It has been demonstrated that retinal photoreception among mammals extends beyond rods and cones to include a small number of intrinsically photosensitive retinal ganglion cells (pRGCs), which are capable of responding to light due to expression of the melanopsin (OPN4) photopigment. OPN4 may have therapeutic potential if ectopically expressed in the degenerate retina in cases where photoreceptors are lost, but the other molecules involved in this light induced transduction cascade are less well characterized. Therefore I sought to probe further the mechanism of OPN4 mediated light sensitivity by siRNA mediated knock down of specific molecules in two mice models in which complete loss of rods and cones renders them almost exclusively dependent on the OPN4 pathway for light sensitivity. I generated siRNA probes against the long transcript variant of murine Opn4 mRNA and first tested these probes on the murine Neuro2A (N2a) cell line, before assessing effects in C3H/HeN rd and rodless/coneless rd/rd cl mice. siRNA was injected intravitreally into one eye and pupillometry was assessed, combined with molecular analyses at various timepoints. Reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) analysis in N2a cells confirmed Opn4 knockdown and immunolabelling techniques identified >85% silencing with siRNA. Pupil responses in the rd and rd/rd cl mice were inhibited by the siRNA injections in vivo which confirmed the functional effect of Opn4 silencing detected by molecular analysis. I therefore present a novel reproducible in vivo model in which siRNA induced silencing of the melanopsin pathway can be assessed by pupillometry and compared to levels of mRNA and protein at specific timepoints. Probes against other putative candidate genes, such as TRPC3, may unravel the molecular interactions of this pathway. This may help in future to induce light sensitivity in other retinal neurons in patients who are completely blind from photoreceptor loss.

In this thesis, situations were analyzed in which drivers operate infotainment systems (IVIS) while driving. In this, the focus lay on such situations in which drivers operated these secondary tasks successfully. Following that, a resource orientated approach was chosen in contrast to the focus of many other studies. Demonstrating the negative effects of secondary tasks while driving was less central in this thesis. Rather, everyday behavior adaptations were analyzed that enabled drivers to operate secondary tasks successfully while driving. Therefore these adaptations were measured with regards to the following three factors: driving task, secondary task and mental workload. Additionally the influence of several secondary task attributes was analyzed. Thereby especially the perceived interruptibility was researched in detail. The thesis contains 3 different parts: 1. Introduction to research field, 2. Empiric part and 3. Overall discussion. In the first part an introduction and an overview of the current research concerning secondary task operation while driving is presented. The second part contains 3 studies, each presented in manuscript form. The goal of the first study was to show basic behavior adaptations in a driving simulator study that enables drivers to operate secondary tasks while driving. Thereby it became obvious that drivers adapted their driving behavior as well as their activity in the secondary task dynamically to the specific situation. The driving task was prioritized thereby. The adaptations were dependent on the current as well as the anticipated development of the situations and correspondingly sensitive to the variation of a cue to a hazardous driving situation. If drivers were warned (and thereby an anticipation was possible), they reduced especially their activity in the secondary task. In the second study the influence of mental workload and the attributes of a secondary task were analyzed in-depth. Drivers were informed by a noise signal either about an upcoming unknown driving situation or about an upcoming speed reduction situation in this study. It could be shown that if a secondary task can be interrupted without a perceived decline in performance, it is interrupted in demanding driving situations. If an interruption causes a perceived performance loss, the task is interrupted less often, and so the workload is increased (measured with a physiological measurement). Thus, drivers compensate their current demands by behavior adaptations in different factors, depending on the characteristics of a secondary task. The interaction between driving task, secondary task and workload could be proven by this research. Only