Vigilanz: Wachsamkeit bei eintönigen Tätigkeiten

 

Der Urlaub ist vorbei und man fährt nach Hause. Noch 5 Stunden liegen vor einem. Obwohl die Autobahn komplett leer ist, muss man wachsam sein, jederzeit könnte ein Hindernis auftauchen. Die hier benötigte Wachsamkeit wird auch Vigilanz genannt. Nicht nur bei langen Autobahnfahrten, sondern auch bei anderen eintönigen Tätigkeiten, bei denen adäquat auf selten auftretende Reize reagiert werden muss, ist die Vigilanz unabdingbar. Im folgenden Artikel wird erklärt, was die Vigilanz ist, wie man sie misst, welche Vigilanzstufen es gibt, welche Störungen auftreten können und welche Bedeutung die Vigilanz im Zeitalter der Automatisierung hat. 

Vigilanz

Vigilanz bei langen Autobahnfahrten

Vigilanz Definition

Der aus dem Latein stammende Begriff vigilantia bedeutet so viel wie “Wachheit”. Die Wachheit selbst ist ein Teilaspekt des Bewusstseins.

Der Begriff Vigilanz beschreibt in der Medizin, Physiologie und Psychologie Zustände andauernder Aufmerksamkeit bei eintöniger Reizfrequenz. Die Vigilanz bezeichnet den Zustand der Aktivierung des zentralen Nervensystems und kann verschiedene Ausprägungen haben. Sie ist immer ungerichtet, die Aufmerksamkeit konzentriert sich also nicht auf einen bestimmten Reiz, sondern beschreibt einen generellen “Wachheitszustand”, bei welchem ein irgendwann auftretender Reiz wahrgenommen werden muss.

Ein gutes Beispiel ist das Autofahren auf der Autobahn: Bei wenig Verkehr sind die Reize sehr eintönig (eintönige Reizfrequenz) und der Autofahrer muss sich nicht nur auf einen bestimmten Reiz konzentrieren, sondern eine allgemeine und andauernde Aufmerksamkeit zeigen, um so einen plötzlich erscheinenden Reiz (beispielsweise ein Gegenstand auf der Straße) wahrnehmen zu können.

Die Vigilanz unterscheidet sich somit von der Daueraufmerksamkeit, die eine andauernde Aufmerksamkeit bei hoher Reizfrequenz beschreibt, also beispielsweise beim Lesen, wo kontinuierlich neue Reize aufgenommen und verarbeitet werden müssen.

Was ist die Vigilanz?

Eine gesunde wache Person, die sich auf keine bestimmte Sache konzentriert verfügt über einen Bereitschaftszustand, sie ist wach. Das bedeutet, dass plötzlich auftretende Reize die Aufmerksamkeit der Person erregen können. Vigilant zu sein, bedeutet also die Fähigkeit einen willkürlichen, auch schwächeren Reiz wahrnehmen und auf ihn reagieren zu können. Bei bewusster Entspannung geht man in einen bewussten Ruhezustand über, schläft eventuell ein und tritt in die unterschiedlichen Schlafphasen ein. Hier verändert sich die Vigilanz. Welche Vigilanzformen es gibt, wird im nächsten Abschnitt näher erläutert.

Wie sich hieraus bereits schließen lässt unterliegt die Vigilanz individuellen Tagesschwankungen. Diese Schwankungen hängen mit dem zirkadianen Rhythmus und der persönlichen biologischen Uhr zusammen. In den meisten Fällen ist die Vigilanz im Laufe des Vormittags am höchsten ausgeprägt. Aus diesem Grund werden kognitive Funktionstests häufig in diesem Zeitraum durchgeführt. Dadurch lassen sich Störfaktoren und Vigilanzschwankungen reduzieren und die Leistungsfähigkeit einer Person einschätzen.

Welche Formen der Vigilanz lassen sich unterscheiden?

Wie bereits erwähnt ist die Vigilanz keine kategoriale Eigenschaft, die entweder vorhanden oder nicht vorhanden ist, sondern eine graduell ausgeprägte Aktivierung des Gehirns.

