Im Straßenbau sind Tragschichten ohne Bindemittel (ToB) die konstruktive Grundlage des frostsicheren Oberbaus unabhängig von der Bauweise oder der Belastungsklasse. Das mechanische Verformungsverhalten von ToB ist sowohl durch elastische als auch durch plastische Verzerrungen geprägt, wobei die Größe der jeweiligen Dehnungen/Stauchungen u. a. von der Art und Größe der Beanspruchung abhängt. Erschwerend kommt der Einfluss unterschiedlichster, derartige Gemische beeinflussender Randbedingungen hinzu. Verwiesen sei z. B. auf die Materialdichte, den Wassergehalt, Korngrößenverteilungen oder die Kornform. Die thermische Beanspruchung ungebundener Gesteinskorngemische (ofentrockener Zustand) innerhalb des Gebrauchstemperaturbereiches ist für das elastische Materialverhalten als unbedeutende Einflussgröße einzustufen. Dies gilt nicht mehr wenn Wasser im Material vorhanden ist und Temperaturänderungen vom positiven in den negativen °C-Temperaturbereich (oder entgegengesetzt) vorliegen. Die klimatischen Randbedingungen in Deutschland bedingen jedoch sowohl positive als auch negative °C-Temperaturen in den ToB, welche sehr häufig wechseln können. Deshalb ist ein Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit die Untersuchung des elastischen Verformungsverhaltens von Gesteinskorngemischen unter triaxialen Bedingungen und zyklischer Beanspruchung sowie zusätzlicher thermischer Beeinflussung des Materials. Von besonderer Bedeutung hierbei ist die Untersuchung des mechanischen Verformungsverhaltens während des Aggregatzustandswechsels des im Gesteinskorngemisch existenten Wassers von der fluiden in die kristalline Zu-standsform im Zuge der Materialabkühlung bzw. von der kristallinen in die fluide Zustandsform im Zuge der Materialerwärmung. Für die Analyse des spannungsabhängigen Materialverhaltens bei unterschiedlichen Verdichtungsgraden und Wassergehalten sowohl mit als auch ohne zusätzliche thermische Beeinflussung des Materials, stellt die Erarbeitung einer geeigneten Prüfprozedur einen weite-ren essentiell erforderlichen Bearbeitungsschwerpunkt im Rahmen des Untersuchungsprogramms dar. Neben der bekannten Temperaturunabhängigkeit von ToB im positiven °C-Temperaturbereich (Gebrauchstemperaturbereich) kann im Ergebnis der vorliegenden Arbeit festgestellt werden, dass Gleiches gilt wenn das im Gesteinskorngemisch existente Wasser quasi-vollständig kristallisiert ist und dieser Zustand unverändert erhalten bleibt (bzw. eine weitere Abkühlung vorliegt), d. h. die Massenanteile von Wasser in fluider und kristalliner Form als konstant angesehen werden können. Temperaturzustände, welche zwischen den beiden zuvor genannten Sachverhalten eingeordnet werden können (unabhängig davon, ob ein Abkühlungs- oder Erwärmungsprozess vorliegt), beeinflussen das mechanische Verformungsverhalten des Materials infolge des Aggregatzustandswechsels von Was-ser im Gesteinskorngemisch erheblich. Im Rahmen der durchgeführten Untersuchungen kann u. a. herausgearbeitet werden das nicht nur ohne sondern auch bei thermischer Beeinflussung der Wassergehalt dominanten Charakter aufweist. Ein steigender Wassergehalt führt bei thermisch unbeeinflusstem Mate-rial zum bekannten Anstieg der elastischen Materialantwort. Bei thermischer Beeinflussung tritt ein gegenteiliges Phänomen auf. Die elastische Dehnung nimmt bei gleichen Beanspru-chungsrandbedingungen und steigendem Wassergehalt (dränierte Bedingungen) erheblich ab und kann mit dem ansteigenden kristallinen Wasseranteil im Gesteinskorngemisch begründet werden. Die Spannungsabhängigkeit des Gesteinskorngemisches, welche für den thermisch unbeeinflussten Zustand bekannt ist, kann hierbei resultierend aus dem vergleichsweise geringen Kristallisationsfortschritt von Wasser zum Betrachtungszeitpunkt auch für den thermisch beeinflussten Zustand zu Beginn der Abkühlphase bzw. am Ende der Erwärmungsphase festgestellt werden. Sowohl bei quasi-vollständigem Durchfrieren als auch bei fortschrei-tender Materialabkühlung und damit steigender kristalliner Wasseranteile im Gesteinskorngemisch kann im Rahmen der festgelegten Prüfbedingungen, der festgelegten Prüfprozedur und der definierten Beanspruchungszustände linear elastisches Materialverhalten unterstellt werden.

