Einfluss akustischer und emotionaler Stressoren auf die Aufmerksamkeit im Rahmen einer Dual-Task-Fahrsimulationsstudie

Inhalt

1. Einleitung

2. Theoretische Ausführungen und aktueller Forschungsstand
2.1 Arbeitsgedächtnis und Aufmerksamkeit
2.2 Dual-Task-Aufgaben
2.3 Stress
2.3.1 Akustische Stressinduktion
2.3.2 Emotionale Stressinduktion
2.4 Problemstellung und Hypothesen

3. Methode
3.1 Probanden
3.2 Experimentaldesign und Durchführung
3.3 Datenanalyse

4. Ergebnisse

5. Diskussion

6. Schlussfolgerungen und Ausblick

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Anhang

Eidesstattliche Erklärung

Abstract

Die vorliegende Dual-Task-Fahrsimulationsstudie untersucht den Einfluss akustischer und emotionaler Stressoren auf die Aufmerksamkeit der Probanden. Hierzu wurde die Aufmerksamkeit von 40 Versuchspersonen durch ihre Fahrleistung im Lane-Change-Task, einer Fahrsimulation, gemessen, während sie nebenbei im Rahmen einer Zweitaufgabe passende Geldsummen in drei Schwierigkeitsgraden aus einem Geldbeutel entnehmen mussten. Die Probanden der drei Experimentalgruppen wurden emotional, mittels Bildern aus dem IAPS, und/oder akustisch, via weißen Rauschens, gestresst. Ihr Stresslevel wurde mithilfe des NASA-TLX gemessen. Es konnte festgestellt werden, dass die Aufmerksamkeit der Probanden durch das Hinzukommen der Zweitaufgabe signifikant abnahm, während sich ihr Stresslevel erhöhte. Jedoch führte die Präsentation zusätzlicher emotionaler oder akustischer Stressoren nicht, wie erwartet, zu einem generellen Abfall der Aufmerksamkeit. Die Präsentation beider zusätzlicher Stressoren führte ebenfalls nicht, wie erwartet, zu einer generellen Aufmerksamkeitsverschlechterung im Vergleich zur Präsentation nur eines zusätzlichen Stressors. Einige der aufgestellten Hypothesen konnten angenommen werden, jedoch gab es auch unerwartete Ergebnisse, die teils mittels weiterführender Theorien erklärt werden konnten. Generell ist aber nicht davon auszugehen, dass das Auftreten zusätzlicher akustischer und emotionaler Stressoren im Rahmen von Dual-Task-Aufgaben die Aufmerksamkeit beeinflusst.

This dual-task driving simulation study investigates the influence of acoustical and emotional stressors on the attention of the probands. For this, the attention of 40 probands was measured by the driving performance in a driving simulation task called Lane-Change-Task. Simultane- ously, the probands had to remove a specific amount of money out of a purse in three differ- ent levels of difficulty. The treatment groups were stressed emotionally, via pictures of the IAPS, and/or acoustically, via white noise. The stress level was measured via NASA-TLX. It was a significant decrease in the probands‘ attention shown, as well as an increase in their stress level. However, the presentation of additional emotional or acoustical stressors did not result in a general decrease of attention. The presentation of both additional stressors did also not lead to a general decrease of attention compared to the presentation of only one additional stressor, as expected. Hypothesis testing lead to the corroboration of some hypotheses, but there were also some unexpected results which could partially been explained by further read-ing. In general, it can not be said, that the presentation of additional emotional and acoustical stressors influence the attention in dual-tasks.

1. Einleitung

Dass Fehler im Bereich der Aufmerksamkeit beim Autofahren das Risiko für Verkehrsunfälle drastisch erhöhen, konnte bereits in diversen Studien gezeigt werden. (Pilgerstorfer Boets, 2017; Redelmeier Tibshirani, 1997) Alleine durch das Telefonieren ohne Freisprechanlage während der Autofahrt vervierfacht sich die Wahrscheinlichkeit, einen Unfall zu bauen. (Redelmeier Tibshirani, 1997) Aus diesem Grund ist die Bedienung elektronischer Geräte während des Autofahrens bereits durch § 23 Abs. 1a StVO geregelt. (Bouska Leue, 2018) Unabhängig von der Ablenkung hierdurch wirken jedoch noch weitere Stressoren auf den Autofahrer ein. Von außen ist er mit Licht- und Lärmeinwirkungen konfrontiert. Auch Spurwechsel auf vollen Autobahnen stellen Herausforderungen während der Fahrt dar. Die Befolgung aller Verkehrsregeln, das gleichzeitige Beachten von Verkehrsschildern und Lichtzeichenanlagen, unter Rücksichtnahme auf weitere Verkehrsteilnehmer, sowie die Einhaltung der Geschwindigkeitsbegrenzungen stellen hohe Anforderungen an den Autofahrer dar. Zudem finden sich auch innerhalb des Autos diverse ablenkende Faktoren. Das Gespräch mit Mitfahrern, schreiende Kinder auf dem Rücksitz oder ein zu laut eingestelltes Radio wirken sich augenblicklich auf die Aufmerksamkeit und Konzentration des Autofahrers aus. (Hackenfort, 2012) Es gibt jedoch keine bindende Regelung bezüglich zusätzlicher Stressoren während der Autofahrt und auch nur wenige empirische Ergebnisse dazu, wie sich Stress auf die Aufmerksamkeit beim Autofahren auswirkt.

