf von Sakkaden ist vorprogrammiert, der Auslöser kann aber entweder reflek- torisch oder willkürlich sein. Reflektorische Sakkaden sind eine Art „visueller Greifre- flex“ der ausgelöst wird wenn plötzlich ein Objekt im visuellen Wahrnehmungsbereich auftaucht. Um dieses Objekt genau zu identifizieren wird dieses dann in der Fovea centralis abgebildet. Akustische oder sensorische Reize können ebenfalls einen „visu- ellen Greifreflex“ auslösen. Sakkaden die durch Willkür ausgelöst werden dienen meist zur Erkundung eines visuellen Szenarios. Die willkürlich gesteuerten Sakkaden werden auf Objekte innerhalb des visuellen Szenarios gerichtet, welche vom zerebralen Kortex als Ziel für die Fovea ausgewählt wurden. Während dieses Wahrnehmungsvorgangs durchführt das menschliche Auge pro Sekunde drei willkürliche Sakkaden mit einer Fixationsperiode von 0,2 Sekunden.25

Eine weitere Unterscheidung der Sakkaden bzw. eine Unterart der sakkadischen Augenbewegung sind die Mikrosakkaden. Während die Augen willkürlich ein Objekt fixieren springen die Augen sprunghaft hin und her und nehmen oberflächlich zeitgleich andere Objekte wahr, die eventuell von Interesse sein könnten. Am einfachsten lässt sich dieser Vorgang mit dem Wort „Vorhersehen“ beschreiben.26

Die Forschungsergebnisse der Arbeitsgruppe Optomotorik der Albert-Ludwigs- Universität Freiburg zeigen, dass sich Sakkaden zyklisch mit einem wechselnden Rhythmus von Sakkade und Fixation bewegen. Dies wird als optomotorischer Zyklus bezeichnet. Bei diesen Forschungsergebnissen wird der optomotorische Zyklus mit einer Art Stop-and-Go-Verkehr verglichen. Dieser Zyklus unterliegt einem vorpro- grammierten Muster und wird durch das Frontalhirn in Zusammenhang sinnvoller Handlungen eingebaut.27

2.3 Die Pupille und ihre vegetative Beeinflussung

Wie im Abschnitt 2.1 schon beschrieben regelt die Pupille den Lichteinfall auf die Netz- haut und verhindert so eine Ober- oder Unterbelichtung der Wahrnehmung. Der Me- chanismus der diesem Vorgang zu Grunde liegt ist der Pupillenreflex. Die Pupille rea- giert reflexartig auf die Lichtintensität. Bei einer höheren Lichtintensität wird der M. sphincter pupillae, der ringförmig in der Iris liegt, schließmuskelartig kontrahiert und führt zu einer Abnahme des Pupillendurchmessers (Pupillenkonstriktion). Dieser Pro- zess wird als Miosis bezeichnet. Der M. sphincter pupillae wird durch parasympathi- sche Nervenfasern angeregt, die aus dem Ganglion ciliare dorsal vom Auge stammen. Das Ganglion ciliare wiederum wird von präganglionären Nervenfasern aus dem Edin- ger-Westphal-Kern gesteuert. Der Erdinger Westphal-Kern ist Teil des vegetativen O- kolomotoriuskerns und erhält seine Informationen in Form von Reizzuständen durch die prätektale Region. Die prätektale Region dient als Verteilungszentrale für die retina- le Information und leitet seine Informationen zusätzlich zum bereits erwähnten Edinger- Westphal-Kern auch an den visuellen Cortex und das ciliospinale Zentrum weiter, wel- ches an der Pupillendilatation beteiligt ist. Im Gegensatz zur Miosis steht die Mydriasis. Unter Mydriasis versteht man die Erweiterung des Pupillendurchmessers (Pupillendila- tation) durch die Kontraktion des M. dilatator pupillae, der radial zur Pupille angeordnet ist. Die Erregung des M. dilatator pupillae erfolgt durch sympathische Nervenfasern, die aus dem Ganglion cervicale superius stammen. Das Ganglion cervicale superius wiederum wird vom Hypothalamus und den vegetativen Regionen des Hirnstammes über das vorher erwähnte Ciliospinale Zentrum im Rückenmark beeinflusst.28 In Abbildung 2 ist die Miosis und Mydriasis veranschaulicht.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Pupillenreaktion und die neuronale Reizverarbeitung

Quelle: R.F. Schmidt und G. Thews - Physiologie des Menschen

Durch parasympathische und sympathische Steuerung des Pupillendurchmessers ist auch ein Zusammenhang zwischen emotionalen Empfindungen ableitbar. Der Sympa- thikus hat z.B. eine ergotrope Wirkung, wo hingegen der Parasympathikus eine tro- photrope Wirkung hat.29 Das heißt, dass bei negativen Empfindungen, wie z.B. Stress oder durch Anstrengung der Sympathikus erregend wirkt und sich der Pupillendurch- messer theoretisch verkleinern müsste. Umgekehrt wenn der Organismus entspannt und sich ausruht, bzw. positiv empfindet müsste sich der Pupillendurchmesser weiten.

2.4 Psychologische Aspekte der menschlichen Wahrnehmung

Die visuelle Wahrnehmung baut auf physikalische Reize von außen auf, jedoch werden diese Reize von Mensch zu Mensch unterschiedlich verarbeitet. Einerseits ist dieser Unterschied in der Reizverarbeitung von den anatomischen Gegebenheiten abhängig, die von Mensch zu Mensch auch einer Variabilität unterliegen, andererseits sind sie auch von psychologischen Aspekten abhängig. Der Hauptteil der Wahrnehmungsleis- tung findet im Gehirn statt und unterliegt einer vom Ablauf einheitlichen Reihenfolge, mit zum Teil gleichen aber auch unterschiedlichen Bewertungskriterien, die am Ende ein Wahrnehmungsbild ergeben30

Eine Theorie, wie dieser Wahrnehmungsprozess abläuft ist der computationale Ansatz von David Maar. Maar nimmt als Ausgangssituation das retinale Abbild der Außenwelt.

