Untersuchungen über physiologische und biochemische indikatoren zur differenzierung zwischen mentaler und emotionaler beanspruchung bei psychischen leistungen

Summary

To carry on earlier field experiments, the effects of mental or emotional loads were evaluated under laboratory conditions by means of physiological and biochemical indicators. Stress was produced by a method which allowed an exactly reproducible concentration performance to be obtained. The calculation task (a · b + c − d) was directed by means of an apparatus and the calculation speed could be varied from 1 to 30 calculations per minute. The calculations were presented either with constant or with continuously increasing frequency. The experiment was carried out to analyse and compare the effects of emotional and mental stress so that the used inventory of indicators could be validated for field experiments.

On the basis of preliminary tests, the calculation with continuously increasing calculation speed with untrained subjects were chosen as emotional stress. Mental performance was given by calculations with constant calculation speed but on different levels; the tasks were relatively equal regarding the subjects individual maximum calculation capacity. As strain indicators, heart frequency and variability of the momentary heart frequency as well as the excretion of the catecholamines, adrenaline and noradrenaline, were used.

Twenty-seven male students (aged from 18 to 26 years) took part in the experiments which consisted of 10 single sessions within 2 weeks with a daily calculation time of 55 min. For comparison after each session, either rest values or values according to 30% of the individual maximum Oz-uptake were taken.

From the experiments, we could learn that heart frequency above all is suited for indicating short-term mental or combined mental and emotional strain, in contrast to the excretion of adrenaline which especially responds to longer lasting emotional strains. Finally, the excretion of noradrenaline reflects very clearly physical strain and points out involuntary muscle tensions and unintentional motor activities under emotional and combined emotionalmental strains, respectively. The variations of the momentary heart frequency are specific for each subject. Their direction can only be evaluated individually on the basis of preliminary tests, since the direction of the variations cannot be predicted.

Zusammenfassung

In Fortführung früherer Feldstudien wurden unter Laborbedingungen die Effekte mentaler und emotionaler Belastungen mit Hilfe physiologischer und biochemischer Indikatoren studiert. Die Belastungen wurden über eine Versuchsanordnung erzeugt, mit welcher eine Konzentrationsleistung exakt reproduzierbar vorgegeben werden konnte. Es handelte sich um einen apparativ gesteuerten Rechenversuch (a · b + c − d), dessen Aufgabenvorschub zwischen 1 und 30 Aufgaben/min variiert werden konnte. Die Darbietung der Rechenaufgaben konnte konstant oder kontinuierlich steigend erfolgen. Ziel des Versuchs war es, die Wirkung emotionaler und mentaler Belastungen vergleichend zu untersuchen, um das benutzte Indikatoreninventar für Feldversuche zu eichen.

Als emotionale Belastung wurde auf Grund von Vorversuchen das Rechnen mit kontinuierlich steigendem Aufgabenvorschub bei Ungeübten gewählt, als mentale Leistung das Rechnen mit konstantem Aufgabenvorschub auf verschiedenen Stufen, interindividuell relativ gleich zur maximalen Rechenkapazität. Als Beanspruchungsindikatoren standen die Herzfrequenz, die Variabilität der Momentanherzfrequenz sowie die Ausscheidung der Katecholamine Adrenalin and Noradrenalin mit dem Harn zur Verfügung.

An den Versuchen nahmen 27 männliche Studenten (Alter 18 bis 26 Jahre) teil. Der Versuch mit einer täglichen Rechenzeit von 55 min bestand aus 10 Einzelversuchen innerhalb von 2 Wochen. Zu Vergleichszwecken wurden fur die gewählten Beanspruchungsindikatoren nach Versuchsende alternativ Ruhewerte oder Belastungswerte entsprechend 30% der individuellen maxi malen O₂-Aufnahme gewonnen.

In den Versuchen zeigte sich, daß die Herzfrequenz sich vornehmlich fur die Erfassung kurzfristiger mentaler bzw. kombinierter mentaler und emotionaler Beanspruchungen eignet, wdhrend die Adrenalinausscheidung vornehmlich auf longer dauernde emotionale Beanspruchungen reagiert. Die Noradrenalinausscheidung reflektiert schließlich besonders deutlich körperliche Beanspruchungen und weist bei emotionalen bzw. kombiniert emotionalmentalen Beanspruchungen auf unwillkürliche Muskelanspannungen und unbeabsichtigte motorische Aktivitdten hin. Die Variationen der Momentanherzfrequenz sind schließlich typenspezifisch. Ihre Richtung kann individuell nur auf Grund von Vorversuchen gedeutet werden, da vor allem unter großen mentalen Belastungen sonst die Richtung der Veränderungen nicht vorhergesagt werden kann.