The present work reviews the experimental literature on the acute effects of alcohol on human behaviour related to driving performance. A meta-analysis was conducted which includes studies published between 1954 and 2007 in order to provide a comprehensive knowledge of the substance alcohol. 450 studies reporting 5,300 findings were selected from over 12,000 references after applying certain in- and exclusion criteria. Thus, the present meta-analysis comprises far more studies than reviews on alcohol up to now. In the selected studies, different performance tests were conducted which were relevant for driving. The classification system used in this work assigns these tests to eight categories. The main categories consist of several sub categories classifying the tasks more precisely. The main categories were: (1) visual functions, (2) attention (including vigilance), (3) divided attention, (4) en-/decoding (including information processing and memory), (5) reaction time (including simple reaction time and choice reaction time), (6) psychomotor skills, (7) tracking and (8) driving. In addition to the performance aspect, the classification system takes into account mood and social behaviour variables related to driving safety like tiredness or aggression. Following the evaluation method of vote-counting, the number of significant findings and the number of non-significant findings were summarised per blood alcohol concentration (BAC) group. Thereby, a quantitative estimation of the effects of alcohol depending on the BAC was established, the so-called impairment function, which shows the percentage of significantly impaired findings. In order to provide a general overview of alcohol effects on driving-related performance, a global impairment function was established by aggregating all performance findings. The function is nearly linear with about 30% significant findings at a BAC of 0.05% and 50% significant findings at a BAC of 0.08%. In addition, more specific impairment functions considering only the findings of the single behavioural categories were calculated. The results revealed that impairment depends not only on the BAC, but also clearly differs between most of the performance categories. Tracking and driving performance were most affected by alcohol with impairment beginning at very low BACs of 0.02%. Also psychomotor skills were considerably affected by rather low BACs. Impairment of visual functions and information processing occurred at BACs of 0.04% and increased substantially with higher BACs. Impairment in memory tests could be found with very low BACs of 0.02%, but varied depending on the kind of memory. Performance decrements in divided attention tests could also be found with very low BACs in some studies. Attention started to be impaired at 0.04% BAC, but – as in vigilance tasks – considerable impairment only occurred at higher BACs. Choice reaction time was affected at lower BACs than simple reaction time, which was – together with the critical flicker fusion frequency – the least sensitive parameter to the effects of alcohol. To conclude, most skills which are relevant for the safe operation of a vehicle are clearly impaired by BACs of 0.05%, with motor functions being more affected than cognitive functions and complex tasks more than simple tasks. Generally, the results provided no evidence of a threshold effect for alcohol. There was no driving-related performance category for which a sudden transition from unimpaired to impaired occurred at a particular BAC level. In addition, a comparison was made between the present meta-analysis and two reviews of Moskowitz (Moskowitz & Fiorentino, 2000; Moskowitz & Robinson, 1988). Moskowitz reported much lower BACs at which performance was impaired. The reasons for this discrepancy lies in a different way to review scientific findings. On the one hand, Moskowitz focused on significant findings when selecting studies and findings for his reviews. On the other hand, the evaluation method used by Moskowitz ignored non-significant findings and counted each study once at the lowest BAC for which impairment was found. Those non-significant findings are as important as the significant ones in order to determine thresholds of impairment. Therefore, in contrast to Moskowitz, the present work describes the effects of alcohol with functions considering also the non-significant findings. The significance of the non-significant is emphasized with respect to the selection procedure as well as to the evaluation method. / Die vorliegende Arbeit gibt einen umfassenden Überblick experimenteller Studien, die die akute Wirkung von Alkohol auf fahrrelevante Leistungen untersuchen. Hierzu wurde eine Metaanalyse durchgeführt, in der Studien von 1954 bis 2007 berücksichtigt wurden. Aus über 12.000 Referenzen wurden 450 Studien mit insgesamt 5.300 Befunden nach vorher festgelegten Ein- und Ausschlusskriterien ausgewählt. So umfasst die vorliegende Metaanalyse weit mehr Studien als die bisherigen veröffentlichten Literaturüberlicke. In den ausgewählten Studien kamen verschiedene Leistungstests zur Anwendung, um die Effekte von Alkohol auf fahrrelevante Leistungen zu überprüfen. Diese Tests wurden in acht Kategorien klassifiziert: (1) visuelle Funktionen, (2) Aufmerksamkeit (einschließlich Vigilanz), (3) geteilte Aufmerksamkeit, (4) En-/ Dekodierung (einschließlich Informationsverarbeitung und Gedächtnis), (5) Reaktionszeit (einschließlich Einfachreaktionszeit und Wahlreaktionszeit), (6) psychomotorische Fähigkeiten, (7) Tracking und (8) Fahren. Neben den Leistungsaspekten berücksichtigt das in der vorliegenden Arbeit verwendete Klassifikationssystem auch andere für die Fahrleistung relevante Aspekte der beiden Bereiche subjektives Befinden und soziales Verhalten, wie beispielsweise Müdigkeit oder Aggressivität. Gemäß der Vote-counting-Methode wurde die Anzahl der signifikanten und nicht-signifikanten Befunde für verschiedene Blutalkoholkonzentrationsgruppen zusammengezählt. Daraus ergab sich eine quantitative Schätzung der Effekte von Alkohol in Abhängigkeit der Blutalkoholkonzentration (BAK), die sogenannte Beeinträchtigungsfunktion. Diese stellt den Prozentsatz an signifikanten Befunden, die eine Beeinträchtigung berichteten, dar. Um einen allgemeinen Überblick über Alkohol und die Effekte auf die Fahrleistung zu geben, wurde eine globale Beeinträchtigungsfunktion aufgestellt, in die alle Leistungsbefunde eingegangen sind. Diese Funktion ist nahezu linear mit etwa 30% signifikanten Befunden bei einer BAK von 0,05% und 50% signifikanten Befunde bei einer BAK von 0,08%. Darüber hinaus wurden spezifische Beeinträchtigungsfunktionen berechnet, in denen die jeweiligen Befunde der einzelnen Kategorien berücksichtigt wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass die Beeinträchtigung nicht nur von der BAK abhängt, sondern auch von der geforderten Leistung. Tracking- und Fahrleistung waren dabei am stärksten betroffen. Hier zeigten sich bereits bei sehr geringen BAK von 0,02% Beeinträchtigungen. Auch psychomotorische Fähigkeiten wurden beträchtlich durch geringe BAK beeinträchtigt. Eine Beeinträchtigung der visuellen Funktionen und Informationsverarbeitung trat bei einer BAK von 0,04% auf und verstärkte sich deutlich mit höheren BAK. Eine Beeinträchtigung in Gedächtnistests konnte bei sehr geringen BAK von 0,02% gefunden werden, wobei diese in Abhängigkeit von der Art der Gedächtnistests variierte. Eine Abnahme der Leistung in Tests zu geteilter Aufmerksamkeit konnte in einigen Studien ebenfalls bei sehr geringen BAK gefunden werden. Eine Beeinträchtigung der Aufmerksamkeit trat bei einer BAK von 0,04% auf, aber erst bei höheren BAK kam es – wie bei Vigilanzaufgaben – zu erheblichen Beeinträchtigungen. Die Einfachreaktionszeit war zusammen mit der Flicker-Verschmelzungsfrequenz der am wenigsten sensitive Parameter für Alkoholeffekte. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die meisten Fertigkeiten, die für das sichere Führen eines Fahrzeugs relevant sind, ab einer BAK von 0,05% deutlich beeinträchtigt sind. Die motorischen Fertigkeiten sind dabei stärker betroffen als die kognitiven Funktionen, und komplexe Aufgaben stärker als einfache Aufgaben. Generell lieferten die Ergebnisse keinen Hinweis für einen Schwelleneffekt von Alkohol. Das heißt es gab keine fahrrelevante Leistungskategorie, bei der bei einer bestimmten BAK-Stufe ein plötzlicher Übergang von unbeeinträchtigt zu beeinträchtigt auftrat. Um Schwellen für ein Auftreten der Beeinträchtigung zu bestimmen, sind nicht-signifikante Befunde genauso wichtig wie signifikante. Die vorliegende Arbeit hebt die Bedeutung der Nichtsignifikanz sowohl für das Auswahlverfahren der Studien als auch für die Auswertungsmethode explizit hervor und beschreibt die Effekte von Alkohol durch Funktionen, die auch nicht-signifikante Befunde berücksichtigen.

