Training-induced cognitive and neural plasticity

Peer Reviewe

The role of working memory for task-order coordination in dual-task situations

Dual-task (DT) situations require task-order coordination processes that schedule the processing of two temporally overlapping tasks. Theories on task-order coordination suggest that these processes rely on order representations that are actively maintained and processed in working memory (WM). Preliminary evidence for this assumption stems from DT situations with variable task order, where repeating task order relative to the preceding trials results in improved performance compared to changing task order, indicating the processing of task-order information in WM between two succeeding trials. We directly tested this assumption by varying WM load during a DT with variable task order. In Experiment 1, WM load was manipulated by varying the number of stimulus–response mappings of the component tasks. In Experiment 2A, WM load was increased by embedding an additional WM updating task in the applied DT. In both experiments, the performance benefit for trials with repeated relative to trials with changed task order was reduced under high compared to low WM load. These results confirm our assumption that the processing of the task-order information relies on WM resources. In Experiment 2B, we tested whether the results of Experiment 2A can be attributed to introducing an additional task per se rather than to increased WM load by introducing an additional task with a low WM load. Importantly, in this experiment, the processing of order information was not affected. In sum, the results of the three experiments indicate that task-order coordination relies on order information which is maintained in an accessible state in WM during DT processing.Deutsche Forschungsgemeinschaft http://dx.doi.org/10.13039/501100001659Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (1043)Peer Reviewe

On the impacts of working memory training on executive functioning

Recent studies have reported improvements in a variety of cognitive functions following sole working memory (WM) training. In spite of the emergence of several successful training paradigms, the scope of transfer effects has remained mixed. This is most likely due to the heterogeneity of cognitive functions that have been measured and tasks that have been applied. In the present study, we approached this issue systematically by investigating transfer effects from WM training to different aspects of executive functioning. Our training task was a demanding WM task that requires simultaneous performance of a visual and an auditory n-back task, while the transfer tasks tapped WM updating, coordination of the performance of multiple simultaneous tasks (i.e., dual-tasks) and sequential tasks (i.e., task switching), and the temporal distribution of attentional processing. Additionally, we examined whether WM training improves reasoning abilities; a hypothesis that has so far gained mixed support. Following training, participants showed improvements in the trained task as well as in the transfer WM updating task. As for the other executive functions, trained participants improved in a task switching situation and in attentional processing. There was no transfer to the dual-task situation or to reasoning skills. These results, therefore, confirm previous findings that WM can be trained, and additionally, they show that the training effects can generalize to various other tasks tapping on executive functions

Entwurf und Evaluierung einer prädiktiven Fahrstrategie auf Basis von Ampel-Fahrzeug-Kommunikationsdaten