Hintergrund: Schwindel ist ein häufig vorgetragenes Symptom beim Hausarzt. Seine erhöhte Vergesellschaftung mit Ängstlichkeit und Depressivität ist aber bisher zu wenig untersucht worden, ebenso wenig ist dieser Zusammenhang Gegenstand der hausärztlichen Behandlung von Schwindelpatienten. Zielstellung: Kommen unbekannte psychische Hintergründe in Kombination mit Schwindel im hausärztlichen Patientengut häufiger vor als ohne Schwindel? Ergeben sich daraus als Konsequenz unterschiedliche Versorgungsformen durch den Hausarzt? Wie verhält es sich mit deren subjektiven Gesundheitszustand, dem Erfolg der hausärztlichen Behandlung, dem ihnen entgegengebrachten Verständnis und der Häufigkeit der Arztbesuche der Betroffenen? Studiendesign: Prospektive Multicenterstudie in der Allgemeinpraxis Untersuchungsregion: Zehn Hausarztpraxen in Halle a.d. Saale und Nordsachsen/ Leipzig im städtischen und ländlichen Einzugsbereich, welche von Fachärzten für Allgemeinmedizin geführt wurden. Methodik: Die Studie untersuchte insgesamt 590 zufällig am Untersuchungstag eintreffende Patienten in jeweils einer von insgesamt zehn Hausarztpraxen. Die Ausprägung von Schwindelbeschwerden und eventuell vorhandene Merkmale von Ängstlichkeit und Depressivität beim jeweiligen Patienten wurden mit Elementen des Gießener Beschwerdebogens 24 und der Hospital Anxiety and Depression Scale (deutsche Version) untersucht. Ergebnisse: Die Patienten wurden in eine Gruppe mit relevanten (29,7%, n=175) und in eine Gruppe ohne relevante Schwindelbeschwerden (70,3%, n=408) eingeteilt (Cut off >=8 nach GBB 24). Die Gruppe mit relevantem Schwindel wies häufiger Merkmale für Ängstlichkeit (p<0,001) und Depressivität (p<0,001) in allen Altersgruppen auf, zeigte sich unzufriedener mit ihrem Behandlungserfolg (p=0,004), schätzte ihren aktuellen Gesundheitszustand schlechter ein (p<0,001) und konsultierte ihren Hausarzt in den letzten zwölf Monaten häufiger (p=0,020). Sie stellten sich nach ICPC-2 häufiger wegen neurologischer (p<0,001), psychologischer (p=0,026) und unspezifischer Beschwerden (p<0,001) vor. Sie erhielten mehr Diagnosen aus den ICD-10-Kapitel V (Psychische und Verhaltensstörungen) (p=0,030). Diese Patienten waren nach HADS-D auch häufiger psychisch auffällig (p<0,001). Relevanter Schwindel kam bei Frauen aller Altersgruppen häufiger vor als bei Männern (p<0,001). Dennoch ergaben sich keine Behandlungsunterschiede durch die Hausärzte zwischen beiden Gruppen (p=0,101 bis 0,930 je nach ärztlicher Maßnahme). Schlussfolgerung: Schwindelpatienten weisen häufger Ängstlichkeit und Depressivität auf, welche den Schwindel unterhalten. Dieser Zusammenhang sollte in der Sprechstunde bedacht werden. Die psychischen Hintergründe sollten vom Hausarzt aufgedeckt und behandelt werden. Dadurch könnte der Schwindel und damit der subjektive Gesundheitszustand der betroffenen Patienten verbessert und die Inanspruchnahme des Gesundheitswesens verringert werden.

