Messung der Wechselkosten für die Smartphone-Nutzung während des Gehens
30. April 2020
Dieses Studiendesign misst die Kosten für den Aufgabenwechsel bei der Verwendung eines Smartphones während des Gehens. Die Teilnehmer durchlaufen zwei experimentelle Bedingungen: eine Kontrollbedingung (Gehen) und eine Multitasking-Bedingung (SMS während des Gehens). Die Teilnehmer wechseln zwischen diesen Aufgaben und einer richtungsbestimmenden Aufgabe. Es werden sowohl EEG-Daten als auch Verhaltensmessungen aufgezeichnet.
Wir alle wissen, dass die Zahl der Fußgänger, die in Unfälle verwickelt sind, weltweit gestiegen ist, und ein Grund dafür ist, dass Menschen überall SMS schreiben, während sie gehen. Die Untersuchung dieses Phänomens und der damit verbundenen Psychologie ist von entscheidender Bedeutung, aber dies auf sichere Weise zu tun, ist eine Herausforderung. Wir haben dafür eine Methode entwickelt, die wir in diesem Video vorstellen werden.
Schalten Sie zunächst die vier Aufnahmecomputer, den EEG-Verstärker, den Projektor, das Laufband, die Lautsprecher und das Smartphone ein. Um das Kontrollgerät einzurichten, öffnen Sie die Synchronisationssoftware mit dem für die Studie erstellten Unterprogramm mit Markern bei 10 Sekunden. Die Synchronisationssoftware sendet alle 10 Sekunden einen Impuls, der in Form eines Markierungs- und Lichtimpulses in der EEG- und Videoaufzeichnung erscheint.
Öffnen Sie die Videoaufzeichnungssoftware. Die Kamera sollte sich ebenfalls automatisch einschalten. Wenn nicht, schalten Sie sie manuell ein.
Öffnen und richten Sie die EEG-Aufzeichnungssoftware für den Teilnehmer ein. Öffnen Sie den Ordner, der die ausführbare Skriptdatei für den visuellen Stimulus enthält, die mit der Präsentationssoftware für visuelle Experimente erstellt wurde. Bereiten Sie das EEG-Setup und die Materialien gemäß den von den Herstellern empfohlenen Verfahren vor.
Nachdem Sie den Teilnehmer begrüßt und ihn die Einverständniserklärung unterschreiben lassen, lesen Sie das vorbereitete Skript, das den experimentellen Ablauf beschreibt. Um mit der Einrichtung des EEG zu beginnen, messen Sie den Kopfumfang des Teilnehmers für die EEG-Kappe. Für dieses Experiment wurde eine EEG-ACTA-Kappe mit 32 vorverstärkten Elektroden verwendet.
Lassen Sie den Teilnehmer auf dem Laufband stehen und befestigen Sie den Sicherheitsschlüssel für das Laufband am Teilnehmer. Stellen Sie die Laufbandgeschwindigkeit auf 0,8 Meilen pro Stunde ein. Lassen Sie den Teilnehmer zwei Minuten gehen, um sich mit der Geschwindigkeit vertraut zu machen.
Wechseln Sie zum Workflow-Blatt auf dem Computer, um die Bedingungsreihenfolge für den aktuellen Teilnehmer auszuwählen. Es sind zwei Bestellungen möglich. In der Reihenfolge A wird in den Versuchen eins und drei die SMS-Bedingung verwendet.
Während die Versuche zwei und vier die Kontrollbedingung verwenden. In Reihenfolge B verwenden die Versuche eins und drei die Kontrollbedingungen und die Versuche zwei und vier die SMS-Bedingungen. Stellen Sie sicher, dass die gesamte Aufnahmesoftware synchron gestartet werden kann.
Starten Sie dann die EEG-Aufzeichnung. Starten Sie die Synchronisationssoftware und stellen Sie sicher, dass die Videoaufzeichnung gleichzeitig begonnen hat. Lassen Sie den Teilnehmer wieder auf das Laufband steigen und die Geschwindigkeit langsam wieder auf 0,8 Meilen pro Stunde erhöhen.
Schalten Sie das visuelle Stimulusprogramm ein und starten Sie es. Lesen Sie dem Teilnehmer die Anweisungen für die ausgewählte Studie vor. Führen Sie die ausführbare Stimulusskriptdatei für die Experimentversuche aus.
Geben Sie die Teilnehmernummer und den für die jeweiligen Bedingungen gewählten Code ein. Starten Sie die Testversion. Weisen Sie den Teilnehmer an, auf dem Laufband zu gehen und jedes Mal, wenn er erscheint, auf den visuellen Reiz zu reagieren, indem Sie nach links oder rechts antworten.
Signalisieren Sie dem Teilnehmer, dass der Versuch gleich beginnt, und starten Sie den Versuch mit visuellen Reizen. Schreiben Sie die Reaktion der Teilnehmer jedes Mal auf, wenn sie auf den visuellen Reiz reagieren. Wenn ein Teilnehmer nicht antwortet, lassen Sie das Feld leer.
