Vigilanz

Eine Londoner "Lollipop Lady" mit der St. Paul's Cathedral im Hintergrund. ⓘ

In der modernen Psychologie wird Vigilanz, auch als anhaltende Konzentration bezeichnet, als die Fähigkeit definiert, die konzentrierte Aufmerksamkeit über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten. Während dieser Zeit versucht die Person, das Auftreten eines bestimmten Zielreizes zu erkennen. Die Person hält Ausschau nach einem Signalreiz, der zu einem unbekannten Zeitpunkt auftreten kann. ⓘ

Die Erforschung der Vigilanz hat sich seit den 1940er Jahren ausgeweitet, hauptsächlich aufgrund der zunehmenden Interaktion von Menschen mit Maschinen für Anwendungen, die die Überwachung und Erkennung seltener Ereignisse und schwacher Signale beinhalten. Zu diesen Anwendungen gehören die Luftverkehrskontrolle, Inspektion und Qualitätskontrolle, automatische Navigation, Militär- und Grenzüberwachung sowie Rettungsdienste. ⓘ

Vigilanz oder Vigilität (lateinisch vigilantia „Wachsamkeit“, „Fürsorge“) bezeichnet einen Zustand andauernder Aufmerksamkeit bei eintöniger Reizfrequenz (z. B. versierter Autofahrer auf Autobahn). Sie wird unterschieden von der Daueraufmerksamkeit, die eine andauernde Aufmerksamkeit bei hoher Reizfrequenz beschreibt (z. B. Lesen). Vigilanz wird meist gleichbedeutend verwendet mit Wachheit, die ein Teilaspekt des Bewusstseins ist. ⓘ

Ursprünge der Forschung

Die systematische Untersuchung der Wachsamkeit wurde von Norman Mackworth während des Zweiten Weltkriegs initiiert. Mackworth verfasste 1948 die Studie "The breakdown of vigilance during prolonged visual search" (Der Zusammenbruch der Wachsamkeit bei längerer visueller Suche), die als wegweisende Veröffentlichung zum Thema Wachsamkeit gilt. Mackworths Studie aus dem Jahr 1948 untersuchte die Tendenz von Radar- und Sonarbedienern, die Entdeckung seltener irregulärer Ereignisse gegen Ende ihrer Wache zu übersehen. Mackworth simulierte seltene unregelmäßige Ereignisse auf einem Radarbildschirm, indem er die Versuchsteilnehmer über einen Zeitraum von zwei Stunden ein unmarkiertes Zifferblatt beobachten ließ. Ein einzelner Uhrzeiger bewegte sich in kleinen, gleichmäßigen Schritten um das Ziffernblatt, mit Ausnahme von gelegentlichen größeren Sprüngen. Dieses Gerät wurde als Mackworth-Uhr bekannt. Die Teilnehmer sollten angeben, wann sie die größeren Sprünge entdeckten. Die Ergebnisse von Mackworth wiesen auf eine Abnahme der Signalerkennung im Laufe der Zeit hin, die als Vigilanzabnahme bezeichnet wird. Die Ereigniserkennung der Teilnehmer nahm in den ersten 30 Minuten um 10 bis 15 Prozent ab und verringerte sich dann in den verbleibenden 90 Minuten allmählich weiter. Mackworths Methode wurde als "Clock Test" bekannt, und diese Methode wurde auch in späteren Untersuchungen verwendet. ⓘ

Vigilanzabnahme

Vigilanzabnahme wird definiert als "Verschlechterung der Fähigkeit, mit der Zeit auf kritische Signale zu achten, was sich in einer Abnahme der Rate der korrekten Erfassung von Signalen zeigt". Die Abnahme der Wachsamkeit wird am häufigsten mit der Überwachung zur Erkennung eines schwachen Zielsignals in Verbindung gebracht. Ein Verlust der Erkennungsleistung ist in Fällen, in denen das Zielsignal eine hohe Auffälligkeit aufweist, weniger wahrscheinlich. So ist es zum Beispiel unwahrscheinlich, dass ein Radarbediener ein seltenes Ziel am Ende einer Wache übersieht, wenn es sich um ein großes helles Blinksignal handelt, aber er könnte ein kleines schwaches Signal übersehen. ⓘ