Der Effekt zusätzlicher akustischer und emotionaler Stressoren auf die Aufmerksamkeit beim Autofahren unter Ausführung einer Zweitaufgabe wird im Folgenden untersucht.

Neben theoretischen Ausführungen und einem Überblick über den aktuellen Forschungsstand werden die Problemstellung der Arbeit sowie die daraus folgenden Hypothesen formuliert. Im Rahmen der Darstellung der Methodik des hier durchgeführten Experiments folgt eine Beschreibung der Versuchspersonengruppe sowie des Experimentaldesigns und der Durchführung. Neben Ausführungen zur durchgeführten Datenanalyse werden die Ergebnisse des Experiments dargestellt und diskutiert. Dies mündet in abschließende Schlussfolgerungen sowie einen Ausblick auf zukünftig notwendige Forschung in diesem Bereich.

2. Theoretische Ausführungen und aktueller Forschungsstand

Einleitend werden die zugrunde liegenden Konstrukte Arbeitsgedächtnis und Aufmerksamkeit erläutert und dargestellt, wie sich eine Einschränkung derselben auf die Fahrleistung auswirkt. Es folgt eine Übersicht über verschiedene Konzepte und Theorien zur Bearbeitung von Dual- Task-Aufgaben, gefolgt von einem Überblick über den aktuellen Forschungsstand. Im Anschluss findet sich eine umfassendere Erläuterung des Konstrukts Stress, mit dem Fokus auf akustischer und emotionaler Stressinduktion, sowie eine Zusammenfassung der aktuellen empirischen Ergebnisse zu diesem Thema. Auf Basis der theoretischen Erkenntnisse wird die Problemstellung dieser Arbeit erläutert und die zugrundeliegenden Hypothesen formuliert.

2.1. Arbeitsgedächtnis und Aufmerksamkeit

Baddeley (1986) untersuchte in seinem Mehrkomponentenmodell des Arbeitsgedächtnisses die verschiedenen Bestandteile des Gedächtnisses, um herauszufinden, wie bereits vorhandene Gedächtnisinhalte repräsentiert und neue Informationen verarbeitet werden. Hierzu entwickelte er in Zusammenarbeit mit Hitch im Jahr 1974 das in Abbildung 1a dargestellte Arbeitsgedächtnismodell, welches drei voneinander unabhängige, jedoch interagierende Bestandteile umfasst. Die zentrale Exekutive (central executive) stellt die Kontroll- und Steuerinstanz des Arbeitsgedächtnisses dar und dient zudem als Verbindung zum Langzeitgedächtnis. Ihre Aufgaben umfassen die Ausarbeitung, Umsetzung,

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1a. Mehrkomponentenmodell des Arbeitsgedächt- nisses nach Baddeley und Hitch.

Abbildung 1b. Mehrkomponentenmodell des Arbeitsgedächtnisses nach Erweiterung durch den

Überwachung und Kontrolle nicht-routinierter Tätigkeiten sowie alle komplexen Leistungen, beispielsweise schlussfolgerndes Denken und Problemlösen. Der visuell-räumliche Skizzenblock (v isuo-spatial sketch pad) stellt das erste der beiden modalitätsspezifischen Hilfesysteme dar. Er verarbeitet visuelle Informationen und speichert sie kurzfristig in mentalen Bildern. Das sprachliche Hilfesystem, die phonologische Schleife (phonological loop), erhält sprachliche Informationen kurzzeitig aufrecht. Durch subvokales Artikulieren (rehearsal) kann die Speicherung verlängert werden. Die beiden Subsysteme werden durch die zentrale Exekutive koordiniert. (Baddeley, 1997) Im Jahr 2000 ergänzte Baddeley das Modell durch den episodischen Puffer (episodic buffer), der, wie in Abbildung 1b gezeigt, als Integration beider Hilfesysteme Episoden, die visuelle sowie phonologische Information enthalten, in begrenztem Umfang speichern kann.

