Work-related musculoskeletal disorders (WMSDs) remain a substantial problem in the workplace. Rotation, in which workers are rotated between tasks, is widely used as an administrative control, as it is considered to reduce WMSD risk through reducing physical exposures and increasing exposure variation. However, despite its widespread use, there is limited evidence that rotating between tasks is effective in reducing the risk of WMSDs. Inconsistencies in measured outcomes of rotation may be attributed to the variety of parameters involved in determining rotation schedules, including which tasks to include in a schedule, the rate at which workers rotate, and the order in which tasks are performed. This research assessed the effects of rotation, specifically focusing on rotation frequency and task order, on muscle fatigue and performance when included tasks loaded the same muscle group. Twelve participants completed six experimental sessions in each of three studies, during which repetitive tasks were performed for one hour either with or without rotation. Each study simulated a different task, including static shoulder abduction, box lifting, and a light assembly task. Rotation occurred between lower and higher exertion levels, and each rotation schedule varied in both rotation frequency (rotating every 15 minutes vs. 30 minutes) and task order (starting with the lower vs. higher intensity task). Muscle fatigue was assessed through several measures, including electromyography, and ratings of perceived discomfort. Performance was assessed through the accuracy of shoulder moment output, the accuracy of box placement, or the speed of assembly completion. As expected, rotation was effective in reducing fatigue compared to higher intensity tasks with no rotation, although it increased fatigue compared to the lower intensity with no rotation. While effects of rotation frequency and task order were seen on some measures, results across all three studies did not indicate consistent effects of either rotation frequency or task order on fatigue or performance. As such, the practical relevance of these rotation parameters and the likely impacts of rotation are not yet clear, and further assessments are needed. Such assessments should ideally involve longer durations, field studies, and/or more direct measures of injury or injury risk. / Ph. D.

Werden zwei Aufgaben in einem Doppelaufgaben-Paradigma gleichzeitig bearbeitet, dann treten oft sogenannte Doppelaufgabenkosten auf (längere Reaktionszeiten und/oder höhere Fehlerzahlen). Diese Doppelaufgabenkosten werden durch einen zentralen “Flaschenhals” erklärt, der die gleichzeitige Verarbeitung der beiden Aufgaben an der zentralen Verarbeitungsstufe der Reaktionsauswahl verhindert. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, einige mögliche Faktoren der Verarbeitungsreihenfolge an diesem Flaschenhals zu untersuchen. Die Studie zeigt, dass die Ankunftszeit am Flaschenhals ein wichtiger Faktor bei der Festlegung der Verarbeitungsreihenfolge ist. Zusätzlich ist der Einfluss der Ankunftszeit auf die Verarbeitungsreihenfolge unabhängig davon, welche der beiden Aufgaben manipuliert wurde um den Einfluss dieser Aufgabe zu untersuchen (visuelle oder auditorische Aufgabe). Ein zweiter Faktor der manipuliert wurde, ist die Instruktion an die Probanden. Die Ergebnisse zeigen, dass unter bestimmten Instruktionsbedingungen kognitive Kontrollprozesse aktiviert zu werden scheinen. Als dritten Faktor wurden Aufgabenanforderungen untersucht, indem eine Aufgabe mit zeitlicher Reihenfolge-Entscheidung mit einer Doppelaufgabe mit zufälliger Aufgabenreihenfolge, d.h.: Bestimmung der zeitlichen Reihenfolge mit der zusätzlichen Anforderung einer Reaktionswahl-Aufgabe, verglichen wurde. Die Ergebnisse dieser Experimente deuten darauf hin, dass die Entscheidung über die zeitliche Reihenfolge der beiden Aufgaben zwischen der Wahrnehmungsstufe und der Reaktionswahlstufe getroffen wird. / The simultaneous performance of two tasks in a dual-task paradigm is often accompanied by dual-task costs (longer reaction times and/or higher error rates). These dual-task costs have been explained by the existence of a central bottleneck which prohibits the simultaneous processing of the two tasks at the central response-selection stage of information processing. The aim of the present work was to investigate several of the possible factors which determine the task processing order at this central bottleneck. The study shows that the arrival time of the two tasks at the bottleneck plays an important role in the determination of task order. Additionally, the influence of the arrival time on processing order is independent of the component task which is manipulated to test the influence of that task (i.e., visual & auditory task). A second factor that was manipulated is the instruction given to the participants. The results show that cognitive control processes are activated under certain instruction conditions. As a third factor, task requirements were investigated by comparing a temporal order judgement task with a dual task with random task order (i.e., temporal order judgement with the additional requirement to do a choice-RT task). The results suggest that the decision about the temporal order of the two tasks is located between the perception stage and the response-selection stage of processing.