Unter den meisten Bedingungen nimmt die Vigilanz innerhalb der ersten 15 Minuten der Aufmerksamkeit signifikant ab, aber ein Rückgang der Erkennungsleistung kann schneller eintreten, wenn die Anforderungen der Aufgabe hoch sind. Dies ist sowohl bei erfahrenen als auch bei unerfahrenen Personen der Fall. Vigilanz wurde traditionell mit geringen kognitiven Anforderungen in Verbindung gebracht und Vigilanzabnahme mit einem Rückgang der Erregung aufgrund der geringen kognitiven Anforderungen, aber spätere Studien haben gezeigt, dass Vigilanz harte Arbeit ist, die den Einsatz erheblicher kognitiver Ressourcen erfordert und ein hohes Maß an Stress verursacht. ⓘ

Abnehmende Vigilanz und die Theorie der Signaldetektion

Green und Swets formulierten 1966 die Signaldetektionstheorie (SDT), um die Empfindlichkeit der Detektionsaufgabe zu beschreiben und dabei sowohl die Wahrnehmungsfähigkeit als auch die Reaktionsbereitschaft des Beobachters zu berücksichtigen. Die SDT geht von einem aktiven Beobachter aus, der unter verschiedenen Unsicherheitsbedingungen Wahrnehmungsentscheidungen trifft. Ein Entscheidungsträger kann seine Reaktionsbereitschaft, gekennzeichnet durch d', variieren, um mehr oder weniger korrekte Erkennungen zu ermöglichen, allerdings auf Kosten von mehr oder weniger Fehlalarmen. Dies wird als Kriteriumsverschiebung bezeichnet. Das Ausmaß, in dem der Beobachter Fehlalarme toleriert, um eine höhere Erkennungsrate zu erreichen, wird als Verzerrung bezeichnet. Die Vorspannung ist eine Strategie zur Minimierung der Folgen von verpassten Zielen und Fehlalarmen. Ein Beispiel: Bei einem Banküberfall muss der Beobachter einen Schwellenwert dafür festlegen, wie "polizeiähnlich" eine sich nähernde Person oder ein Fahrzeug sein darf. Wird der "Bulle" nicht rechtzeitig erkannt, kann dies zu einer Gefängnisstrafe führen, aber ein falscher Alarm bedeutet eine verpasste Gelegenheit, Geld zu stehlen. Um ein verzerrungsfreies Maß zu erhalten, wird d' berechnet, indem der Abstand zwischen den Mittelwerten des Signals und der Nicht-Signale (Rauschen) gemessen und durch die Standardabweichung des Rauschens skaliert wird. Mathematisch lässt sich dies durch Subtraktion des z-Scores der Trefferquote von dem z-Score der Falschalarmquote bewerkstelligen. Die Anwendung der SDT auf die Untersuchung der Vigilanz zeigt, dass die Abnahme der Vigilanz in den meisten, aber nicht in allen Fällen nicht auf eine Verringerung der Empfindlichkeit im Laufe der Zeit zurückzuführen ist. In den meisten Fällen geht eine Verringerung der Entdeckungen mit einer angemessenen Verringerung der Fehlalarme einher, so dass d' relativ unverändert bleibt. ⓘ