In der vorliegenden Arbeit wird eine prädiktive Fahrstrategie vorgestellt, die auf Basis von Ampel-Fahrzeug-Kommunikationsdaten generiert wird. Dazu wird ein aktueller Ansatz für eine prädiktive Fahrstrategie zur Annäherung an eine Lichtsignalanlage (LSA) untersucht. Es werden verschiedene Optimierungsansätze deutlich, von denen ein großer Teil bei der Systemerweiterung berücksichtigt wird. Bei der Analyse konnte gezeigt werden, dass die bisherige Strategieempfehlung durch den Einfluss vorausfahrender Verkehrsteilnehmer eingeschränkt wird. Es ergaben sich potentielle Problemsituationen, welche sich im realen Straßenverkehr negativ auf die Funktionalität des Fahrerassistenzsystems (FAS) auswirken. Für Anfragen des Öffentlichen Personen Nachverkehrs (ÖPNV) wurde ermittelt, dass keine allgemeingültigen Aussagen über die Eignung der Assistenzfunktion gegeben werden können. Die wesentliche Neuerung zu bisheriger Strategieansätze für die Annäherung an Knotenpunkte mit LSA ist die Berücksichtigung anderer Verkehrsteilnehmer. Dazu werden die neuen Größen effektive Freigabezeit und virtuelle Position der Haltelinie eingeführt, auf Basis derer die Strategieempfehlung des FAS an die Anzahl wartender Fahrzeug angepasst wird. Zur Untersuchung des möglichen Energieeinsparpotentials durch den Einsatz eines FAS wurde ein Simulationsmodell in MATLAB/SIMULINK entwickelt. Mit dessen Hilfe konnten verschiedene Situationen dargestellt werden, an denen der Einfluss der Funkreichweite sowie die Auswirkungen der Warteschlange auf das FAS verdeutlicht werden. Ferner kann der positive Effekt auf den Kraftstoffverbrauch und die Haltezeit an der LSA bestätigt werden. Das Simulationsmodell stellt eine gute Grundlage für weiterführende Untersuchung dar und kann an unterschiedliche Situationen angepasst werden. Um den Nutzen auch praktisch zu verifizieren wird eine Reihe von Fahrversuchen durchgeführt. Dem Fahrer wird dabei die Strategie in einem Display visualisiert. Für Situationen, in denen der Fahrzeugstillstand vermeidbar ist erhält dieser eine Geschwindigkeitsempfehlung. Ist ein Stillstand nicht vermeidbar, so erfolgt unmittelbar vor der Haltelinie, die Ausgabe der Restlaufzeit der Rotphase. Bei der Versuchsauswertung wird das Einsparpotential deutlich. Durch eine entwickelte GUI wird dem Fahrer eine Strategie auf dem Display visualisiert. Innerhalb mehrerer Versuchsfahrten konnten das FAS erprobt und in der anschließenden Versuchsauswertung klar die Verbesserungen aufgezeigt werden.:Abkürzungsverzeichnis Symbolverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Motivation 1.2 Zielsetzung der Arbeit 1.3 Aufbau der Arbeit 2 Stand der Technik 2.1 System Fahrer-Fahrzeug-Verkehr 2.2 Fahrerassistenzsysteme 2.2.1 Klassifizierung nach Art der Fahrerunterstützung 2.2.2 Klassifizierung nach Fahraufgabenebene 2.2.3 Prädiktive Fahrerassistenzsysteme 2.2.4 Kreuzungsassistenz 2.3 Kooperative Systeme 2.3.1 Forschungsaktivitäten in Europa 2.3.2 Fahrerassistenzsysteme zur Reduktion der Fahrzeugemissionen 2.4 Berechnung des Kraftstoffverbrauches 2.5 Positionsbestimmung im Strassenverkehr 2.5.1 Aufbau eines Satellitennavigationssystems 2.5.2 Ablauf einer Positionsbestimmung 2.5.3 Fehlerquellen und Ursachen bei der Positionsbestimmung 2.5.4 Genauigkeit der Positionsbestimmung 2.5.5 Verarbeitung der Positionsdaten 2.6 Lichtsignalanlagen (LSA) 2.6.1 Definition wichtiger Begriffe 2.6.2 Überblick über Steuerungsverfahren 2.6.3 Umschaltung zwischen Signalprogrammen 2.6.4 Bevorrechtigungsarten für den ÖPNV 3 Analyse des bestehenden Systems 3.1 Fahrprofile zur Annäherung an LSA 3.2 Nutzen des Assistenzsystems 3.3 Ausgangslage des bisherigen Fahrerassistenzsystems 3.3.1 Phasenzyklus 3.3.2 Fahrzeugortung 3.3.3 Kommunikationsdaten des Ampelmoduls 3.3.4 Strategieansatz 3.4 Analyse der Strategieempfehlung 3.5 Optimierungsansätze 4 Erweiterter Systementwurf 4.1 Rahmenbedingungen und Vorgaben 4.2 Entscheidungssystem 4.3 Einfluss von Fahrzeugkolonnen 4.4 Effektive Freigabezeit und Rückstaulänge 4.5 Untersuchung der Geschwindigkeitsregelgrenzen 4.6 ÖPNV - Umgang mit dynamischen Signallaufzeiten 4.7 Ermittlung einer Fahrstrategie 4.8 Zusammenfassung der