Da schon bei der neuronalen Umsetzung der Lichtwellen in elektrische Reize eine Ver- änderung stattfindet, sieht Maar das retinale Abbild der Außenwelt nur als symbolisch repräsentiert. Die Verarbeitung dieses Abbildes geschieht laut Maar in verschiedenen Stufen. Die erste Stufe ist die „retinal image“. Diese Stufe ist wie schon erwähnt der Ausgangspunkt und analysiert die räumliche Verteilung der Lichtwellen auf der Retina. Die nächste Stufe ist die „primal sketch“, ins Deutsche übersetzt: Primäre Rohskizze. In dieser Stufe werden die elementaren Merkmale, wie z.B. Kontur,- Kantenelemente, Ecken und Kantenenden des Abbildes berechnet. In der dritten Verarbeitungsstufe, die „2½ - dimensionale sketch“ werden die Elementarmerkmale der Rohskizze zusam- mengefügt und gruppiert. Hier finden auch die Gestaltungsgesetze, die in Abschnitt 2.4.1 erklärt werden ihre Anwendung. Ziel ist es, eine Repräsentation der Fläche mit Anordnung der Objekte mit einer groben Tiefenwahrnehmung zu erhalten. In der vier- ten Stufe, die auch die letzte Stufe ist, wird das Abbild in ein 3-D Model umgewandelt. Am Ende liegt dem Betrachter eine Repräsentation der realen Welt vor wie er sie wahrnimmt.31

2.4.1 Gesetze der menschlichen Wahrnehmung

Die menschliche Wahrnehmung unterliegt im Allgemeinen mehreren Gesetzmäßigkei- ten, und bestimmt so die Reihenfolge der Sakkaden. Das menschliche Gehirn ist hier- bei das Kernelement. Es können zum Beispiel aus zweidimensionalen Bildern, die auf unsere Netzhaut projiziert werden, durch die Einordnung von nah oder fern Tiefenein- drücke in unserem Gehirn erzeugt werden. Diese Gesetzmäßigkeiten werden bei der Erstellung der Testfotos für die Probanden und deren Auswertung berücksichtigt. Im folgenden Teil dieses Abschnittes werden einige für diese Studie relevanten Gesetze der menschlichen Wahrnehmung aus dem Handbuch „Visuelle Mediengestaltung vor- gestellt“.32

Figur- und Grund Beziehung: Hierbei werden optische Reize nach bekannten Mus- tern geordnet. Dabei wird das, was zuerst wahrgenommen wird, zu einem Bild geformt und der Rest wird als Hintergrund ausgeblendet. Geschlossene Flächen, kleinere Flä- chen, symmetrische Konturen, einfache Formen oder Flächen die mit Textu- ren/Strukturen verziert sind, werden bevorzugt als gedankliche Figur wahrgenommen.

Gesetz der Nähe: Wenn mehrere Elemente in einer engen räumlichen Nähe zueinander stehen wirken sie als eine Einheit. Bei Texten ist dies gut zu erkennen, wenn der Inhalt durch Absätze getrennt wird, wirken die Texte vor und nach dem Absatz als eine Einheit. Oder auch bei medizinischen Apparaten, die aus einer Vielzahl von Einzelteilen bestehen aber als eine Einheit wahrgenommen werden.

Gesetz der Geschlossenheit: Formen die geschlossen sind werden bevorzugt als eine Einheit wahrgenommen. Aber auch Formen, die Lücken aufweisen oder unvollständig sind, werden meist als eine Einheit wahrgenommen. Das menschliche Gehirn ergänzt gedanklich die Lücken durch Scheinkanten und fügt die Form so zusammen, dass die lückenhafte Form eine Einheit darstellt.

Gesetz der Gleichartigkeit: Wenn Objekte die gleiche Form oder Farbe haben wer- den diese eher zu einer Einheit zusammengefasst. Diese Wahrnehmung wird verstärkt, wenn die Objekte zusätzlich noch die gleiche Helligkeit und gleiche Größe aufweisen. Wenn beispielsweise Objekte symmetrisch angeordnet sind, werden sie als Muster wahrgenommen und von unserem Gehirn zu einer Einheit zusammengefasst. Anders ist es, wenn ein Objekt anders ist und aus dem Kontext fällt. Als Beispiel ist hier ein Mensch, der in einem feinen Lokal im Schlafanzug essen geht, zu nennen. Da er nicht zu den anderen Menschen, die in Abendgarderobe erschienen sind passt, wird der Blick des Betrachters sofort auf den Mann im Schlafanzug gelenkt.

Gesetz der Erfahrung: Wenn der Mensch ein Objekt sieht, womit er bereits schon Erfahrungen gesammelt hat, werden diese bei der Betrachtung des Objektes aus dem Gedächtnis wieder hervorgerufen. Wichtig ist auch welche Art von Erfahrungen die Person mit dem Objekt gemacht hat. Hier ist die Wahrnehmungsart von Mensch zu Mensch unterschiedlich. Bei diesem Gesetz spielt auch der Geschlechterunterschied eine wichtige Rolle. Auch wenn das Objekt fehlerhaft sein sollte wird es durch die Erin- nerungen zu einem Ganzen zusammengesetzt. Bei dem Gesetz der Erfahrung spielt der angedeutete Lichteinfall eine wichtige Rolle und ermöglicht so eine dreidimensiona- le Wahrnehmung.