Die Informations- und Kommunikationstechnologien haben die Arbeitswelt grundlegend verändert. Durch den Einsatz komplexer, hochautomatisierter Systeme werden an die kognitive Leistungsfähigkeit und Belastbarkeit von Arbeitnehmern hohe Anforderungen gestellt. Über die Ermittlung der psychischen Beanspruchung des Menschen an Arbeitsplätzen mit hohen kognitiven Anforderungen wird es möglich, eine Über- oder Unterbeanspruchung zu vermeiden. Gegenstand der Dissertation ist deshalb die Entwicklung, Implementierung und der Test eines neuen Systems zur kontinuierlichen Bewertung psychischer Beanspruchung an informationsintensiven Arbeitsplätzen auf Basis des Elektroenzephalogramms. Im theoretischen Teil der Arbeit werden die Konzepte zur Definition der psychischen Beanspruchung und Modelle zur Beschreibung der menschlichen Informationsverarbeitung zusammengestellt. Die Auswertung einer Reihe von Experimenten ist die Basis für die Konzeption und den Test des neuen Systems zur Indexierung der psychischen Beanspruchung. Die Aufgabenbatterie, die Stichprobenbeschreibung, der Versuchsaufbau und -ablauf sind Bestandteil des experimentellen Teils der Arbeit. Während der Aufgabenlösung wird von den Probanden das Elektroenzephalogramm mit 25 Kanälen abgeleitet. Es folgt eine Artefakteliminierung, für die ein neues automatisch und in Echtzeit arbeitendes Verfahren entwickelt wurde. Die Klassifikation und damit die Indexierung von Segmenten des Elektroenzephalogramms in die Klassen niedriger, mittlerer oder hoher Beanspruchung erfolgt auf Basis einer ebenfalls neu entwickelten Methode, deren Grundlage Dual Frequency Head Maps sind. Damit ist ein vollständiges System entstanden, das die einzelnen Verfahrensschritte integriert und die Aufgabenstellung der Arbeit erfüllt: Es kann an informationsintensiven Arbeitsplätzen eingesetzt werden, um kontinuierlich die Bewertung der psychischen Beanspruchung auf Basis des Elektroenzephalogramms vorzunehmen. / Advanced information and communication technology has fundamentally changed the working environment. Complex and highly automated systems impose high demands on employees with respect to cognitive capacity and the ability to cope with workload. The registration of mental workload of employees on-site at workplaces with high cognitive demands enables preventing over- or underload. The subject of this dissertation is therefore the development, implementation and testing of a novel system for continuous assessment of mental workload at information intensive workplaces on the basis of the electroencephalogram. In the theoretical section of the thesis concepts for defining mental workload are given; furthermore, models for describing human information processing are introduced and the relevant terminology such as strain, workload, and performance is clarified. Evaluation of an array of experiments with cognitive tasks forms the basis for the conceptual design and testing of the novel system for indexing mental workload. Descriptions of these tasks, the sample, the experimental set-up and procedure are included in the experimental section. The electroencephalogram with 25 channels was recorded from the subjects while performing the tasks. Subsequently, an artifact elimination was carried out, for which a new, automated, and real-time capable procedure has been developed. Segments from the electroencephalogram are classified and thusly indexed into classes of low, medium, and high workload on the basis of a likewise newly developed method, whose central element are Dual Frequency Head Maps. Hence, a complete system emerges that integrates the single processing steps and satisfies the scope of this thesis: It can be applied on-site at information intensive workplaces for continuous assessment of mental workload on the basis of the electroencephalogram.

Eine Analyse der wirkenden Belastungen im intakten als auch frakturierten Knochen liegt bisher nicht vor. Hypothese der vorliegenden Arbeit ist, dass ein besseres Verständnis der mechanischen Beanspruchungen die Basis für eine Optimierung der Rahmenbedingungen der Frakturheilung bildet. Ziel dieser Arbeit ist es, am Beispiel der unteren Extremität die wirkenden Belastungen zu analysieren und für exemplarische Situationen im Hinblick auf ihre Bedeutung für die Frakturheilung zu diskutieren. Ausgehend von ersten validierten Analysen der muskuloskelettalen Belastungen wird auf die Bedeutung der Weichteile für die Beanspruchung langer Röhrenknochen eingegangen. Dem schliessen sich Betrachtungen über die mechanischen Rahmenbedingungen bei der Versorgung von Tibiafrakturen mit unterschiedlichen Osteosyntheseformen an: Unaufgebohrte Marknagelung, interne Fixation und externe Fixation mit Ringfixateur. Abschliessend werden am Beispiel von Messungen der Frakturspaltbewegungen weitere Einflüsse auf die mechanischen Rahmenbedingungen der Heilung diskutiert. Durch die vorliegende Arbeit wird die Bedeutung der ausgeglichenen Muskelaktivität für die mechanischen Rahmenbedingungen der Frakturheilung illustriert. Es werden Grenzindikationen für den Einsatz einzelner Implantate aufgezeigt und mögliche Konzepte für die Nachbehandlung diskutiert. Langfristig werden die aufgezeigten Verfahren in präoperativen Planungen zum Einsatz kommen und beanspruchungsgerechte Osteosynthesen, Umstellungen und Korrekturen des muskuloskelettalen Systems ermöglichen. / Analyses of the loading conditions in intact and fractured long bones are so far not available. The hypothesis of the current work was that a better understanding of the mechanical loading may form the basis for an optimization of the boundary conditions during fracture healing. The goal was to determine the loading conditions in the lower limb and to discuss its significance for fracture healing. Based on a validated analysis of musculo-skeletal loading, the significance of the soft tissues for the mechanical loading conditions is discussed. The mechanical conditions are evaluated in fracture treatment by means of unreamed nailing, internal fixation and external fixation with a ring fixator. Finally, influences on the mechanical boundary conditions during healing are discussed using the example of fracture gap movements in patients treated by the Ilizarov method. The presented work illustrates the importance of the coordinated activity of muscles that leads to a balanced loading condition at the fracture during healing. Critical conditions for the bone as well as for the different implant types are described and possible concepts for a post operative treatment are discussed. In the long term, the demonstrated methods will allow preoperative planing of correction osteotomies and fracture treatment for individual patients and specific clinical situations.