Untersuchungen zur Kontroll- und Steuerungsfähigkeit der zentralen Exekutive ließen Baddeley zu dem Schluss kommen, dass die Kapazitäten dieser begrenzt seien. Bei einem gleichzeitigen Auftreten mehrerer Aufgaben, die die verschiedenen modalitätsspezifischen Subsysteme beanspruchen, wie es bei einer Dual-Task-Aufgabe der Fall sein kann, zeigt sich eine Leistungsverschlechterung. Die parallele Bearbeitung der unterschiedlichen Anforderungen erfordert eine Verteilung der begrenzten kognitiven Ressourcen durch die zentrale Exekutive. Die auf die Aufmerksamkeitsverteilung auf die verschiedenen modalitätsspezifischen Hilfesysteme folgende Leistungsverschlechterung zeigt somit die Begrenzung der Kapazitäten der zentralen Exekutive auf. (Baddeley, 1996)

Beim Autofahren muss der Fahrer nicht nur das Fahrzeug bedienen, was bereits diverse Prozesse wie beispielsweise Gas geben, Bremsen, die Kupplung betätigen, Schalten und Blinken beinhaltet, sondern nebenbei auch die Verkehrsregeln und Geschwindigkeitsbegrenzungen beachten sowie das Verhalten anderer Verkehrsteilnehmer berücksichtigen. Dies stellt eine Aufgabe dar, die das Ausführen und Überwachen mehrerer Tätigkeiten gleichzeitig verlangt. (Cunningham Regan, 2015) Die Komplexität dieser Tätigkeiten stellt nach Baddeley (1996) hohe Anforderungen an die zentrale Exekutive dar und kann zur Ablenkung des Fahrers führen, die nach Fitch et al. (2013) dadurch definiert ist, dass der Fahrer seine Aufmerksamkeit weg von der Fahraufgabe verlagert. Nach der Definition der US-EU Bilateral IST Technical Task Force (2010) zieht die Ablenkung im Sinne einer Aufmerksamkeitsverlagerung weg von der Fahraufgabe und hin zu einer konkurrierenden Tätigkeit eine kritische Einschränkung der Fahrsicherheit nach sich und führt nach Regan, Lee und Young (2009) zu einer Beeinträchtigung der Fahrleistung.

Nach Tijerina (2000) kann eine Aufmerksamkeitsreduktion während des Autofahrens auf drei verschiedene Weisen zustande kommen. Gedankenabschweifungen während der Fahrt, unzulängliche Beobachtung des Straßengeschehens, auch über die Seiten- und Rückspiegel, sowie die fälschliche Interpretation von Umgebungsbeobachtungen hinsichtlich der eigenen Erwartungen anstatt der realen Situation, können eine selektive Aufmerksamkeitsreduktion auslösen. Diese kann zu einer Einschränkung in der Situations- und Objektwahrnehmung führen. Eine generelle Aufmerksamkeitsreduktion, ausgelöst beispielsweise durch das kurzzeitige Schließen der Augen bei Müdigkeitserscheinungen oder das Abwenden des Blicks von der Straße, führt neben reduzierter Situations- und Objektwahrnehmung zudem zu einer Abnahme der Kontrolle über das Fahrzeug. Die Ausprägung dieser generellen Aufmerksamkeitsreduktion kann nach Tijerina (2000) durch das Messen der Fähigkeit der Fahrer, die ideale Fahrspur einzuhalten, festgestellt werden, wie es beim hier beschriebenen Experiment der Fall ist. Die dritte Art, auf welche die Aufmerksamkeitsreduktion während der Fahrt zustande kommen kann, wird als biomechanische Einschränkung bezeichnet. Diese kommt durch die Beschäftigung mit weiteren Gegenständen während der Fahrt zustande, was eine Abweichung von der normalen Sitzposition erfordert. Beispielsweise kann es sich hierbei um das Bedienen elektronischer Geräte, wie eines Mobiltelefons, des Navigationssystems oder des Radios, handeln. Jedoch zählt hierunter auch die im aktuellen Experiment beschriebene Zweitaufgabe, bei der die Probanden Geld aus einem Geldbeutel entnehmen müssen. Nach Tijerina (2000) führt diese letzte Art der Aufmerksamkeitsreduktion dazu, dass der Autofahrer nicht mehr im Stande ist, Situationen angemessen zu begegnen, die eine spontane Reaktion erfordern. Biomechanische Einschränkungen treten in fast allen Fahrsituationen auf, in denen sich der Autofahrer neben der reinen Fahraufgabe noch mit einer weiteren Tätigkeit befasst. Konkrete Auswirkungen dieser Art der Aufmerksamkeitsreduktion auf die Fahrleistung können in sogenannten Dual-Task- Fahraufgaben untersucht werden, auf die im folgenden Abschnitt eingegangen wird.

2.2 Dual-Task-Aufgaben

Unter dem Begriff Dual-Task-Studien versteht man die Untersuchung der Auswirkungen der gleichzeitigen Bearbeitung zweier unterschiedlicher Aufgaben auf diverse psychische Prozesse, beispielsweise Aufmerksamkeit. (Pashler, 1994) Wie bereits erwähnt ist hierdurch eine Untersuchung der Aufmerksamkeitsreduktion durch biomechanische Einschränkungen nach Tijerina (2000) möglich. Weiter kann jedoch mittels Dual-Task-Studien auch das bereits ausgeführte Mehrkomponentenmodells des Arbeitsgedächtnisses nach Baddeley (1986) untersucht werden.