if a secondary task could be interrupted without a perceived loss of performance drivers interrupted the task before a hazardous situation was reached. In line with the findings from the studies above a setting was developed for the third study that is less bound to the simulation of complex driving situations and thereby independent from specific driving simulator settings. Nevertheless the anticipation of further driving situations and the option to adapt behavior was given to the drivers by the setting to measure the effects described above. Additionally secondary tasks were analyzed that have a high comparability to common IVIS. Thus, a focus was on the influence of tasks that require time critical inputs. As expected, in tasks with time critical inputs the activity was less often reduced, even if a demanding driving situation was announced. Thereby another influencing factor to the perceived interruptibility of secondary tasks could be analyzed. In the presented studies it was shown that drivers anticipate the further development of a situation and adapt their activity in the secondary task dynamically due to several characteristics of this task. For the future evaluation of IVIS, methodological requirements were deduced from the presented studies and a possible setting for further research was discussed. / In dieser Dissertation werden Situationen untersucht, in denen Fahrer während der Fahrt Infotainmentsysteme (In- Vehicle Infotainment Systeme, kurz IVIS) bedienen. Hierbei wird der Fokus auf Situationen gelegt, in denen Fahrer erfolgreich Nebenaufgaben bearbeiten. Im Gegensatz zu einer Vielzahl von anderen Studien wird hier ein ressourcenorientierter Ansatz gewählt. Im Mittelpunkt steht demnach weniger der Nachweis von Leistungseinbußen in der Fahraufgabe durch zusätzliche Aufgaben. Es wird im Gegensatz dazu herausgearbeitet, durch welche alltäglichen Verhaltensanpassungen Fahrer in der Lage sind, Aufgaben zusätzlich zur Fahraufgabe erfolgreich zu bearbeiten. Dazu werden diese Verhaltensanpassungen messbar gemacht. Ein Hauptaugenmerk wird dabei auf die Faktoren Fahraufgabe, Nebenaufgabe und die mentale Beanspruchung gelegt. Des Weiteren wird der Einfluss verschiedener Nebenaufgaben auf das Verhalten analysiert. Dabei wird insbesondere die wahrgenommene Unterbrechbarkeit der Nebenaufgaben detailliert untersucht. Die Arbeit besteht aus 3 Teilen: 1. Hintergrund des Forschungsfeldes, 2.Experimentalteil und 3. zusammenfassende Diskussion. Im ersten Teil der Arbeit wird zunächst eine Einführung in das Forschungsfeld gegeben und anschließend ein Überblick über den aktuellen Forschungsstand in Bezug auf Zweitaufgabenbearbeitung während der Fahrt. Im Experimentalteil werden 3 Studien präsentiert, die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführt wurden (jeweils in Form einer Veröffentlichung). In der ersten Studie war das Ziel grundlegende Verhaltensanpassungen in einer Fahrsimulationsstudie nachzuweisen, die es Fahrern ermöglichen Nebenaufgaben erfolgreich während der Fahrt zu bearbeiten. Dabei wurde deutlich, dass Fahrer ihr Fahrverhalten und ihre Eingabeaktivität in einer Nebenaufgabe der jeweiligen Situation dynamisch anpassen. Die Fahraufgabe wurde dabei priorisiert. Die Verhaltensanpassungen waren sowohl abhängig von der aktuellen, als auch von der antizipierten Situation und zeigten sich demnach abhängig von der Variation eines Hinweisreizes auf eine kritische Verkehrssituation. Als die Fahrer vor einer möglichen Gefahr gewarnt wurden (sie diese also antizipieren konnten), wurde insbesondere die Aktivität in der Nebenaufgabe reduziert. In der daran anschließenden Studie wurde die Rolle der Beanspruchung im Zusammenhang mit den Eigenschaften der Nebenaufgabe näher untersucht. Probanden wurden mithilfe eines Tons entweder auf eine bevorstehende, unbekannte Fahrsituation oder auf eine bevorstehende Geschwindigkeitsreduktion hingewiesen. Es konnte gezeigt werden, dass Fahrer in Situationen, in denen sie den weiteren Fahrverlauf antizipieren und die Nebenaufgabe ohne wahrgenommenen Leistungsverlust unterbrechen konnten, signifikant weniger bedienten. Im Gegensatz dazu zeigte sich in Nebenaufgaben, deren Unterbrechung einen direkten Leistungsverlust nach sich zog, dass Fahrer auch in kritischen Situation gleich viel bedienten. Dieses Verhalten wurde durch eine höhere Anstrengung kompensiert (gemessen mit einem physiologischen Beanspruchungsmaß). Der Zusammenhang der drei Faktoren Fahraufgabe, Nebenaufgabe und Beanspruchung wurde hierbei deutlich. Des Weiteren konnte der Einfluss der Eigenschaften der Nebenaufgaben deutlich gemacht werden: Nur wenn die Unterbrechung