Vliv věku a kognitivní zátěže na vizuální vnímání řidiče Hogrefe-Testcentrum, Praha Asociace dopravních psychologů ČR PhDr. Dana Černochová, PhD. PhDr. Vlasta Rehnová Dopravněpsychologický seminář, Olomouc, 14.listopadu 2014
Osnova prezentace 1) Příjem a zpracování vizuálních informací při řízení vozidla 2) Zrakové vnímání při řízení vozidla 3) Zorné pole řidiče Experiment 1) Design experimentu a použité metody 2) Výsledky 3) Diskuse 4) Závěry a doporučení
Příjem a zpracování vizuálních informací při řízení vozidla Pojem vizuální orientace zahrnuje širokou oblast kognitivního zpracování informací. Nejde jen o procesy vnímání, ale také o to, jak jsou přijímané informace zpracovány a užity k regulaci chování. Fáze zpracování informací: 1) získání informace 2) zhodnocení informace 3) přijetí rozhodnutí, 4) vykonání rozhodnutí
Zrakové vnímání při řízení vozidla - Ze smyslových orgánů je při řízení vozidla nejdůležitější zrak - Zrakem je vnímáno asi 90% všech informací - Lidské oko je schopno zaregistrovat velké množství informací, ale jen část se dostane do vědomí pozorovatele. - Pro bezpečnou jízdu není důležité jen dobře vidět, ale také správně rozeznat, co vidíme. - Dobrý zrak je pouhým předpokladem pro dobré zrakové vnímání. - Roli hraje pozornost a její vlastnosti a děje koncentrace, vizuální selektivita, koordinace současně probíhajících činností. - Vizuální zátěž řidiče může být způsobena velkým množstvím nebo nevhodnou prezentací vizuálních informací konkurence mezi současně vnímanými podněty.
Zrakové vnímání u starších řidičů Změny zrakových funkcí podmíněné věkem: - snížená schopnost adaptace na měnící se osvětlení - vysoká citlivost na oslnění -- zhoršené vidění za snížené viditelnosti - zúžené zorné pole - snížená schopnost prostorového vidění (horší odhad vzdáleností) - snížená citlivost na kontrast - zhoršené rozpoznávání barev - úbytek zrakové ostrosti (statické i dynamické)- snížená schopnost rozlišovat detaily - zhoršené vnímání pohybu - pokles akomodační schopnosti - oční choroby Prodlužování času pro příjem a zpracování vizuálních informací
Zrakové vnímání u starších řidičů Důsledky: - Vizuální informace nejsou ve svém významu dostatečně rychle a bezpečně vnímány a zpracovány. - Orientace v dopravní situaci se daří s vyšší potřebou času. - Distribuce pozornosti je nedostatečná. - Snížená výkonnost při sekundární zátěži. - Prodlužuje se čas reakce zvláště v komplexním dopravním prostředí. - Zhoršené rozeznávání předmětů v prostoru a nesprávný odhad rychlosti ostatních vozidel. - Potíže s výběrem relevantních informací. Chybné dopravní chování (na 1 000 osob) 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 nepřizpůsobená rychlost jízdy odbočování, couvání,otáčení,změna jízdního pruhu,vjíždění odstup mezi vozidly dávání přednosti v jízdě chybné dopravní chování vůči chodcům 0 18-21 22-25 26-35 36-45 46-55 56-65 66-75 75 a více Věk klidný provoz předjíždění
Zorné pole Zorné pole je oblast, kterou člověk zachytí pohledem bez pohybů hlavy a bez pohybů očí. Rozsah zorného pole každého oka je 90 zevním směrem, 50 do středu, 70 nahoru a 50 dolů. Vyhláška č.277/2004 Sb. vylučuje způsobilost k řízení: vozidel ve skupině 1 (skupiny A,B,M,L,T) při rozsahu zorného pole obou očí menším než 120 vozidel ve skupině 2 (skupiny C,D) při rozsahu zorného pole obou očí menším než 160, pro jedno oko méně než 70 a změny v centrálním zorném poli do 30.