Vigilanztaxonomie: Unterscheidungstyp und Ereignisrate

Die mentale oder kognitive Belastung, die auf den Unterschieden zwischen den Aufgaben beruht, kann das Ausmaß der Vigilanzminderung erheblich beeinflussen. 1977 untersuchten Parasuraman und Davies die Auswirkung von zwei Variablen für Aufgabendifferenzen auf d' und schlugen die Existenz einer Vigilanztaxonomie vor, die auf der Art der Unterscheidung und der Ereignisrate beruht. Parasuraman und Davies verwendeten Diskriminierungsaufgaben, die entweder sukzessiv oder simultan waren und sowohl mit hoher als auch mit niedriger Ereignisrate präsentiert wurden. Sukzessive Unterscheidungsaufgaben, bei denen kritische Informationen im Arbeitsgedächtnis behalten werden müssen, erzeugen eine größere mentale Arbeitsbelastung als simultane Vergleichsaufgaben. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Art der Unterscheidung und die Geschwindigkeit, mit der die zu unterscheidenden Ereignisse auftreten, die anhaltende Aufmerksamkeit beeinflussen. Aufeinanderfolgende Unterscheidungsaufgaben zeigen ein größeres Ausmaß an Vigilanzabnahme als gleichzeitige Unterscheidungen, wie z. B. Vergleiche, aber nur, wenn die Ereignisraten relativ hoch sind. Bei Erkennungsaufgaben deutet die empirische Evidenz darauf hin, dass eine Ereignisrate von 24 Ereignissen pro Minute oder mehr die Sensitivität deutlich verringert. Weitere Untersuchungen haben gezeigt, dass bei schwierigen Unterscheidungsaufgaben eine Verringerung auftreten kann, wenn die mentale Arbeitsbelastung gering ist, wie bei gleichzeitigen Vergleichen, sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Ereignisraten. ⓘ

Die Auswirkung der Ereignisrate auf die Leistung der Beobachtungsaufgabe kann durch die Hinzufügung von nicht zielsensiblen Objekten mit unterschiedlicher Häufigkeit beeinflusst werden. Untersuchungen von Uhrentests, die in den späten 1950er und 1960er Jahren durchgeführt wurden, deuten darauf hin, dass eine Erhöhung der Ereignisrate bei seltenen, unregelmäßigen Signalen mit geringer Erkennbarkeit die Verringerung der Vigilanz reduziert. Wenn "künstliche" Nicht-Ziel-Signale, die den Zielsignalen ähnlich sind, eingeführt wurden, wurde die Vigilanzverringerung ebenfalls verringert. Wenn sich das "künstliche" Signal signifikant vom Zielsignal unterschied, wurde keine Leistungsverbesserung gemessen. ⓘ

Neben der Ereignisrate und der Schwierigkeit der Diskriminationsaufgabe gibt es noch weitere Dimensionen, die die Leistung von Vigilanzaufgaben beeinflussen und die in der Vigilanztaxonomie enthalten sind. Dazu gehören unter anderem: sensorische Modalität oder Kombinationen von sensorischen Modalitäten, Komplexität der Signalquelle, Signaldauer, Signalintensität, mehrere Signalquellen, diskrete oder kontinuierliche Ereignisse, intermittierende oder kontinuierliche Aufmerksamkeitsanforderung, Kompetenzniveau des Beobachters und Stimulationswert. ⓘ

Messung der mentalen Arbeitsbelastung bei Vigilanzaufgaben

Die ersten Studien zur Vigilanztaxonomie stützten sich auf Annahmen über die mentale Arbeitsbelastung, die mit Unterscheidungsaufgaben verbunden ist, und nicht auf eine direkte Quantifizierung dieser Arbeitsbelastung. So wurde beispielsweise angenommen, dass aufeinanderfolgende Unterscheidungen eine größere Arbeitsbelastung darstellen als gleichzeitige Unterscheidungen. Seit Ende der 1990er Jahre werden bildgebende Verfahren wie die Positronen-Emissions-Tomographie (PET), die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) und die transkranielle Doppler-Sonographie (TCD) eingesetzt, um die Hirnaktivierung und die mentale Arbeitsbelastung während Vigilanz-Experimenten unabhängig voneinander zu bewerten. Diese bildgebenden Verfahren schätzen die Gehirnaktivierung durch Messung des Blutflusses (fMRI und TCD) oder des Glukosestoffwechsels (PET) in bestimmten Gehirnregionen. Die mit diesen Techniken durchgeführten Forschungen haben einen Zusammenhang zwischen einer erhöhten geistigen Arbeitsbelastung und der Zuweisung von Aufmerksamkeitsressourcen und einer erhöhten Aktivität im präfrontalen Kortex festgestellt. Studien mit PET, fMRI und TCD zeigen, dass ein Rückgang der Aktivität im präfrontalen Kortex mit einer Abnahme der Vigilanz korreliert. Neuroimaging-Studien deuten auch darauf hin, dass die Kontrolle der Vigilanz in der rechten Gehirnhälfte in einer Vielzahl von Hirnregionen angesiedelt sein könnte. ⓘ