der Nebenaufgabe keinen direkten Leistungsverlust zur Folge hatte, wurde diese bereits vor dem Auftreten einer kritischen Situation unterbrochen. Basierend auf den Ergebnissen der ersten beiden Studien wurde für die dritte Studie ein vereinfachtes Setting entwickelt, das weniger auf der Simulation komplexer Fahrsituationen basiert, mithilfe dessen jedoch dennoch die relevanten Effekte messbar sein sollen. Dadurch wird das Setting unabhängiger von einer bestimmten Simulationsumgebung. Dabei wurde den Probanden sowohl ermöglicht relevante Fahrsituationen zu antizipieren als auch ihr Verhalten daran anzupassen. Des Weiteren wurden Nebenaufgaben analysiert, die ähnliche Bedieneingaben erforderten wie gebräuchliche IVIS, und die zum Teil zeitkritische Eingaben erforderten. Wenn Eingaben zeitkritisch gemacht werden mussten, wurde die Nebenaufgabe erwartungsgemäß seltener unterbrochen, auch wenn eine kritische Fahrsituation angekündigt wurde. Dadurch wurde ein weiterer Einflussfaktor auf die wahrgenommene Unterbrechbarkeit von Aufgaben in Fahrsituationen untersucht. In den vorliegenden Studien konnte gezeigt werden, dass Fahrer den weiteren Verlauf von Fahrsituationen antizipieren und ihre Aktivität in einer Nebenaufgabe dynamisch und in Abhängigkeit zu bestimmten Eigenschaften der Nebenaufgabe anpassen. Für die zukünftige Bewertung von IVIS wurden dabei relevante methodische Rahmenbedingungen herausgearbeitet und ein mögliches Setting vorgestellt.

Les perceptions sensorielles et hédoniques résultent de processus complexes d’intégration, qui ne sont pas seulement rationnels, mais aussi fondés sur des sentiments, des émotions et des souvenirs. Afin d'appréhender au mieux le comportement du consommateur, il est devenu indispensable de mesurer les émotions afin de comprendre leur rôle fondamental dans la prise de décision. En science du consommateur, les émotions sont principalement mesurées par questionnaire. Malheureusement, cette mesure reste subjective et limitée car les sujets ont du mal à exprimer précisément leurs émotions par des mots. L’objectif de cette thèse était de contribuer à la compréhension de l’influence des émotions sur les perceptions hédoniques en développant un outil de mesure objectif fondé sur la pupillométrie. Ce travail de thèse a permis le développement d’une méthodologie adaptée à la situation de dégustation. Il a également permis de mettre en évidence que toute stimulation gustative même dépourvue d’émotion entraînait une dilatation pupillaire, mettant l’accent sur l’intérêt de comparer des stimuli similaires ou d’avoir une situation contrôle. Ensuite, différentes expérimentations ont permis de montrer que les différents éléments du contexte alimentaire avaient des pouvoirs émotionnels différents. Notamment les odeurs comme celles de boissons alcoolisées sont de fort vecteurs émotionnels tout comme les stimuli auditifs lorsqu’ils affectent directement le sujet. Enfin, la mesure en parallèle de l’appréciation hédonique nous a permis de montrer que la préférence n’est pas l’unique déterminant des émotions et de confirmer que les émotions peuvent impacter l’appréciation hédonique. / Sensory and hedonic perceptions are the result of complex integration processes that are not only rational but that are also based on sentiments, emotions and memories. In order to better understand consumer behavior, it has become essential to measure emotions in order to understand their fundamental role in decision-making. In the field of consumer science, emotions are generally measured using questionnaires. Unfortunately, this measurement remains subjective and limited because it is difficult for subjects to precisely express their emotions through words. The aim of this thesis was to contribute to the understanding of the influence of emotions on hedonic perceptions by developing an objective measurement tool based on pupillometry. This PhD research made it possible to develop a methodology adapted to tasting situations and to show that all gustative stimulation, even that lacking emotion, leads to pupillary dilation, emphasizing the interest in comparing similar stimuli or having a control situation. Finally, different experiments revealed that the different elements within the food context had different emotional powers. In particular, smells, like those of alcoholic beverages, are strong emotional vectors, just like auditory stimuli when they directly affect the subject. Finally, by measuring the hedonic assessment at the same time, we were able to show that preference is not just determined by emotions and to confirm that emotions can have an impact on the hedonic assessment.