Bisherige Studien liefern Hinweise für das Auftreten von aktiven Prozessen der Reihenfolgekoordination in Doppelaufgaben. Diese Prozesse sind notwendig für die Regulation der Bearbeitungsreihenfolge von zwei Aufgaben. Bisher ist jedoch wenig über die kognitiven und neuronalen Mechanismen bekannt, die diesen Prozessen zugrunde liegen. Ziel der vorliegenden Dissertation war deshalb die Überprüfung eines Modells aktiver Reihenfolgekoordination in Doppelaufgaben. Das Modell nimmt an, dass diese Prozesse auf Repräsentationen zurückgreifen, die Informationen über die Verarbeitungssequenz zweier Aufgaben enthält. Zusätzlich macht das Modell Annahmen über (1) den Ort der Verarbeitung und (2) den genauen Inhalt dieser Repräsentationen. Weiterhin enthält das Modell die Annahmen, dass (3) der präfrontale Kortex kausal in Reihenfolgekoordination involviert ist und dass (4) diese Prozesse von unterschiedlichen Kriterien beeinflusst werden. In dieser Dissertation wurde das Model in einer Reihe von vier Studien überprüft. Dazu wurde ein Doppelaufgabenparadigma mit zufällig wechselnder Aufgabenreihenfolge verwendet. Ich konnte zeigen, dass die Reihenfolgerepräsentationen im Arbeitsgedächtnis aufrechterhalten und aktiv verarbeitet werden. Ich konnte weiterhin zeigen, dass diese Repräsentationen nur Information über die Sequenz der Aufgaben enthalten. Spezifische Aufgabeninformation wird hingegen separat repräsentiert. Durch den Einsatz transkranieller Magnetstimulation konnte ich zudem nachweisen, dass der präfrontale Kortex eine kausale Rolle für Reihenfolgekoordination spielt. Darüber hinaus konnte ich zeigen, dass Anforderungen an Reihenfolgekoordinationsprozesse in Situationen, in denen Probanden ein von außen vorgegebenes Reihenfolgekriterium befolgen, erhöht sind im Vergleich zu Situationen, in denen Probanden ein auf einer freien Wahl basierendes Kriterium nutzen können. Die Implikationen dieser Ergebnisse werden unter Berücksichtigung des vorgeschlagenen Modells diskutiert. / Evidence from behavioral as well as neurophysiological studies indicates the occurrence of active task-order coordination processes in dual-task situations. These processes are required for planning and regulating the processing sequence of two tasks that overlap in time. So far, however, the cognitive and neural mechanisms underlying active task-order coordination are highly underspecified. To tackle this issue, in the present dissertation I tested a model of task-order coordination in dual-task situations. This model assumes that task-order coordination relies on representations that contain information about the processing sequence of the two component tasks. In addition, the model includes assumptions about the (1) locus of processing as well as (2) the exact content of these order representations. The model further assumes that (3) the lateral prefrontal cortex is causally involved in implementing task-order coordination processes and that (4) these processes are affected by different order criteria. I tested this model in a series of four studies by applying a dual-task paradigm with randomly changing task order. I demonstrated that task-order representations are actively maintained and processed in working memory during dual tasking. Moreover, I found that these order representations only contain information about the processing sequence of tasks, whereas specific component task information is represented separately. By applying transcranial magnetic stimulation, I also provided evidence for the causal role of the lateral prefrontal cortex for task-order coordination. Furthermore, I showed that the demands on task-order coordination are increased when participants have to adhere to an external and mandatory order criterion compared to when they can use an internally generated order criterion that is based on free choice. The implications of these results as well as an outlook for future research will be discussed in the framework of the proposed model.