Assoziierte Hirnregionen

Eine Verringerung der Erregung geht im Allgemeinen mit einer Verringerung der Vigilanz einher. Erregung wird als eine Komponente der Vigilanz definiert, obwohl sie nicht, wie man glauben könnte, die alleinige Ursache für den Haupteffekt der Vigilanzminderung ist. ⓘ

So spielen subkortikale Hirnregionen, die mit Erregung assoziiert sind, eine entscheidende Rolle bei der Durchführung von Vigilanzaufgaben. Da die Amygdala eine wichtige Rolle bei der Erkennung emotionaler Reize spielt, scheint sie eine wichtige Gehirnstruktur bei der Regulierung der Vigilanz zu sein. ⓘ

Zu den subkortikalen Hirnregionen, die mit Erregung in Verbindung gebracht werden, gehören das cholinerge System des basalen Vorderhirns und das noradrenerge System des Locus coeruleus (LC). Beide Regionen sind Bestandteile des retikulären aktivierenden Systems (RAS). Das cholinerge System des basalen Vorderhirns ist an der kortikalen Acetylcholinfreisetzung beteiligt, die mit kortikaler Erregung in Verbindung steht. Die Blockierung der Acetylcholinfreisetzung im Vorderhirn durch GABA-erge Verbindungen beeinträchtigt die Vigilanzleistung. ⓘ

Mehrere kortikale Hirnregionen werden mit Aufmerksamkeit und Vigilanz in Verbindung gebracht. Dazu gehören der rechte frontale, der inferiore parietale, der präfrontale und der obere temporale Kortikalis sowie der Gyrus cingulatus. Im Frontallappen zeigen fMRI- und TCD-Daten, dass die Hirnaktivierung bei Vigilanzaufgaben zunimmt, wobei die rechte Hemisphäre stärker aktiviert wird. Läsions- und Split-Brain-Studien weisen auf eine bessere Leistung der rechten Gehirnhälfte bei Vigilanzaufgaben hin, was auf eine wichtige Rolle des rechten frontalen Kortex bei Vigilanzaufgaben hindeutet. Die Aktivität des noradrenergen LC-Systems wird bei Tieren durch die Freisetzung von Noradrenalin mit dem Wachzustand in Verbindung gebracht. Wird die Noradrenalinausschüttung chemisch blockiert, führt dies zu Schläfrigkeit und Aufmerksamkeitsdefiziten, die mit einer Abnahme der Vigilanz einhergehen. Der dorsolaterale präfrontale Kortex weist ein höheres Aktivierungsniveau auf als andere signifikant aktive Bereiche, was auf eine Schlüsselrolle bei der Vigilanz hinweist. ⓘ

Der Gyrus cingulare unterscheidet sich von anderen Hirnregionen, die mit Vigilanz in Verbindung gebracht werden, dadurch, dass er während Vigilanzaufgaben eine geringere Aktivierung aufweist. Die Rolle des Gyrus cingulatus bei der Vigilanz ist unklar, aber seine Nähe und Verbindungen zum Corpus callosum, das die interhemisphärische Aktivität reguliert, könnten von Bedeutung sein. Eine verringerte Aktivierung im Gyrus cingulatus könnte ein Nebenprodukt der asymmetrischen Aktivierung des Frontallappens sein, die vom Corpus callosum ausgeht. ⓘ