Essa dissertação propõe um algoritmo e um equipamento (hardware) para captação de imagens da pupila do olho humano e processamento das mesmas a fim de obter, de forma portátil, autônoma, segura, não invasiva e em tempo real, informações sobre a pupila. Mais especificamente, o objetivo é obter informações que permitam determinar o diâmetro da pupila, tanto de forma estática (pupila com tamanho estável, sem a incidência intencional de luz) quanto dinâmica (pupila variando devido à aplicação de luz com intensidade variável). Tal sistema pode ser utilizado no setor da saúde, por exemplo, para realização da pupilometria, exame feito na área de oftalmologia, ou para medição da velocidade de expansão da pupila, exame auxiliar no diagnóstico de uma série de doenças que afetam o sistema nervoso. / This dissertation proposes an algorithm and a corresponding hardware implementation capable of capturing images from the human eye and processing these images to obtain, in a portable, autonomous, secure, and non-invasive way, in real time, information regarding the pupil. More specifically, the objective is to obtain information that allows the equipment to determine the pupil's diameter, both in static form (i.e., with constant light intensity) and in dynamic form (pupil under varying light intensity). Such a system can be used in the health sector, for example, in exams such as pupillometry, a test done by ophthalmologists, or for measuring the pupil's expansion rate, a test used in the diagnosis of a series of diseases that affect the nervous system.

Essa dissertação propõe um algoritmo e um equipamento (hardware) para captação de imagens da pupila do olho humano e processamento das mesmas a fim de obter, de forma portátil, autônoma, segura, não invasiva e em tempo real, informações sobre a pupila. Mais especificamente, o objetivo é obter informações que permitam determinar o diâmetro da pupila, tanto de forma estática (pupila com tamanho estável, sem a incidência intencional de luz) quanto dinâmica (pupila variando devido à aplicação de luz com intensidade variável). Tal sistema pode ser utilizado no setor da saúde, por exemplo, para realização da pupilometria, exame feito na área de oftalmologia, ou para medição da velocidade de expansão da pupila, exame auxiliar no diagnóstico de uma série de doenças que afetam o sistema nervoso. / This dissertation proposes an algorithm and a corresponding hardware implementation capable of capturing images from the human eye and processing these images to obtain, in a portable, autonomous, secure, and non-invasive way, in real time, information regarding the pupil. More specifically, the objective is to obtain information that allows the equipment to determine the pupil's diameter, both in static form (i.e., with constant light intensity) and in dynamic form (pupil under varying light intensity). Such a system can be used in the health sector, for example, in exams such as pupillometry, a test done by ophthalmologists, or for measuring the pupil's expansion rate, a test used in the diagnosis of a series of diseases that affect the nervous system.