Optimierung 5 Simulative Untersuchung 5.1 Longitudinalmodell - Intelligent Driver Model – IDM 5.2 Modell zur Schätzung des Kraftstoffverbrauches 5.3 Aufbau des SIMULINK-Modells 5.4 Parametervariation und Ergebnisse 5.4.1 Rahmenbedingungen und Vorgaben 5.4.2 Einfluss der Funkreichweite 5.4.3 Einfluss der Pulklänge 5.5 Zusammenfassung 6 Experimentelle Untersuchung 6.1 Versuchsaufbau 6.2 Mensch Maschine Schnittstelle 6.3 Programmstruktur 6.4 Versuchsdurchführung 6.5 Ergebnis und Zusammenfassung 7 Zusammenfassung und Ausblick A Abbildungsverzeichnis B Tabellenverzeichnis C Literaturverzeichnis D AnhangIn this paper a predictive driving strategy is presented, which is generated based on car to infrastructure communication data. An actual approach for a driver assistance system has been analyzed to identify room for improvements. The additional benefit of the presented work is the consideration of other road users driving ahead of the ego-vehicle in the process of finding the optimal speed for approaching the traffic-light. A MATLAB/SIMULINK model has been developed, which allows the simulation of different traffic situations to investigate the fuel consumption benefit of a vehicle equipped with the considered system. It illustrates the influence of the radio range and the length of the queue in front of the stop line. Furthermore the positive effect to the fuel consumption of the developed system could be evaluated. The simulation model is a good basis for further tests and could be easily adapted to various situations and vehicles. In addition to the simulation, a human machine interface was developed for evaluating the advanced driver assistance system in test runs. The driver assistance system was tested in several situations to show the benefit of the system. It has been tested via multiple test runs. In the following test evaluation the improvement could clearly be shown.:Abkürzungsverzeichnis Symbolverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Motivation 1.2 Zielsetzung der Arbeit 1.3 Aufbau der Arbeit 2 Stand der Technik 2.1 System Fahrer-Fahrzeug-Verkehr 2.2 Fahrerassistenzsysteme 2.2.1 Klassifizierung nach Art der Fahrerunterstützung 2.2.2 Klassifizierung nach Fahraufgabenebene 2.2.3 Prädiktive Fahrerassistenzsysteme 2.2.4 Kreuzungsassistenz 2.3 Kooperative Systeme 2.3.1 Forschungsaktivitäten in Europa 2.3.2 Fahrerassistenzsysteme zur Reduktion der Fahrzeugemissionen 2.4 Berechnung des Kraftstoffverbrauches 2.5 Positionsbestimmung im Strassenverkehr 2.5.1 Aufbau eines Satellitennavigationssystems 2.5.2 Ablauf einer Positionsbestimmung 2.5.3 Fehlerquellen und Ursachen bei der Positionsbestimmung 2.5.4 Genauigkeit der Positionsbestimmung 2.5.5 Verarbeitung der Positionsdaten 2.6 Lichtsignalanlagen (LSA) 2.6.1 Definition wichtiger Begriffe 2.6.2 Überblick über Steuerungsverfahren 2.6.3 Umschaltung zwischen Signalprogrammen 2.6.4 Bevorrechtigungsarten für den ÖPNV 3 Analyse des bestehenden Systems 3.1 Fahrprofile zur Annäherung an LSA 3.2 Nutzen des Assistenzsystems 3.3 Ausgangslage des bisherigen Fahrerassistenzsystems 3.3.1 Phasenzyklus 3.3.2 Fahrzeugortung 3.3.3 Kommunikationsdaten des Ampelmoduls 3.3.4 Strategieansatz 3.4 Analyse der Strategieempfehlung 3.5 Optimierungsansätze 4 Erweiterter Systementwurf 4.1 Rahmenbedingungen und Vorgaben 4.2 Entscheidungssystem 4.3 Einfluss von Fahrzeugkolonnen 4.4 Effektive Freigabezeit und Rückstaulänge 4.5 Untersuchung der Geschwindigkeitsregelgrenzen 4.6 ÖPNV - Umgang mit dynamischen Signallaufzeiten 4.7 Ermittlung einer Fahrstrategie 4.8 Zusammenfassung der Optimierung 5 Simulative Untersuchung 5.1 Longitudinalmodell - Intelligent Driver Model – IDM 5.2 Modell zur Schätzung des Kraftstoffverbrauches 5.3 Aufbau des SIMULINK-Modells 5.4 Parametervariation und Ergebnisse 5.4.1 Rahmenbedingungen und Vorgaben 5.4.2 Einfluss der Funkreichweite 5.4.3 Einfluss der Pulklänge 5.5 Zusammenfassung 6 Experimentelle Untersuchung 6.1 Versuchsaufbau 6.2 Mensch Maschine Schnittstelle 6.3 Programmstruktur 6.4 Versuchsdurchführung 6.5 Ergebnis und Zusammenfassung 7 Zusammenfassung und Ausblick A Abbildungsverzeichnis B Tabellenverzeichnis C Literaturverzeichnis D Anhan