Im Bezug auf die zugrunde liegenden Prozesse bei der Ausführung von Dual-Task-Aufgaben unterscheidet Wickens (1981) zwischen einem Verarbeitungsressourcen-Konzept und einem Struktur-Konzept. Bei ersterem geht er, wie in Baddeleys (1986) Mehrkomponentenmodell des Arbeitsgedächtnisses, davon aus, dass für auszuführende Aufgaben eine begrenzte Menge an Ressourcen zur Verfügung steht. Dies führt, wenn die benötigte Menge dieser Ressourcen zur gleichzeitigen Ausführung beider Aufgaben überschritten ist, dazu, dass die Effizienz bei der Aufgabenausführung sinkt während die Schwierigkeit, die beiden Aufgaben auszuführen, ansteigt. Im Gegensatz dazu geht das Struktur-Konzept davon aus, dass sich zwei gleichzeitig auszuführende Aufgaben gegenseitig störend beeinflussen, weil sie auf die gleichen Mechanismen und Strukturen zugreifen müssen, um umgesetzt werden zu können. Diesen Konzepten ordnet Wickens (1981) zwei Arten von Aufmerksamkeitstheorien zu, auf die im Folgenden eingegangen wird, die Struktur-Theorie und die Kapazitäten-Theorie, sowie die Theorie multipler Ressourcen als Weiterentwicklung letzterer.

Die Struktur-Theorien gehen davon aus, dass es bei der Bearbeitung mehrerer Aufgaben gleichzeitig zu einem Engpass in der menschlichen Informationsverarbeitung kommt, dem sogenannten „ bottleneck “, an dem entschieden werden muss, welche Aufgabe auf die vorhandenen Mechanismen und Strukturen zurückgreifen soll und somit eher erfolgreich gelöst werden kann. (Broadbent, 1958; Cherry, 1953; Moray, 1959; Treisman, 1969; Wickens, 1981) In den früheren Struktur-Theorien nehmen Treisman (1969) und Broadbent (1958) an, dass der „ bottleneck “, also der Zeitpunkt, an dem eine Entscheidung erfolgt, welcher Aufgabe die Mechanismen und Strukturen zur Lösung zur Verfügung gestellt werden, direkt bei der Wahrnehmung der Interferenz eintritt. Die späteren Struktur-Theorien setzen den „ bottleneck “ jedoch erst an dem Punkt fest, an dem das Individuum sich entscheiden muss, auf welchen Handlungsimpuls es die Aufmerksamkeit lenken möchte. (Deutch Deutch, 1963; Keele, 1973; Norman, 1968) Neuere Theorien (Sigman Dehaene,2006) bezeichnen dieses Paradigma als psychologische Refraktärperiode (psychological refractory period; PRP) und beschreiben, dass beim gleichzeitigen Auftreten zweier zu bearbeitender Aufgaben der „ bottleneck “ nach dem Prinzip wirkt, dass die zuerst auftretende Hauptaufgabe auch zuerst auf Basis aller verfügbaren Mechanismen und Strukturen bearbeitet wird. Somit kann sich das Individuum laut Aussage der Struktur-Theorien nur auf eine der beiden zu bearbeitenden Aufgaben konzentrieren, wobei die zweite vorübergehend unbearbeitet bleibt. (Wickens, 1981)

Dass es jedoch trotz Fokussierung auf die Hauptaufgabe auch in dieser zu einer Leistungsminderung kommt, konnte durch verschiedene Studienergebnisse gezeigt werden. Koch (2008) stellte beispielsweise eine problematischen Interferenz zwischen den zwei gleichzeitig durchzuführenden Aufgaben und eine damit einhergehende Leistungsverschlechterung bei Dual-Task-Aufgaben fest. Auch Jolicoeur, Oriet, Stevanovski und Tombu (2002) wiesen eine Beeinträchtigung der Leistung in den einzelnen Aufgaben sowie der Gesamtleistung in Dual-Task-Aufgaben im Vergleich zur unverbundenen Bearbeitung der Bedingungen nach, die sie auf die Ergebnisse der Struktur-Theorien zurückführen. Paridon und Kaufmann (2010) untersuchten die Auswirkungen von Dual-Task- Aufgaben im Rahmen von Fahrsimulationsstudien und kamen zu dem Ergebnis, dass die Fahrleistung durch das Bearbeiten einer Zweitaufgabe abnahm, während die Belastung durch die Aufgabe zunahm. Sie konnten zudem einen signifikanten Anstieg der Herzrate beobachten, was in Zusammenhang mit zunehmendem Stress steht.