Das Prinzip der Prägnanz: Wenn die Form eines Objektes sich verschieden deuten lässt, entscheidet sich das Gehirn für die einfachste Deutungsweise.

Die Position eines Objektes: Wie und wo man ein Objekt platziert spielt eine wichtige Rolle. Ein Objekt, das man in die Mitte platziert, strahlt Ruhe und Ordnung aus und wird in der visuellen Wahrnehmung priorisiert. Wenn ein Objekt sich jedoch vom Mittel- punkt des Bildes entfernt, entsteht eine Spannung für den Betrachter. Dies kann man ausgleichen, in dem man ähnliche Objekte im gleichen Abstand zueinander symmet- risch positioniert. Für den Betrachter entsteht eine Art stabile Spannung.

Die Größe eines Objektes: Wichtig für die Wahrnehmungsreihenfolge ist auch die Größe eines Objektes. Objekte die groß sind werden von unserem Gehirn unterschwel- lig zuerst wahrgenommen. Jedoch ändert sich dies, wenn neben dem großen Objekt ein gleichartiges Objekt in klein steht. Dann wird dies als Spannung wahrgenommen und beide Objekte werden als ähnlich wichtig vom Gehirn wahrgenommen.

Die Helligkeit eines Objektes: Objekte die heller oder dunkler sind als die Umgebung wirken sich auf die Größenwahrnehmung und Tiefenwirkung aus. Helle Objekte wirken auf den Betrachter Größer, dunkle Objekte dagegen kleiner.

Die Form eines Objektes: Von ebenfalls wichtiger Bedeutung für die Wahrnehmung ist, ob ein Objekt ein Punkt, eine Linie, eine Fläche oder ein Körper ist. Formen wirken nicht durch optische Reize, sondern sind ein Produkt unseres physischen Denkens. Runde Objekte wirken eher warm und weich und werden bei der Wahrnehmung bevorzugt. Eckige Objekte werden eher als hart und kalt empfunden und sind bei der Wahrnehmung den runden Objekten untergeordnet.

Die Farbe eines Objektes: Farben wirken sich auf das menschliche Gefühlsempfinden aus und können so die Stimmung einer Person beeinflussen. Beispielsweise würde eine Umgebung, die mit rotem Licht bestrahlt wird den Puls erhöhen. Rot wird als Sig- nalfarbe gedeutet und wirkt auf uns warm/heiß und anregend. Im Kontrast dazu steht Blau, welches eher kühl und beruhigend wirkt. Helle, durchsichtige Blau-, Grau- oder Grüntöne vergrößern das Raumgefühl (lassen den Raum größer wirken). Umgekehrt ist es mit warmen, aktiven Farben wie Rot-, Orange- und Gelbtönen. Abschließend zu der Farbwirkung eines Objektes ist es zu erwähnen, das auch die Helligkeit einer Far- be zu ihrem Hintergrund eine ausschlaggebende Rolle spielt. Helle Farben auf einem dunklen Hintergrund wirken näher und fallen auf.

2.4.2 Eye-Mind-Hypothese

Die kognitive Psychologie setzt sich mit der Fragestellung auseinander, was im Gehirn passiert, wenn der Mensch Umweltreize verarbeitet oder diese mit Empfindungen be- wertet. Einen klaren Rückschluss über die Gehirntätigkeiten lassen Analysen der Blickbewegungen zu. Als klassisches Beispiel kann man das Lesen eines Textes her- anziehen. Beim Lesen eines Textes wird der Teil des Textes vom Gehirn verarbeitet der gerade vom Auge fixiert wird. Je länger die Fixationsdauer ist, umso länger verar- beitet das Gehirn diesen Textabschnitt. In der kognitiven Psychologie spricht man dann von der Eye-Mind-Hypothese. Diese Hypothese geht von der Annahme aus, dass eine Fixation und die Hirnaktivität eng miteinander verbunden sind. Wenn z.B. eine Textstel- le mehrmals vom Auge erfasst wird, bedeutet dies, dass das Gehirn Schwierigkeiten beim Textverständnis hat.33

Während dieser Studie war zu beobachten, dass einige der Probanden bei dem Fragebogen, den sie am PC ausfüllen mussten, bei Frage drei „Wie oft waren Sie in den letzten 12 Monaten bei einem Arzt oder im Krankenhaus?“ Verständnisprobleme hatten. Hier war bei den Probanden mit Verständnisproblemen ein mehrmaliger Sakkaden Fixationsrythmus über den Textverlauf zu erkennen.

In Abbildung 3 ist ein Versuch der von A.L. Yarbus 1967 durchgeführt worden ist dar- gestellt. Darauf lässt sich die Eye-Mind-Hypothese ausgehend von einer Fragestellung, mit der sich das Gehirn beschäftigt, nachstellen. In diesem Versuch hat er den Pro- banden verschiedene Fragen gestellt, die mithilfe des Bildes (Abbildung 3 links oben) gelöst werden sollen. Je nach Fragestellung, mit der sich das Gehirn beschäftigt hat, waren die Sakkaden und Fixationspunkte unterschiedlich.34 Anhand dieses Versuches lässt sich gut das ergebnis- und fragenorientierte Blickverhalten in Abhängigkeit der Gehirnaktivität nachvollziehen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Augenbewegung in Abhängigkeit der Fragestellung nach A.L. Yarbus (1967)

Quelle: http://acuity-intelligence.com/blog/alfred-yarbus-centenary [28.05.2014]

2.5 Eye-Tracking

Eye-Tracking ist ein Verfahren um Blickbewegungen aufzuzeichnen. Das dafür ver- wendete Gerät wird Eyetracker genannt und zeichnet die Augenbewegungen auf. In der deutschen Übersetzung ist der Begriff Blickerfassung oder Okulographie zu fin- den.35 Als Bildquelle für die Probandenwahrnehmung dient meist eine vordefinierte reale Umgebung (Feldversuch) oder ein PC-Bildschirm (Laborversuch), auf dem dann die Medien abgespielt werden.