Centrální a periferní vidění Vizuální zorné pole sestává z centrálního a periferního zorného pole. Vizuální orientace v dopravě je spolupráce mezi centrálním a periferním viděním. Ve vztahu ke kognitivním funkcím může být periferní vidění interpretováno jako předpozornostní děj, kdy jsou určité charakteristiky předmětů zpozorovány na periferii zorného pole Nejostřejší vnímání centrální plocha sítnice (fovea centralis) vnímá lépe pomalu se pohybující předměty Periferní vnímání: - je méně ostré - hůře rozlišuje barvy a detaily (kompenzace nápadností objektu) - vnímá lépe rychle se pohybující předměty - jeho funkcí je orientace v prostoru - nasměrování oka, aby předmět padl do foveální oblasti - zhoršuje se při snížené viditelnosti
Význam periferního vnímání při řízení vozidla Periferní vnímání: - slouží jako stanice alarmu - upozorňuje na rizikové objekty - umožňuje významným způsobem vnímání rychlosti - umožňuje prostorovou integraci - účastní se při udržování trajektorie jízdy - uplatňuje se např. při vjíždění do úzké ulice, předjíždění, přejíždění v jízdních pruzích, vjíždění do křižovatky Rozsah zorného pole: - v průběhu řízení vozidla kolísá - klesá se zvyšující se zátěží (při zvýšené zátěži centrálního vidění se prodlužuje doba sakadických očních pohybů) Zužuje se - se zvyšující se rychlostí vozidla, - zvýšenou zátěží pozornosti, tedy zvyšujícím se množstvím informací, které je nutno zpracovat.
Funkční zorné pole Angl.: useful field of view UFOV, něm.: nutzbares Sehfeld - NSF Definice: Je to část zorného pole, ve které je jedinec v daném okamžiku schopen vnímat objekty (bez pohybu hlavy a očí) Úzce souvisí s pozorností. Velikost není konstantní, mění se v závislosti na kvantitě informací, které je nutno aktuálně zpracovat. Je ovlivňováno: - obtížností úlohy v oblasti centrálního vidění - vlastnostmi prezentovaných předmětů (velikost, nápadnost, odlišnost od distraktorů) - jinou formou zátěže - věkem
Možnosti měření funkčního zorného pole Změření zorného pole při plné koncentraci pozornosti nemůže sloužit jako odhad funkčního zorného pole během reálné jízdy. Vztah k řízení se dá stanovit pouze při měření při distribuci pozornosti. Podstatou metod by mělo být měření distribuce pozornosti mezi centrální a periferní vizuální vnímání při vyhledávání relevantních informací. Tedy za současné prezentace rušivých podnětů. 1) Nejvíce informací je publikováno v souvislosti s testem UFOV 2) Computerised Visual Attention Test - CVAT 3) PDT Peripheral detection task 4) Periferní vnímání (PP) 5) ART 2020 (PVT) 6) Oční kamera
Vztah k řízení vozidla -V některých studiích byly nalezeny souvislosti mezi zúženým funkčním zorným polem a nehodovostí. -Funkční zorné pole je považováno za jedno z kritérií stanovení způsobilosti k řízení u starších řidičů -Měření funkčního zorného pole je považováno ze vhodnou metodu pro zhodnocení velikosti distrakce vlivem informačních technologií - K inhibici periferie dochází při zvýšených pozornostních nárocích na řidiče Ilustrace zúženého zorného pole při telefonování Ilustrace nevnímání některých podnětů při telefonování
Cíle experimentu Zjistit 1) zda existuje vztah mezi parametry zorného pole a: -osobnostními proměnnými -výkonovými proměnnými - řidičskou praxí - věkem 2) zda jsou parametry zorného pole ovlivnitelné zvýšenou kognitivní zátěží 3) Snahou bylo také přispět: - k doplnění výzkumných poznatků v této oblasti - k rozšíření možností diagnostiky v rámci posuzování psychické způsobilosti k řízení silničního motorového vozidla