Reduzieren Sie am Ende des Versuchs die Laufbandgeschwindigkeit auf 0,4 Meilen pro Stunde. Lassen Sie den Teilnehmer dann Platz nehmen und etwas Wasser trinken. Lassen Sie den Teilnehmer nach der Pause wieder auf das Laufband steigen und die Geschwindigkeit beim Gehen allmählich wieder auf 0,8 Meilen pro Stunde erhöhen.
Während der Teilnehmer auf dem Laufband läuft, reichen Sie ihm das Smartphone. Weisen Sie den Teilnehmer an, so zu texten, wie er es natürlich tun würde, sei es mit einer oder zwei Händen, und auf den visuellen Reiz jedes Mal, wenn er erscheint, mit links oder rechts zu antworten. Signalisieren Sie dem Teilnehmer, dass der Versuch gleich beginnt, und starten Sie den Versuch mit visuellen Reizen.
Lassen Sie den Forschungsassistenten dem Gesprächsskript folgen und das Gespräch während des gesamten Prozesses fortsetzen. Schreiben Sie die Reaktion des Teilnehmers jedes Mal auf, wenn er auf den visuellen Reiz reagiert. Wenn ein Teilnehmer nicht antwortet, lassen Sie das Feld leer.
Nehmen Sie dem Teilnehmer am Ende des Versuchs das Smartphone ab, verringern Sie die Geschwindigkeit auf dem Laufband und lassen Sie den Teilnehmer sich hinsetzen und etwas Wasser trinken. Nehmen Sie die EEG-Kappe ab und gehen Sie mit dem Teilnehmer unter die Dusche, wo er sich die Haare waschen kann, wenn er dies wünscht. Geben Sie dem Teilnehmer seine Entschädigung und bedanken Sie sich für seine Teilnahme.
Stellen Sie sicher, dass der Teilnehmer mit einer Kopie der Einverständniserklärung geht und dass er alle seine persönlichen Gegenstände zurückholt. Die Antworten der Teilnehmer wurden auf zwei Variablen analysiert: korrekte Identifizierung und Reaktionszeit. Die Teilnehmer waren eher in der Lage, die richtige Richtung für den Punkt-Licht-Walker-Stimulus zu identifizieren, wenn sie vor dem Erscheinen des Stimulus keine SMS schrieben.
Es wurde kein signifikanter Unterschied in der Reaktionszeit festgestellt. EEG-Aufzeichnungen wurden verwendet, um die neurophysiologische Aktivität beim Aufgabenwechsel zu bestimmen, indem Alpha-Oszillationen und kognitives Engagement beobachtet wurden. Das Alpha-Verhältnis spiegelt den Prozess der Aufgabenhemmung wider.
Ein höheres Alpha-Verhältnis führte zu einer besseren Leistung im Gehzustand, während im Textzustand die Leistung durch ein höheres Alpha-Verhältnis beeinträchtigt wurde. Diese Ergebnisse zeigen, dass sich das Schreiben von Textnachrichten während des Gehens negativ auf die Menge an Ressourcen auswirkte, die erforderlich waren, um die vorherige Aufgabenstellung zu verhindern. Wir sind zuversichtlich, dass diese Technik es unserer Community ermöglichen wird, die Forschung in diesem Bereich fortzusetzen, da sie es ermöglichte, die Phänomene des mobilen Multitaskings auf sichere Weise zu untersuchen.
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Übersicht
Diese Studie untersucht die mit der Nutzung eines Smartphones beim Gehen verbundenen Umschaltkosten. Die Teilnehmer absolvieren sowohl eine Kontrollbedingung (Gehen) als auch eine Multitasking-Bedingung (Texten während des Gehens), wobei EEG-Daten und Verhaltensmessungen aufgezeichnet werden.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Verhaltenspsychologie
- Humanfaktoren
Hintergrund
- Der Anstieg von Fußgängerunfällen im Zusammenhang mit der Nutzung von Smartphones.
- Die psychologischen Auswirkungen von Multitasking in öffentlichen Räumen.
- Die Herausforderungen, dieses Verhalten sicher zu untersuchen.
- Entwicklung einer Methode zur Untersuchung des Gehens während des Schreibens von Textnachrichten.
Zweck der Studie
- Die kognitiven Kosten des Multitaskings während des Gehens messen.
- Die Auswirkungen des Textens auf die Gehleistung verstehen.
- Die Beziehung zwischen Aufgabenwechsel und Unfallrisiko untersuchen.
Verwendete Methoden
- Die Teilnehmer führen Aufgaben auf einem Laufband durch.
- EEG-Daten werden zur Überwachung der Gehirnaktivität erfasst.
- Verhaltensbezogene Messgrößen werden während der Aufgabendurchführung aufgezeichnet.
- Software zur Synchronisierung wird verwendet, um die Datenerfassung zu synchronisieren.
Hauptergebnisse
- Erhöhte Umschaltkosten bei der Aufgabenbearbeitung unter Multitasking-Bedingungen beobachtet.
- EEG-Daten zeigen Veränderungen der kognitiven Belastung während des Textens.