Nach langer Dominanz rationaler Urteils- und Entscheidungsmodelle in der Moralpsychologie (z.B. Kohlberg, 1969) besteht seit einiger Zeit verstärktes Interesse an intuitiven, emotionalen Einflüssen auf moralische Urteile und Entscheidungen (z.B. Greene, 2007; Haidt, 2001; Monin, Pizarro, & Beer, 2007). Der Einfluss von Emotionen auf moralische Entscheidungen wird in der Literatur u.a. mittels heuristischer, non-kompensatorischer Informationsverarbeitung erklärt (z.B. Sinnott-Armstrong, Young, & Cushman, 2010; Sunstein, 2005; Tobler, Kalis, & Kalenscher, 2008). Hierbei wird jedoch der Prozess der Emotionsentstehung ignoriert. Appraisaltheorien postulieren, dass Emotionen durch die Inkohärenz (oder Diskrepanz) von Verhaltensrepräsentationen wie Zielen und Aktionen entstehen (Moors, 2009). Emotionsentstehung und (intuitives) Entscheiden kann in einem Modell vereint werden sobald man bei beiden Prozessen eine konnektionistische Struktur (z.B. Barnes & Thagard, 1996) zugrunde legt. Die vorliegende Arbeit kontrastiert beide Perspektiven intuitiv-emotionalen Entscheidens im Hinblick auf Schuld und Kooperation. / After a long dominance of rational models of judgment and decision-making in moral psychology (e.g. Kohlberg, 1969) there is now a strong interest in how intuitions and emotions influence moral judgments and decisions (e.g. Greene, 2007; Haidt, 2001; Monin, Pizarro, & Beer, 2007). In the literature, the influence of emotions on moral decisions is explained by heuristic or non-compensatory information processing (e.g. Sinnott-Armstrong, Young, & Cushman, 2010; Sunstein, 2005; Tobler, Kalis, & Kalenscher, 2008). However, the process of emotion elicitation is ignored. Appraisal theories postulate that emotion elicitation is due to the incoherence (or discrepancy) of behavioral representations like goals and actions (Moors, 2009). Emotion elicitation and intuitive decision-making can be combined if both processes apply a connectionist information processing structure (e.g. Barnes & Thagard, 1996). The current work contrasts both perspectives of intuitive-emotional decision-making with respect to guilt and cooperation.

Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung und Anwendung einer simulationsgestützten Methode zur Kompetenzfeststellung von Triebfahrzeugführern (Tf) der Deutschen Bahn AG unter Anwendung eines Verhaltensmarkersystems. Diese Methode wurde als ein erweitertes Konzept zur Bewertung eines Tf im Rahmen einer jährlich stattfindenden Überwachungsfahrt entwickelt. Diese Überwachungsfahrt besteht aus einer etwa 45-minütigen Prüfungsfahrt, mit deren Hilfe die Handlungssicherheit eines Tf erhöht sowie dessen Leistung und Leistungsfähigkeit beschrieben und bewertet wird. Die Überwachungsfahrt wird von geschulten Instruktoren durchgeführt. Während der Simulatorfahrt werden unregelmäßige Ereignisse eingespielt, die der Tf unter Anwendung der vorgeschriebenen Sollverhaltensweisen bewältigen muss. Ziel ist es, keinen sicherheitsrelevanten Mangel zu verursachen. Grundlage des eingeführten Verhaltensmarkersystems ist ein Datenkonzept, das auf den in den Regelwerken beschriebenen Fahrtereignissen und den entsprechenden Sollverhaltensweisen beruht. Die Überwachungsfahrt wird aus diesen Einzelereignissen zusammengestellt und somit entspricht auch das während der Überwachung zu zeigende Verhalten dem in den Regelwerken beschriebenen Sollverhalten. Um Abweichungen vom vorgeschriebenen Verhalten besser erkennen und bewerten zu können, werden sog. Verhaltensmarker eingeführt. Hierbei handelt es sich um objektive und nachprüfbare Indikatoren, die etwas über den Grad der Erfüllung des Sollverhaltens Auskunft geben. Zentral für die Bewertung sind somit die Erfassung möglicher Sollverhaltensabweichungen und die Frage nach der Festlegung der Schwere dieser Abweichung im Sinne eines Fehlers. Um Art und Stärke der Abweichungen vom Sollverhalten wurden objektive Fahrdaten aus dem Simulator herangezogen. Zusätzlich wurde ein standardisiertes Beobachtungsverfahren für die Instruktoren entwickelt. In einem zweiten Schritt wurden die über beide Verfahren erfassten Abweichungen vom Sollverhalten auf der Basis von Expertenurteilen entsprechend der potentiellen Auswirkungen gewichtet. Diese Gewichtung reicht in drei Stufen von leichten Fehlern bis hin zu sicherheitsrelevanten Mängeln. Für alle in den Überwachungsfahrten vorkommenden Sollverhaltensweisen wurden mögliche Abweichungen erhoben und in einer Fehlertabelle den Fehlerkategorien „gering“, „mittelschwer“ und „sicherheitsrelevant“ zugeordnet. Die so gewichtete Fehlerbetrachtung führt zu einer Gesamtbewertung des Tf und zu einer detaillierten Analyse seiner Stärken und Schwächen. Insgesamt wurden 1033 Überwachungsfahrten von den Instruktoren auf einem projektspezifischen Bogen protokolliert. Über die an den Simulatoren vorhandenen Datenschnittstellen wurden 1314 Überwachungsfahrten aufgezeichnet. Diese Datenquellen wurden integriert und ausgewertet. Als übergeordnetes Ergebnis lässt sich festhalten, dass die Anwendung der in dieser Arbeit entwickelten Methode nachweislich die Qualität und Genauigkeit der Bewertung verbessern konnte. Die Verhaltensmarker ermöglichen eine differenziertere Bewertung des Leistungsstands eines Tf. So ist es nicht nur möglich, sicherheitskritisches Verhalten („roter Bereich“) und ein optimales, fehlerfreies Verhalten („grüner Bereich“) festzustellen, sondern auch Aussagen über den „gelben Bereich“ dazwischen zu treffen (z.B. Mängel, die in anderen Situationen sicherheitskritisch sein können). / The thesis describes the development and application of a simulation-based method for the competence assessment of train drivers, using a behavioural marker system. This method was developed as an advanced concept for the competence check of a train driver in an existing annual monitoring trip. This trip consists of a 45-minute test drive that should help to increase the overall performance of the drivers. It is carried out by trained driving instructors. During the simulator ride irregular events occur which must be overcome by applying the dedicated regulations. The aim is to cause no safety-related error. Basis of the introduced behaviour marker system is a data concept, which is based on the driving events and the corresponding target behaviour described in the regulations. The monitoring trip is compiled from these individual events and thus also corresponds to the underlying regulations. To identify and assess deviations from the prescribed target behaviour, so-called behavioural markers are introduced. These are objective and verifiable indicators that provide information about the fulfilment of the target behaviour. Central to the evaluation are thus the detection of possible deviations from the target behaviour and the question of determining the severity of this deviation in terms of an error. To assess the nature and severity of the deviations from the desired behaviour, objective driving data from the simulator were used. In addition, a standardized observation method was developed for the instructors. In a second step, the measured deviations were weighted on the basis of expert judgments depending on the potential safety impact. This weighting ranges from minor and medium to safety- relevant errors. The weighted error analysis leads to an overall assessment of the drivers and to a detailed analysis of the strengths and weaknesses. A total of 1033 trips were logged by the instructors on a project-specific protocol sheet. In addition, the objective data from 1314 simulator rides were recorded. The data of both sources were integrated and analysed. As high level result, it can be stated that the application of the method developed in this work could significantly improve the quality and accuracy of the assessment. The behavioural markers enable a more nuanced assessment of the level of performance of an engine driver. So it is not only possible to detect safety-critical behaviour ("red zone") and an optimal, error-free behaviour ("green zone"), but also to take statements about the "yellow zone" in between.