Soubory osob Základní soubor (administrace testu Periferní vnímání) N = 1361 osob 1316 (96,6%) mužů a 45 (3,4%) žen, ve věku 18 90 let Soubory tvořili žadatelé o posouzení psychické způsobilosti k řízení vozidla. Vliv sekundární úlohy na způsob zpracování vizuálních podnětů v zorném poli Experimentální skupina N = 645 z celkového počtu 1361 Kontrolní skupina N = 99, nejsou zahrnuti v celkovém počtu základního souboru
Použité metody A) Výkonové metody: Použity byly metody, které měří pozornostní výkon a jsou založeny na vizuálním vyhledávání relevantních podnětů v méně přehledném zorném poli. Periferní vnímání (Schuhfried et al,2000), TOPP, NQ-S (Brichcín, 2002), TMT (Preiss et al,1997), D2 (Balcar,2000) B) Osobnostní metody: Použity byly metody, které zahrnují emocionální charakteristiky Dotazník N-70, Dotazník SPIDO-vybrané škály C) Anamnestické údaje: věk, údaje ohledně řidičské praxe: frekvence řízení vozidla za týden, počet najetých kilometrů (celkem a za poslední rok)
Popis použitých metod Periferní vnímání: měřené parametry standardní metody 1) Zorné pole 2) Tracking-úloha 3) Reakční čas 4) Vynechané reakce 5) Chybné reakce 6) Chybovost v počtu tónů experimentální podmínka se sekundární úloha
Sekundární kognitivní zátěž ve formě zpracování akustických podnětů Proband plnil úlohu sledování vizuálního cíle v oblasti centrálního vidění a reagoval na periferní podněty. Současně po celou dobu testu slyšel ve sluchátkách v řadě za sebou skupiny tónů. Jeho úkolem bylo tyto tóny počítat v a v krátkých pauzách mezi skupinami nahlas hlásit počet tónů v dané skupině. Série tónů byla převzata z metody AKP (Tůma,Kolouch,1975) Administrátor testu zaznamenával hlášené počty tónů do registru počítačového programu, vytvořeného speciálně k tomuto účelu. Absolvování situace bez zátěže a situace se zátěží následovaly bezprostředně po sobě
Výsledky 1)Vztah věku a vizuálního vnímání v rozsahu zorného pole N = 1 361 (věkový průměr = 36,37 let, st. odchylka = 12,78) věkové skupiny: 18-30 let N=529 31-40 let N=471 41-50 let N=178 51-60 let N=122 61-90 let N=61 Věk/PP 18-30 let 31-40 let 41-50 let 51-60 let 61-90 let Zorné pole Tracking-úloha Reakční čas Chybné reakce Vynechané reakce průměr st.odchylka průměr st.odchylka průměr st.odchylka průměr st.odchylka průměr st.odchylka 178,29 8,96 11,41 2,6 0,604 0,0776 0,82 1,26 3,63 4,61 178,57 8,09 11,35 2,42 0,589 0,074 0,8 1,26 3,25 4,53 173,06 13,19 12,23 2,52 0,608 0,078 1,25 2,04 5,65 6,31 162,46 21,04 13,36 3,31 0,649 0,094 1,47 1,86 8,89 6,3 134,57 25,17 18,16 6,63 0,767 0,154 3,2 4,57 17,97 6,33
1) Vztah věku a vizuálního vnímání v rozsahu zorného pole 180,00 20 0,775 170,00 18 160,00 16 150,00 14 0,675 140,00 12 130,00 zorné pole 18-30 let 31-40 let 41-50 let 51-60 let 61-90 let 10 tracking-úloha 18-30 let 31-40 let 41-50 let 51-60 let 61-90 let 0,575 Reakční čas 18-30 let 31-40 let 41-50 let 51-60 let 61-90 let 3,50 3,00 2,50 15 2,00 10 1,50 1,00 5 0,50 0,00 chybné reakce 18-30 let 31-40 let 41-50 let 51-60 let 61-90 let 0 chybné reakce 18-30 let 31-40 let 41-50 let 51-60 let 61-90 let Výkonnost se zhoršuje ve skupinách osob s vyšším věkem, u všech sledovaných parametrů jsou rozdíly mezi skupinami statisticky významné sig.0,000
2)Vliv zvýšené kognitivní zátěže na vizuální vnímání v rozsahu zorného pole N = 645 věkové skupiny: 18-30 let N=253 31-40 let N=231 41-50 let N=86 51-60 let N=47 61-90 let N=28 185 180 175 170 165 160 155 150 145 140 135 130 125 120 18-30 let 31-40 let 41-50 let 51-60 let 61-90 let zorné pole-se zátěží zorné pole-bez zátěže 0,880 0,840 0,800 0,760 0,720 0,680 0,640 0,600 18-30 let 31-40 let 41-50 let 51-60 let 61-90 let reakční čas-se zátěží reakční čas-bez zátěže 7 6 5 4 3 2 1 0 18-30 let 31-40 let 41-50 let 51-60 let 61-90 let chybné reakce-se zátěží chybné reakce-bez zátěže 20 18 16 20 19 18 17 14 16 12 15 10 14 8 13 6 12 4 18-30 let 31-40 let 41-50 let 51-60 let 61-90 let vynechané reakce-se zátěží vynechané reakce-bez zátěže 11 18-30 let 31-40 let 41-50 let 51-60 let 61-90 let tracking úloha-se zátěží tracking úloha-bez zátěže