Die ersten historisch aufgezeichneten Versuche mit Bezug auf Eye-Tracking fanden schon 1898 statt. Huey hat den ersten rudimentären Eyetracker gebaut. Dazu hat Huey den Kopf der Versuchsperson mit Siegellack an einer Bissstange fixiert. Der Forscher Delabarre hat dann das Auge mit einer Kokainlösung betäubt und einen Paris Ring an die Cornea am Auge befestigt. Der Paris Ring war an einer mechanischen Apparatur befestigt und sollte die Augenbewegung an diese Apparatur weiterleiten und aufzeich- nen lassen. Diese Methode war zwar ein innovativer Wegweiser jedoch sehr unge- nau.36

Seither hat sich das Forschungsgebiet Eye-Tracking mit dem technischen Fortschritt weiterentwickelt. Einer der großen Pioniere auf dem Gebiet des Eye-Tracking mit ho- her Genauigkeit ist A.L. Yarbus, der nachweisen konnte, dass die Blickbewegung ab- hängig der Aufgabenstellung, die dem Probanden gestellt wird, variieren37 (siehe Ab- schnitt 2.4.2).

Heutzutage ist die Eye-Tracking Methode ein Bestandteil vieler Beobachtungsexperi- mente. Sie findet Anwendung in Usability-Tests z.B. zur Aufmerksamkeitskontrolle von TV- Werbespots oder Printanzeigen, zur Analyse des Nutzerverhaltens auf Webseiten um Texte oder Markennamen besser zu positionieren, zur benutzerangepassten Textoptimierung, zur Diagnose von Krankheiten38 oder wie in dieser Studie zur Über- prüfung der räumlichen Wahrnehmung und Empfindungen von visuellen Szenarien in Gesundheitseinrichtungen.

2.5.1 Head-Mounted und Table-Mounted Eye-Tracking Systeme

Alle diese Anwendungsgebiete haben das Ziel das Blickverhalten zu erfassen und zu analysieren. Es gibt verschiedene Eye-Tracking Techniken die dieses Ziel erfüllen. Grob unterteilt, gibt es Head-Mounted und Table-Mounted Eye-Tracking Systeme. Die Head-Mounted Eye-Tracking Geräte sind am Kopf befestigte Eye-Tracking Systeme. Bei diesen Systemen werden die Augen durch eine Infrarot Lichtquelle erleuchtet und von einer Kamera, die am Kopf befestigt ist, gefilmt. Dabei werden die x- und y- Koordinaten der Augen erfasst und diese Daten werden dann im System selbst oder über eine Kabelverbindung an eine externe Recheneinheit weitergeleitet, wo sie dann verarbeitet werden. Der Vorteil der Head-Mounted Eye-Tracking Systeme ist, das die Kamera immer einen konstanten Abstand zum Auge hat, es ein non invasiver Eingriff ist und mit einer 1° Abweichung auf einen 30° Blickwinkel relativ akkurat ist.39 Ein Bei- spiel für solch ein Head-Mounted Eye-Tracking System ist die Tobii Glasses 2 in Abbil- dung 4, bei dem das ganze Eye-Tracking System in ein Brillengestell eingebaut ist und so dem Probanden auch eine natürliche Mobilität ermöglicht. Als Bildquelle dient dem Probanden entweder ein PC-Bildschirm wo unter Laborbedingungen getestet wird oder die reale Umgebung wie z.B. ein Kaufhaus, um Feldstudien durchzuführen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Head-Mounted Eye-Tracking System, Tobii Glasses 2

Quelle: http://www.tobii.com/en/eye-tracking-research/global/landingpages/tobii-glasses-2/ [18.05.14]

Die Table-Mounted Eye Tracking Systeme sind im Gegensatz zu den Head-Mounted Eye-Tracking Systemen stationäre, auf einen Tisch festinstallierte Systeme und erlau- ben dem Probanden deshalb keine freie Beweglichkeit im Raum. Feldversuche sind deshalb nicht möglich und es wird ausschließlich unter Laborbedingungen getestet. Die Table-Mounted Systeme gibt es in zwei Varianten. Die Erste Variante besteht aus ei- nem Flachbildschirm, an dem die Kameras und die Infrarot Lichtquelle zur Beleuchtung des Auges unter dem Bildschirm fest installiert ist (siehe Abbildung 5 linke Seite). Die Zweite Variante besteht aus einem Handelsüblichen Flachbildschirm und einem sepa- raten Panel. Das separate Panel, welches die Kameras und die Infrarot Lichtquelle beherbergt, wird unter dem Flachbildschirm positioniert (siehe Abbildung 5 rechte Sei- te). Beide Varianten werden per Gigabit-Ethernet-LAN-Verbindung an einem Computer angeschlossen. Die Flachbildschirme sind als Bildschirmerweiterung des Computers zu verstehen.40 Die Kameras der Table-Mounted Eye-Tracking Systeme haben einen gewissen Toleranzbereich, in dem der Kopf des Probanden sich befinden sollte und der nach der Kalibrierung eingehalten werden muss.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5: Table-Mounted System Variante 1 und Variante 2 ohne handelsüblichen Flachbildschirm

Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an http://www.tobii.com/en/eye-tracking- research/global/products/ [18.05.2014]