Stress

Stressige Tätigkeiten erfordern einen kontinuierlichen Einsatz umfangreicher kognitiver Ressourcen. Wäre die Abnahme der Vigilanz das Ergebnis einer geringeren Hirnaktivität, könnte man nicht davon ausgehen, dass Vigilanzaufgaben stressig sind. Hohe Adrenalin- und Noradrenalinspiegel korrelieren mit kontinuierlichen, umfangreichen geistigen Arbeitsbelastungen, so dass diese Verbindungen gute chemische Indikatoren für das Stressniveau sind. Probanden, die Vigilanzaufgaben durchführen, weisen erhöhte Werte von Epinephrin und Norepinephrin auf, was mit einem hohen Stressniveau übereinstimmt und auf eine erhebliche mentale Arbeitsbelastung hindeutet. Man kann daher davon ausgehen, dass Vigilanzaufgaben eine stressige, schwere geistige Arbeit darstellen. ⓘ

Individuelle Unterschiede in der Leistung

In einer Reihe von Vigilanzstudien wurden große individuelle Unterschiede in der Leistung bei Überwachungsaufgaben festgestellt. Bei einer bestimmten Aufgabe ist die Abnahme der Vigilanz zwischen den Probanden jedoch im Allgemeinen im Laufe der Zeit gleichbleibend, so dass Personen, die bei einer bestimmten Aufgabe ein relativ hohes Leistungsniveau aufweisen, dieses Leistungsniveau über die Zeit beibehalten. Bei anderen Aufgaben sind die individuellen Leistungsunterschiede jedoch nicht einheitlich und korrelieren möglicherweise nicht gut von einer Aufgabe zur anderen. Eine Person, die bei einer Aufgabe zur Überwachung des Zählens keinen signifikanten Leistungsabfall zeigt, kann bei einem Uhrentest einen signifikanten Leistungsabfall aufweisen. Die relativen Leistungen zwischen den Probanden können auch je nach Art der Aufgabe variieren. So können beispielsweise Probanden, deren Leistung bei einer aufeinanderfolgenden Aufgabe gut korreliert ist, bei einer gleichzeitigen Aufgabe eine schlechte Leistungskorrelation aufweisen. Umgekehrt ist zu erwarten, dass Versuchspersonen, die ähnliche Überwachungsaufgaben durchführen, wie z. B. Radar- und Sonar-Zielerfassung, ähnliche Muster der Aufgabenerfüllung aufweisen. ⓘ

Levine et al. schlagen vor, dass individuelle Unterschiede in der Aufgabenleistung durch die Anforderungen der Aufgabe beeinflusst werden können. So können einige Aufgaben schnelle Vergleiche oder "Wahrnehmungsgeschwindigkeit" erfordern, während andere "Flexibilität des Abschlusses" erfordern, wie z. B. die Erkennung eines vordefinierten Objekts in einer unübersichtlichen Szene. Die Verknüpfung von Unterschieden in der Aufgabenleistung mit den Aufgabenanforderungen steht im Einklang mit der von Parasuraman und Davies vorgeschlagenen Vigilanztaxonomie (s. o.) und stützt die Hypothese, dass Vigilanz geistige Arbeit erfordert und keine passive Tätigkeit ist. ⓘ

Verringerung der Vigilanzminderung mit Amphetaminen

Die Verringerung des Vigilanzdekrements ist Gegenstand umfangreicher Forschungsarbeiten. Wie bereits erwähnt, kann die Hinzufügung von Nicht-Ziel-Signalen die Aufgabenleistung mit der Zeit verbessern, wenn die Signale den Zielsignalen ähnlich sind. Darüber hinaus wird angenommen, dass Übung, Leistungsfeedback, Amphetamine und Ruhe den zeitlichen Leistungsabfall abmildern können, ohne die Empfindlichkeit zu verringern. ⓘ