Introduction : La surveillance analgésique est essentielle pour préserver le confort des patients sédationnés non-communicants après un traumatisme craniocérébral (TCC). Bien que le réflexe de dilatation pupillaire (RDP) et les comportements puissent être utilisés pour évaluer l'analgésie, ils nécessitent l'application de stimulus nociceptifs. Récemment, le réflexe photomoteur (RPM) élicité via un flash lumineux non douloureux s’est montré utile pour prédire l’état analgésique des patients sans TCC. Nous avons examiné si le RPM peut prédire l’état analgésique et la réponse comportementale des patients TCC non-communicants. Méthode : Quinze patients TCC ventilés mécaniquement (11 hommes; 54±20 ans) ont été évalués avec un vidéo-pupillomètre et une échelle comportementale (BPS) dans les 72 heures suivant l’admission aux soins intensifs. À chaque évaluation, le diamètre pupillaire au repos et le RPM ont été enregistrés, suivis immédiatement du RDP et des comportements pendant un stimulus nociceptif calibré. Les concentrations sanguines d’analgésiques/sédatifs ont été mesurées. Résultats : 103 évaluations ont été réalisées. Lorsque les réflexes pupillaires ont été élicités, le diamètre pupillaire a varié de -19 % en moyenne pour le RPM et de +10 % en moyenne pour le RDP. Les variations du RPM et du RDP étaient plus prononcées chez les participants qui présentaient un score BPS > 3 (un signe reconnu de sous-analgésie) par rapport à ceux avec un score BPS = 3. Les analyses de régression multiple montrent un chevauchement significatif entre les fluctuations des réflexes pupillaires et la concentration sanguine de fentanyl, mais pas celle du propofol. Conclusion : Le RPM pourrait être utile pour évaluer les besoins analgésiques avant une procédure nociceptive chez les patients TCC sédationnés non-communicants. / Background: Analgesia monitoring is essential to preserve comfort in critically ill sedated patients with traumatic brain injury (TBI). While pupil dilation (PD) and pain behaviors can be used to assess analgesia, these indicators require application of noxious stimulations. Recently, the pupillary light reflex (PLR) has emerged as a non-noxious parameter that may be used to predict analgesia requirements in non-brain-injured patients. Here, we investigated whether PLR can be used for the purpose of analgesia monitoring in critically ill sedated TBI patients. Methods: Fifteen mechanically ventilated TBI patients (11 men; 54±20 years) under perfusions of analgesia and sedation were assessed at predefined time within 72 hours of intensive care unit admission. Data collection was performed using video-pupillometry and the Behavioral Pain Scale (BPS). At each assessment, pupil size and PLR at rest were recorded followed immediately by the documentation of PD and pain behaviors elicited by a calibrated noxious stimulation. Blood concentrations of analgesics/sedatives were monitored. Results: 103 assessments were completed. PLR resulted in an average decrease of -19% in pupil diameter and PD resulted in average increase of +10%. Variations in PLR and PD were more pronounced in participants who showed a BPS score > 3 (a recognized sign of sub analgesia) compared to those with no behavioral reaction. Multiple regression analyzes showed a significant overlap between fluctuations in pupillary reflexes and blood levels of fentanyl, not propofol. Conclusions: PLR may be useful to assess analgesia requirements before a nociceptive procedure in critically ill sedated patients with TBI.

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Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-08-12T15:44:11Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Hedenir Monteiro Pinheiro - 2016.pdf: 10629960 bytes, checksum: 8e9ad91ef8469eb04b05cd6c8017daf1 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-08-12T15:47:03Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Hedenir Monteiro Pinheiro - 2016.pdf: 10629960 bytes, checksum: 8e9ad91ef8469eb04b05cd6c8017daf1 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-12T15:47:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Hedenir Monteiro Pinheiro - 2016.pdf: 10629960 bytes, checksum: 8e9ad91ef8469eb04b05cd6c8017daf1 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-07-01 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / The consumption of alcohol beverages causes disturbance to society, such as traffic accidents, problems at work and interpersonal violence. The main methods for the detection of alcohol are the use of a breathalyzer and a blood test. Such methods are, however, relatively invasive. The purpose of this work is to develop a portable device and a method capable of performing the dynamic pupillometry to verify the feasibility of detect alcohol use by means of recording pupillary movements under light stimulation. After the device creation, was recorded and collected biometric information of 49 people in sober and inebriated state, producing a database with 356 video. So were selected the most relevant pupillary features. This set of features was subjected to statistical tests and pattern recognition algorithms KNN, Ensemble KNN and SVM. The results showed that pupillometry was performed efficiently with 96% accuracy, the alcohol changes the pupillary behavior and detecting alcohol consumption is feasible when the analysis is done individually and with many videos. / O consumo de bebidas alcoólicas causa transtornos para a sociedade, tais como acidentes de trânsito, problemas no trabalho e violência interpessoal. Os principais métodos para detecção da alcoolemia são o teste com o etilômetro e o exame de sangue. Esses métodos, entretanto, são relativamente invasivos. A proposta desse trabalho é desenvolver um dispositivo portátil e uma metodologia capaz de realizar a pupilometria dinâmica para verificar a viabilidade de se diagnosticar o consumo de álcool por meio da filmagem e estimulação pupilar. Para isso, após o desenvolvimento do dispositivo, realizou-se filmagem e coleta de informações biométricas de 49 pessoas em estado sóbrio e alcoolizadas, produzindo uma base de dados com 356 vídeos. Então, foram selecionadas as características pupilares mais relevantes. Esse conjunto de características foi submetido a testes estatísticos e aos algoritmos de reconhecimento de padrões KNN, Ensemble KNN e SVM. Os resultados mostraram que a pupilometria foi realizada de maneira eficiente com 96% de acurácia, que o álcool altera o comportamento pupilar e que a detecção do consumo de álcool é viável quando a análise é feita de maneira individualizada e são realizados bastantes vídeos.

