Was ist Vigilanz?
Forschung der GTSG: Vigilanzveränderung während dem Denken und Problemlösen.
27. September 2021

Wachsamkeit und Erregung (Arousal und Vigilanz) sind Konstrukte von Prozessen, von denen man annimmt, dass sie im Gehirn stattfinden. Dabei spielen kortikale und subkortikale Prozesse, aber auch Vorgänge  im Hirnstamm und vegetative sowie endokrine Prozesse eine besondere Rolle. Soweit so gut!  

Natürlich beinhalten Konzepte zu Arousal und Vigilanz mehrere Aspekte. Einige der Konzepte sind allgemeiner Natur, andere sind spezifischer.  Wenn man sich die Möglichkeiten der Messung ansieht, kann man sagen, dass der Golden standard bei Arousal der Hautleitungswiederstand ist. Ebenfalls bedeutsam sind Herzfrequenz und die Herzfrequenzvariabilität, neuerdings auch die Messung von Augenbewegungen. Das EEG erhält ebenfalls Bedeutung hinsichtlich Arousal, bezüglich Vigilanz ist das EEG der «Goldenstandard».

Wenn man sich das Roh-EEG genau ansieht, kann man Synchronisations- und Desynchronisationsprozesse erkennen. Dies wird als Vigilanzfluktuation oder Vigilanzschwankung  bezeichnet.

Für die Entwicklung von Vigilanz haben wir ein anderes Modell gewählt, welches meines Erachtens sehr viel präziser ist, als die bisherigen Modelle: Unsere Hauptannahme besteht darin, dass zwischen dem Beginn der Untersuchung der Daueraufmerksamkeit und dem Ende der Untersuchung ein Unterschied in der Verarbeitungsart besteht. Wie die nachfolgende Abbildung zeigt, gehen wir davon aus, dass einige Funktionen sich verändern, andere weniger. Die sich verändernden Funktionen haben wahrscheinlich einen hohen Zusammenhang mit Vigilanz, weil sie ohne Vigilanz gar nicht existieren (Aufmerksamkeit, Organisation, Vorbereitungsprozesse, Exekutive Funktionen, Wiederherstellungsprozesse und Entspannungsprozesse).

Weshalb könnte der Unterschied zwischen Beginn und Ende einer Untersuchung mit Vigilanz zu tun haben? Da sind zuerst einmal klinische Überlegungen und Beobachtungen, wie sie sich tagtäglich in der Praxis zeigen: Zu Beginn der Untersuchung ist oft ein anderes Klickverhalten zu beobachten (Auch wenn sich dies statistisch nicht beweisen lässt, kann jeder und jede die sich die Mühe nehmen, das Klickprofil zu studieren darauf schliessen, dass bei 90 % der Versuchspersonen zu Beginn entweder weniger Fehler, eine schnellere Reaktionszeit oder eine bessere Arbeitskonstanz besteht). Dies kann man bei gesunden Erwachsenen nur leichtgradig erkennen. Die Verhaltensparameter sind nicht übermässig verschieden zwischen Anfang und Ende, was auch nicht zu erwarten ist, kann man doch davon ausgehen, dass Erwachsene in der Lage sind, während 20 Minten gleichmässige Leistungen zu erzielen. Bei Kindern und auch bei gewissen Patientengruppen dürfte dies jedoch anders aussehen.

Die Annahme der Ermüdung und Vigilanzverminderung bestätigt sich

Die Frage ist, wie kann man diesem inneren, sich verändernden Zustand zwischen Onset und Endset des Tests zeigt, sagen soll? Die Veränderungen lassen sich in den feinen Methoden des EEG’s sowohl in den Frequenzen des Gehirns als auch in der Informationsverarbeitung deutlich zeigen. Ganz lapidar können wir von Ermüdung sprechen. Was ist aber Ermüdung? Unsere Antwort: Ermüdung ist die verminderte innere Kraft, ausgedrückt in geringeren Möglichkeiten zur Kontrolle und Steuerung, geringere Kraft zur Vorbereitung auf die nachfolgende Arbeit, vermehrtes Hängenbleiben und damit auch geringere Wachsamkeit. Wenn wir Ermüdung als inneren Zustand von weniger wach sein Sehen, sind wir schon sehr nahe bei der Definition von Vigilanz oder Wachsamkeit.

Mikroanalyse der Denkprozesse

Dien Informationsverarbeitungsprozesse werden im EEG durch sogenannte evozierte Potenziale abgebildet. Dies sind elektrische Potenziale, welche sich durch Bilder und Töne in verbindung mit dem Lösen von aufgabenergeben. Die Forscher der GTSG habe deshalb die standardisierten Denkprozesse während einem Konzentrationsprozess untersucht und dabei die Entdeckung gemacht, dass sich während den Denkprozessen die Energie zum denken ständig leicht verändert: Ist das Bewusstsein am Anfang der Untersuchung voll da, zeigen sich auch bei gesunden Erwachsenen bereits leichtgradige Veränderungen. Die Aufteilung des Denkens in Mikroprozess erlaubt uns, Vigilanz als unterschiedliches Konzept zu definieren und zu messen. Als besonders bedeutsam haben sich Vigilanzprozesse während der Wahrnehmung, der Vorbereitung von Aufgaben, während exekutiver Funktionen, bei der Wiederherstellung der Funktionsbereitschaft sowie auch während der Erholung gezeigt. Jedes dieser bedeutsamen Funktionsprinzipien kann beim einzelnen Patienten gemessen werden und mit den Gleichaltrigen verglichen werden. Abweichungen in einem oder mehreren Bereichen dürften wesentlich zu Stress und Instabilität beitragen.

Aufteilung der Stimuli in 5×500 ms:

Derzeit ist uns keine Methode bekannt, welches annähernd so genau versucht, das Konstrukt Vigilanz oder Wachsamkeit zu operationalisieren.

Kritische Denker unserer Zeit haben uns gegenüber sogar verlauten lassen, dass dies das beste Konzept sei, um Vigilanz in Verbindung mit den verschiedenen Stadien des Denkens und Problemlösens zu definieren. Die folgenden Arbeiten werden es uns ermöglichen, die verschiedenen Vigilanzstadien während der Arbeit im Einzelfall zu definieren. Wir sind überzeugt, dass dies wesentliche Aspekte im Bereich von Krankheit und mentalen Störungen hervorbringen wird und zum besseren verständnis des Soseins der Patienten beiträgt. Es ist auch davon auszugehen, dass damit genaue Beobachtungen möglich werden zur Art und Weise der Wirkung von Medikamenten. Dazu soll das Konzept bei Menschen mit ADHD, Schizophrenie und Depression als erste Patientengruppen angewendet und geprüft werden.

Der Dank gilt allen Mitarbeitern und Forschern der GTSG, welche wesentlich dazu beigetragen haben, Arousal und Vigilanz besser zu verstehen. Dazu gehören insbesondere Ilia Pershin und Maryam Rostami, aber auch Gian Candrian, Marionna Münger und Gian-Marco Baschera. Das Projekt wird mitgetragen von Prof. Lutz Jäncke, Lehrstuhlinhaber der Universität Zürich. Er gab den Anstoss zur datenorientierten Entwicklung des Konstruktes.


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