2.5.2 Eye-Tracking Techniken

Electro-Oculography (EOG): EOG war vor 40 Jahren eine der am meisten eingesetzten Eye-Tracking Techniken. EOG basiert auf dem elektrischen Spannungsfeld zwischen Hornhaut (positiv geladen) und Netzhaut (negativ geladen). Dies wird als cornea- retinales Ruhepotential bezeichnet. Bei einer EOG Messung werden um das Auge mehrere Elektroden platziert. Bewegt sich das Auge, nähert sich die Hornhaut einer Elektrode an und die Netzhaut zu der gegenüberliegenden Elektrode. Die Spannungs- veränderung wird von den Elektroden aufgezeichnet und in eine Augenbewegung um- gerechnet.41 Es können elektrische Potentiale zwischen 15 und 200 μV von den Elekt- roden gemessen werden. Pro einem Grad der Augenbewegung verändert sich die Spannung um 20 μV42

Search Coil/Scleral Contact Lens: Die Search Coil ist eine modifizierte Form der Technik die 1898 von Huey verwendet worden ist. Eine Kontaktlinse wird auf das Auge gesetzt. An dieser Kontaktlinse sind mehrere Spulen, die sich in einem Magnetfeld befinden, befestigt. Durch Änderung der magnetischen Flussdichte wird die Augenbe- wegung errechnet. Die Kontaktlinse ist im Vergleich zu den normalen beim Optiker erhältlichen Kontaktlinsen größer und deckt die ganze sichtbare Front des Auges ab. Die Größe ist notwendig damit die Kontaktlinse sich bei Bewegungen des Auges und der Zugkraft der Spulen nicht verschiebt. Bei der Scleral Contact Lens steht die Kon- taktlinse nicht in einer mechanischen Verbindung zum Aufzeichnungsgerät, sondern hat eine optische Verbindung zum Aufzeichnungsgerät. Die Kontaktlinse ist mit einem reflektierenden Stoff wie beispielweise reflektierendem Phosphor beschichtet, dessen Reflektion dann von einer Kamera aufgezeichnet wird.

Photo-Oculography (POG)/Video-Oculography (VOG): Eine Vielzahl von Eye-Tracking Techniken beruhen auf POG oder VOG. POG/VOG beruht wiederum auf unterscheid- baren Merkmalen der Blickbewegung, wie zum Beispiel die Form der Pupille, die Posi- tion des Limbus corneae oder auf den Lidschlussreflex (Kornealreflex). Mit diesen Eye- Tracking Techniken ist es jedoch nicht möglich die Orientierung des Auges im Raum, auch Point of Regard genannt, zu messen. Das Auge wird entweder fotografiert oder gefilmt. Die Fotos oder Filmaufnahmen des Auges müssen dann manuell Bild für Bild gesichtet werden und auf die unterscheidbaren Augenmerkmale hin überprüft werden. Anschließend können dann die ausgewerteten Daten mit der vom Probanden wahrge- nommen Bildquelle in Relation gesetzt werden.

Video-Based Combined Pupil/Corneal Reflection: Die videobasierten Tracker bestehen aus einem Kamerasystem und einer Recheneinheit, die den Point of Regard in Echtzeit umrechnen. Wichtig ist, dass der Kopf des Probanden eine fixe Position einbehält, da- mit die Augenposition mit dem errechneten Point of Regard übereinstimmt. Das Auge wird durch eine Infrarot Lichtquelle beleuchtet. Die Reflektion der Cornea, auch als Purkinje Reflektion bekannt, in Relation zur erleuchteten Pupille, macht die Position und den Blickwinkel des Auges für die Kamera sichtbar. Nach einer Kalibrierung ist die Recheneinheit in der Lage den Point of Regard des Probanden in Bezug auf die Bild- quelle zu liefern. Die meisten solcher Geräte sind Table-Mounted Eye-Tracking Syste- me. Es gibt aber auch Modelle, die als Head-Mounted Eye-Tracking Systeme getragen werden können. Die Video-Based Combined Pupil/Corneal Reflection eignet sich be- sonders für interaktive Eye-Tracking Systeme.43

2.5.3 Funktionsweise des X60 Eye-Tracker und der restlichen Komponenten

In dieser Studie wird der X60 Eye-Tracker der Firma Tobii Technology GmbH verwen- det. Der X60 ist ein Table-Mounted Eye-Tracking System, welches mit einem Pupillen Tracking arbeitet. Dies beruht auf der Video-Based Combined Pupil die am Ende des Abschnittes 2.5.2 “Eye-Tracking Techniken“ erklärt wird. Der X60 arbeitet mit einer Wiederholungsrate von 60Hz und hat eine Latenz von 30-35ms. Das Gerät kann einem maximalen Blickwinkel von 35° vertikal und horizontal erfassen. Der Proband hat für die Blickerfassung einen gewissen Toleranzbereich, in dem sich die Augen befinden müssen. Dieser Bereich beträgt bei dem X60 44 x 22 x 30 cm (Breite x Höhet x Tiefe) bei 70 cm Entfernung.44

In der aktuellen Versuchskonstellation ist der X60 unter einem Samsung 2494HM Flachbildschirm positioniert und wird über einen Gigabit-Ethernet-LAN-Anschluss von einem Asus B53J Notebook gesteuert.

2.6 Die Gesundheitseinrichtungen

Die Bilder, die in dieser Studie verwendet werden, wurden zum Teil in der kieferorthopädischen Fachzahnarztpraxis von Dr. Soja Hübert und im Dreifaltigkeits-Krankenhaus in Wesseling gemacht.