Seit Mitte der 1940er Jahre wurde erforscht, ob Amphetamine die Abnahme der Vigilanz verringern oder ihr entgegenwirken können. Im Jahr 1965 führte Jane Mackworth Uhrentestexperimente durch, bei denen die Hälfte von 56 Teilnehmern ein starkes Amphetamin und die andere Hälfte ein Placebo erhielt. Mackworth gab auch falsche Rückmeldungen und Rückmeldungen in getrennten Versuchen. Mackworth analysierte die Erkennungs- und Fehlalarmraten, um d', das Maß für die Empfindlichkeit, zu bestimmen. Die mit Amphetamin behandelten Teilnehmer wiesen keine erhöhte Sensitivität auf, aber eine hochsignifikante Verringerung der Vigilanzabnahme. In Feedback-Versuchen nahm die Empfindlichkeit zu, während der Leistungsabfall signifikant reduziert wurde. Bei Versuchen, bei denen sowohl Amphetamin als auch Feedback gegeben wurden, war die Sensitivität erhöht und es gab keine signifikante Abnahme der Vigilanz. ⓘ

Übung und anhaltende Aufmerksamkeit

Training und Übung verringern die Vigilanzminderung und die Falschalarmrate erheblich und können die Empfindlichkeit bei vielen Aufgaben mit anhaltender Aufmerksamkeit verbessern. Änderungen in der Strategie oder im Bias können die Aufgabenleistung verbessern. Es ist zu erwarten, dass Verbesserungen, die auf einer solchen Kriteriumsverschiebung beruhen, früh im Trainingsprozess auftreten. Experimente mit akustischen und visuellen Reizen zeigen, dass die erwartete Verbesserung der Trainingsleistung innerhalb der ersten fünf bis zehn Stunden des Trainings oder weniger eintritt. ⓘ

Trainingsverbesserungen können auch durch die verringerte mentale Arbeitsbelastung auftreten, die mit der Automatik der Aufgabe einhergeht. In Experimenten mit Lotsen und Flughafensicherheitskontrollen zeigen trainierte oder erfahrene Personen eine bessere Erkennung von Zielen mit geringer Aufmerksamkeit, eine Verringerung von Fehlalarmen, eine verbesserte Empfindlichkeit und eine deutlich geringere Abnahme der Vigilanz. In einigen Fällen war die Verringerung der Vigilanz eliminiert oder nicht erkennbar. ⓘ

Alterung

In der Vigilanzforschung, die mit Probanden verschiedener Altersgruppen durchgeführt wurde, herrscht Uneinigkeit über die Fähigkeit, die Wachsamkeit und die anhaltende Aufmerksamkeit mit dem Alter aufrechtzuerhalten. 1991 berichteten Parasuraman und Giambra über einen Trend zu niedrigeren Erkennungsraten und höheren Fehlalarmraten mit zunehmendem Alter, wenn sie Gruppen im Alter von 19 bis 27, 40 bis 55 und 70 bis 80 Jahren verglichen. Deaton und Parasuraman berichteten 1993, dass jenseits des 40. Lebensjahres sowohl bei kognitiven Aufgaben als auch bei sensorischen Aufgaben eine Tendenz zu niedrigeren Erkennungsraten und höheren Fehlalarmraten bei höherer bzw. niedrigerer mentaler Arbeitsbelastung besteht. Berardi, Parasuraman und Haxby berichteten 2001 über keine Unterschiede im Gesamtniveau der Vigilanz und der Fähigkeit, die Aufmerksamkeit über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten, wenn sie Probanden mittleren Alters (über 40) und jüngere Probanden verglichen. Altersabhängige Unterschiede bei kognitiven Aufgaben können von der Art der Aufgabe und der Arbeitsbelastung abhängen, und einige Unterschiede bei der Erkennung und bei Fehlalarmen können auf die geringere Empfindlichkeit der Sinnesorgane zurückzuführen sein. ⓘ