In der vorliegenden Untersuchung wurde ein arbeitspsychologisches Problem thematisiert, dass in Mensch-Maschine-Systemen auftritt. <br /> In Mensch-Maschine-Systemen werden Informationen in kodierter Form ausgetauscht. Diese inhaltlich verkürzte Informationsübertragung hat den Vorteil, keine lange Zustandsbeschreibung zu benötigen, so dass der Mensch auf die veränderten Zustände schnell und effizient reagieren kann. Dies wird aber nur dann ermöglicht, wenn der Mensch die kodierten Informationen (Kodes) vorher erlernten Bedeutungen zuordnen kann. Je nach Art der kodierten Informationen (visuelle, akustische oder alphanumerische Signale) wurden Gestaltungsempfehlungen für Kodealphabete entwickelt. <br /> Für Operateure resultiert die mentale Belastung durch Dekodierungsprozesse vor allem aus dem Umfang des Kodealphabetes (Anzahl von Kodezeichen), der wahrnehmungsmäßigen Gestaltung der Kodes und den Regeln über die Zuordnung von Bedeutungen zu Kodezeichen. <br /> <br /> Die Entscheidung über die Güte von Kodealphabeten geschieht in der Arbeitspsychologie in der Regel über Leistungsindikatoren. Dies sind üblicherweise die zur Dekodierung der Kodes benötigte Zeit und dabei auftretende Zuordnungsfehler. Psychophysiologische Daten werden oft nicht herangezogen.<br /> Fraglich ist allerdings, ob Zeiten und Fehler allein verlässliche Indikatoren für den kognitiven Aufwand bei Dekodierungsprozessen sind, da im hochgeübten Zustand bei gleichen Alphabetlängen, aber unterschiedlicher Kodezeichengestaltung sich häufig die mittleren Dekodierungszeiten zwischen Kodealphabeten nicht signifikant unterscheiden und Fehler überhaupt nicht auftreten. <br /> Die in der vorliegenden Arbeit postulierte Notwendigkeit der Ableitung von Biosignalen gründet sich auf die Annahme, dass mit ihrer Hilfe zusätzliche Informationen über die mentale Beanspruchung bei Dekodierungsprozessen gewonnen werden können, die mit der Erhebung von Leistungsdaten nicht erfasst werden. Denn gerade dann, wenn sich die Leistungsdaten zweier Kodealphabete nicht unterscheiden, können psychophysiologische Daten unterschiedliche Aspekte mentaler Beanspruchung erfassen, die mit Hilfe von Leistungsdaten nicht bestimmt werden können. <br /> Daher wird in Erweiterung des etablierten Untersuchungsansatzes vorgeschlagen, Biosignale als dritten Datenbereich, neben Leistungsdaten und subjektiven Daten mentaler Beanspruchung, abzuleiten, um zusätzliche Informationen über die mentale Beanspruchung bei Dekodierungsprozessen zu erhalten.<br /> Diese Annahme sollte mit Hilfe der Ableitung von Biosignalen überprüft werden. <br /> <br /> Der Begriff mentaler Beanspruchung wird in der bisherigen Literatur nur unzureichend definiert und differenziert. Daher wird zur Untersuchung dieses Konzepts, die wissenschaftliche Literatur berücksichtigend, ein erweitertes Modell mentaler Beanspruchung vorgestellt.<br /> Dabei wird die mentale Beanspruchung abgegrenzt von der emotionalen Beanspruchung. Mentale Beanspruchung wird weiterhin unterschieden in psychomotorische, perzeptive und kognitive Beanspruchung. Diese Aspekte mentaler Beanspruchung werden jeweils vom psychomotorischen, perzeptiven oder kognitiven Aufwand der zu bearbeitenden Aufgabe ausgelöst.<br /> <br /> In der vorliegenden Untersuchung wurden zwei zentrale Fragestellungen untersucht:<br /> Einerseits wurde die Analyse der anwendungsbezogenen Frage fokussiert, inwieweit psychophysiologische Indikatoren mentaler Beanspruchung über die Leistungsdaten (Dekodierungszeiten und Fehleranzahl) hinaus, zusätzliche Informationen zur Bestimmung der Güte von Kodealphabeten liefern. <br /> Andererseits wurde der Forschungsaspekt untersucht, inwieweit psychophysiologische Indikatoren mentaler Beanspruchung die zur Dekodierung notwendigen perzeptiven und kognitiven Aspekte mentaler Beanspruchung differenzieren können. Emotionale Beanspruchung war nicht Gegenstand der Analysen, weshalb in der Operationalisierung versucht wurde, sie weitgehend zu vermeiden. Psychomotorische Beanspruchung als dritter Aspekt mentaler Beanspruchung (neben perzeptiver und kognitiver Beanspruchung) wurde für beide Experimentalgruppen weitgehend konstant gehalten.<br /> <br /> In Lernexperimenten hatten zwei anhand eines Lern- und Gedächtnistests homogenisierte Stichproben jeweils die Bedeutung von 54 Kodes eines Kodealphabets zu erwerben. Dabei wurde jeder der zwei unahbhängigen Stichproben ein anderes Kodealphabet vorgelegt, wobei sich die Kodealphabete hinsichtlich Buchstabenanzahl (Kodelänge) und anzuwendender Zuordnungsregeln unterschieden. Damit differierten die Kodealphabete im perzeptiven und kognitiven Aspekt mentaler Beanspruchung.<br /> Die Kombination der Abkürzungen entsprach den in einer Feuerwehrleitzentrale verwendeten (Kurzbeschreibungen von Notfallsituationen). In der Lernphase wurden den Probanden zunächst die Kodealphabete geblockt mit ihren Bedeutungen präsentiert. <br /> Anschließend wurden die Kodes (ohne deren Bedeutung) in sechs aufeinanderfolgenden Prüfphasen randomisiert einzeln dargeboten, wobei die Probanden instruiert waren, die Bedeutung der jeweiligen Kodes in ein Mikrofon zu sprechen. <br /> Während des gesamten Experiments wurden, neben Leistungsdaten (Dekodierungszeiten und Fehleranzahl) und subjektiven Daten über die mentale Beanspruchung im Verlauf der Experimente, folgende zentralnervöse und peripherphysiologische Biosignale abgeleitet: Blutdruck, Herzrate, phasische und tonische elektrodermale Aktivität und Elektroenzephalogramm. Aus ihnen wurden zunächst 13 peripherphysiologische und 7 zentralnervöse Parameter berechnet, von denen 7 peripherphysiologische und 3 zentralnervöse Parameter die statistischen Voraussetzungen (Einschlusskriterien) soweit erfüllten, dass sie in die inferenzstatistische Datenanalyse einbezogen wurden.