- Die Verhaltensleistung nimmt ab, wenn Teilnehmer beim Gehen texten.
- Die Ergebnisse verdeutlichen die Risiken der Smartphone-Nutzung bei Fußgängern.
Schlussfolgerungen
- Das Schreiben von Textnachrichten während des Gehens beeinträchtigt die Gehleistung erheblich.
- Multitasking erhöht die kognitive Belastung und die Kosten für das Wechseln zwischen Aufgaben.
- Das Verständnis dieser Effekte kann öffentliche Sicherheitsmaßnahmen unterstützen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die Quantifizierung kognitiver Umschaltkosten beim Smartphone-Gebrauch während des Gehens bietet einen kontrollierten Rahmen, um die Auswirkungen von Multitasking auf das Verhalten und die neurophysiologische Leistung zu verstehen. Dieses Protokoll ermöglicht eine präzise Messung der Aufgabenwechsel-Effekte und unterstützt die mechanistische Risikominimierung sowie eine vorhersagbare Zuverlässigkeit in der Forschung zu menschlichen Faktoren. Der Ansatz bildet die Grundlage für translationale Studien zur kognitiven Belastung und zum Multitasking in realen Szenarien, die für die Gerätesicherheit und die Neuroergonomie relevant sind.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die Untersuchung der kognitiven Mechanismen, die Multitasking und Aufgabeninhibition zugrunde liegen.
- Unterstützt die funktionelle Validierung neurophysiologischer Biomarker, die mit Aufgabenwechselkosten assoziiert sind.
- Erleichtert die Vorhersage von Verhaltens- und EEG-basierten Endpunkten in Humanfaktor-Studien.
Screening und Assay-Entwicklung
- Stellt einen validierten Verhaltens- und EEG-Test zur Quantifizierung der kognitiven Belastung während des Multitaskings bereit.
- Bietet standardisierte, reproduzierbare Maße für die Reaktionsgenauigkeit und Reaktionszeit unter kontrollierten Bedingungen.
- Ermöglicht einen zuverlässigen Vergleich der Wirkung von Interventionen auf die kognitive Umschaltleistung.
Translationale und präklinische Forschung
- Ermöglicht die Abstimmung von verhaltensbezogenen und neurophysiologischen Messgrößen für eine translationale Kontinuität bei der Untersuchung kognitiver Arbeitsbelastung.
- Unterstützt die risikoadjustierte Weiterentwicklung von Interventionen, die auf kognitive Flexibilität und Multitasking-Fähigkeit abzielen.
- Bietet Einblicke in die zugrundeliegenden Mechanismen der neuronalen Korrelate des Aufgabenwechsels, die für neuropsychiatrische und neuroergonomische Forschung relevant sind.
Pipeline- und Workflow-Integration
Dieses Protokoll integriert sich in die Entwicklungs- bis präklinische Bandbreite für die Forschung zur kognitiven Belastung und Multitasking und verbindet Verhaltensassays mit neurophysiologischer Analytik.
- Entdeckungsbiologie: Ermöglicht die Überprüfung von Hypothesen zu den Mechanismen der kognitiven Hemmung und Aufgabenwechsels mittels EEG und verhaltensbezogenen Messgrößen.
- Screening: Bietet Bereitschaft für Tests mit standardisierten Metriken zur Antwortgenauigkeit und Reaktionszeit.
- Analytik: Liefert quantitative Daten zu EEG-Alpha-Oszillationen und Maße zur verhaltensbezogenen Leistung für den Vergleich unterschiedlicher Bedingungen.
- Translationsforschung: Unterstützt die Abstimmung verhaltensbezogener und neuronaler Endpunkte für präklinische und angewandte Studien.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Dient als wiederverwendbare Plattform zur Evaluation von Maßnahmen zur Verbesserung der Multitasking-Fähigkeit und der kognitiven Belastung über verschiedene Studien hinweg.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit in der Forschung zur kognitiven Belastung und zum Multitasking.
- Operationaler Wert: Standardisiert die Erfassung von Verhaltens- und EEG-Daten, um Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit zu gewährleisten.
- Strategischer Wert: Unterstützt Entscheidungen über die Durchführung oder Unterlassung von Interventionen, die auf kognitive Flexibilität und Multitasking-Sicherheit abzielen.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung von Programmen zur neuroergonomischen und kognitiven Leistungssteigerung.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in der EEG-Set-up-Technik, der Gestaltung von Verhaltensversuchen und der synchronisierten Datenaufnahme.
- Benötigt Zugang zu Laufband, EEG-Verstärker, Synchronisationssoftware und Werkzeugen zur Präsentation visueller Reize.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise über mehrere Arbeitsgruppen hinweg bei experimentellen Protokollen und Datenanalysen.
- Möglicherweise ist eine Anpassung zur Erhöhung der ökologischen Validität oder für unterschiedliche Multitasking-Szenarien notwendig.
- Zu den Einschränkungen gehören die kontrollierte Laborumgebung sowie potenzielle Unterschiede zu realen Fußgängerumgebungen.