Fehlende Gewöhnung

Frühe Theorien zur Vigilanz erklärten die Verringerung der elektrophysiologischen Aktivität im Laufe der Zeit, die mit der Abnahme der Vigilanz einhergeht, als Folge der neuronalen Gewöhnung. Gewöhnung ist die Abnahme der neuronalen Reaktionsfähigkeit aufgrund wiederholter Stimulation. Unter passiven Bedingungen, d. h. wenn keine Aufgabe durchgeführt wird, zeigen die Teilnehmer abgeschwächte N100-Ereignispotenziale (ERP), die auf eine neuronale Gewöhnung hinweisen, und es wurde angenommen, dass die Gewöhnung auch für die Abnahme der Vigilanz verantwortlich ist. Neuere ERP-Studien zeigen, dass die N100-Amplitude nicht abnimmt, wenn die Leistung während einer Vigilanzaufgabe abnimmt. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Abnahme der Vigilanz nicht das Ergebnis von Langeweile oder einer Verringerung der neurologischen Sensibilität ist. ⓘ

Erlebbare Wachzustände

In kausal-funktioneller Auffassung bedeutet Vigilanz die durchschnittliche Erregungshöhe des zentralen Nervensystems, d. h. eine topologisch-zeitliche Integration der Hirnaktivität zu einzelnen Vigilanzstadien. Diese entsprechen erlebbaren Wachzuständen. Sie lassen sich als quantitative Stufen einer Vigilanzreihe anordnen, die zwei Pole hat:

höchste Erregung, z. B. beim Schreck;
traumloser Tiefschlaf. Diese Definition schließt Schlafzustände in den Vigilanzbegriff mit ein. ⓘ

Zwischen diesen beiden extremen Aktivitätszuständen liegen Zwischenstadien, die sowohl aufsteigend als auch absteigend durchschritten werden können, z. B. kritische Aufmerksamkeitszuwendung, Relaxation, Dösen, Leichtschlaf mit Verlust der räumlich-zeitlichen Orientierung und Traumaktivität. Der phänomenologisch deskriptiven Beurteilung des Vigilanzzustandes kann man eine Reihe elektrophysiologischer Befunde gegenüberstellen, die für das Vorliegen bestimmter Stadien des Wachseins sprechen. ⓘ

In der Neurologie werden folgende Begriffe für Vigilanzminderungen verwendet:

Somnolenz (= schläfrig, aber leicht weckbar)
Sopor (= tiefer Schlaf, nur durch starke Reize (z. B. Schmerz) weckbar)
Koma (= nicht weckbar) ⓘ

Vigilanztest Die Daueraufmerksamkeitsleistung des Patienten wird durch einen Vigilanztest im Schlaflabor gemessen, der am Computer ausgeführt wird. Ausgewertet wird hier die Fähigkeit des Patienten, auch in monotonen und lange andauernden Situationen auf seltene Reize angemessen zu reagieren. Der Vigilanztest dauert in der Regel 25 bis 60 Minuten. Narkolepsie-Patienten reagieren aufgrund ihrer Tagesmüdigkeit häufig nicht, verspätet, falsch oder schlafen während des Tests ein. ⓘ

Vigilanztätigkeit Dies ist eine Tätigkeit, die eine konstante Aufmerksamkeit erfordert. Ein Beispiel hierfür wäre das Überwachen von Anzeigegeräten. Fehlen innere Denkprozesse und äußere Reize, kann die Vigilanztätigkeit zu einer Belastung werden. ⓘ

Daueraufmerksamkeit

Betont man den operationalen Aspekt, so bedeutet Vigilanz den Zustand der Funktionsbereitschaft des Organismus, auf zufällige, schwellennahe, selten auftretende Ereignisse kritisch zu reagieren. Die Vigilanzbestimmung in diesem Sinn geschieht durch Registrierung der Reaktionszeiten und Beobachtungsfehler im Rahmen von Tätigkeiten, die eine andauernde Aufmerksamkeit erfordern, die man Vigilanzleistungen nennt. In diesem Sinne bedeutet Vigilanz Fähigkeit zur Daueraufmerksamkeit. ⓘ