2.6.1 Kieferorthopädische Fachzahnarztpraxis Dr. Soja Hübert

Die kieferorthopädische Fachzahnarztpraxis von Dr. Soja Hübert befindet sich in der Frankfurterstrasse 111 in Hennef. Die Fachzahnarztpraxis wurde 2009 von Frau Dr. Soja Hübert gegründet. Die meisten Patienten die in dieser kieferorthopädische Fachzahnarztpraxis behandelt werden, sind Kinder und Jugendliche. Die Praxis eignet sich für diese Eye-Tracking Studie da sie modern und unter optisch ansprechenden Gesichtspunkten eingerichtet wurde.45

2.6.2 Dreifaltigkeits-Krankenhaus Wesseling

Das Dreifaltigkeits-Krankenhaus in Wesseling ist ein Akut-Krankenhaus und ein aka- demisches Lehrkrankenhaus der Universität Bonn. Das Krankenhaus ist Teil der Ka- tharina Kasper ViaSalus GmbH. Diese ist ein Unternehmen der Dernbacher Gruppe Katharina Kasper. Das Krankenhaus verfügt über mehrere Fachabteilungen wie die Innere Medizin, Chirurgie, plastische Chirurgie und Anästhesie-/Intensivmedizin und Physiotherapie. Zusätzlich sind das Darmzentrum Rhein-Erft, das Adipositaszentrum Wesseling, das Traumazentrum und das Basedow-Zentrum im Dreifaltigkeits- Krankenhaus untergebracht.46

Da das Krankenhaus eine Vielzahl von Fachabteilungen mit jeweils unterschiedlichen visuellen Profilen bietet, eignet es sich als Grundlage für die Erstellung der Bilder die für diese Studie verwendet wurden.

3 Hypothesen dieser Studie

In dieser Studie sollen die sakkadischen Augenbewegungen der Probanden untersucht werden.

Die Nullhypothese dieser Studie besagt, dass es keine erkennbare Relation zwischen den visuellen Szenarien, insbesondere den Fixationen und den Pupillendurchmessern gibt. Im Gegenzug definiert die Alternativhypothese dieser Studie eine Relation des Pupillendurchmessers in Bezug auf die visuellen Szenarien und den möglichen Fixationspunkten innerhalb dieser Szenarien. Im Optimalfall wird die Nullhypothese verworfen und die Alternativhypothese bestätigt.

Dazu wurden zehn Bilderpaare erstellt, die es zu vergleichen gilt. Es wird angenom- men, dass die Bilderpaare Unterschiede in ihrer visuellen Betrachtung aufweisen. Alle Bilder die im Versuch verwendet werden sind im Anhang auf Seite 84 zu sehen. Ge- nauere Informationen zur Versuchsabfolge oder den Fotos sind im Abschnitt 4.1 und

4.2 zu finden.

Es werden Bilder (Bilderpaar: 1, 4 und 6) aus Regelleistungszimmern mit Bildern aus Wahlleistungszimmern verglichen. Theoretisch müssten die Bilder aus dem Wahlleistungszimmer bei der Bewertung durch den Fragebogen eine höhere Punktzahl erreichen. Bei der Auswertung der pupillometrischen Daten, welche im direkten Zusammenhang mit den vegetativen Parametern stehen, sollte es bei den Wahlleistungszimmern zu einer stärkeren Pupillenweitung bzw. weniger starken Verengung im Vergleich zu dem Regelleistungszimmer kommen.

Bei den beiden Bildern („Gruppe 2 Bild 2“ und „Gruppe 2 Bild 8“), in denen das Bild/Gemälde wegretuschiert wurde, ist zu erwarten, dass diese im Vergleich zu dem Original mit Bild/Gemälde in dem Fragebogen schlechter bewertet werden und bei der pupillometrischen Auswertung einen vergleichsweise geringeren Pupillendurchmesser aufweisen. Zudem ist damit zu rechnen, dass die Probanden bei dem „Gruppe 1 Bild 2“ die Behandlungsinstrumente nicht so lange fixieren wie in „Gruppe 2 Bild 2“.

Bei dem Bilderpaar 3 ist anzunehmen das der Stationsflur welcher in Gruppe 2 zu se- hen ist, eine positivere Wahrnehmung bei den Probanden hervorruft, als das komple- mentäre Bild aus Gruppe 1. Bei den pupillometrischen Daten ist eine stärkere sympa- thische Erregung bzw. weniger starke parasympathische Erregung bei „Gruppe 1 Bild 3“ zu erwarten.

Bei dem fünften Bilderpaar wird erwartet, dass die Probanden den rot eingefärbten Desinfektionsspender eher wahrnehmen. Bei der subjektiven Wahrnehmung (Fragebogen) oder bei den pupillometrischen Daten wird mit keinem oder nur mit einem geringen Unterschied gerechnet.

Das Bilderpaar 7 soll theoretisch durch die Aufsteller/Patienteninformationen eine an- genehmere Wahrnehmung hervorrufen und diese deutlich von den Probanden fixiert werden.

Bei dem Bilderpaar 9 und 10 ist zu erwarten, dass die Bilder aus Gruppe 2 von den Probanden positiver bewertet werden oder bei den pupillometrischen Auswertungen eine stärkere parasympathische Erregung bzw. weniger starke sympathische Erregung erkennen lassen.

Im ersten Fragebogen, wurde als dritte Frage nach der Häufigkeit der Besuche beim Arzt bzw. von Krankenhausaufenthalten gefragt. Anhand dieser Frage und dem Blickverhalten erhofft man sich in dieser Studie unterschiedliche Verhaltensweisen zu erkennen. Die Probanden, die mit den Gesundheitseinrichtungen vertraut sind, sollten theoretisch ein visuelles Szenario aus den Gesundheitseinrichtungen anders explorieren als die, die weniger vertraut mit der Umgebung sind.

Wie in der Pilotstudie von T. Labus soll eine Subgruppenanalyse getätigt werden, bei der auf Unterschiedlichkeiten im Blickverhalten in Abhängigkeit vom Geschlecht ge- schaut wird. Es wird angenommen, dass analog zur Pilotstudie auch hier Unterschiede zu erkennen sind.