<br /> <br /> Leistungsdaten und subjektive Beanspruchungseinschätzungen der Versuchsdurchgänge wurden zu den psychophysiologischen Parametern in Beziehung gesetzt. Die Befunde zeigen, dass mittels der psychophysiologischen Daten zusätzliche Erkenntnisse über den kognitiven Aufwand gewonnen werden können.<br /> <br /> Als weitere Analyse wurden die Kodes post hoc in zwei neue Kodealphabete eingeteilt. Ziel dieser Analyse war es, die Unterschiede zwischen beiden Kodealphabeten zu erhöhen, um deutlichere reizbezogene psychophysiologische Unterschiede in den EEG-Daten zwischen den Kodealphabeten zu erhalten. Dazu wurde diejenigen, hinsichtlich ihrer Bedeutung, parallelen Kodes in beiden Kodealphabeten ausgewählt, die sich in der Dekodierungszeit maximal voneinander unterschieden. Eine erneute Analyse der EEG-Daten erbrachte jedoch keine Verbesserung der Ergebnisse.<br /> <br /> Drei Hauptergebnisse bezüglich der psychophysiologischen Parameter konnten festgestellt werden:<br /> Das erste Ergebnis ist für die psychophysiologische Methodik bedeutsam. Viele psychophysiologische Parameter unterschieden zwischen den Prüfphasen und zeigen damit eine hinreichende Sensitivität zur Untersuchung mentaler Beanspruchung bei Dekodierungsprozessen an. Dazu gehören die Anzahl der spontanen Hautleitwertsreaktionen, die Amplitude der Hautleitwertsreaktionen, das Hautleitwertsniveau, die Herzrate, die Herzratendifferenz und das Beta-2-Band des EEG. Diese Parameter zeigen einen ähnlichen Verlauf wie die Leistungsdaten. Dies zeigt, dass es möglich ist, die hier operationaliserte Art mentaler Beanspruchung in Form von Dekodierungsprozessen psychophysiologisch zu analysieren.<br /> <br /> Ein zweites Ergebnis betrifft die Möglichkeit, Unterschiede mentaler Beanspruchung zwischen beiden Gruppen psychophysiologisch abzubilden:<br /> Das Hautleitwertsniveau und das Theta-Frequenzband des Spontan-EEG zeigten Unterschiede zwischen beiden Stichproben von der ersten Prüfphase an. Diese Parameter indizieren unterschiedlichen kognitiven Aufwand in beiden Stichproben über alle Prüfphasen.<br /> <br /> Das wichtigste Ergebnis betrifft die Frage nach einem Informationsgewinn bei Einsatz psychophysiologischer Methoden zur Bewertung der Güte von Kodealphabeten: <br /> Einen tatsächlichen Informationsgewinn gegenüber den Leistungsdaten zeigte die Amplitude der elektrodermalen Aktivität und die Herzraten-Differenz an. Denn in den späteren Prüfphasen, wenn sich die Leistungsdaten beider Kodealphabete nicht mehr unterschieden, konnten unterschiedliche Ausprägungen dieser psychophysiologischen Parameter zwischen beiden Kodealphabeten verzeichnet werden. Damit konnten unterschiedliche Aspekte mentaler Beanspruchung in beiden Kodealphabeten in den späteren Prüfphasen erfasst werden, in denen sich die Leistungsdaten nicht mehr unterschieden. <br /> <br /> Alle drei Ergebnisse zeigen, dass es, trotz erheblichen technischen und methodischen Aufwands, sinnvoll erscheint, bei der Charakterisierung mentaler Belastungen und für die Gestaltung von Kodealphabeten auch psychophysiologische Daten heranzuziehen, da zusätzliche Informationen über den perzeptiven und kognitiven Dekodierungsaufwand gewonnen werden können. / In this study a problem from the work psychology was focussed, which appears in human-machine systems.<br /> In human-machine systems informations were exchanged as codes. Using this kind of shortened information transmission needs no long description of the system state, so that the operator can react to the changed system state in a quick and efficient way. This is possible only in this case, if the operator has learned the meaning of the codes before. For the different kinds of coded informations (visual, acoustic or alphanumeric signals) special recommendations for their design were developed.<br /> Mental workload caused by decoding processes resulting from the size of the code alphabet, the percepted design of the codes, and the rules about the allocation of code meanings.<br /> <br /> The decision about the validity of code alphabets in work psychology is normally made by indicators of performance, which are the decoding times and decoding mistakes. Nearly all studies do not refer to psychophysiological data. <br /> It is questioned, if times and mistakes alone are valid indicators for the cognitive cost, because in well learned state and for the same size of the code alphabet but different design of the codes, the decoding times between code alphabets are not significantly different, and mistakes do not appear.<br /> This study postulates a necessity for the registration of psychophysiological data, so that additionally informations, which are not included in the performance data, can be examined. If the performance data does not differ between two code alphabets, psychophysiological data measures different aspects of mental workload, which could not be detected by performance data. To enlarge the established approach, it is recommended to registrate biosignals as a third domain of data to get additional informations about decoding processes.