Analyse notwendiger Anforderungen an das Autonome Fahren im Automobilbereich und Übertragbarkeit auf Baumaschinen

Das autonome Fahren ist derzeit aufgrund zahlreicher aktueller Forschungs- und Entwicklungsprojekte namhafter Automobilhersteller und -zulieferer im Fokus des öffentlichen Interesses. Der stetige Fortschritt des autonomen Fahrens kann unter anderem auf der jährlich in Las Vegas stattfindenden Consumer Electronics Show (CES) festgestellt werden, welche seit einiger Zeit auch von Automobilherstellern als Plattform zur Vorstellung neuer Technologien genutzt wird. So demonstrierte die Audi AG einen A7, der vollständig autonom vom Silicon Valley eine Strecke von 900 km Länge nach Las Vegas fuhr. Darüber hinaus legen auch automobilfremde Hochtechnologiekonzerne ihr Interesse an dieser Schlüsseltechnologie offen und präsentieren eigene Forschungs- und Entwicklungsarbeiten. Google verkündete die Forschung an einem eigenen autonomen Fahrzeug und auch Spekulationen über das Interesse von Apple wurden medial publik. Dennoch stehen die rasante Entwicklungsgeschwindigkeit und die öffentlich bereits präsentierte Funktionsfähigkeit des Autonomen Fahrens im Kontrast zu der geringen Anwendung im deutschen Straßenverkehr. In Deutschland und anderen Ländern sind bisher nur Pilotprojekte aus Forschung und Entwicklung existent. Diese unterliegen aktuell noch vielen Restriktionen. Dies macht deutlich, dass trotz der bisher erreichten Einzelerfolge dieser Technologie keine Serienreife besteht. So müssen für den tatsächlichen Einsatz des Autonomen Fahrens im Straßenverkehr technologische, soziologische sowie gesetzliche Rahmenbedingungen eingehalten, erweitert, angepasst, respektive erst noch definiert wer-den. Insbesondere im urbanen Umfeld besteht hier hoher Forschungsbedarf auch im Hin-blick auf technologische Rahmenbedingungen. Die vorliegende Arbeit soll einen Einblick über offene Fragestellungen und technologische Hürden sowie deren Bedeutung für das Autonome Fahren ermöglichen. Zudem wird ein kurzer Überblick darüber gegeben, wie dies auf den Sektor der Baumaschinen übertragbar ist.:1. Autonomes Fahren im Automobil 1.1. Stufen der Automation nach SAE-Standard J3016 1.2. Einführungsstrategien für autonome Fahrfunktionen 2. Rahmenbedingungen des Autonomen Fahrens 2.1. technologische Rahmenbedingungen 2.1.1. Umfeldwahrnehmung 2.1.2. Kooperation der Verkehrsteilnehmer 2.1.3. Hochgenaue Karten und Lokalisierung 2.1.4. Herausforderung für die Absicherung und Systemarchitektur 2.2. Soziologische Rahmenbedingungen 2.2.1. Vertrauen des Fahrers in die Technik und Fahrerüberwachung 2.2.2. Dilemmasituationen 2.3. Gesetzliche und rechtliche Rahmenbedingungen 2.3.1. ECE-R79 und Wiener Übereinkommen 2.3.2. Datenschutz und Datensicherheit 2.3.3. Haftung 3. Übertragbarkeit auf Baumaschinen 3.1. Aktuelle Entwicklungen und Beispiele 3.2. Bezug zum Automobil 3.3. Use-Case Straßenbau/Asphaltbau 3.4. Übertragbarkeit von Rahmenbedingungen 4. Fazit Quellenverzeichni

Pain after 1940 nm Laser for Unilateral Incompetence of the Great Saphenous Vein.