Le contrôle aérien doit faire face à une forte intensification du trafic aérien. Dans cette situation, la problématique de la charge mentale chez les contrôleurs aériens est une préoccupation majeure pour maintenir le niveau de sécurité actuel. Le système d’aide automatisé ERASMUS a été élaboré afin de réduire la charge mentale chez les contrôleurs aériens. L’objectif d’ERASMUS est de compenser les effets liés à l’intensification du trafic en réduisant de manière subliminale la charge mentale associée à l’augmentation des conflits potentiels. L’objectif principal de cette thèse est de proposer pour la première fois une mesure objective de l’impact du système d’aide ERASMUS sur la charge mentale des contrôleurs aériens. La réalisation de cet objectif a nécessité le développement d’une plateforme originale d’enregistrement et de traitement des mouvements oculaires non intrusive dans un environnement de simulation hautement fidèle. Les mouvements oculaires d’un groupe de contrôleurs aériens experts ont été enregistrés. En accord avec l’hypothèse d’ERASMUS, les résultats ont montré des effets de tailles moyennes à grandes sur l’amplitude des saccades, le temps moyen passé sur les aéronefs et sur la distribution de l’attention allouée à la scène visuelle. De plus, sans ERASMUS, l’augmentation de la densité du trafic a augmenté de manière significative les diamètres pupillaires. A l’opposé, quand ERASMUS est actif, l’intensification du trafic n’a pas impacté significativement les diamètres pupillaires. Nous discutons l’impact d’ERASMUS sur la charge mentale ainsi que l’utilisation des mesures oculométriques dans un environnement de simulation écologique de contrôle aérien. / Air Traffic Control has to handle the strong and constant increase in air traffic density. In this context, mental workload experienced by air traffic controllers is a key research concept to maintain the actual safety level. ERASMUS is an automated aid system designed to reduce air traffic controllers’ workload. The purpose of ERASMUS is to compensate the effects of the air traffic growth by reducing the increased mental workload associated with a greater number of potential conflicts. Prior experiments designed to validate the ERASMUS system showed a reduction in ratings of mental workload, but only subjectives measures were used. In the present thesis, the first goal is to complete these first results by providing, for the first time, a real time objective measure of controllers’ mental workload. In this purpose, we had to develop a new non-intrusive eye-tracking platform in a fully realistic simulation environment. The eye movements of seven controllers, placed in a high-fidelity simulation, were recorded. Traffic sequences were manipulated (with vs. without ERASMUS). Consistent with a reduced workload hypothesis, results showed medium to large effects of ERASMUS on the amplitude of saccades, on the time spent gazing aircraft, and on the distribution of attention over the visual scene. Moreover, without ERASMUS, growth in the traffic density significantly increased pupil diameters. In contrast, when ERASMUS was activated, traffic density growth did not impact significantly pupil diameters. Finally, we discuss the impact of ERASMUS on mental workload and the use of pupillometric measures in an ecological air traffic control environment.