Background: Nicotine addiction is the most prevalent type of drug addiction that has been described as a cycle of spiraling dysregulation of the brain reward systems. Imaging studies have shown that nicotine addiction is associated with abnormal function in prefrontal brain regions that are important for cognitive emotion regulation. It was assumed that addicts may perform less well than healthy nonsmokers in cognitive emotion regulation tasks. The primary aims of this thesis were to investigate emotional responses to natural rewards among smokers and nonsmokers and to determine whether smokers differ from nonsmokers in cognitive regulation of positive and negative emotions. To address these aims, two forms of appraisal paradigms (i.e., appraisal frame and reappraisal) were applied to compare changes in emotional responses of smokers with that of nonsmokers as a function of appraisal strategies. Experiment 1: The aim of the first experiment was to evaluate whether and how appraisal frames preceding positive and negative picture stimuli affect emotional experience and facial expression of individuals. Twenty participants were exposed to 125 pairs of auditory appraisal frames (either neutral or emotional) followed by picture stimuli reflecting five conditions: unpleasant-negative, unpleasant-neutral, pleasant-positive, pleasant-neutral and neutral-neutral. Ratings of valence and arousal as well as facial EMG activity over the corrugator supercilii and the zygomaticus major were measured simultaneously. The results indicated that appraisal frames could alter both subjective emotional experience and facial expressions, irrespective of the valence of the pictorial stimuli. These results suggest and support that appraisal frame is an efficient paradigm in regulation of multi-level emotional responses. 8 Experiment 2: The second experiment applied the appraisal frame paradigm to investigate how smokers differ from nonsmokers on cognitive emotion regulation. Sixty participants (22 nonsmokers, 19 nondeprived smokers and 19 12-h deprived smokers) completed emotion regulation tasks as described in Experiment 1 while emotional responses were concurrently recorded as reflected by self-ratings and psychophysiological measures (i.e., facial EMG and EEG). The results indicated that there was no group difference on emotional responses to natural rewards. Moreover, nondeprived smokers and deprived smokers performed as well as nonsmokers on the emotion regulation task. The lack of group differences in multiple emotional responses (i.e., self-reports, facial EMG activity and brain EEG activity) suggests that nicotine addicts have no deficit in cognitive emotion regulation of natural rewards via appraisal frames. Experiment 3: The third experiment aimed to further evaluate smokers’ emotion regulation ability by comparing performances of smokers and nonsmokers in a more challenging cognitive task (i.e., reappraisal task). Sixty-five participants (23 nonsmokers, 22 nondeprived smokers and 20 12-h deprived smokers) were instructed to regulate emotions by imagining that the depicted negative or positive scenario would become less negative or less positive over time, respectively. The results showed that nondeprived smokers and deprived smokers responded similarly to emotional pictures and performed as well as nonsmokers in down-regulating positive and negative emotions via the reappraisal strategy. These results indicated that nicotine addicts do not have deficit in emotion regulation using cognitive appraisal strategies. In sum, the three studies consistently revealed that addicted smokers were capable to regulate emotions via appraisal strategies. This thesis establishes the groundwork for therapeutic use of appraisal instructions to cope with potential self-regulation failures in nicotine addicts. / Hintergrund: Nikotinsucht ist die am weitesten verbreitete Form von Drogenabhängigkeit und wird beschrieben als eine immer stärker werdende Dysregulation des Belohnungssystems im Gehirn. Bildgebende Studien zeigten, dass Nikotinabhängige eine abnormale Funktion der präfrontalen Gehirnregionen aufweisen, die für die kognitive Emotionsregulation von entscheidender Bedeutung sind. Es wurde angenommen, dass Süchtige bei kognitiven Aufgaben zur Emotionsregulation schlechter abschneiden als gesunde Nichtraucher. Vorrangige Ziele dieser Thesis waren die Untersuchung emotionaler Reaktionen auf natürliche, Raucher-irrelevante Stimuli bei Rauchern und Nichtrauchern. Außerdem sollte herausgefunden werden, ob sich Raucher von Nichtrauchern bezüglich ihrer kognitiven Regulation von positiven und negativen Emotionen unterscheiden. Um diese Veränderungen in der emotionalen Reaktion in Abhängigkeit der Interpretationsstrategie vergleichen zu können, wurden zwei Paradigmen zur Einschätzung emotionaler Stimuli eingesetzt: Eine prospektive Interpretationsstrategie des kommenden Stimulus (appraisal frame) und eine retrospektive Interpretationsstrategie nach der Stimuluspräsentation (reappraisal). Experiment 1: Ziel des ersten Experiments war die Evaluierung ob und wie Interpretationen vor positiven oder negativen Stimulusbildern die emotionale Erfahrung und den Gesichtsausdruck von Personen beeinflussen. 20 Versuchspersonen wurden 125 Paare auditiver Beschreibungen (entweder neutral oder emotional) präsentiert, gefolgt von Stimulusbildern, die zusammen fünf Stimulus-Kategorien bildeten: unangenehm – negativ, unangenehm – neutral, angenehm – positiv, angenehm – neutral und neutral – neutral. Valenz- und Arousal-Ratings wurden abgefragt und die EMG-Aktivität der Gesichtsmuskeln corrugator supercilii und zygomaticus 10 major wurden zeitgleich aufgenommen. Die Ergebnisse zeigten, dass appraisal frames sowohl emotionale Reaktionen einschließlich subjektiver emotionaler Erfahrungen beeinflussen als auch den Gesichtsausdruck verändern können, unabhängig von der Valenz des Bildstimulus. Dies zeigt und beweist die Effizienz des appraisal frame Paradigmas bei der Regulation von emotionalen Reaktionen auf mehreren Verarbeitungsebenen. Experiment 2: Das zweite Experiment bezog sich auf das appraisal frame Paradigma und sollte untersuchen wie sich Raucher von Nichtrauchern in ihrer kognitiven Emotionsregulation unterscheiden. 60 Probanden (22 Nichtraucher, 19 Raucher ohne Entzug und 19 Raucher mit 12 Stunden Zigarettenentzug) führten Emotionsregulationsaufgaben wie in Experiment 1 beschrieben aus, während ihre emotionalen Reaktionen ständig über Selbsteinschätzungen und psychophysiologische Messungen aufgenommen wurden (faziales EMG und EEG). Die Ergebnisse zeigten keine Gruppenunterschieden bei den emotionalen Reaktionen auf natürliche Stimuli, ohne Bezug zum Rauchen; Außerdem schnitten Raucher mit und ohne Zigarettenentzug in der Emotionsregulationsaufgabe genauso gut ab wie Nichtraucher. Die gleichen Ergebnisse in allen Gruppen hinsichtlich emotionaler Reaktionen (Selbsteinschätzung, faziale EMG Aktivität und EEG Aktivität) machten deutlich, dass Nikotinabhängige keine Einschränkungen in der kognitiven Emotionsregulation auf natürliche Stimuli mittels Vorbeurteilungen haben. Experiment 3: Der dritte Versuch wurde durchgeführt, um die Fähigkeiten von Rauchern bei der Emotionsregulation zu untersuchen, indem die Erfolge von Rauchern und Nichtrauchern in einer schwierigeren kognitiven Aufgabe (reappraisal task) verglichen wurden. 65 Versuchspersonen (23 Nichtraucher, 22 Raucher ohne Entzug und 20 Raucher mit 12 Stunden Zigarettenentzug) wurden instruiert ihre Emotionen zu regulieren, indem sie emotionale Bilder 11 mit neutralem Gefühl interpretieren. Die Probanden sollten sich vorstellen, dass die negativen oder positiven Syenarios immer weniger negativ oder weniger positiv werden. Die Ergebnisse stellen heraus, dass Raucher mit und ohne Zigarettenentzug ähnlich auf emotionale Bilder reagierten und ihre positiven und negativen Emotionen mit der reappraisal Strategie genauso gut herunterregulierten wie Nichtraucher. Zusammenfassend machen die drei Studien deutlich, dass Nikotinabhängige mittels Interpretationsstrategien ihre Emotionen regulieren können. Diese Thesis bilden das Fundament für den therapeutischen Nutzen von Interpretationsstrategien, damit Nikotinabhängige mit potenziellen Selbstregulationsstörungen umgehen können.

In dieser Dissertation wird vorgestellt, wie die Förderung von ästhetischem Interesse im Rahmen von Schule möglich sein kann, wenn die drei „grundlegenden psychologischen Bedürfnisse“ erfüllt werden: Autonomieerfahrung, soziale Eingebundenheit und Kompetenzerfahrung. Auf der Grundlage der „Münchner Interessentheorie“ werden Unterrichtskonzepte in Anlehnung an den „interessen-differenzierten projekt-orientierten Kunstunterricht“ nach Rainer Goetz konzipiert und in Studien überprüft. Die Ergebnisse werden gezielt für die Konstruktion von Unterrichtskonzepten für die W- und P- Seminare des achtjährigen Gymnasiums in Bayern ausgewertet. Die sich daraus ergebenden Unterrichtskonzepte und deren Durchführung werden detailliert dargestellt und im Rahmen zweier Einzelfallstudien untersucht. / This dissertation is explaining, how the promotion of aesthetic interest can be possible within the school if the three "basic psychological needs" are met: social relationship, perception of autonomy and competence. On the basis of the “Münchner Interessentheorie” teaching concepts following the “interest-differentiated project-based art instruction” by Rainer Goetz are designed and verified in studies. The results are evaluated specifically for the construction of teaching concepts for W and P seminars of the eight-year school in Bavaria. The resulting teaching concepts and their implementation are described in detail and analyzed in the context of two case studies.

