Abschlussarbeit

Evaluierung geeigneter Parameter zur Beschreibung von Herzfrequenzvariabilität im Zusammenhang mit auditiven, selektiven Aufmerksamkeitswechsel

Masterarbeit von Glosauer, Iris Maria

Lärm kann Stress verursachen, der zu messbaren körperlichen Reaktionen führt sowie intentionale auditive, selektive Aufmerksamkeitswechsel (ASA) beeinträchtigen kann. Bei Kindern kann dies den Lernfortschritt verringern und damit die Entwicklung negative beeinflussen. Um intentionale ASA-Wechsel mit unauffälligen und mobilen zu messen, ist die Beobachtbarkeit des von intentionalen ASA-Wechseln durch messbare körperliche Stressreaktionen von Interesse. Auf diese Weise werden unerwünschte, durch die Messmethode selbst hervorgerufene, Nebeneffekte auf ASA reduziert sowie die Zahl der möglichen Anwendungen erhöht. Das in dieser Arbeit untersuchte Maß für körperliche Reaktionen ist die Herzfrequenzvariabilität (HRV). Die state-of-the-art-Messung der Herzschlaglängen über einen Sensor, der and einem Brustgurt befestigt ist, ermöglichte eine unauffällige, mobile Datenerfassung bei 27 gesunden Erwachsenen (die Teilnahme von Kindern war aufgrund der COVID- 19 Pandemie nicht möglich) zur Bestimmung verschiedener HRV-Parameter. Gleichzeitig wurden in einem Hörversuch mit vollständigem within-subject Design mit Messwiederholungen verschiedene Lautstärken von Hintergrundlärm während einer Kategorisierungsaufgabe untersucht. Die Teilnehmer* innen mussten Zielstimuli und Störstimuli, präsentiert von unterschiedlich positionierten Quellen innerhalb einer virtuellen akustischen Szene, voneinander unterscheiden. Die Stimuli waren aus zwei Wörtern zusammengesetzt, die jeweils entweder aus der gleichen Kategorie oder aus unterschiedlichen Kategorien stammten. Es ergaben sich insgesamt drei Stufen der Übereinstimmung (Kongruenz) der beiden Stimuli. Reaktionszeit und Fehlerrate dienten als Maß für das intentionale Wechseln ASA. Mittels linearer Regression wurde die Vorhersagequalität der HRV in Bezug auf intentionale ASA-Wechsel beurteilt. Wechsel der Zielposition verlängerten das intentionale Wechseln der ASA signifikant, während sich die Anzahl der fehlerhaften Wechsel sowie die hervorgerufene körperliche Belastung, beobachtet in den HRV-Parametern SDNN, SDHR, SD1 und RMSSD, nicht signifikant erhöhten. Darüber hinaus war eine Unterscheidung der unterschiedlichen Stimuli, ob teilweise oder vollständig inkongruent, kaum möglich. Die Dauer intentionaler ASA-Wechsel erhöhte sich bei teilweise kongruenten Reizen, während sie bei vollständig inkongruenten Reizen abnahm. Die physische Belastung im Körper wurde durch die Kongruenz der Reize nicht beeinflusst. Die Parameter SDNN, SDHR, SD1, SD2, SD1/SD2 und rrHRV zeigten die höchsten Stresswerte für Ziel- und Störstimuli von links und rechts des Kopfes, während räumliches Hören intentionales Wechseln der ASA stark vereinfachte. Mit steigendem Geräuschpegel verringerte sich die Dauer der intentionalen ASA-Wechsel, während die Anzahl der fehlerhaften Wechsel nicht eindeutig beeinflusst wurde. SDNN, SDHR und SD2 zeigten überraschenderweise die maximale physische Belastung bei 0 dB SNR. Als Ursache für den uneindeutigen Effekt der verschiedenen Lärmlautstärken wird die Kombination von verschiedenen, teilweise gegensätzlichen Lärmeffekten vermutet. Schließlich wurden die besten linearen Regressionsmodelle unter Verwendung von meanHR, SDHR, SD2, SD1/SD2 und rrHRV erstellt, wobei allerdings keines von ihnen eine ausreichende Vorhersagequalität für intentionale ASA-Wechsel lieferte. Alternativen für die Beobachtung von intentionalen ASA-Wechseln durch HRV könnten andere machine learning Methoden sein.