2) Vliv zvýšené kognitivní zátěže na vizuální vnímání v rozsahu zorného pole Výkonnost klesá ve skupinách osob s vyšším věkem Výkonnost je nižší v situaci se sekundární zátěží
2) Vliv zvýšené kognitivní zátěže na vizuální vnímání v rozsahu zorného pole 2)Diference mezi situací bez sekundární zátěže a se sekundární zátěží (celý soubor N=645) Byl prokázán statisticky významný rozdíl mezi všemi věkovými skupinami v těchto ukazatelích: -zorné pole -reakční čas -chybné reakce -vynechané reakce Statisticky významný rozdíl v ukazateli tracking-úloha (úloha v centrálním zorném poli) Byl prokázán až mezi věkovými skupinami 41-50 let, 51-60 let, více než 60 let
2) Vliv zvýšené kognitivní zátěže na vizuální vnímání v rozsahu zorného pole Sekundární akustická zátěž procento chyb v jednotlivých věkových skupinách (N=645) 21 20 19 18 17 16 průměr 18-30 let 31-40 let 41-50 let 51-60 let 61-90 let Vzestup chybovosti u věkové skupiny 41-50 let Korelační vztahy : tracking-úloha (r=0,213) chybné reakce (r=0,273)
2) Vliv zvýšené kognitivní zátěže na vizuální vnímání v rozsahu zorného pole Diference: 2 opakování bezprostředně za sebou v situaci bez zátěže kontrolní skupina N=99 věk 20-80 let (M=35,4 SD = 11,03) Wilcoxonův test Zorné pole Tracking-úloha Reakční čas Chybné reakce Vynechané reakce Z -0,990-0,970-0,965-0,969-1,262 Sig. 0,322 0,329 0,335 0,331 0,207 Při opakování testu za stejných podmínek se výsledky nezměnily statisticky významně.
Závěry A) Všechny sledované parametry zrakového vnímání významně korelují s věkem ve smyslu zhoršování výkonu. Nejsilnější vztahy se projevily: 1) zúžení zorného pole 2) zvýšení počtu vynechaných podnětů na periferii zorného pole 3) vyšší počet chyb v akustické úloze 4) méně přesné sledování podnětu v oblasti centrálního zorného pole B) Při distribuci pozornosti mezi vizuální a akustickou úlohu došlo k : 1) významnému prodloužení reakčního času na periferní podněty 2) zúžení zorného pole 3) ke zvýšení chybných reakcí Tyto rozdíly se projevily ve všech věkových skupinách. C) Signály na periferii byly vyhodnocovány se zpožděním a s vyšší nejistotou. D) Při zvýšené kognitivní zátěži dochází ke zhoršení rozlišení relevantních a nerelevantních signálů. Výsledky prokazují vliv vložené kognitivní operace jako další nezávislé experimentální proměnné na snížení výkonu vizuálního vnímání v oblasti zorného pole.
Doporučení 1) Výsledky odpovídají poznatku, že se funkční zorné pole zužuje v závislosti na kapacitě zpracování informací. Při zvýšené kognitivní zátěži dochází ke zhoršení ukazatelů periferního vnímání. Na základě korelační a regresní analýzy nebyly nalezeny významné vztahy testu Periferní vnímání s testy pozornosti, které nebyly konstruovány pro měření distribuce pozornosti v situaci se sekundární úlohou. Tzn., že nejsou z hlediska konstruktové validity zastupitelné. Doporučit lze: Další výzkum vizuálního vnímání v rozsahu zorného pole s ohledem na posouzení vztahu k dopravnímu chování při jízdě. Validizační studie Expertensystem Verkehr (Schuhfried, 2007) vykazuje vysoké korelační vztahy s prvky praktické jízdy, není však uveden výkon podle věkových skupin ani podle náročnosti aktuální situace.