The perception of pain can be modulated by a variety of factors such as biological/pharmacological treatments as well as potent cognitive and emotional manipulations. Placebo and nocebo effects are among the most prominent examples for such manipulations. Placebo and nocebo manipulations cause reliable psychological and physiological changes, although the administered agent or treatment is inert. The present dissertation aimed at investigating the role of cognitive and emotional influences in the generation of placebo and nocebo effects on pain perception. In addition, the feasibility of solely psychological placebo manipulations to alter the perception of pain was tested. Two commonly discussed preconditions for the generation of placebo and nocebo effects are prior experiences (i.e., past encounter of drug effects) and expectations (i.e., positive or negative attitudes towards an intervention). So far, research on placebo and nocebo effects relied on the administration of sham interventions, which resembled medical treatments like inert pills, creams or injections. However, such experimental procedures deal with confounds due to earlier experiences and expectations resulting from the individual’s history with medical interventions. Accordingly, the implementation of a placebo manipulation that is completely new to an individual, seems necessary to disentangle the contribution of experience and expectation for the induction of placebo and nocebo effects. To this end, in Experiment 1 the level of experience and expectation regarding a placebo-nocebo treatment was stepwise manipulated across three different experimental groups. To avoid any resemblances to earlier experiences and individual expectations, a mere psychological placebo-nocebo treatment was chosen that was new to all participants. They were instructed that visual black and white stripe patterns had been found to reliably alter the perception of pain. One group of participants received only the placebo-nocebo instruction (expectation), a second group experienced a placebo-nocebo treatment within a conditioning phase (experience) but no instruction, and a third group received the combination of both that is a placebo-nocebo instruction and a placebo-nocebo conditioning (experience + expectation). It was shown that only the experience + expectation group revealed significantly higher pain ratings and physiological responses during nocebo, compared to placebo trials of the succeeding test phase. These findings demonstrate that the induction of a mere psychological placebo-nocebo effect on pain is in principle possible. Most important, results indicate that such effects most likely rely on both, a positive treatment experience, due to the encounter of an effective intervention (placebo conditioning), and a positive expectation about the intervention (placebo instruction).Besides experience and expectation, the current mood state has been shown to modulate pain and to impact the induction of placebo and nocebo effects. In this vein it has been demonstrated that placebo effects come along with positive affect, while nocebo effects often occur together with elevated feelings of anxiety. To clarify the interaction of emotions and placebo-nocebo manipulations on pain perception, in Experiment 2 the paradigm of Experiment 1 was modified. Instead of black and white stripe patterns, positive and negative emotional pictures were presented, which either cued pain increase (nocebo) or pain decrease (placebo). Two experimental groups were compared, which differed with regard to the instructed contingency of positive pictures serving as placebo and negative pictures serving as nocebo cues or vice versa (congruent vs. incongruent). Results indicate that the differentiation of placebo and nocebo trials (behaviorally and physiologically) was more pronounced for the congruent compared to the incongruent group. However, in the incongruent group, affective pain ratings were also significantly higher for nocebo (positive pictures) than placebo (negative pictures) trials, similar to the congruent group. These findings demonstrate that a placebo-nocebo manipulation is capable to dampen and even reverse the originally pain augmenting effect of negative emotions. The results of Experiment 2 were further corroborated in Experiment 3, when the design was adapted to the fMRI scanner, and again a congruent and an incongruent experimental group were compared. Behavioral, physiological and neurophysiological markers of pain processing revealed a differentiation between nocebo and placebo conditions that was present irrespective of the experimental group. In addition, the fMRI analysis revealed an increased engagement of prefrontal areas for the incongruent group only, supposedly reflecting the reinterpretation or appraisal process when positive pictures were cueing negative outcomes. Taken together, the results of the present studies showed (a) that it is possible to induce a placebo-nocebo effect on pain solely by a psychological manipulation, (b) that both, prior experiences and positive expectation, are necessary preconditions for this placebo-nocebo effect, (c) that the impact of negative emotion on pain can be dampened and even reversed by placebo-nocebo manipulations, and (d) that most likely a cognitive top-down process is crucial for the induction of (psychological) placebo-nocebo effects. These results significantly enhance our understanding of psychological mechanisms involved in the induction of placebo-nocebo effects. Further, a fruitful foundation for future studies is provided, which will need to determine the contributions of primarily nocebo or placebo responses mediating the effects as demonstrated in the present studies. In a long-term perspective, the present findings may also help to exploit placebo effects and prevent from nocebo effect in clinical contexts by further elucidating crucial psychological factors that contribute to the placebo and nocebo response. / Die Wahrnehmung von Schmerz kann durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst werden, darunter biologische und pharmakologische Interventionen sowie potente kognitive und emotionale Manipulationen. Placebo- und Nocebo-effekte gehören mit zu den eindrucksvollsten Beispielen für die Wirksamkeit derartiger Manipulationen. Placebo- und Nocebo-Behandlungen können zu manifesten psychologischen und physiologischen Veränderungen führen, obwohl die verabreichten Substanzen frei von Wirkstoffen bzw. den angewandten Scheinbehandlungen keine Wirkung zugeschrieben wird. In der vorliegenden Dissertation wurden kognitive und emotionale Einflussfaktoren auf die Induktion von Placebo- und Nocebo-Effekten bei der Wahrnehmung von Schmerz untersucht. Darüber hinaus sollte die Möglichkeit zur Verwendung rein psychologischer Placebo-Nocebo Manipulationen für die Modulation von Schmerz getestet werden. Zwei zentrale Voraussetzungen für die Erzeugung von Placebo und Nocebo-Effekten sind vorherige Erfahrung (z.B. auf Grund früherer Erfahrungen mit einem Medikament) und Erwartung (z.B. eine positive oder negative persönliche Einstellung gegenüber einer Therapie). Bisher basierte die Forschung zu Placebo- und Nocebo-Effekten vornehmlich auf Ergebnissen von Untersuchungen die Schein-Behandlungen oder Leerpräparate einsetzten wie z.B. Tabletten, Cremes oder Injektionen, die herkömmlichen medizinischen Interventionen sehr ähnlich sind. Jedoch ergibt sich bei einem derartigen experimentellen Vorgehen stets das Problem einer Konfundierung der Ergebnisse durch den Einfluss früherer Erfahrungen oder der individuellen Erwartungshaltung an die Behandlung, die aus einer Vorgeschichte medizinischer Therapieerlebnissen herrührt. Daraus leitet sich die Notwendigkeit von anderweitigen, dem Probanden völlig unbekannten Placebo-Interventionen ab, um die jeweilige Beteiligung von Erwartungs- und Erfahrungsprozessen für die Induktion von Placebo- und Nocebo-Effekten bestimmen zu können. Zu diesem Zweck wurden in Experiment 1 Erwartung und Erfahrung in drei Experimentalgruppen stufenweise und unabhängig voneinander manipuliert. Um einer Ähnlichkeit zu früheren Behandlungs-Erfahrungen und dadurch abgeleiteten Erwartungen vorzubeugen, wurde ein rein psychologisches Placebo-Nocebo Verfahren herangezogen, das mit Sicherheit allen Teilnehmern unbekannt war. Sie wurden darüber informiert, dass die Betrachtung von schwarz-weißen Streifenmustern eine wissenschaftlich bestätigte Wirkung auf die Schmerzwahrnehmung hätte. Eine Gruppe der Teilnehmer erhielt lediglich eine Placebo-Nocebo Instruktion (Erwartung), eine zweite Gruppe erlebte tatsächlich die Kopplung von zwei verschiedenen Streifenmustern mit unterschiedlich starken Schmerzreizen während einer Konditionierungs-Phase (Erfahrung) bekam aber keine Instruktion und eine dritte Gruppe erhielt sowohl die Placebo-Nocebo Instruktion als auch die Placebo-Nocebo Konditionierung (Erfahrung + Erwartung). Es konnte gezeigt werden, dass während der anschließenden Testphase lediglich die kombinierte Erfahrung + Erwartung Gruppe signifikant