In this thesis, situations were analyzed in which drivers operate infotainment systems (IVIS) while driving. In this, the focus lay on such situations in which drivers operated these secondary tasks successfully. Following that, a resource orientated approach was chosen in contrast to the focus of many other studies. Demonstrating the negative effects of secondary tasks while driving was less central in this thesis. Rather, everyday behavior adaptations were analyzed that enabled drivers to operate secondary tasks successfully while driving. Therefore these adaptations were measured with regards to the following three factors: driving task, secondary task and mental workload. Additionally the influence of several secondary task attributes was analyzed. Thereby especially the perceived interruptibility was researched in detail. The thesis contains 3 different parts: 1. Introduction to research field, 2. Empiric part and 3. Overall discussion. In the first part an introduction and an overview of the current research concerning secondary task operation while driving is presented. The second part contains 3 studies, each presented in manuscript form. The goal of the first study was to show basic behavior adaptations in a driving simulator study that enables drivers to operate secondary tasks while driving. Thereby it became obvious that drivers adapted their driving behavior as well as their activity in the secondary task dynamically to the specific situation. The driving task was prioritized thereby. The adaptations were dependent on the current as well as the anticipated development of the situations and correspondingly sensitive to the variation of a cue to a hazardous driving situation. If drivers were warned (and thereby an anticipation was possible), they reduced especially their activity in the secondary task. In the second study the influence of mental workload and the attributes of a secondary task were analyzed in-depth. Drivers were informed by a noise signal either about an upcoming unknown driving situation or about an upcoming speed reduction situation in this study. It could be shown that if a secondary task can be interrupted without a perceived decline in performance, it is interrupted in demanding driving situations. If an interruption causes a perceived performance loss, the task is interrupted less often, and so the workload is increased (measured with a physiological measurement). Thus, drivers compensate their current demands by behavior adaptations in different factors, depending on the characteristics of a secondary task. The interaction between driving task, secondary task and workload could be proven by this research. Only if a secondary task could be interrupted without a perceived loss of performance drivers interrupted the task before a hazardous situation was reached. In line with the findings from the studies above a setting was developed for the third study that is less bound to the simulation of complex driving situations and thereby independent from specific driving simulator settings. Nevertheless the anticipation of further driving situations and the option to adapt behavior was given to the drivers by the setting to measure the effects described above. Additionally secondary tasks were analyzed that have a high comparability to common IVIS. Thus, a focus was on the influence of tasks that require time critical inputs. As expected, in tasks with time critical inputs the activity was less often reduced, even if a demanding driving situation was announced. Thereby another influencing factor to the perceived interruptibility of secondary tasks could be analyzed. In the presented studies it was shown that drivers anticipate the further development of a situation and adapt their activity in the secondary task dynamically due to several characteristics of this task. For the future evaluation of IVIS, methodological requirements were deduced from the presented studies and a possible setting for further research was discussed. / In dieser Dissertation werden Situationen untersucht, in denen Fahrer während der Fahrt Infotainmentsysteme (In- Vehicle Infotainment Systeme, kurz IVIS) bedienen. Hierbei wird der Fokus auf Situationen gelegt, in denen Fahrer erfolgreich Nebenaufgaben bearbeiten. Im Gegensatz zu einer Vielzahl von anderen Studien wird hier ein ressourcenorientierter Ansatz gewählt. Im Mittelpunkt