Background: To investigate postprocedural pain after using an endovenous 1940 nm laser for great saphenous vein incompetence. Methods: A total of 72 patients were treated for symptomatic unilateral great saphenous incompetence using a 1940 nm laser device. All patients were treated using a standardized procedure under local anesthesia and investigated for postprocedural pain for 4 weeks using a visual analog scale (VAS 0-10). Results: Moderate pain was reported. A total of 17 patients reported minor scale 1 after the first day. On average, pain regressed to minor 1 after day 6. No significant complications were observed. Conclusions: Our results support the atraumatic character of this higher wavelength laser. In terms of patient comfort, higher wave lengths such as 1940 nm should be preferred for endovenous laser ablation. Using a combination of wavelengths could be the future solution to providing both safe ablation and minimum postprocedural pain

An improved global gravity field model from the GOCE mission: the time-wise release 6 model

The Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer (GOCE) completed its science mission to observethe Earth’s gravity field in 2013. From the collected observations, gravity gradients and tracking by the GPSconstellation, global gravity field models were estimated in terms of spherical harmonic series. From the completemission data set, the release 5 gravity field models were published in 2014.One of those models is EGM_TIM_RL05 which is computed with the time-wise approach. Within the computationof the time-wise models only GOCE observations are used. They remain independent of other available groundor satellite based gravity data sets. Thus, it represents the gravity field as seen by the GOCE mission. Within theestimation of the time-wise models, a lot of effort is spent on the stochastic modeling of the input observations toderive an uncertainty description in form of a covariance matrix.Recent studies have identified an imperfect calibration of the level 1B gravity gradients. Within a reprocessingcampaign, the entire mission data set was reprocessed, such that the quality of the gravity gradients couldbe significantly improved. In addition, the orbits were reprocessed, reducing systematic artifacts. Within thiscontribution, the sixth release of the time-wise GOCE gravity field models is presented. Using the reprocessedinput data, orbits as well as gravity gradients, and a robustified processing, the entire data set is used to estimatethe updated gravity field model EGM_TIM_RL06. The processing used to generate the new solution is shown.It is validated and compared to the older releases. Three kinds of improvements are shown: i) a reduction of themean error in the range of 15 to 25 %, ii) a reduction of systematic errors at centimeter level and iii) an even morerealistic covariance description. The presented model will be made available as the ESA official GOCE time-wisegravity field model

Impact of self-coiling catheters for continuous popliteal sciatic block on postoperative pain level and dislocation rate: a randomized controlled trial

Background Dislocation of catheters within the tissue is a challenge in continuous regional anesthesia. A novel self-coiling catheter design is available and has demonstrated a lower dislocation rate in a cadaver model. The dislocation rate and effect on postoperative pain of these catheters in vivo has yet to be determined and were the subjects of this investigation. Methods After ethics committee approval 140 patients undergoing elective distal lower limb surgery were enrolled in this prospective randomized controlled trial. Preoperatively, patients were randomly assigned and received either the conventional (n = 70) or self-coiling catheter (n = 70) for ultrasound-guided popliteal sciatic nerve block in short axis view and by the in-plane approach from lateral to medial. The primary outcome was pain intensity after surgery and on the following three postoperative days. Secondary outcomes investigated were dislocation rate in situ determined by sonography, catheter movement visible from outside, opioid consumption as well as leakage at the puncture site. Results All catheters were successfully inserted. The study population of self-coiling catheters had significantly lower mean numeric rating scale values than the reference cohort on the first (p = 0.01) and second postoperative days (p < 0.01). Sonographic evaluation demonstrated, 42 standard catheters (60%) and 10 self-coiling catheters (14.3%) were dislocated in situ within the first three postoperative days. The externally visible movement of the catheters at insertion site did not differ significantly between groups through the third postoperative day. The opioid consumption was significantly lower in the self-coiling catheter group on the day of surgery and on the second and third postoperative days (p = 0.04, p = 0.03 and p = 0.04, respectively). Conclusion The self-coiling catheter offers a better postoperative pain control and a lower dislocation rate within the tissue when blocking the popliteal sciatic nerve compared to a conventional catheter. Further trials in large patient cohorts are warranted to investigate the potential beneficial effects of self-coiling catheters for other localisations and other application techniques

Video game practice optimizes executive control skills in dual-task and task switching situations.

We examined the relation of action video game practice and the optimization of executive control skills that are needed to coordinate two different tasks. As action video games are similar to real life situations and complex in nature, and include numerous concurrent actions, they may generate an ideal environment for practicing these skill