Sigman und Dehaene (2006) stellen der PRP das Aufgabenwechsel-Prinzip gegenüber, bei dem nach Baddeleys (1986) Mehrkomponentenmodell des Arbeitsgedächtnisses die zentrale Exekutive aktive Kontrolle über den Wechsel zwischen der Bearbeitung der verschiedenen Aufgaben ausübt. Bereits im Vorfeld von Baddeleys Untersuchungen wies Kahnemann (1973) in Dual-Task-Studien eine Verschlechterung in beiden Tätigkeiten nach und führte dies darauf zurück, dass nur eine einzige Aufmerksamkeitskapazität bestünde, die im Rahmen von Dual-Task-Aufgaben, auf beide Aufgaben aufgeteilt werden müsse. Das Aufgabenwechsel-Prinzip ist eine neuere Theorie, die Knowles (1963) Ergebnisse seiner aus dem Verarbeitungsressourcen-Konzept entstandenen Kapazitäten-Theorie aufgreift. (Sigman Dehaene, 2006) In dieser bestätigte er die dem Konzept zugrunde liegende Annahme, dass die menschlichen Verarbeitungsprozesse über begrenzte Kapazitäten verfügen, die für die Lösung von Dual-Task-Situationen zur gleichen Zeit auf beide Aufgaben verteilt werden müssen. Hierbei stellte er fest, dass die Hauptaufgabe den Großteil der Ressourcen bezog, wodurch für die Nebenaufgabe weniger Kapazitäten zur Verfügung standen, was mit einer Leistungsverschlechterung einher ging. (Knowles, 1963) Weitere Ergebnisse (Eysenk Eysenk, 1979; Posner Keele, 1969; Underwood, 1976) bestätigten, dass die vorhandenen Ressourcen für die Hauptaufgabe aufgebracht werden konnten, indem Kapazitäten von der.

Zweitaufgabe abgezogen wurden. Auch Dewing, Johnson und Stackhouse (1995) konnten in einem Dual-Task-Experiment im Fahrsimulator nachweisen, dass sich durch die Bearbeitung der Zweitaufgabe die Fahrleistung verschlechterte. Im Anschluss nahm auch die Leistung in der Nebentätigkeit ab.

Wickens (1981) veröffentlichte als Weiterentwicklung des Verarbeitungsressourcen-Konzepts die Theorie multipler Ressourcen und darüber hinaus das vierdimensionale Modell multipler Ressourcen. Das in Abbildung 2 dargestellte Modell zeigt drei Dimensionen der Struktur multipler Ressourcen auf. Es geht davon aus, dass sich die Aufgaben im Dual-Task-Setting umso stärker gegenseitig stören, umso mehr Verarbeitungsstufen, Wahrnehmungsmodalitäten und Repräsentationsformate sie sich teilen. Die Dimension der Verarbeitungsstufen ist unterteilt in perzeptive, zentral-kognitive und reaktive Stufen, während die Wahrnehmungsmodalität auditiv sowie visuell sein kann. Das Repräsentationsformat ist verbal oder räumlich möglich. (Wickens, 2002; Wickens 2004) Die vierte Dimension, der Prozess der Visualisierung, ist in der Abbildung in die Dimension der visuellen Wahrnehmungsmodalität eingebettet. Das Modell geht davon aus, dass für jede Facette jeder Dimension unterschiedliche Ressourcen existieren, die in ihrem jeweiligen Umfang begrenzt sind und auf die unabhängig voneinander zugegriffen wird. Zu einer Störung in der Ausführung von Dual-Task-Aufgaben kommt es nur, wenn die Aufgaben eine gemeinsame Ressource verwenden, während mehrere Aufgaben problemlos nebeneinander ausgeführt werden können, wenn sie unterschiedliche Ressourcen beanspruchen. (Wickens, 2002; Wickens, 2004)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2. Vierdimensionales Modell multiplerRessourcen nach Wickens (2002)

Dass auch die Aufgabenschwierigkeit einen Einfluss auf die Leistung in Dual-Task-Aufgaben hat, fanden Navon und Gopher (1980) durch Studien zu den Auswirkungen der Variation der Schwierigkeit der Aufgaben heraus. Geht man nach dem Verarbeitungsressourcen-Konzept nach Wickens (1981) davon aus, dass die Versuchsperson über eine gewisse Menge an Ressourcen verfügt, die auf alle gleichzeitig auszuführenden Aufgaben aufgeteilt werden muss, zeigt sich, dass der Schwierigkeitsgrad die Qualität der Leistung sowie die Geschwindigkeit, in der die Leistung erbracht wird, beeinflusst. Umso schwieriger eine Aufgabe ist, umso mehr Ressourcen werden für ihre Lösung benötigt, die dann für die Bearbeitung der anderen Aufgabe fehlen. Umso leichter eine Aufgabe innerhalb eines Dual- Tasks ist, umso schneller und besser wird sie erfüllt und umso mehr Kapazitäten stehen anschließend für die Lösung der anderen Aufgabe zur Verfügung. (Navon Gopher, 1980)

2.3 Stress

Im bereits im Rahmen der Struktur-Theorien erwähnten Experiment von Paridon und Kaufmann (2010) wurde neben dem Einfluss der Ausübung einer Nebentätigkeit auf die Fahrleistung auch die mentale Belastung untersucht. Diese war im Experiment definiert nach ISO 10075 als die unmittelbare Wirkung auf das Individuum als mentaler Stress. (Deutsches Institut für Normung e.V., 2004) Dies wurde im Experiment auf mehreren Ebenen gemessen: Der physiologische Stresslevel wurde über die Veränderung der Herzrate der Probanden erhoben. Mittels Selbstauskunftsverfahren wurde zudem der emotionale Stress der Probanden erhoben. Hierzu gaben die Versuchspersonen eine subjektive Einschätzung ihres Stresslevels auf einer 10-Punkte-Skala von „entspannt“ bis „gestresst“ an. Wie bereits erwähnt ergab sich ein signifikantes Ergebnis für den Anstieg der Herzrate der Probanden in der Dual-Task- Bedingung. Auch ein Anstieg im subjektiven Stressempfinden konnte festgestellt werden. Dies lässt darauf schließen, dass die Bearbeitung von Dual-Task-Aufgaben zu einer erhöhten mentalen Belastung führt.