<br /> These hypotheses should be verified by registration of biosignals.<br /> <br /> There are vague definitions and deficient differentiations of the concept of mental workload in the scientific publications. To examine mental workload an enlarged model of mental workload is presented. Mental workload is delimited from emotional strain. Furthermore mental workload is differentiated in psychomotoric, perceptive, and cognitive aspects. These aspects of mental workload are caused by the psychomotoric, perceptive, and cognitive cost, which are initiated by the assigned task.<br /> <br /> Two main questions were examined in this study. <br /> First question refers to applied research. Do psychophysiological indicators of mental workload provide more information about the validity of code alphabets than performance data?<br /> The second question refers to what extent psychophysiological indicators of mental workload necessary for the decoding process could differentiate the perceptive and cognitive aspects of mental workload. <br /> <br /> >The emotional strain was not the objective of this study, therefore it was excluded from the experimental design.<br /> Psychomotoric workload as the third aspect of mental workload was a constant value for both experimental samples.<br /> <br /> In two learning experiments two samples with identical habituational memory performance were instructed to learn the meaning of 54 codes of a code alphabet. Both samples was presented another code alphabet, which differed in the number of included letters and the allocation rules. Thus the two code alphabets differed in the perceptive and in the cognitive aspect of mental workload.<br /> The combination of abbreviations was comparable to those used in a fire station. In a learning phase the code alphabets were presented with their meanings. Afterwards the codes were presented without their meanings in six following tests phases. Subjects were instructed to answer in a microphone. <br /> During the whole experiment performance data, subjective data of perceived strain, and psychophysiological data were registrated. The psychophysiological data contained: blood pressure, heart rate, phasic and tonic electrodermal activity, and the EEG. Thirteen peripherphysiological and seven EEG parameters were extracted from these raw data. Seven peripherphysiological and three EEG parameters accomplished the statistical premises and were included to further statistical analysis.<br /> Performance data and subjective data were set in relation to the psychophysiological parameters. The outcomes showed that using psychophysiological data generate additional informations about the cognitive cost.<br /> <br /> For further analysis the code items were divided into two new code alphabets. The intention of this analysis was to maximize the difference between the two code alphabets to get more stimuli based psychophysiological differences in the EEG data. This analysis included those pairs of codes with identical meaning and maximum difference in their decoding time. This further analysis did not improve the outcomes. <br /> <br /> Three main outcomes in respect to the psychophysiological data were detected. <br /> The first one is an important outcome for psychophysiological methodology. Many psychophysiological parameters differ between the test phases and thus show a sufficient sensitivity to examine mental workload in decoding processes. The number of spontaneous electrodermal responses, the amplitude of electrodermal responses, the electrodermal level, the heart rate, the heart rate difference, and the beta-2 frequency band of the EEG belong to these parameters. These parameters show a similar distribution like performance data. This shows the possibility of the operationalized mental workload through decoding processes analysable with psychophysiological methods.<br /> A second outcome concerns the possibility to show differences in mental workload between both samples in psychophysiological parameters:<br /> The electrodermal level and the theta frequency band of the EEG showed differences between both samples beginning from the first test phase. These parameters indicate different cognitive cost in both samples in all test phases.<br /> <br /> The most important outcome regards to the profit of information by using psychophysiological methods to test the validity of code alphabets. The amplitude of the electrodermal responses and the heart rate difference shows a surplus of information compared to performance data. Thus in later test phases, in which the performance data did no longer differ, different characteristics of psychophysiological parameters between both code alphabets were registrated. Therefore different aspects of mental workload could be quantified.<br /> <br /> All three outcomes showed that, nevertheless of the considerable technical and methodological expenditure, it is reasonable to use psychophysiological data to design code alphabets, because it supplies additional information about the perceptional and cognitive cost of the decoding processes.