unterschiedliche Schmerzratings und physiologische Reaktionen auf die Schmerzreize während der Placebo- im Vergleich zu den Nocebo-Durchgängen aufwies. Diese Ergebnisse belegen, dass die Induktion eines rein psychologischen Placebo-Nocebo Effektes auf die Schmerzwahrnehmung prinzipiell möglich ist. Besonders hervorzuheben ist dabei die Notwendigkeit beider Prozesse, nämlich einer tatsächlichen Erfahrung der Wirksamkeit der Therapie (Placebo-Nocebo Konditionierung) und einer positiven Erwartung hinsichtlich der Intervention (Placebo-Nocebo Instruktion). Neben Erfahrung und Erwartung, hat die momentane Stimmung entscheidenden Einfluss auf die die Induktion von Placebo- und Nocebo-Effekten einerseits, sowie generell auf die Wahrnehmung von Schmerz andererseits. In diesem Zusammenhang konnte gezeigt werden, dass Placebo-Effekte mit einer Verbesserung der Stimmung einhergehen, Nocebo-Effekte hingegen häufig von gesteigerter Angst begleitet sind. Um die Interaktion von Emotionen und Placebo-Nocebo Manipulationen zu eruieren, wurde das in Experiment 1 etablierte Paradigma angewendet und modifiziert. Anstelle von Streifenmustern, wurden positive und negative emotionale Bilder präsentiert, die entweder eine Schmerz-Verstärkung (Nocebo) oder eine Schmerz-Linderung (Placebo) anzeigten. Zwei Experimentalgruppen wurden miteinander verglichen, die sich hinsichtlich der Kontingenz von positiven Bildern als Placebo- und negativen Bildern als Nocebo-Indikator, bzw. umgekehrt, positiven Bildern als Nocebo- und negativen Bildern als Placebo-Indikator, unterschieden (kongruent vs. inkongruent). Es zeigte, dass die Unterscheidung (Schmerzratings und physiologische Reaktionen auf den Schmerzreiz) zwischen Placebo- und Nocebo-Durchgängen in der kongruenten Gruppe stärker ausgeprägt war als in der inkongruenten Gruppe. Allerdings waren die affektiven Schmerzratings der inkongruenten Gruppe ebenfalls in Nocebo-Durchgängen (positive Bilder) signifikant höher als in Placebo-Durchgängen (negative Bilder), ähnlich zur kongruenten Gruppe. Die Daten zeigen damit, dass eine Placebo-Nocebo Manipulation in der Lage ist, die genuin Schmerz verstärkende Wirkung negativer Emotionen abzuschwächen und sogar umzukehren. Die Befunde aus Experiment 2 konnten zusätzlich in Experiment 3 gestützt werden, welches das zuvor getestete Design ins fMRT überführte und gleichermaßen eine kongruente und eine inkongruente Experimentalgruppe miteinander verglich. Verhaltensmaße sowie physiologische und neurophysiologische Korrelate der Schmerzwahrnehmung ergaben eine eindeutige Differenzierung zwischen Placebo- und Nocebo-Durchgängen, unabhängig von der Experimentalgruppe. Darüber hinaus zeigte sich in der inkongruenten Bedingung eine verstärkte präfrontale Aktivierung für den Vergleich von Nocebo- und Placebo-Durchgängen, was potenziell auf einen zusätzlichen Re- Interpretations- oder Appraisal-Prozess zurückzuführen ist, der sich einstellt, wenn ein positives Bild eine negative Konsequenz vorhersagt. Zusammengefasst zeigen die vorliegenden Studien, dass es (a) möglich ist einen Placebo-Nocebo Effekt mit einer rein psychologischen Manipulation hervorzurufen, dass (b) im Fall rein psychologischer Placebo-Nocebo Manipulationen sowohl Erfahrung als auch positive Erwartung notwendig sind, dass (c) der Einfluss negativer Emotionen auf Schmerz mittels einer Placebo-Nocebo Manipulation reduziert und sogar umgekehrt werden kann und (d) höchstwahrscheinlich ein kognitiver (Neu-) Bewertungsprozess für die Induktion (psychologischer) Placebo-Nocebo Effekte essentiell ist. Die Ergebnisse tragen zum Verständnis der beteiligten psychologischen Prozesse bei der Induktion von Placebo-Nocebo Effekten erheblich bei. Darüber hinaus stellen die verwendeten Paradigmen eine vielseitige Ausgangsposition für zukünftige Studien dar, die klären müssen, ob für die gefunden Ergebnisse vornehmlich Placebo- oder Nocebo-Effekte verantwortlich sind. Perspektivisch könnten die vorliegenden Befunden helfen, die psychologischen Grundlagen der Placebo-Nocebo Antwort näher zu beleuchten und damit sogar im klinischen Kontext zum Ausschöpfen von Placebo- sowie zur Vorbeugung von Nocebo-Effekten beizutragen.

This dissertation contributes to deepen our understanding of constructs that play a key role in individuals’ vocational career construction. In this regard, many previous studies have focused exclusively on a specific phase of an individual’s career. Yet, modern societies require continuous investments in one’s career to adapt to changing Environments throughout the life span. Consequently, this dissertation takes a broad approach to capture a wide spectrum of career construction processes. According to Super’s (1990) developmental stage framework, individuals have to manage vocational developmental tasks corresponding to each of the developmental life stages in order to be career mature across the life span. As the two stages exploration and maintenance set the stage for individuals’ future career pathways, they are especially important in individuals’ vocational career construction. Therefore, both of them are addressed in this dissertation. By answering open research questions relevant to career choice in early career stages and to career development in later career stages, this dissertation contributes to the overarching goal of shedding more light on constructs relevant to individuals’ vocational career construction processes across the life span. Beyond the results presented within each study’s horizon, this dissertation aimed at offering practical guidance to career counselors, trainees, and training and development (T&D) professionals. Career counselors and T&D professionals are involved in guiding vocational career construction processes of individuals across the life span. Thus, on the one hand, this dissertation supports career counselors’ work so that they can help deliberating individuals make optimal and effective career choices. On the other hand, this dissertation facilitates T&D professionals’ work so that they can effectively design and evaluate e‐learning and classroom trainings in corporate educational settings. Identifying individuals’ vocational interests combined with cognitive abilities through adequate test measures and maximizing success of learning and success of transfer through fostering evidence‐based transfer support actions will help individuals adapt quickly to the changing nature of work environments in the 21st century and to continue to successfully construct careers across the life span. / Diese Promotion trägt dazu bei, unser Verständnis jener Konstrukte zu vertiefen, die eine entscheidende Rolle bei der beruflichen Karriereplanung von Individuen spielen. Viele bisherige Studien haben sich in dieser Hinsicht ausschließlich auf eine spezielle Karrierephase konzentriert. Jedoch verlangt die moderne Gesellschaft, dass Individuen kontinuierlich in ihre Karriere investieren, um sich über die Lebensspanne hinweg an die ständig verändernden Umweltbedingungen anpassen zu können. Demzufolge wählt diese Promotion einen umfassenden Ansatz mit dem Ziel, ein breiteres Spektrum an Prozessen der Karriereplanung zu erfassen. Laut des Entwicklungsstufenkonzepts über die Lebensspanne von Super (1990) müssen Individuen in jeder der Entwicklungsstufen berufliche Entwicklungsaufgaben meistern, um der Karriere ‐ über die Lebensspanne ‐ gewachsen zu sein. Da die beiden Stufen Exploration und Erhaltung zukünftige Karrierewege bahnen, sind diese bei der beruflichen Karriereplanung von Individuen besonders wichtig und stehen deshalb im Fokus dieser Promotion. Durch die Beantwortung offener Forschungsfragen, die sowohl für die Berufswahl in frühen Karrierestufen als auch für die Karriereentwicklung in späteren Karrierestufen relevant sind, trägt diese Promotion zu dem übergeordneten Ziel bei, Konstrukte zu beleuchten, die für den Prozess der individuellen Karriereplanung über die Lebensspanne bedeutsam sind. Neben den Ergebnissen, die im Rahmen der Studien präsentiert wurden, beabsichtigt diese Promotion Karriereberatern, Lernenden und Personalentwicklern praktische Hilfestellungen zu geben. Karriereberater und Personalentwickler sind an der Lenkung von Prozessen der beruflichen Karriereplanung über die Lebensspanne beteiligt. Deshalb versucht diese Promotion einerseits die Arbeit von Karriereberatern zu unterstützen, damit sie unentschlossenen Individuen dabei helfen können, optimale und effektive Karriereentscheidungen zu treffen. Andererseits versucht diese Promotion Personalentwicklern Unterstützung zu bieten, damit sie Umgebungen für E‐Learning und Präsenztrainings im Unternehmen effektiv gestalten und bewerten können. Die Identifikation individueller beruflicher Interessen zusammen mit kognitiven Fähigkeiten mittels adäquater Testverfahren und die Maximierung des Lern‐ und Transfererfolgs mittels Implementierung evidenzbasierter transferförderlicher Maßnahmen sollen dabei helfen, sich schnell an die Veränderungen der Arbeitsumgebungen des 21. Jahrhunderts anzupassen, und eine erfolgreiche Karriere über die Lebensspanne zu durchlaufen.

