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Ocular indicators for sleepiness during night-time driving

Kirsch, Miriam (2013) Ocular indicators for sleepiness during night-time driving.
Masterarbeit, University of Vienna. Fakultät für Lebenswissenschaften
BetreuerIn: Dittami, John

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DOI: 10.25365/thesis.27668
URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-29955.96289.793665-1

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Abstract in English

Sleepiness during driving causes severe accidents but is until now not reliably detectable. Eye-tracking systems seem to be a convenient solution to detect fluctuations in vigilance but have rarely been validated in real life driving conditions. We suppose that the motivation to combat sleepiness is a decisive factor in alertness-management that probably cannot be assessed sufficiently in simulated driving. Beside the effect of night-time driving in the field we wanted to analyze those of a nap on sleepiness associated ocular activity. 60 subjects drove their own cars for two hours starting at 2 am. Ocular activity was recorded by electro-oculography. Rapid eye movements (REM), eye-blinks (EB) and periods without eye movements (NEM) were analyzed visually. EB and NEM became more frequent with driving time and REM decreased as reported in other studies. These trends have been however slight and statistically not significant in contrast to the high variation between participants. A nap had no effect on sleepiness associated eye characteristics. As visual input is absolutely essential in driving it is probably compensated as long as possible. These findings question the reliability of ocular-activity-based predictions of sleepiness in time. High variation between subjects could not be explained by individual factors like age, chronotype or sex and presumably reflected different stress responses and coping mechanisms with this extreme condition.

Schlagwörter in Englisch

Fatigue / vigilance / sleepiness / electro-oculography / night-time driving / alertness management / eye-movements

Abstract in German

Schläfrigkeit am Steuer gilt als eine der Hauptursachen für schwere Unfälle, ist aber bis jetzt nicht eindeutig erfassbar. Eye-Tracking-Systeme scheinen eine ideale Lösung für den Gebrauch beim Fahren darzustellen, um Müdigkeitsschwankungen zu messen, wurden aber bisher kaum in realistischen Fahrsituationen getestet. Vermutlich ist die Motivation gegen Schläfrigkeit anzukämpfen jedoch ein ganz wesentlicher Faktor, der bei simuliertem Fahren nicht ausreichend untersucht werden kann. Neben der Veränderung von Augencharakteristika mit zunehmender Müdigkeit in einer Feldstudie, war es unser Ziel die Wirkung eines Naps zu untersuchen. 60 Probanden fuhren um 2 Uhr nachts beginnend 2 Stunden lang mit den eigenen Autos. Die Augenaktivität wurde über Elektro-Okulographie aufgezeichnet. Schnelle Augenbewegungen, Lidschlag sowie Perioden ohne Augenbewegungen wurden visuell analysiert. Die erstgenannte Kategorie nahm ab, die beiden folgenden hingegen über die Fahrzeit zu, wie auch in der Literatur geschildert. Allerdings waren die Trends in unseren Daten nur sehr schwach ausgeprägt. Signifikant unterschieden sich nur die Probanden untereinander. Ein Nickerchen zeigte keinen Einfluss auf die schläfrigkeitsassoziierten Augencharakteristika. Visueller Input ist absolut essentiell während dem Fahren und wird vermutlich so lange wie möglich aufrecht erhalten. Diese Ergebnisse stellen die rechtzeitige und zuverlässige Vorhersage von Müdigkeit mittels Eye-Tracking-Systemen in Frage. Die großen inter-individuellen Unterschiede konnten nicht durch Faktoren, wie Alter, Geschlecht oder Chronotyp erklärt werden und spiegeln möglicherweise verschiedene Stressantworten und Adaptionsstrategien an diese Extremsituation wieder.

Schlagwörter in Deutsch

Vigilanzschwankungen / Schläfrigkeit / Fatigue / Verkehrssicherheit / Fahrsicherheit / Elektro-okulographie / Alertness-Management / Augenbewegungen

Item Type: Hochschulschrift (Masterarbeit)
Author: Kirsch, Miriam
Title: Ocular indicators for sleepiness during night-time driving
Umfangsangabe: 50 S. : Ill., graf. Darst.
Institution: University of Vienna
Faculty: Fakultät für Lebenswissenschaften
Publication year: 2013
Language: eng ... Englisch
Supervisor: Dittami, John
Assessor: Dittami, John
Classification: 30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein: Allgemeines
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.03 Methoden und Techniken in den Naturwissenschaften
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.30 Naturwissenschaften in Beziehung zu anderen Fachgebieten
50 Technik allgemein > 50.17 Sicherheitstechnik
AC Number: AC10907248
Item ID: 27668
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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