In der vorliegenden Untersuchung wurden in die Analyse von Belastungs-Beanspruchungs-Bewältigungsprozessen im Lehrerberuf neben individuellen und beruflichen auch familiäre Einflussfaktoren einbezogen. Ziel war es, sowohl Risikofaktoren der Dienstunfähigkeit als auch Protektivfaktoren der Dienstfähigkeit für die Berufgruppe zu ermitteln. In einer vergleichenden Querschnittsstudie wurden hierzu 50-60-jährige dienstunfähige und dienstfähige Lehrerinnen und Lehrer verschiedener Schulformen betrachtet. Im Ergebnis logistischer Regressionsanalysen stellten sich psychosomatische Beschwerden, Teilzeitbeschäftigung, das Aufsuchen professioneller Hilfe und individuelle Bewältigungsstile als Risikofaktoren der Dienstunfähigkeit bei Lehrkräften dar. Anhand von Strukturgleichungsmodellen konnten psychische Stabilität, konstruktiv-aktives Coping, Arbeitszufriedenheit, soziale Unterstützung durch die Schulleitung und positives Schulklima als Protektivfaktoren der Dienstfähigkeit bei Lehrkräften identifiziert werden. Klassifizierungsanalysen zeigten, dass dienstfähige Lehrkräfte mit geringer gesundheitlicher Beanspruchung und guter Arbeitsfähigkeit durch eine hohe Arbeitszufriedenheit, ausgeprägtes positives Coping und geringe Rollenkonflikte an der Schnittstelle Beruf-Familie gekennzeichnet waren.

Zur ergonomischen Analyse manueller Arbeitsprozesse wird an der Professur Arbeitswissenschaft ein Modell für dynamische Beanspruchungen entwickelt. Dazu wurden diese analytisch zerlegt und parametrisiert. In einem Laborversuchsstand werden elementare dynamische Beanspruchungen einzelner Körperteile systematisch mittels elektromyografischer Messung der beteiligten Muskeln untersucht und anschließend analysiert. Es konnten Zusammenhänge zwischen den Belastungsgrößen Bewegungsgeschwindigkeit, Bewegungswiderstand (Moment) und Bewegungsrichtung und der Beanspruchungsgröße der elektrischen Muskelaktivität gezeigt werden.

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.

Im Straßenbau sind Tragschichten ohne Bindemittel (ToB) die konstruktive Grundlage des frostsicheren Oberbaus unabhängig von der Bauweise oder der Belastungsklasse. Das mechanische Verformungsverhalten von ToB ist sowohl durch elastische als auch durch plastische Verzerrungen geprägt, wobei die Größe der jeweiligen Dehnungen/Stauchungen u. a. von der Art und Größe der Beanspruchung abhängt. Erschwerend kommt der Einfluss unterschiedlichster, derartige Gemische beeinflussender Randbedingungen hinzu. Verwiesen sei z. B. auf die Materialdichte, den Wassergehalt, Korngrößenverteilungen oder die Kornform. Die thermische Beanspruchung ungebundener Gesteinskorngemische (ofentrockener Zustand) innerhalb des Gebrauchstemperaturbereiches ist für das elastische Materialverhalten als unbedeutende Einflussgröße einzustufen. Dies gilt nicht mehr wenn Wasser im Material vorhanden ist und Temperaturänderungen vom positiven in den negativen °C-Temperaturbereich (oder entgegengesetzt) vorliegen. Die klimatischen Randbedingungen in Deutschland bedingen jedoch sowohl positive als auch negative °C-Temperaturen in den ToB, welche sehr häufig wechseln können. Deshalb ist ein Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit die Untersuchung des elastischen Verformungsverhaltens von Gesteinskorngemischen unter triaxialen Bedingungen und zyklischer Beanspruchung sowie zusätzlicher thermischer Beeinflussung des Materials. Von besonderer Bedeutung hierbei ist die Untersuchung des mechanischen Verformungsverhaltens während des Aggregatzustandswechsels des im Gesteinskorngemisch existenten Wassers von der fluiden in die kristalline Zu-standsform im Zuge der Materialabkühlung bzw. von der kristallinen in die fluide Zustandsform im Zuge der Materialerwärmung. Für die Analyse des spannungsabhängigen Materialverhaltens bei unterschiedlichen Verdichtungsgraden und Wassergehalten sowohl mit als auch ohne zusätzliche thermische Beeinflussung des Materials, stellt die Erarbeitung einer geeigneten Prüfprozedur einen weite-ren essentiell erforderlichen Bearbeitungsschwerpunkt im