Brain-computer interfaces (BCIs) are devices that translate signals from the brain into control commands for applications. Within the last twenty years, BCI applications have been developed for communication, environmental control, entertainment, and substitution of motor functions. Since BCIs provide muscle independent communication and control of the environment by circumventing motor pathways, they are considered as assistive technologies for persons with neurological and neurodegenerative diseases leading to motor paralysis, such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS), muscular dystrophy, spinal muscular atrophy and stroke (Kübler, Kotchoubey, Kaiser, Wolpaw, & Birbaumer, 2001). Although most researcher mention persons with severe motor impairment as target group for their BCI systems, most studies include healthy participants and studies including potential BCI end-users are sparse. Thus, there is a substantial lack of studies that investigate whether results obtained in healthy participants can be transferred to patients with neurodegenerative diseases. This clearly shows that BCI research faces a translational gap between intense BCI research and bringing BCI applications to end-users outside the lab (Kübler, Mattia, Rupp, & Tangermann, 2013). Translational studies are needed that investigate whether BCIs can be successfully used by severely disabled end-users and whether those end-users would accept BCIs as assistive devices. Another obvious discrepancy exists between a plethora of short-term studies and a sparse number of long-term studies. BCI research thus also faces a reliability gap (Kübler, Mattia, et al., 2013). Most studies present only one BCI session, however the few studies that include several testing sessions indicate high inter- and intra-individual variance in the end-users’ performance due to non-stationarity of signals. Long-term studies, however, are needed to demonstrate whether a BCI can be reliably used as assistive device over a longer period of time in the daily-life of a person. Therefore there is also a great need for reliability studies. The purpose of the present thesis was to address these research gaps and to bring BCIs closer to end-users in need, especially into their daily-lives, following a user-centred design (UCD). The UCD was suggested as theoretical framework for bringing BCIs to end-users by Kübler and colleagues (Kübler et al., 2014; Zickler et al., 2011). This approach aims at the close and iterative interaction between BCI developers and end-users with the final goal to develop BCI systems that are accepted as assistive devices by end-users. The UCD focuses on usability, that is, how well a BCI technology matches the purpose and meets the needs and requirements of the targeted end-users and was standardized with the ISO 9241-210. Within the UCD framework, usability of a device can be defined with regard to its effectiveness, efficiency and satisfaction. These aspects were operationalized by Kübler and colleagues to evaluate BCI-controlled applications. As suggested by Vaughan and colleagues, the number of BCI sessions, the total usage duration and the impact of the BCI on the life of the person can be considered as indicators of usefulness of the BCI in long-term daily-life use (Vaughan, Sellers, & Wolpaw, 2012). These definitions and metrics for usability and usefulness were applied for evaluating BCI applications as assistive devices in controlled settings and independent use. Three different BCI applications were tested and evaluated by in total N=10 end-users: In study 1 a motor-imagery (MI) based BCI for gaming was tested by four end-users with severe motor impairment. In study 2, a hybrid P300 event-related (ERP) based BCI for communication was tested by four severely motor restricted end-users with severe motor impairment. Study 1 and 2 are short-term studies conducted in a controlled-setting. In study 3 a P300-ERP BCI for creative expression was installed for long-term independent use at the homes of two end-users in the locked-in state. Both end-users are artists who had gradually lost the ability to paint after being diagnosed with ALS. Results reveal that BCI controlled devices are accepted as assistive devices. Main obstacles for daily-life use were the not very aesthetic design of the EEG-cap and electrodes (cap is eye-catching and looks medical), low comfort (cables disturb, immobility, electrodes press against head if lying on a head cushion), complicated and time-consuming adjustment, low efficiency and low effectiveness, and not very high reliability (many influencing factors). While effectiveness and efficiency in the MI based BCI were lower compared to applications using the P300-ERP as input channel, the MI controlled gaming application was nevertheless better accepted by the end-users and end-users would rather like to use it compared to the communication applications. Thus, malfunctioning and errors, low speed, and the EEG cap are rather tolerated in gaming applications, compared to communication devices. Since communication is essential for daily-life, it has to be fast and reliable. BCIs for communication, at the current state of the art, are not considered competitive with other assistive devices, if other devices, such as eye-gaze, are still an option. However BCIs might be an option when controlling an application for entertainment in daily-life, if communication is still available. Results demonstrate that BCI is adopted in daily-life if it matches the end-users needs and requirements. Brain Painting serves as best representative, as it matches the artists’ need for creative expression. Caveats such as uncomfortable cap, dependence on others for set-up, and experienced low control are tolerated and do not prevent BCI use on a daily basis. Also end-users in real need of means for communication, such as persons in the locked-in state with unreliable eye-movement or no means for independent communication, do accept obstacles of the BCI, as it is the last or only solution to communicate or control devices. Thus, these aspects are “no real obstacles” but rather “challenges” that do not prevent end-users to use the BCI in their daily-lives. For instance, one end-user, who uses a BCI in her daily-life, stated: “I don’t care about aesthetic design of EEG cap and electrodes nor amplifier”. Thus, the question is not which system is superior to the other, but which system is best for an individual user with specific symptoms, needs, requirements, existing assistive solutions, support by caregivers/family etc.; it is thereby a question of indication. These factors seem to be better “predictors” for adoption of a BCI in daily-life, than common usability criterions such as effectiveness or efficiency. The face valid measures of daily-life demonstrate that BCI-controlled applications can be used in daily-life for more than 3 years, with high satisfaction for the end-users, without experts being present and despite a decrease in the amplitude of the P300 signal. Brain Painting re-enabled both artists to be creatively active in their home environment and thus improved their feelings of happiness, usefulness, self-esteem, well-being, and consequently quality of life and supports social inclusion. This thesis suggests that BCIs are valuable tools for people in the locked-in state. / Gehirn-Computer Schnittstellen (engl. Brain-computer interfaces, Abk.: BCIs) sind technische Systeme, die Gehirnsignale in Kontrollbefehle für Computeranwendungen übersetzen. In den vergangenen zwanzig Jahren wurden verschiedenste BCI Anwendungen entwickelt, beispielsweise zur Kommunikation, Umweltsteuerung, Unterhaltung und Ersatz von Motorfunktionen. Da BCIs muskelunabhängige Kommunikation und Kontrolle ermöglichen, werden sie als mögliche Hilfsmittel für Personen mit neurologischen und neurodegenerativen Krankheiten, die zu motorischen Lähmungen führen, wie beispielsweise bei Amyotrophe Lateralsklerose (ALS), Muskeldystrophie, Spinale Muskelatrophie und Schlaganfall, in Betracht gezogen (Kübler, Kotchoubey, et al., 2001). Auch wenn die meisten BCI Forscher Personen mit starken motorischen Einschränkungen als Zielgruppe für ihre BCI Systeme angeben, so testen sie ihre Systeme nur in Stichproben von gesunden Probanden. BCI Studien, die Patienten einschließen, sind dagegen selten. Daher gibt es einen beträchtlichen Mangel an Studien, die untersuchen, ob die Forschungsergebnisse, die basierend auf einer gesunden Stichprobe verzeichnet wurden, auch auf Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen übertragen werden können. Das macht deutlich, dass es in der BCI Forschung eine erhebliche Translationslücke zwischen der intensiven BCI Grundlagenforschung und dem Transfer von BCI Anwendungen aus dem Labor zu den Patienten, den sogenannten BCI End-Nutzern, gibt (Kübler, Mattia, et al., 2013). Es werden deshalb Translationsstudien benötigt, die untersuchen, ob BCIs von stark motorisch eingeschränkten Patienten verwendet werden können und ob diese sogenannten End-Nutzer BCIs als Hilfsmittel akzeptieren. Zusätzlich ist eine deutliche Diskrepanz zwischen der Vielzahl an Kurzzeitstudien und der geringen Anzahl an Langzeitstudien zu verzeichnen. BCI Forschung ist daher auch mit einer Reliabilitätslücke konfrontiert (Kübler, Mattia, et al., 2013). Die meisten Studien basieren nur auf einer BCI Sitzung, jedoch zeigen die wenigen Studien, die auf mehreren Sitzungen beruhen, hohe inter- und intraindividuelle Varianz in der Performanz der Patienten. Langzeitzeitstudien werden daher benötigt, um aufzuzeigen, ob ein BCI reliabel als Hilfsmittel über einen längeren Zeitraum im Alltagsleben eines Patienten verwendet werden kann. Demzufolge gibt es einen starken Bedarf an Translations- und Reliabilitätsstudien. Das Anliegen der vorliegenden Dissertation war es, diesen Forschungslücken zu begegnen und, basierend auf einem nutzerzentrierten Vorgehen, BCIs näher zu den BCI End-Nutzern zu bringen, besonders in ihr