Die Bewältigung dieser Überwachungsanforderung setzt einen bestimmten psychophysiologischen Zustand bereits voraus. Schlafstadien sind bei dieser Begriffsbestimmung ausgenommen. Donald B. Lindsley (1960/61) unterscheidet drei Stadien des Wachseins anhand von Elektroenzephalogramm-(EEG)-Leitbildern: den relaxierten Wachzustand, den Zustand der wachen Aufmerksamkeit und den der starken Erregung:

Der relaxierte Wachzustand (relaxed wakefulness) ist gekennzeichnet durch spannungsniedrige, unregelmäßige, niederfrequente Grundaktivität des Hirnstrombildes bei geschlossenen Augen.
Der Zustand der wachen Aufmerksamkeit (alert attentiveness) hat eine synchrone Grundaktivität des EEG von acht bis zwölf Sekunden Dauer bei geschlossenen Augen mit einer Spannungshöhe von 30 bis 200 µVolt und okzipitaler Bevorzugung (siehe Alpharhythmus).
Im Zustand der starken Erregung (strong excited emotion) existiert ein asynchrones Hirnstrombild, das heißt, es kommen im EEG verschiedene Spannungsfrequenzen von 14 bis 30 Hertz vor, welche nur geringe Auslenkungen haben. Die Spannung bleibt typischerweise unter 50 µV. Das Maß dieses Zustandes wird auch als Arousal angegeben. ⓘ

Die ersten beiden Aktivitätsstadien dieser Einteilung verdienen die Bezeichnung passiver Wachzustand mit und ohne Relaxation, dem ein aktiver Wachzustand gegenüberzustellen ist. ⓘ

Vigilanz als Mechanismus der Angstregulation

Heinz W. Krohnes Arbeiten zur Angstregulation liegt ein theoretisches Modell zugrunde, in dem zwischen den beiden Strategien der Vigilanz und der kognitiven Vermeidung unterschieden wird. ⓘ

Vigilanz: erhöhte Sensibilität einer Person gegenüber der Unsicherheit, die eine Bedrohung beinhaltet. Ziel: Reduktion von Unsicherheit. ⓘ

Im Gegensatz dazu zeichnet sich kognitive Vermeidung durch eine erhöhte Sensibilität gegenüber der mit Angst verbundenen Erregung aus. Ziel: Vermeidung des negativen Affekts. ⓘ

Der individuelle Bewältigungsstil einer Person ergibt sich aus der Kombination beider theoretisch als unabhängig konzipierten Strategien. ⓘ

Neurobiologische Steuerung

Die Aktivierung des Gehirns erfolgt zunächst über das aufsteigende retikuläre System (ARAS) im Hirnstamm (Teil der Formatio reticularis). Dort werden als Botenstoffe die Monoamine gebildet (Noradrenalin, Dopamin, Serotonin). Diese aktivieren sowohl den Hypothalamus (Steuerung der hormonellen Zentren) als auch den Thalamus, der seinerseits das Großhirn aktiviert. Dabei unterliegt die Aktivität des ARAS der zirkadianen Rhythmik. Dabei spielen sowohl angeborene Rhythmusgeber als auch Umgebungsfaktoren eine entscheidende Rolle. Die Information über die Helligkeit der Umgebung wird durch den Nucleus suprachiasmaticus geleitet, der direkte Verbindungen sowohl zu Formatio reticularis, als auch zu Hypothalamus und Thalamus hat. Ein weiterer wichtiger Einflussfaktor ist die Messung der Aktivität der auf- und absteigenden langen Bahnen (Pyramidenbahn und Schleifenbahn). Dadurch kann man bei entsprechender Aktivität länger wach bleiben. ⓘ

Vigilanzstörung

Unter Vigilanzstörung wird eine graduelle Beeinträchtigung der Bewusstseinshelligkeit verstanden. Sie kann auch als quantitative Bewusstseinsstörung beschrieben werden. ⓘ