Rahmen des Untersuchungsprogramms dar. Neben der bekannten Temperaturunabhängigkeit von ToB im positiven °C-Temperaturbereich (Gebrauchstemperaturbereich) kann im Ergebnis der vorliegenden Arbeit festgestellt werden, dass Gleiches gilt wenn das im Gesteinskorngemisch existente Wasser quasi-vollständig kristallisiert ist und dieser Zustand unverändert erhalten bleibt (bzw. eine weitere Abkühlung vorliegt), d. h. die Massenanteile von Wasser in fluider und kristalliner Form als konstant angesehen werden können. Temperaturzustände, welche zwischen den beiden zuvor genannten Sachverhalten eingeordnet werden können (unabhängig davon, ob ein Abkühlungs- oder Erwärmungsprozess vorliegt), beeinflussen das mechanische Verformungsverhalten des Materials infolge des Aggregatzustandswechsels von Was-ser im Gesteinskorngemisch erheblich. Im Rahmen der durchgeführten Untersuchungen kann u. a. herausgearbeitet werden das nicht nur ohne sondern auch bei thermischer Beeinflussung der Wassergehalt dominanten Charakter aufweist. Ein steigender Wassergehalt führt bei thermisch unbeeinflusstem Mate-rial zum bekannten Anstieg der elastischen Materialantwort. Bei thermischer Beeinflussung tritt ein gegenteiliges Phänomen auf. Die elastische Dehnung nimmt bei gleichen Beanspru-chungsrandbedingungen und steigendem Wassergehalt (dränierte Bedingungen) erheblich ab und kann mit dem ansteigenden kristallinen Wasseranteil im Gesteinskorngemisch begründet werden. Die Spannungsabhängigkeit des Gesteinskorngemisches, welche für den thermisch unbeeinflussten Zustand bekannt ist, kann hierbei resultierend aus dem vergleichsweise geringen Kristallisationsfortschritt von Wasser zum Betrachtungszeitpunkt auch für den thermisch beeinflussten Zustand zu Beginn der Abkühlphase bzw. am Ende der Erwärmungsphase festgestellt werden. Sowohl bei quasi-vollständigem Durchfrieren als auch bei fortschrei-tender Materialabkühlung und damit steigender kristalliner Wasseranteile im Gesteinskorngemisch kann im Rahmen der festgelegten Prüfbedingungen, der festgelegten Prüfprozedur und der definierten Beanspruchungszustände linear elastisches Materialverhalten unterstellt werden.

Die vorliegende Dissertation nähert sich aktuellen Kontroversen in der Forschung zur kognitiven Beanspruchung in Lehr-Lernsituationen im Zusammenhang mit der Abgrenzung und dem Zusammenspiel ressourcenbeanspruchender Faktoren unter einer zeitbezogenen Perspektive. In einem neuartigen Forschungsansatz werden zu diesem Zweck experimentelle Aufgaben aus der kognitiven Grundlagenforschung angewendet und verschiedene Methoden zur Erfassung der kognitiven Beanspruchung und der Betrachtung zugrunde liegender kognitiver Prozesse kombiniert. Zusammenfassend betonen die gewonnenen Erkenntnisse eine prozessgeleitete Rekonzeptualisierung des bestehenden theoretischen Rahmenmodells der kognitiven Beanspruchung und unterstreichen zusätzlich die Bedeutung eines multimethodischen Ansatzes zur kontinuierlichen Erfassung der kognitiven Beanspruchung. Auf praktischer Seite lassen sich zentrale Hinweise für die Entwicklung adaptiver Algorithmen sowie eine an den Lernenden orientierte Gestaltung instruktionaler Prozesse ableiten, welche den Weg zu intelligenten Lehr-Lernsystemen eröffnen. / This thesis addresses ongoing controversies in cognitive load research related to the scope and interplay of resource-demanding factors in instructional situations on a temporal perspective. In a novel approach, it applies experimental task frameworks from basic cognitive research and combines different methods for assessing cognitive load and underlying cognitive processes. Taken together, the obtained evidence emphasizes a process-related reconceptualization of the existing theoretical cognitive load framework and underlines the importance of a multimethod-approach to continuous cognitive load assessment. On a practical side, it informs the development of adaptive algorithms and the learner-aligned design of instructional support and thus leverages a pathway towards intelligent educational assistants.