Alltagsleben. Der nutzerzentrierte Ansatz wurde von Kübler und Kollegen (Kübler et al., 2014; Zickler et al., 2011) als theoretisches Gerüst nahegelegt, um BCIs näher zu Patienten zu bringen. Dieser Ansatz beabsichtigt eine enge und iterative Interaktion zwischen BCI Entwicklern und den End-Nutzern mit dem finalen Ziel BCI Systeme zu entwickeln, die von den End-Nutzern als Hilfsmittel akzeptiert werden. Der nutzerzentrierte Ansatz fokussiert auf die Benutzbarkeit, das heißt, wie gut eine BCI Technologie den Bedürfnissen und den Ansprüchen der Zielgruppe entspricht. Dieser Ansatz wurde standardisiert mit dem ISO 9241-210. Demnach ist die Benutzbarkeit eines Gerätes definiert hinsichtlich der Effektivität, Effizienz, und Zufriedenheit. Um BCI Systeme zu evaluieren, wurden diese Aspekte von Kübler und Kollegen operationalisiert. Nach Vaughan und Kollegen können die Anzahl der BCI Sitzungen, die Gesamtnutzungsdauer und der Einfluss eines BCIs auf die Lebensqualität einer Person als Indikatoren der Nützlichkeit eines BCI betrachtet werden (Vaughan et al., 2012). Diese Definitionen und entsprechenden Operationalisierungen wurden in dieser Dissertation verwendet, um BCI Anwendungen hinsichtlich ihrer Benutzbarkeit und Nützlichkeit als Hilfsmittel zu evaluieren. N=10 End-Nutzer testeten und evaluierten drei BCI Anwendungen: In Studie 1 wurde ein auf Bewegungsvorstellung basiertes BCI (engl. motor imagery, Abk: MI) zur Steuerung einer Spielanwendung von vier potentiellen End-Nutzern mit unterschiedlichen neurologischen Erkrankungen getestet. In Studie 2 wurde ein Hybrid BCI, das das P300 ereignis-korrelierte Potential (EKP) und Muskelaktivität als Inputkanäle zur Steuerung eines Kommunikationsprogramms verwendet, von vier potentiellen End-Nutzern getestet. Studie 1 und 2 sind Kurzzeitstudien, welche in einem kontrollierten Design durchgeführt wurden. In Studie 3 wurde ein P300-EKP basiertes BCI zum künstlerischen Ausdruck bei zwei End-Nutzern zuhause für einen experten-unabhängigen und längerfristigen Gebrauch implementiert. Beide End-Nutzer sind Künstler, die, aufgrund der Diagnose ALS und der damit verbundenen fast kompletten körperlichen Lähmung (Locked-in Zustand), nicht mehr in der Lage waren zu malen (Studie 3). Die Ergebnisse zeigen, dass BCI Systeme als Hilfsmittel akzeptiert werden. Das nicht sehr ästhetische Design der EEG-Kappe und der Elektroden (Kappe zu auffällig, sieht medizinisch aus), der geringe Komfort (Kabel stören, Immobilität, Elektroden drücken gegen den Kopf), die komplizierte und zeitaufwändige Einstellung und Anpassung, die geringe Effizienz und geringe Effektivität und die nicht sehr hohe Reliabilität (viele Einflussfaktoren), wurden jedoch für einen Alltagsgebrauch als problematisch angesehen. Obwohl die Effektivität und Effizienz beim MI BCI geringer, verglichen mit beiden P300-EKP BCI Systemen, waren, wurde das MI basierte BCI-Spiel von den End-Nutzern besser akzeptiert und die End-Nutzer konnten sich eher vorstellen es im Alltag zu verwenden, als das Kommunikationsprogramm. Das zeigt, dass Störungen und Fehler, eine geringe Geschwindigkeit, und die EEG Kappe bei BCI Systemen zur Unterhaltung eher toleriert werden, als bei Systemen zur Kommunikation. Da Kommunikation im Leben essentiell ist, muss sie schnell und zuverlässig sein. BCI Systeme zur Kommunikation sind daher zum aktuellen Stand der Technik nicht konkurrenzfähig mit anderen Hilfsmitteln, wenn andere Hilfsmittel zur Kommunikation, wie Augensteuerung, verwendet werden können. BCI Systeme sind aber eine Option im Bereich Unterhaltung, sofern Möglichkeiten zur Kommunikation (noch) bestehen. Die Ergebnisse zeigen, dass ein BCI für einen Alltagsgebrauch übernommen wird, wenn es den Bedürfnissen und Anforderungen des End-Nutzers entspricht. Brain Painting zeigt hierbei beispielhaft, wie negative Facetten, wie die wenig komfortable EEG Kappe, die Abhängigkeit von anderen aufgrund der komplexen Einstellung, und eine subjektiv empfundene geringe Kontrolle toleriert werden, da es genau den Bedürfnissen der Künstler sich kreativ auszudrücken entspricht. Ebenso Patienten, die Bedarf an Kommunikation haben, wie Patienten im Locked-in Zustand, die keine zuverlässigen Augen-Bewegungen aufweisen, oder Patienten, die keine Hilfsmittel zur unabhängigen Kommunikation haben, akzeptieren diese Umstände beim BCI Gebrauch. Das zeigt, dass diese Umstände keine richtigen „Hindernisse“, sondern vielmehr Herausforderungen sind, die eine Übernahme eines BCI im Alltag eines Patienten nicht verhindern. Es ist daher nicht die Frage, welches BCI System überlegen ist, sondern welches BCI System das Beste für ein Individuum mit spezifischen Symptomen, Bedürfnissen, Ansprüchen, vorhandenen Hilfsmitteln, Unterstützung durch Familie und Pflegern, ist; es ist deshalb eine Frage der Indikation. Eine End-Nutzerin, die ein BCI im Alltag verwendet, sagte beispielsweise: „Mir ist das ästhetische Design der EEG-Kappe und der Elektroden, oder des EEG-Verstärkers völlig egal“. Diese Faktoren können als die besten “Prädiktoren” für eine Übernahme eines BCI Systems im Alltag eines Patienten angesehen werden, weniger hingegen die üblichen Kriterien zur Bewertung der Benutzbarkeit, wie Effektivität und Effizienz. Die Ergebnisse hinsichtlich des Alltagsgebrauches belegen ferner, dass ein P300-EKP basiertes BCI mit hoher Zufriedenheit über einen Zeitraum von 3 Jahren, ohne die Hilfe eines BCI Experten, und trotz einer Abnahme der Amplitude des P300-Signales verwendet werden kann. Brain Painting ermöglichte beiden Künstlern sich wieder kreativ auszudrücken und beeinflusste somit positiv das Empfinden von Freude, das Gefühl von Nützlichkeit, das Selbstwertgefühl, das Wohlbefinden und folglich die Lebensqualität der Künstler und förderte ihre soziale Inklusion. Die vorliegende Dissertation zeigt, dass BCIs wertvolle Hilfsmittel für Personen im Locked-in Zustand sein können.

Neural oscillations can be measured by electroencephalography (EEG) and these oscillations can be characterized by their frequency, amplitude and phase. The mechanistic properties of neural oscillations and their synchronization are able to explain various aspects of many cognitive functions such as motor control, memory, attention, information transfer across brain regions, segmentation of the sensory input and perception (Arnal and Giraud, 2012). The alpha band frequency is the dominant oscillation in the human brain. This oscillatory activity is found in the scalp EEG at frequencies around 8-13 Hz in all healthy adults (Makeig et al., 2002) and considerable interest has been generated in exploring EEG alpha oscillations with regard to their role in cognitive (Klimesch et al., 1993; Hanselmayr et al., 2005), sensorimotor (Birbaumer, 2006; Sauseng et al., 2009) and physiological (Lehmann, 1971; Niedermeyer, 1997; Kiyatkin, 2010) aspects of human life. The ability to voluntarily regulate the alpha amplitude can be learned with neurofeedback training and offers the possibility to control a brain-computer interface (BCI), a muscle independent interaction channel. BCI research is predominantly focused on the signal processing, the classification and the algorithms necessary to translate brain signals into control commands than on the person interacting with the technical system. The end-user must be properly trained to be able to successfully use the BCI and factors such as task instructions, training, and especially feedback can therefore play an important role in learning to control a BCI (Neumann and Kübler, 2003; Pfurtscheller et al., 2006, 2007; Allison and Neuper, 2010; Friedrich et al., 2012; Kaufmann et al., 2013; Lotte et al., 2013). The main purpose of this thesis was to investigate how end-users can efficiently be trained to perform alpha band modulation recorded over their sensorimotor cortex. The herein presented work comprises three studies with healthy participants and participants with schizophrenia focusing on the effects of feedback and training time on cortical activation patterns and performance. In the first study, the application of a realistic visual feedback to support end-users in developing a concrete feeling of kinesthetic motor imagery was tested in 2D and 3D visualization modality during a single training session. Participants were able to elicit the typical event-related desynchronisation responses over sensorimotor cortex in both conditions but the most significant decrease in the alpha band power was obtained following the three-dimensional realistic visualization. The second study strengthen the hypothesis that an enriched visual feedback with information about the quality of the input signal supports an easier approach for motor imagery based BCI control and can help to enhance performance. Significantly better performance levels were measurable during five online training sessions in the groups with enriched feedback as compared to a conventional simple visual feedback group, without significant differences in performance between the unimodal (visual) and multimodal (auditory–visual) feedback modality. Furthermore, the last study, in which people with schizophrenia participated in multiple sessions with simple feedback, demonstrated that these patients can learn to voluntarily regulate their alpha band. Compared to the healthy group they required longer training times and could not achieve performance levels as high as the control group. Nonetheless, alpha neurofeedback training lead to a constant increase of the alpha resting power across all 20 training session. To date only little is known about the effects of feedback and training time on BCI performance and cortical activation patterns. The presented work contributes to the evidence that healthy individuals can benefit from enriched feedback: A realistic presentation can support participants in getting a concrete feeling of motor imagery and enriched feedback, which instructs participants about the quality of their input signal can give support while learning to control the BCI. This thesis demonstrates that people with schizophrenia can learn to gain control of their alpha oscillations recorded over the sensorimotor cortex when participating in sufficient training sessions. In conclusion, this thesis improved current motor imagery BCI feedback protocols and enhanced our understanding of the interplay between feedback and BCI performance. / Die Wirksamkeit von Feedback und Trainingseffekten während der Alphaband Modulation über dem menschlichen sensomotorischen Cortex

