Yuzkiv, Taras (2016)
Experimentelle Erfassung der Pupillengröße für typische Lichtreize der KFZ-Lichttechnik.
Technische Universität Darmstadt
Bachelorarbeit, Bibliographie

Kurzbeschreibung (Abstract)

Trotz der Tatsache, dass das Auge eines der wichtigsten Sinnesorgane des menschlichen Körpers ist und bei vielen Anwendungen in der heutigen Zeit unabdingbar ist, wissen wir dennoch nicht alles über das Verhalten des Organes. Den ersten schnellen Schutz bei einer Blendung bietet uns die Pupille. Die Aufgabe der Pupille ist es, große Unterschiede der Umgebungsleuchtdichte auszugleichen. Weiterhin bietet sie Schutz vor Überstimmulierung oder Schädigung der Netzhaut. In Alltagssituationen, unabhängig von der Umgebungsleuchtdichte oder anderen Einflussfaktoren, wird immer eine korrekte Funktionsweise der Pupille vorausgesetzt. Jedoch ist bis heute nicht ganz klar, wie diese definiert ist oder beschrieben werden kann. Eine Literaturrecherche hat ergeben, dass es zum Pupillenverhalten im mesopischen Bereich nur wenige vergleichbare Untersuchungen gibt. In einigen wissenschaftlichen Arbeiten wird das Pupillenverhalten durch jeweils eine Formel beschrieben. Hierbei werden allerdings einige wichtige Faktoren, wie zum Beispiel Spektrum bzw. Farbart, außer Acht gelassen. Das Verhalten der Pupille als Reflexionsfaktor des zentralnervösen Aktivierungsniveaus kann bei der KFZ-Lichttechnik oder beim Bedienen von schweren Maschinen in der Zukunft stark an Bedeutung gewinnen. So könnte zum Beispiel eine Aussage drüber getroffen werden, ob eine Person fahrtüchtig ist. In dieser Arbeit wird das Pupillenverhalten bei unterschiedlichen spektralen Verteilungen und verschiedenen Leuchtdichten untersucht. Dafür wurde das HAL- und das LED-Spektrum ausgewählt. Das HAL-Spektrum ist in der KFZ-Industrie oft vorzufinden. Das LED-Spektrum gewinnt im Alltag zunehmend an Bedeutung und wird ebenso in der KFZ-Industrie verbaut [1]. Beide sind in der heutigen Zeit oft im Alltag vorhanden und somit von großer Wichtigkeit. Insgesamt wurden vier Leuchtdichten (0,1; 0,3; 1,0; 3,0 cd/m2) im mesopischen Bereich für die Versuche ausgewählt, welche alle bei einer nächtlichen Fahrt auf einer Autobahn präsent sind [2]. Im zweiten Teil dieser Arbeit werden die Schläfrigkeitswellen der Pupille untersucht. Schläfrigkeitswellen sind Schwankungen des Pupillendurchmessers bei kompletter Dunkelheit. Durch die Stärke dieser kann eine Aussage über die Müdigkeit einer Person getroffen werden. Hierfür wird ein Programm zur Auswertung dieser Schwankungen geschrieben. Das dafür nötige Vorgehen wird bereits von Lüdtke [3] beschrieben und wird nun mit Hilfe von Matlab umgesetzt. Weitere Aspekte des Pupillenverhaltens in kompletter Dunkelheit werden ebenso betrachtet und interpretiert. Vor jedem Versuch hat eine Angabe des Vigilanzniveaus durch einen Probanden anhand von physiologischen Tests stattgefunden. Dafür sind zwei unterschiedliche Fragebögen ausgewählt worden, zum einen der Stanford-Schläfrigkeitstest (SSS), bei dem angekreuzt wird, welche Aussage zutreffend ist, zum anderen der multiple Schlaf-Latenz-Tests (MSLT), bei dem anhand einer visuellen Analogskala (VAS) die jeweilige Frage, zutreffend zum persönlichen Empfinden, angekreuzt wird. Insgesamt hat der MSLT fünf Fragen, welche sich nicht ausschließlich nach der Vigilanz des Probanden richten. Alle Antworten der subjektiven Angaben werden miteinander und mit dem Pupillenunruheindex (PUI) verglichen und auf Korrelation, sowie Signifikanz, überprüft. Aus den durchgeführten Versuchen geht hervor, dass die Pupille eines Probanden bei einer Erhöhung der Leuchtdichte signifikante (p < 0,01) Reaktionsunterschiede aufzeigt. In Hinsicht auf unterschiedliche spektrale Verteilungen der gleichen Leuchtdichte ergeben sich aus den Messdaten drei Variablen: die erste ist der mittlere Pupillendurchmesser in den letzten vier Minuten der Adaptationsphase, die zweite Variable ist der minimale Durchmesser unmittelbar nach dem Einblenden des Lichtreizes und die dritte und somit letzte Variable entsteht nach der Mittelwertbildung der stabilisierten Pupille, nachdem der Lichtreiz eingeblendet wurde. Dieser zeigt signifikante (p < 0,01) Reaktionsunterschiede zwischen dem HAL- und dem LED-Spektrum bei der gleichen Leuchtdichte, was bedeutet, dass die Pupille bei einem LED-Spektrum stärker kontrahiert. Dieses Ergebnis könnte durch den Einfluss der intrinsisch fotosensitiven Ganglienzellen oder der Stäbchen bzw. S-Zapfen oder deren Wechselwirkung erklärt werden. Ergebnisse der subjektiven Schläfrigkeitsbewertungen zeigen starke Korrelationen untereinander. Es entstehen Zusammenhänge zwischen den Wachheitsangaben und Variablen, wie Konzentration, Motivation oder Angst. Signifikante Korrelationswerte zwischen dem PUI und den Antworten der physiologischen Tests (SSS, MSLT) konnten weiterhin gezeigt werden. Je müder eine Testperson ist, umso höher ist der PUI. Alle Ergebnisse wurden statistisch analysiert, ausgewertet und Unterschiede auf Signifikanz geprüft. Des Weiteren wurden in regelmäßigen Zeitabständen Kontrollmessungen durchgeführt, um die Genauigkeit und Richtigkeit der Messungen zu gewährleisten.

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