Eine weitere Hypothese bezüglich der Subgruppen ist die Auswirkung der Händigkeit auf das Blickverhalten. Es ist davon auszugehen, dass Linkshänder im Vergleich zu Rechtshändern ein nicht vergleichbares Sakkadenverhalten haben.

4 Methodik

Die Studie besteht aus zwei Probandengruppen denen jeweils zehn Bilder aus Ge- sundheitseinrichtungen auf einem Flachbildschirm gezeigt werden. Dabei werden die Pupillometriedaten und das Blickverhalten der einzelnen Probanden vom X60 Eye- Tracker aufgezeichnet. Die zehn Bilder pro Probandengruppe sind nicht identisch, sondern sind komplementär in ihrer Fragestellung. Das heißt, dass beispielsweise Bild 1 aus Gruppe 1 zwar in einen inhaltlichen Bezug zu Bild 1 aus Gruppe 2 hat, aber die Bilder nicht 1:1 identisch sind. Genauso verhält es sich auch mit Bild 2 aus Gruppe 1 zu Bild 2 aus Gruppe 2 usw.

4.1 Erstellung der Fotos

Bei der Erstellung der Fotos war es wichtig passende Szenarien aus Gesundheitsein- richtungen fest zu halten. Bei der Auswahl der passenden Gesundheitseinrichtungen wurden 2 Zahnarztpraxen und 1 kieferorthopädische Fachzahnarztpraxis kontaktiert. In der kieferorthopädischen Fachzahnarztpraxis von Dr. Soja Hübert in Hennef war es dann am 09.05.2014 möglich Fotos für diese Studie aufzunehmen. Um das Spektrum der verschiedenen Gesundheitseinrichtungen besser abdecken zu können wurden auch 2 Krankenhäuser kontaktiert, wovon das Dreifaltigkeits-Krankenhaus in Wes- seling dann am 12.05.2014 einen Fototermin vereinbarte. Alle 5 kontaktierten Gesund- heitseinrichtungen gaben Feedback auf die Anfrage. Allgemein hatten die kontaktierten Gesundheitseinrichtungen aber eine gewisse Skepsis über die Übertragbarkeit der Studie und Schwierigkeiten, den für die Erstellung der Fotos verbunden Zeitaufwand zu realisieren.

In der kieferorthopädischen Fachzahnarztpraxis Dr. Soja Hübert wurden 59 Fotos von diversen Motiven geschossen (Anmeldung, Patientenwarteraum, Behandlungsräume). In dem Dreifaltigkeits-Krankenhaus in Wesseling wurden mit insgesamt 141 Fotos, deutlich mehr Fotos als in der kieferorthopädischen Fachzahnarztpraxis, geschossen. Dies ist natürlich auf die Komplexität dieser Einrichtung und der breiten Zugänglichkeit der Räume zurückzuführen. Es wurden Bereiche wie etwa die Eingangshalle, Stations- flure, Anmeldung, Patientenwartebereiche, Patientenzimmer, Patientenbadezimmer, Behandlungsräume und die physiotherapeutischen Behandlungsräume fotografiert.

Da das visuelle Verhalten der Probanden Rückschlüsse auf das visuelle Verhalten von Patienten und Besuchern in Gesundheitseinrichtungen geben soll, wurden bei der Mo- tivwahl nur Räume ausgewählt, zu denen die Patienten im Normalbetrieb Zugang ha- ben und sich dort auch einen visuellen Eindruck verschaffen können. Deshalb wurden keine Fotos von Operationssälen oder ähnlichen gemacht, wo der Patient den größten Teil der Zeit, die er sich dort aufhält, nicht bei Bewusstsein ist oder keinen Zutritt hat.

Anschließend wurden aus den insgesamt 200 Fotos 17 verschiedene Fotos ausge- wählt, die für diese Eye-Tracking Studie als sinnvoll erachtet wurden. Die 17 ausge- wählten Bilder wurden dann mit der Bildbearbeitungssoftware GIMP 2.8.10 (GNU Image Manipulation Program) bearbeitet. Alle Bilder wurden in der Helligkeit und Far- besättigung aufeinander abgestimmt.47 Die Bilder benötigen eine Auflösung von 1920 x 1080 Pixel um korrekt auf dem Ausgabebildschirm dargestellt zu werden. Nachdem diese Werte bei den Bildern normiert worden sind wurden drei der 17 Bilder dupliziert. Bei den Duplikaten wurden Objekte wie z.B. („Gruppe 2 Bild 2“ und „Gruppe 2 Bild 8“) die Wandbilder mit GIMP raus retuschiert oder in Gruppe 1 Bild 5 der Desinfektions- spender rot eingefärbt. Mit den drei modifizierten Duplikaten sind es insgesamt 20 Bil- der (10 Bilderpaare) aus Gesundheitseinrichtungen die auf die beiden Probandengrup- pen verteilt wurden.

Diese 10 Bilderpaare wurden über einen Zufallsgenerator48 auf die zwei Probanden- gruppen verteilt und in einer zufälligen Reihenfolge angeordnet. Grundsätzlich wäre es auch möglich gewesen über die TobiiStudio 3.0.1 Software für jeden Probanden eine individuelle Randomisierung einzustellen. Hier ist das Problem, dass die TobiiStudio 3.0.1 Software auch die Fragebögen, die die Probanden nach jedem Bild beantworten müssen, randomisiert. Das könnte dazu führen, dass ein Proband zwei Fragebögen hintereinander gestellt bekommt, ohne Bezug zu einem vorherigen Bild.