Durch weitere psychologische Studien konnte nachgewiesen werden, dass die Bearbeitung von Aufgaben unter Stress zu verminderter Leistung führen kann. (Fox, Karic, Ash, Dietz Swiggum, 2015) Bell (1978) fand heraus, dass der Einfluss von Stress in Dual-Task- Aufgaben dazu führt, dass die Ressourcen, die den Versuchspersonen zur Ausführung der Aufgaben zur Verfügung stehen, beispielsweise ihre Aufmerksamkeit, reduziert werden. Dies zieht nach sich, dass der Hauptaufgabe in der Regel mehr Kapazitäten zur Verfügung gestellt werden. Dadurch entsteht eine Leistungsminderung in der weniger relevanten Zweitaufgabe. Cohen (1980) verweist in seiner Übersichtsarbeit zu den Auswirkungen von Stress auf die menschliche Leistung und das Sozialverhalten auf die Ergebnisse der Experimente von Glass und Singer (1972). Diese untersuchten die Auswirkungen von Stress auf Leistung überwiegend mittels akustischen Stresses und fanden Belege für eine Leistungsminderung bei der Ausführung unter akutem unvorhersehbarem und unkontrollierbarem Stresseinfluss.

Callister, Suwarno und Seals (1992) erforschten in ihrer Studie zum sympathischen Nervensystem, ob die Aufgabenschwierigkeit einen Einfluss auf das subjektive Stressempfinden habe. Sie ließen einen Stroop-Test mit farbigen Wörtern durchführen. Zudem mussten die Versuchspersonen per Tastendruck über die Richtigkeit des Ergebnisses einer mathematischen Gleichung entscheiden. Die Schwierigkeit wurde in beiden Aufgaben dadurch variiert, dass im leichten Schwierigkeitsgrad weniger Aufgaben pro Minute präsentiert wurden, als im hohen Schwierigkeitsgrad. Je nach Schwierigkeit variierten die Farben im Stoop-Test. Die mathematischen Aufgaben, über die Richtigkeit deren Lösung entschieden werden sollte, enthielten mit zunehmender Schwierigkeit mehr Ziffern. Nach jedem Durchgang bestimmten die Versuchspersonen ihren subjektiver Stresslevel mittels einer fünfstufigen Skala. Callister, Suwarno und Seals kamen zu dem Ergebnis, dass eine Steigerung des Schwierigkeitsgrads der Aufgabe das subjektive Stressempfinden ansteigen ließ.

Diverse Experimente (Bell, 1978; Wilkinson, 1969) zeigten zudem additive Effekte von Stressoren auf. Die Ergebnisse dieser Studien zeigen, dass der Einsatz multipler Stressoren additiv zu höherem Stressempfinden und damit zu verringerter Leistung führt. In Dual-Task- Studien fanden sich Ergebnisse, dass Versuchspersonen, die mit mehr als einem Stressor konfrontiert waren, ein höheres Ausmaß an Konzentration und Aufmerksamkeit zeigten, um dem erhöhten Stress entgegenzuwirken. Dies führte zu einer gleichbleibenden Leistung in der Hauptaufgabe, ging jedoch mit einem Leistungsabfall in der Zweitaufgabe einher. (Wilkinson, 1969) Pashler (1993) fand in diesem Zusammenhang zudem heraus, dass auch die Aufgabenschwierigkeit sich additiv auf den Stresslevel der Probanden und somit negativ auf deren Leistung auswirkte.

Nach Kolotylova et al. (2010) gibt es vier Möglichkeit der Stressinduktion in Experimenten. Im Rahmen der variablen kognitiven Stressoren zählen die Autoren neben dem Paced Auditory Serial Addition Task (PASAT) die 2-back-Aufgabe sowie den Stroop-Test auf. Als konstanter Stressor kann eine emotionale Stressinduktion mittels Bildern mit positiver oder negativer Valenz stattfinden. Zudem zählen akustische Stressoren, beispielweise weißes, rosa oder braunes Rauschen, zu den konstanten Stressoren. Ebenfalls konstante Stressinduktion kann mittels motivationaler Stressoren erfolgen, im Rahmen derer zum Beispiel die Höhe des Probandenhonorars von der Leistung im Test abhängig gemacht wird.

Im Folgenden wird näher auf die für dieses Experiment relevanten Arten der Stressinduktion mittels akustischer und emotionaler Stressoren eingegangen.