steht demnach weniger der Nachweis von Leistungseinbußen in der Fahraufgabe durch zusätzliche Aufgaben. Es wird im Gegensatz dazu herausgearbeitet, durch welche alltäglichen Verhaltensanpassungen Fahrer in der Lage sind, Aufgaben zusätzlich zur Fahraufgabe erfolgreich zu bearbeiten. Dazu werden diese Verhaltensanpassungen messbar gemacht. Ein Hauptaugenmerk wird dabei auf die Faktoren Fahraufgabe, Nebenaufgabe und die mentale Beanspruchung gelegt. Des Weiteren wird der Einfluss verschiedener Nebenaufgaben auf das Verhalten analysiert. Dabei wird insbesondere die wahrgenommene Unterbrechbarkeit der Nebenaufgaben detailliert untersucht. Die Arbeit besteht aus 3 Teilen: 1. Hintergrund des Forschungsfeldes, 2.Experimentalteil und 3. zusammenfassende Diskussion. Im ersten Teil der Arbeit wird zunächst eine Einführung in das Forschungsfeld gegeben und anschließend ein Überblick über den aktuellen Forschungsstand in Bezug auf Zweitaufgabenbearbeitung während der Fahrt. Im Experimentalteil werden 3 Studien präsentiert, die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführt wurden (jeweils in Form einer Veröffentlichung). In der ersten Studie war das Ziel grundlegende Verhaltensanpassungen in einer Fahrsimulationsstudie nachzuweisen, die es Fahrern ermöglichen Nebenaufgaben erfolgreich während der Fahrt zu bearbeiten. Dabei wurde deutlich, dass Fahrer ihr Fahrverhalten und ihre Eingabeaktivität in einer Nebenaufgabe der jeweiligen Situation dynamisch anpassen. Die Fahraufgabe wurde dabei priorisiert. Die Verhaltensanpassungen waren sowohl abhängig von der aktuellen, als auch von der antizipierten Situation und zeigten sich demnach abhängig von der Variation eines Hinweisreizes auf eine kritische Verkehrssituation. Als die Fahrer vor einer möglichen Gefahr gewarnt wurden (sie diese also antizipieren konnten), wurde insbesondere die Aktivität in der Nebenaufgabe reduziert. In der daran anschließenden Studie wurde die Rolle der Beanspruchung im Zusammenhang mit den Eigenschaften der Nebenaufgabe näher untersucht. Probanden wurden mithilfe eines Tons entweder auf eine bevorstehende, unbekannte Fahrsituation oder auf eine bevorstehende Geschwindigkeitsreduktion hingewiesen. Es konnte gezeigt werden, dass Fahrer in Situationen, in denen sie den weiteren Fahrverlauf antizipieren und die Nebenaufgabe ohne wahrgenommenen Leistungsverlust unterbrechen konnten, signifikant weniger bedienten. Im Gegensatz dazu zeigte sich in Nebenaufgaben, deren Unterbrechung einen direkten Leistungsverlust nach sich zog, dass Fahrer auch in kritischen Situation gleich viel bedienten. Dieses Verhalten wurde durch eine höhere Anstrengung kompensiert (gemessen mit einem physiologischen Beanspruchungsmaß). Der Zusammenhang der drei Faktoren Fahraufgabe, Nebenaufgabe und Beanspruchung wurde hierbei deutlich. Des Weiteren konnte der Einfluss der Eigenschaften der Nebenaufgaben deutlich gemacht werden: Nur wenn die Unterbrechung der Nebenaufgabe keinen direkten Leistungsverlust zur Folge hatte, wurde diese bereits vor dem Auftreten einer kritischen Situation unterbrochen. Basierend auf den Ergebnissen der ersten beiden Studien wurde für die dritte Studie ein vereinfachtes Setting entwickelt, das weniger auf der Simulation komplexer Fahrsituationen basiert, mithilfe dessen jedoch dennoch die relevanten Effekte messbar sein sollen. Dadurch wird das Setting unabhängiger von einer bestimmten Simulationsumgebung. Dabei wurde den Probanden sowohl ermöglicht relevante Fahrsituationen zu antizipieren als auch ihr Verhalten daran anzupassen. Des Weiteren wurden Nebenaufgaben analysiert, die ähnliche Bedieneingaben erforderten wie gebräuchliche IVIS, und die zum Teil zeitkritische Eingaben erforderten. Wenn Eingaben zeitkritisch gemacht werden mussten, wurde die Nebenaufgabe erwartungsgemäß seltener unterbrochen, auch wenn eine kritische Fahrsituation angekündigt wurde. Dadurch wurde ein weiterer Einflussfaktor auf die wahrgenommene Unterbrechbarkeit von Aufgaben in Fahrsituationen untersucht. In den vorliegenden Studien konnte gezeigt werden, dass Fahrer den weiteren Verlauf von Fahrsituationen antizipieren und ihre Aktivität in einer Nebenaufgabe dynamisch und in Abhängigkeit zu bestimmten Eigenschaften der Nebenaufgabe anpassen. Für die zukünftige Bewertung von IVIS wurden dabei relevante methodische Rahmenbedingungen herausgearbeitet und ein mögliches Setting vorgestellt.