Die Hirnaktivität lässt sich also durch verschiedene Vigilanzstadien beschreiben, die sich graduell unterscheiden. Dabei gibt es zwei Extrempole der Vigilanz:

  1. Zum einen die höchstmögliche Erregung, wie sie beispielsweise in einer Schrecksituation auftritt.
  2. Der andere Pol wäre der Zustand eines traumlosen Tiefschlafs. 

Zwischen diesen beiden Polen befinden sich also alle möglichen Zwischenstadien der Aktivierungszustände. Hierbei seien beispielsweise die kritische Aufmerksamkeit, Entspannung, Dösen und leichter Schlaf mit raum-zeitlicher Orientierungslosigkeit und das Träumen genannt.

Jedem der beschriebenen Wachheitszustände kann eine Reihe elektrophysiologischer Befunde gegenübergestellt werden. Mittels Elektroenzephalogramm-(EEG)-Bildern kann ein bestimmtes Stadium der Wachheit gemessen werden. Es lässt sich mithilfe des EEG dementsprechend erkennen, wie stark die ungerichtete Aktivierung einer Person ausgeprägt ist.

Der Hirnfoscher und Psychologe Donald B. Lindsley unterschied anhand von EEG-Leitbildern drei verschiedene Wachheitszustände, bei denen die ersten beiden als passive Wachzustände und der letzte als aktiver Wachzustand bezeichnet wird:

  1. Relaxierter Wachzustand (relaxed wakefulness). Dieser Vigilanzzustand zeichnet sich durch eine spannungsniedrige, niederfrequente, unregelmäßige Grundaktivität des Hirnstrombildes bei verschlossenen Augen auf.
  2. Wache Aufmerksamkeit (alert attentiveness). Ist eine höhere synchrone Grundaktivität des EEG bei geschlossenen Augen.
  3. Starke Erregung (strong excited emotion). Bei diesem Vigilanzzustand zeigt sich ein asynchrones Hirnstrombild mit spannungsniedrigen Erregungsabläufen. 

Steuerung der Vigilanz im Gehirn

Für die Steuerung der Vigilanz ist unter anderem das aufsteigende retikuläre Aktivationssystem (ARAS) verantwortlich. Das ARAS ist ein Kontroll-Modulations-System welches sich im Hirnstamm befindet. Dort werden die Neurotransmitter Noradreanalin, Dopamin und Serotonin gebildet. Diese aktivieren sowohl den Hypothalamus als auch den Thalamus. Die Aktivität des ARAS unterliegt dem zirkadianen Rhythmus. Das ARAS besitzt einen Einfluss auf weite Teile des Körpers. Neben der neuronalen Informationsverarbeitung  beeinflusst die Vigilanz auch die Hormonregulation des Organismus.

Die Amygdala scheint ebenfalls eine wichtige Rolle in der Regulierung der Vigilanz zu spielen. Diese Hirnstruktur, die Teil des limbischen Systems ist, spielt eine entscheidende Rolle bei der Erkennung von emotionalen Reizen.

Vigilanztest: Wie misst man die Vigilanz?

Ein klassischer Test zur Vigilanzmessung wird am Computer ausgeführt. Diese Tests sind so aufgebaut, dass sie monoton und lang andauernd sind, während auf seltene Reize angemessen reagiert werden muss.

Ein Beispiel ist der Mackworth-Clock-Vigilanztest (Mackworth-Uhrentest): Bei diesem Test muss ein Bildschirm beobachtet werden auf dem 24 Kreise kreisförmig, ähnlich einer Uhr angeordnet sind. Ein schwarzer Punkt wandert nun diese “Uhr” entlang von einem Kreis zum nächsten. Ab und zu überspringt der schwarze Punkt einen dieser weißen Kreise. Die Teilnehmer müssen, wenn der Punkt einen Kreis überspringt, einen Knopf drücken. Der eingänglich für Piloten der Royal Air Force entwickelt Test dauert in seiner Ursprungsform zwei Stunden. Die Schwierigkeit des Tests ist es nicht, die Doppelsprünge an sich wahrzunehmen, sondern über längere Zeit wachsam zu sein, wichtig ist also die langanhaltende Belastung.