2.3.1 Akustische Stressinduktion

Nach Griefahn (2000) zieht Lärm eine Reihe physiologischer, psychologischer, sozialer und sozio-ökonomischer Auswirkungen nach sich, die sie in Primär-, Sekundär- und Tertiäreffekte einteilt. Während die Primäreffekte, zu denen Beeinträchtigungen des Schlafes, der Sprachfähigkeit oder anderer autonomer Funktionen gehören, für die Zeit, in der der Lärm auftritt, anhalten, stellen die Tertiäreffekte des Lärms dauerhafte Gesundheitsbeeinträchtigungen dar. Hierzu gehören beispielsweise Herzkreislauf- Erkrankungen oder Bluthochdruck. Für dieses Experiment relevant sind die sekundären Effekte des Lärms, zu dessen Wirkungen Griefahn (2000) das als „ annoyance “ bezeichnete Gefühl der Belästigung und die beeinträchtigenden Auswirkungen auf die kognitiven Leistungen zählt. Dies stellt sich nach einer bestimmten Zeit der Darbietung der akustischen Signale dar und wird innerhalb des zeitlichen Verlaufs der Lärmexposition ausgelöst. Lösch (2017) ergänzt, dass durch die bewusste Wahrnehmung der Störung von Gedanken und Handlungen durch die dargebotenen akustischen Signale Verärgerung, Missmut und Unbehagen ausgelöst werden. Besonders störend wirkt der Lärm in Konkurrenz zu den gleichzeitig geplanten Handlungen. Nach Hellbrück und Liebl (2008) führt die erhöhte Anspannung dazu, dass die Aufrechterhaltung der Aufmerksamkeit nur unter Nutzung zusätzlicher kognitiver Ressourcen möglich ist, die dann wiederum bei der Bearbeitung der Aufgabe fehlen. Finkelman und Glass (1970) fanden heraus, dass akustische Stressoren eine größere Auswirkung auf die Daueraufmerksamkeit haben als auf die Kurzzeitaufmerksamkeit.

2.3.2 Emotionale Stressinduktion

Neben den akustischen Stressoren üben auch die emotionalen Stressoren konstante Stressinduktion aus. (Kolotylova et al., 2010) Nach Sokhadze (2007) führt die Darbietung emotionaler Stressoren und die passive Beobachtung dieser Stimuli zu einer vorübergehenden physiologischen Stressreaktion, wie einer Veränderung der Herzrate, einem Anstieg der Hautleitfähigkeit sowie einer leichten Verringerung der Atemfrequenz. Zudem lässt sich in EEG-Untersuchungen eine Alpha-Blockierung sowie ein Anstieg der Delta- und Beta-Aktivität im Frontal- und Okzipitalbereich feststellen.

Dass emotionaler Stress beispielsweise durch die Präsentation ekel- und angstauslösender Bilder evoziert werden kann, wiesen Hamm, Schupp und Weike (2003) nach. In Experimenten präsentierten sie ihren Probanden kurze stressinduzierende Szenen und Bilder und maßen deren Herzrate. Wie in Abbildung 3 zu erkennen, zeigte sich im Rahmen der Präsentation der ekelauslösenden Bilder eine wellenförmige Herzrate, die schon mit der Präsentation des Bildes einsetzte, nicht erst zum Zeitpunkt der aktiven Wahrnehmung.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3. Wellenförmige Herzrate nach der Repräsentation stressinduzierender Bilder.

Eine Methode, emotionale Stressoren visuell darzubieten, stellt das International Affective Picture System (IAPS) dar. Hierbei handelt es sich um einen international zugänglichen standardisierten Satz emotionsauslösender Farbfotografien zur Erforschung von Emotion und Aufmerksamkeit. Dieser wurde vom NIMH Center for Emotion and Attention (CSEA) der Universität Florida entwickelt und veröffentlicht mit dem Ziel, Emotions- und Aufmerksamkeitsforschern standardisiertes Material bereitzustellen. Die Verwendung des IAPS zur Erforschung dieser beiden Konstrukte verbessert die experimentelle Kontrolle im Rahmen der Auswahl emotionaler Stimuli und steigert die Vergleichbarkeit von Studien aus verschiedenen experimentellen Settings. Zudem wird durch das Verwenden des standardisierten Satzes eine Wiederholung des Experiments in anderen Forschungseinrichtungen möglich. (Lang, Bradley Cuthberg, 2001) Auf der Annahme von Osgood, Suci und Tannenbaum (1957) beruhend, dass Emotionen durch übereinstimmende Werte auf verschiedenen Dimensionen definiert werden, wurden die Bilder im IAPS in Vorstudien von Probanden mittels dem Self-Assessment Manikin (SAM), einem von Lang (1980) entwickelten affektiven Bewertungssystem zur Selbstauskunft, auf drei Dimensionen eingeschätzt. Als erste Dimension wurde der emotionale Wert auf einer Skala von„angenehm“ bis „unangenehm“ gemessen. Weiter wurde der Erregungslevel erhoben, wobei eine Skala von „ruhig“ bis „aufgeregt“ verwendet wurde. Als dritte, weniger stark mit Emotionen zusammenhängende Dimension wurde eine Skala von „Dominanz“ bis„Kontrolle“ eingesetzt. Die Erhebung der Daten mittels dieser drei Skalen des SAM zeigte die emotionale Reaktion der Probanden auf die einzelnen Bilder des IAPS auf und sicherte somit die Standardisierung des IAPS für die weitere Forschung. (Lang, Bradley Cuthberg, 2001)