Nach zwei Bildern aus Gesundheitseinrichtungen wird immer ein Dummybild gezeigt, um einen möglichen Carry-Over Effekt von den vorherigen Bildern auszugleichen. Die- se Dummybilder sind für die anschließende Auswertung irrelevant. In der Pilotstudie von T. Labus hat sich das Ablenken der Probanden durch Dummybilder nach zwei re- levanten Bildern als sinnvoll erwiesen.49 Es wird angenommen, dass Strandlandschaf- ten z.B. einen positiven, Winterlandschaften hingegen eher einen negativen Carry- Over-Effekt verursachen. Deshalb wurde bei den Dummybildern darauf geachtet ähnli- che Landschaftsmotive zu nehmen, um eine Vergleichbarkeit der Bilder zu gewährleis- ten.

Das letzte Bild, das dem Probanden gezeigt wird, ist eine Abschlußbild mit der Auf- schrift „Danke“. Das Abschlußbild hat für die Auswertung ebenfalls keine Relevanz Eine Sammlung aller Bilder, die im Versuch verwendet werden, ist im Anhang zu se- hen50

4.2 Versuchsaufbau und Ablauf

Die Studie besteht aus zwei Probandengruppen, die wie im obigen Abschnitt beschrie- ben eine Hälfte der zehn Bilderpaare vorgestellt bekommen.

[...]


1 www.bmbf.de (2006) - Die Erforschung der menschlichen Sinne, Seite 15 [Stand: 03.04.2014]

2 Vgl. T. Labus (2013), Seite 1

3 Vgl. www.bmbf.de (2006) - Die Erforschung der menschlichen Sinne, Seite 13 [Stand:

03.04.2014]

4 Vgl. Eye Tracking Kompetenzzentrum Schweiz [Stand: 03.04.2014]

5 Vgl. A. Faller, et al. (2008), Seite 709

6 Vgl. R. Gehart (2008), Seite 48

7 Vgl. W. Kahle, et al. (2005), Seite 342

8 Vgl. A. Faller, et al. (2008), Seite 711 ff.

9 Vgl. R. Gehart (2008), Seite 49

10 Vgl. A. Faller, et al. (2008), Seite 709 ff.

11 Vgl. W. Kahle, et al. (2005), Seite 352 ff.

12 Vgl. T. Breiner, Uni Frankfurt, Seite 4, [Stand: 08.04.2014]

13 Vgl. W. Kahle, et al. (2005), Seite 356

14 Vgl. R. Gehart (2008), Seite 49

15 Vgl. W. Kahle, et al. (2005), Seite 354

16 Vgl. R. Klinke, et al. (2009), Seite 708

17 Vgl. S. Silbernagl, et al. (1978), Seite 344

18 Vgl. R. Klinke, et al. (2009), Seite 710

19 Vgl. R. Gehart (2008), Seite 52

20 Vgl. A. Faller, et al. (2008), Seite 714

21 Vgl. O. Bayer (2005), [Stand 19.04.2014]

22 Vgl. R. Gehart (2008), Seite 49

23 Vgl. R. Klinke, et al. (2009), Seite 714 ff.

24 Vgl. S. Silbernagl, et al. (1978), Seite 360

25 Vgl. R. Klinke, et al. (2009), Seite 715

26 Vgl. Klinisches Monatsblatt Augenheilkunde (2013)- Mikrosakkaden - Über das Sehen hinaus

27 Vgl. B. Fischer, et. al., [Stand: 17.04.2014]

28 Vgl. R.F. Schmidt, et al. (2004), Seite 374 - 375

29 Vgl. J. Huppelsberg, et al. (2003), Seite 279

30 Vgl. J. Müsseler (2002)

31 Vgl. D. Maar (1979), Seite 61 ff.

32 Vgl. S.P. Radtke, et al. (2001), Seite 13ff.

33 Vgl. J. Funke (2006) „Ruperto Carola“ Ausgabe 01/2006

34 Vgl. A. T. Duchowski (2007), Seite 8 ff.

35 Vgl. D. Nauth (2012), Seite 17

36 Vgl. K. Holmquist, et al. (2012), Seite 9

37 Vgl. D. Nauth (2012), Seite 17

38 Vgl. G. Nufer, et al. (2012), Seite 10

39 Vgl. A. T. Duchowski (2007), Seite 61

40 Vgl. A. T. Duchowski (2007), Seite 101 ff.

41 Vgl. D. Nauth (2012), Seite 24-25

42 Vgl. A. T. Duchowski (2007), Seite 52

43 Vgl. A. T. Duchowski (2007), Seite 51-58

44 Vgl. Tobii Technology AB: User Manual: Tobii X60 & X120 Eye Tracker, Seite 21

45 Informationen aus einen persönlichen Gespräch mit Dr. Hübert

46 Vgl. Krankenhaus-wesseling.de/ [Stand: 22.06.14]

47 Vgl. Gimp.org [Stand: 17.05.2014]

48 Vgl. Agitos.de [Stand: 17.05.2014]

49 Vgl. T. Labus (2013), Seite 11

50 Siehe Anhang : Für die Studie verwendete Bilder, Seite 84

Ende der Leseprobe aus 101 Seiten

Details

Titel
Erhebung und Analyse der sakkadischen Augenbewegungen, unterstützt durch vegetative Parameter der Probanden- Wahrnehmung in visuellen Szenarien in Gesundheitseinrichtungen
Hochschule
Rheinische Fachhochschule Köln
Veranstaltung
Medizinökonomie
Note
1,1
Autor
Jahr
2014
Seiten
101
Katalognummer
V304704
ISBN (eBook)
9783668028685
Dateigröße
10884 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Pupillometrie, Sakkaden, Klinische Studie, Medizin, Eye tracking, Eyetracking, Krankenhaus
Arbeit zitieren
Jo Peedikayil-Varghese (Autor), 2014, Erhebung und Analyse der sakkadischen Augenbewegungen, unterstützt durch vegetative Parameter der Probanden- Wahrnehmung in visuellen Szenarien in Gesundheitseinrichtungen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/304704

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