Vigilanz

Mackworth-Clock-Vigilanztest

Vigilanzminderung und Vigilanzstörung 

Aufgrund von psychischen oder körperlichen Krankheiten kann es zur Verringerung der Vigilanz kommen. Neurologisch werden folgende Schweregrade der Vigilanzminderung unterschieden:

Benommenheit: Bewusstsein ist erhalten, aber die Vigilanz ist reduziert. Das Reaktionsvermögen, die Wahrnehmung und Gedächtnisleistung sind herabgesetzt.

Somnolenz: abnorme Schläfrigkeit. Jedoch bleibt die Person ansprechbar und erweckbar.

Sopor: Die betroffene Person ist nicht mehr voll weckbar und befindet sich in einem tiefen Schlaf. Nur sehr starke Reize, wie Schmerzen, lösen eine meist ungezielte Abwehrreaktion aus.

Koma: Ist der schwerste Grad einer Bewusstseinsstörung. Betroffene sind nicht ansprechbar und reagieren nicht auf Außenreize. 

Eine Verminderung der Vigilanz kann auch künstlich eingeleitet werden. Dies ist beispielsweise bei Operationen der Fall, die unter Narkose geschehen. Hier wird die Vigilanz durch Medikation vermindert, damit bei den Patienten keine Empfindungen und Reaktionen auf Schmerzreize erfolgen.

Vigilanz im Alltag: Welche Bedeutung hat die Vigilanz in der automatisierten Welt?

Für Privatpersonen ist der Bereich, in welchem die eigene Vigilanz eine wichtige Rolle spielt, das lange Autofahren. Bestehen hier Defizite bringt man sich selbst als auch andere in Gefahr. Doch wie sieht das eigentlich in anderen Bereichen aus? In vielen Berufen werden Prozesse immer weiter automatisiert. Was früher noch von Hand ausgeführt oder zumindest eingestellt werden musste, wird heutzutage von Computern erledigt. Das ist beispielsweise bei Piloten der Fall, die selbst bei Start und Landung hauptsächlich Prozesse überwachen und während des Flugs so gut wie keine Handlungen ausführen müssen und nur im Notfall eingreifen. Ebenso spielt die Vigilanz für Tätigkeiten in Kontrollzentren von Fabriken, Atomkraftwerk, etc. eine wichtige Rolle. Doch die Automatisierung nimmt nicht nur bei diesen Berufen, sondern auch im Alltag immer weiter zu. Projekte wie selbstfahrende Autos sind mittlerweile keine Vision mehr.

Vigilanz

Vigilanz: für die Überwachung von automatisierten Prozessen unabdingbar

Doch was passiert, wenn unser Alltag weiter automatisiert wird?

Ganz richtig: Durch die Automatisierung nimmt die Zahl der Situationen in denen Prozesse überwacht werden müssen immer weiter zu. Somit wird die Bedeutung der Vigilanz für die Sicherheit im Alltag immer größer. Es ist also extrem wichtig, einen Reiz schnell erkennen, ihn zu verarbeiten und auf diesen reagieren zu können, um bei automatisierten Prozessen im Notfall richtig eingreifen zu können.

Kognitive Fähigkeiten wie die Verarbeitungsgeschwindigkeit oder die Reaktionszeit, die hierbei eine wichtige Rolle spielen, können unter anderem mit den computergestützten Programmen von CogniFit gemessen und trainiert werden. Neben der Verarbeitungsgeschwindigkeit und der Reaktionszeit misst und bewertet CogniFit eine Vielzahl weiterer wichtiger kognitiver Fähigkeiten. Durch das gezielte personalisierte Training können Defizite ausgeglichen werden, was bei der Bewältigung des Alltags und den Anforderungen bei Überwachungsprozessen für eine bessere Leistung sorgen kann.

Gehirntraining-Vigilanz

Kognitive Fähigkeiten spielen eine wichtige Rolle im Alltag

Als klinische Psychologin interessiere ich mich insbesondere für das Gehirn und seine veränderten Funktionen im Zusammenhang mit psychischen Störungen. Um der Leserschaft diese Themen näher bringen zu können, informiere ich mich stetig über neue und interessante Informationen in diesem Bereich.