2.4 Problemstellung und Hypothesen

Im durchgeführten Dual-Task-Experiment wurden die Auswirkungen akustischer und emotionaler Stressinduktion, mittels weißem Rauschen und Bildern aus dem IAPS, auf die Aufmerksamkeit der Probanden, gemessen durch die Fahrleistung im Fahrsimulator, bei gleichzeitiger Ausführung einer Nebentätigkeit getestet. Das Ziel der Studie ist, herauszufinden, inwiefern die Präsentation akustischer und emotionaler Stressoren die Aufmerksamkeit im Rahmen einer Dual-Task-Aufgabe beeinflusst.

Auf Basis der aufgeführten theoretischen Erkenntnisse und empirischen Ergebnisse werden im Folgenden Hypothesen für das durchgeführte Experiment formuliert, die zur Beantwortung der zugrundeliegenden Fragestellung beitragen sollen.

Nach den Erkenntnissen diverser Studien (Baddeley, 1996; Jolicoeur et al., 2002; Kahnemann, 1973; Koch, 2008; Paridon Kaufmann, 2010) ist mit einer Leistungsminderung in der Fahrleistung durch die Ausführung der Zweitaufgabe zu rechnen. Dies begründet die folgende Hypothese:

H0₁: Bei gleichzeitiger Ausführung von Fahr- und Zweitaufgabe verbessert sich die Fahrleistung oder bleibt gleich.

H1₁: Bei gleichzeitiger Ausführung von Fahr- und Zweitaufgabe verschlechtert sich die Fahrleistung.

Nach Erkenntnissen Paridons und Kaufmanns (2010) wird der Stresslevel der Probanden durch das Hinzuziehen der Zweitaufgabe ansteigen, unabhängig von der Präsentation weiterer Stressoren. Hierzu ist folgende Hypothese formuliert:

H0₂: Bei Ausführung der Zweitaufgaben neben der Hauptaufgabe sinkt der Stresslevel der Probanden oder bleibt gleich.

H1₂: Bei Ausführung der Zweitaufgabe neben der Hauptaufgabe steigt der Stresslevel der Probanden.

Auch die Schwierigkeit der Zweitaufgabe ist in die Überlegungen mit einzubeziehen. Hierbei wird auf Basis der Ergebnisse von Callister, Suwarno und Seals (1992), die ein höheres Stressempfinden bei höherer Aufgabenschwierigkeit nachwiesen, erwartet, dass ein höherer Schwierigkeitsgrad zu Beginn des Experiments einen höheren Stresslevel nach sich zieht. Dies ist in der folgenden Hypothese formuliert:

H0₃: Wird die Zweitaufgabe zu Beginn des Experiments im höchsten Schwierigkeitsgrad präsentiert, ist der Stresslevel der Probanden geringer oder gleich, als bei Präsentation im niedrigsten Schwierigkeitsgrad.

H1₃: Wird die Zweitaufgabe zu Beginn des Experiments im höchsten Schwierigkeitsgrad präsentiert, ist der Stresslevel der Probanden höher, als bei Präsentation im niedrigsten Schwierigkeitsgrad.

Es wird nach den Ergebnissen Bells (1978) und Glass und Singers (1980) weiter erwartet, dass die Leistungen in Fahr- und Nebenaufgabe absinken, umso höher der Stresslevel des Probanden ist. Hierzu wird folgende Hypothese aufgestellt:

H0₄: Die Probanden mit hohem Stresslevel erbringen in Haupt- und Nebenaufgabe bessere oder gleich gute Leistungen, wie die Probanden mit niedrigem Stresslevel.

H1₄: Die Probanden mit hohem Stresslevel erbringen in Haupt- und Nebenaufgabe schlechtere Leistungen als die Probanden mit niedrigem Stresslevel.

Diversen Untersuchungen zur additiven Auswirkung von Stressoren (Bell, 1978; Pashler,1993; Wilkinson, 1969) zur Folge ist davon auszugehen, dass sich die Leistung der Probanden in den Gruppen, in denen weitere Stressoren präsentiert werden, verschlechtert, im Vergleich zur Kontrollgruppe. Aufgrund der Studienergebnisse Wilkinsons (1969) ist zu erwarten, dass die Versuchspersonen durch den Einfluss zusätzlicher Stressoren ihre Aufmerksamkeit auf die Hauptaufgabe fokussieren und es somit zu einem Leistungsabfall in der Zweitaufgabe kommt. Dies begründet die folgende Hypothese:

H0₅: Die Leistung in der Zweitaufgabe ist bei den Probanden, denen zusätzliche Stressoren präsentiert werden, besser oder gleich wie bei den Probanden, bei denen keine zusätzlichen Stressoren präsentiert werden.

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