In this thesis, metacognition research is connected with fluency research. Thereby, the focus lies on how disfluency can be used to improve metacognitive monitoring (i.e., students` judgments during the learning process). Improving metacognitive monitoring is important in educational contexts in order to foster performance. Theories about metacognition and self-regulated learning suppose that monitoring affects control and performance. Accurate monitoring is necessary to initiate adequate control and better performance. However, previous research shows that students are often not able to accurately monitor their learning with meaningful text material. Inaccurate monitoring can result in inadequate control and low performance. One reason for inaccurate monitoring is that students use cues for their judgments that are not valid predictors of their performance. Because fluency might be such a cue, the first aim of this thesis is to investigate under which conditions fluency is used as a cue for judgments during the learning process. A fluent text is easy to process and, hence, it should be judged as easy to learn and as easy to remember. Inversely, a disfluent text is difficult to process, for example because of a disfluent font type (e.g., Mistral) or because of deleted letters (e.g., l_tt_rs). Hence, a disfluent text should be judged as difficult to learn and as difficult to remember. This assumption is confirmed when students learn with both fluent and disfluent material. When fluency is manipulated between persons, fluency seems to be less obvious as a cue for judgments. However, there are only a few studies that investigated the effects of fluency on judgments when fluency is manipulated between persons. Results from Experiment 1 (using deleted letters for disfluent text) and from Experiment 4 (using Mistral for disfluent text) in this thesis support the assumption that fluency is used as a cue for judgments in between-person designs. Thereby, however, the interplay with the type of judgment and the learning stage seems to matter. Another condition when fluency affects judgments was investigated in Experiment 2 and 3. The aim of these experiments was to investigate if disfluency leads to analytic monitoring and if analytic monitoring sustains for succeeding fluent material. If disfluency activates analytic monitoring that remains for succeeding fluent material, fluency should no longer be used as a cue for judgments. Results widely support this assumption for deleted letters (Experiment 2) as well as for the font type Mistral (Experiment 3). Thereby, again the interplay between the type of judgment and the learning stage matters. Besides the investigation of conditions when fluency is used as a cue for different types of judgments during the learning process, another aim of this thesis is to investigate if disfluency leads to accurate monitoring. Results from Experiment 3 and 4 support the assumption that Mistral can reduce overconfidence. This is the case when fluency is manipulated between persons or when students first learn with a fluent and then with a disfluent text. Dependent from the type of judgment and the learning stage, disfluency can lead even to underconfidence or to improved relative monitoring accuracy (Experiment 4). Improving monitoring accuracy is only useful when monitoring is implemented into better control and better performance. The effect of monitoring accuracy on control and performance was in the focus of Experiment 4. Results show that accurate monitoring does not result in improved control and performance. Thus, further research is required to develop interventions that do not only improve monitoring accuracy but that also help students to implement accurate monitoring into better control and performance. Summing up, the aim of this thesis is to investigate under which conditions fluency is used as a cue for judgments during the learning process, how disfluency can be used to improve monitoring accuracy, and if improved monitoring accuracy leads to improved performance. By connecting metacognition research and fluency research, further theories about metacognition and theories about fluency are specified. Results show that not only the type of fluency and the design, but also the type of judgment, the type of monitoring accuracy, and the learning stage should be taken into account. Understanding conditions that affect the interplay between metacognitive processes and performance as well as understanding the underlying mechanisms is necessary to enable systematic research and to apply findings into educational settings. / Ziel dieser Dissertation ist es, den Einfluss von Disfluency auf metakognitive Einschätzungen sowie deren Genauigkeit und deren Einfluss auf die Leistung zu untersuchen. Dabei wird die Metakognitions- mit der Fluency-Forschung verbunden. Theorien der Metakognition und des Selbstregulierten Lernens postulieren, dass metakognitive Einschätzungen den Lernprozess sowie die Leistung beeinflussen. Genaue Einschätzungen der eigenen Leistung sind notwendig, um adäquate Lernprozesse zu initiieren und die Leistung zu verbessern. In der bisherigen Forschung zeigte sich allerdings, dass Personen ihre eigene Leistung häufig falsch einschätzen, v. a. beim Lernen mit Texten. Als Folge ungenauer Einschätzungen können dysfunktionale Lernprozesse sowie schlechtere Leistung resultieren. Ein möglicher Grund für ungenaue Einschätzungen ist die Verwendung von Cues (Hinweisreizen), die keine validen Prädiktoren für die Leistung sind. Ein solcher Cue könnte Fluency sein. Fluente Texte sind leicht zu verarbeiten und sollten deshalb auch als leicht zu lernen und als leicht zu erinnern eingeschätzt werden. Umgekehrt sollten Texte, deren Verarbeitungsflüssigkeit beispielsweise durch eine disfluente Schriftart (z. B. Mistral) oder durch Löschung von Buchstaben (z. B. B_chst_b_n) herabgesetzt ist, als schwerer zu lernen und zu erinnern eingeschätzt werden. Diese Annahme wurde bisher v. a. dann bestätigt, wenn Personen sowohl mit fluentem als auch disfluentem Material lernen. Wird Fluency zwischen Personen manipuliert, scheint Fluency ein weniger offensichtlicher Cue zu sein. Allerdings ist die Anzahl an Studien, die Fluency zwischen Personen manipuliert haben, begrenzt. In dieser Dissertation wurde sowohl in Experiment 1 für die Löschung von Buchstaben, als auch in Experiment 4 für die Schriftart Mistral bestätigt, dass auch eine Manipulation zwischen Personen Einschätzungen beeinflussen kann, wobei jeweils die Interaktion mit der Art der Einschätzung und dem Zeitpunkt im Lernprozess berücksichtigt werden müssen. Eine weitere Bedingung, unter der Fluency die Einschätzungen beeinflusst, wurde in Experiment 2 und 3 untersucht. Ziel dieser Experimente war es u. a. herauszufinden, ob Disfluency zu einer analytischeren Überwachung des eigenen Lernprozesses führt und ob diese auch für nachfolgendes fluentes Material anhält. Als Folge analytischer Überwachungsprozesse für disfluentes und fluentes Material sollte Fluency nicht länger als Cue für Einschätzungen verwendet werden. Die Ergebnisse bestätigen dies weitgehend sowohl für die Löschung von Buchstaben (Experiment 2) als auch für die Verwendung der Schriftart Mistral (Experiment 3). Auch hier gibt es allerdings Interaktionen mit der Art der Einschätzung und dem Zeitpunkt im Lernprozess. Neben der Untersuchung, unter welchen der genannten Bedingungen Fluency Effekte auf verschiedene Arten von Einschätzungen im Lernprozess gefunden werden, ist es ein weiteres Ziel dieser Dissertation zu untersuchen, ob Disfluency durch die Initiierung analytischer Überwachungsprozesse auch zu genaueren Einschätzungen führt. Die Befunde aus Experiment 3 und 4 zeigen, dass Mistral die oft gefundene Überschätzung reduziert, wenn die Fluency zwischen Personen manipuliert wird oder zuerst mit fluentem und anschließend mit disfluentem Text gelernt wird. Abhängig von der Art der Einschätzung und des Zeitpunkts im Lernprozess kann Mistral sogar zu Unterschätzung führen und auch die relative Genauigkeit verbessern (Experiment 4). Eine Verbesserung der Genauigkeit von Einschätzungen ist v. a. dann sinnvoll, wenn genauere Einschätzungen auch zu besseren Lernprozessen und zu besserer Leistung führen. Dies wurde in Experiment 4 untersucht. Hier zeigte sich allerdings, dass genauere Einschätzungen nicht zu einer besseren Leistung führen. Deshalb sollten in der weiteren Forschung Interventionen entwickelt werden, die nicht nur die Genauigkeit von Einschätzungen, sondern auch deren Transfer in bessere Lernprozesse und in bessere Leistung fördern. Insgesamt ist es also das Ziel dieser Dissertation zu untersuchen, wann Disfluency verschiedene Einschätzungen im Lernprozess beeinflusst, ob Disfluency zu analytischeren und genaueren Einschätzungen führt, und ob genauere Einschätzungen letztendlich in besserer Leistung resultieren. Die Verbindung der Metakognitions- mit der Fluency-Forschung ermöglicht dabei, nicht nur Theorien zur Metakognition sondern auch zur Fluency zu spezifizieren. Wie die Befunde zeigen, müssen nicht nur verschiedene Arten der Fluency und des Designs, sondern auch verschiedene Arten von Einschätzungen und deren Genauigkeit, sowie der Zeitpunkt der Einschätzung im Lernprozess berücksichtigt werden. Die Kenntnis von Zusammenhängen und Bedingungen sowie von zugrundeliegenden Mechanismen ist wichtig, um bisherige inkonsistente Befunde systematisieren zu können und schließlich lernförderliche Interventionen ableiten zu können.