Doporučení 2) V zahraničních studiích, které jsou věnovány hodnocení psychodiagnostických metod ohledně jejich vztahu k posuzování způsobilosti k řízení vozidla, bývají uváděny metody zjišťující výkonnost v oblasti pozornosti, paměti, ale také metody pro posouzení funkčního zorného pole. Důvodem je to, že jeho rozsah je ovlivňován nejen konkrétní dopravní situací, ale také charakteristikami řidiče. Metoda periferní vnímání je konstruována ke zjištění schopnosti příjmu a zpracování periferních vizuálních informací. Pro posouzení způsobilosti k řízení vozidla by bylo užitečné znát rozsah zorného pole či reakční čas na periferní podněty také v situaci, která klade vyšší nároky na kognitivní zpracování informací. Údaje zjištěné v bezzátěžových podmínkách se mohou měnit, pokud jsou na řidiče kladeny vyšší požadavky. Zařazení sekundární zátěže by mohlo rozšířit diagnostické možnosti tohoto testu, tj. nejen měřit periferní vizuální vnímání, ale také zjistit reakci jedince na zátěž ve smyslu funkčního zorného pole. Tedy nakolik jedinec reaguje redukcí rozsahu zorného pole, zvýšenou chybovostí.
Doporučení 3) Výsledky tohoto experimentu, kde nezávislou proměnnou tvořila sekundární zátěž, vyžadující průběžnou pozornost sdělovaným akustickým informacím, potvrdily její negativní vliv na charakteristiky vizuálního vnímání. Tyto poznatky lze uplatnit ve vozidlech, kde řidič musí používat verbální komunikaci během řízení (taxi, vozidla zdravotnické záchranné služby, policejní vozidla, havarijní služby, apod.), příp. komunikaci se spolujezdcem, telefonování. Komunikace s dispečinkem by měla být krátká, poskytované informace by měly být stručné, srozumitelné a jednoznačné, aby nebylo nutné zpětné ověřování porozumění. Hovor se spolujezdcem vždy nevykazuje zvýšená rizika, pokud je při komunikaci sledována dopravní situace a respektována její náročnost. Telefonování představuje významnou sekundární zátěž, při které jsou kladeny vysoké nároky na distribuci pozornosti.
Doporučení 4) Clay et al (2005) provedli metaanalýzu výzkumů, které se zabývaly vztahem funkčního zorného pole a charakteristikami řízení vozidla. Výsledky: - prokázaly souvislost mezi nižším výkonem funkčního zorného pole a vyšší pravděpodobností způsobení dopravní nehody - potvrdily význam tohoto parametru jako spolehlivého ukazatele způsobilosti k řízení u starších řidičů. Také výsledky tohoto výzkumu potvrdily významnou souvislost s věkem. Lze doporučit vyšetření funkčního zorného pole coby metody k posouzení způsobilosti k řízení vozidla především u starších osob.
Doporučení 5) Metoda je užitečná pro zjištění výkonu v situacích, kdy je nutno zachytit v zorném poli mnoho informací v krátkém čase. Proto lze vyšetření funkčního zorného pole doporučit v rámci posouzení způsobilosti k řízení u řidičů vozidel s právem přednostní jízdy, kteří se musí rychle orientovat v dopravní situaci, musí tedy v krátkém čase postřehnout a zhodnotit velké množství vizuálních informací v rozsahu zorného pole.
Doporučení 6) Výsledky tohoto výzkumu poukazují na důležitost zařazení psychodiagnostických metod založených na principu distribuce pozornosti do vyšetření za účelem posouzení psychické způsobilosti k řízení vozidla. 7) Výsledky lze zohlednit také z hlediska rozhraní člověk-stroj v oblasti konstrukce a prezentací informací ve vozidle, kde lze doporučit umístění sdělovačů s malou excentricitou na palubní desce, ale také ve vztahu k množství informací poskytovaných v dopravním prostředí. Výsledky prokazují zúžení zorného pole a chybné vnímání podnětů v rozsahu zorného pole pod vlivem informační zátěže.
Děkujeme za pozornost PhDr. Dana Černochová, PhD. dana.cernochova@email.cz PhDr. Vlasta Rehnová vlasta.rehnova@seznam.cz www.dopravni-psychotesty.cz