Exploring the effects of working memory capacity, attention, and expertise on situation awareness in a flight simulation environment

Abstract

Deneyimli ve başlangıç seviyesi simülatör pilotları, PC temelli uçuş simülasyonunda gerçek uçuş (veya tam uçuş simulatörü) şartlarına benzer durumlara maruz kalırlar. Bu tezde, simüle uçuş görev ortamında deneyim, çalışma belleği, baskılama ve bölünmüş dikkat kapasitesinin durumsal farkındalık (DF) üzerindeki etkileri incelenmiştir. Durumsal farkındalık kavramının bilişsel temelleri, yukarıda belirtilen yeteneklerin birleşik etkileri analiz edilerek araştırılmıştır. Uçuş simülasyonu görevi ile elde edilen çevrimiçi ve çevrimdışı DF ölçümleri; deneyim için toplam uçuş saati bilgisi, çalışma belleği için Otomatize İşlem Erim Görevi, baskılama için Stroop ve bölünmüş dikkat kapasitesi için Coşkunöz Görsel Dikkat testi ölçümleri kullanılmıştır. Regresyon analizleri sonucunda deneyim ve baskılama kapasitesinin durumsal farkındalık ile beklenen ilişkileri görülmüştür. Diğer yandan, durumsal farkıdalığın çalışma belleği ve bölünmüş dikkat kapasitesiyle beklenen ilişkileri gözlemlenememiştir. Bu durum muhtemelen simülatör pilotlarının kişisel uygulamalarındaki sistematik olmayan farklılıklardan kaynaklanmaktadır.Ana deneylere ek olarak, simülatör pilotlarının dorsolateral prefrontal korteksteki sinirsel aktivite davranışsal performanslar süresince ölçülmüştür. Simule uçuş, görevinin oluşturduğu bilişsel işyükünün sinirsel bağlantıları fonksiyonel Yakın Kızılötesi (fNIR) Spektroskopi optik beyin görüntüleme tekniği ile incelenmiştir. Simule uçuş görevi senaryosunda kurgulanan bilişsel işyükü ayrımı hem algılanan işyükü bildirimlerinde hem de fNIR ile ölçülen oksijenlenmede gözlemlenmiştir.

Experienced and novice simulator pilots are subject to some of the constraints of a real flight (or a full flight simulator) situation in a PC based flight simulation. In this thesis, the effects of expertise, working memory capacity, inhibition and divided attention on situation awareness (SA) in simulated flight task environments are investigated. The cognitive aspects underlying the process of situation awareness are explored by analyzing the compound effects of above listed factors. Online and Offline SA measurements obtained from a simulated flight task are used with flight hours standing for expertise and scores of Automated Operation Span Task, Stroop and Coşkunöz visual attention tasks as measurements for working memory capacity, inhibition and divided attention respectively. Regression analyses reveal that expected relationships of simulator pilots? SA with expertise and inhibition capacity are supported. On the other hand, expected relationships of SA with working memory and divided attention capacities are not revealed. This situation probably results from unsystematic differences in simulator pilots? practices.In addition to the main experiment, simulator pilots? levels of neural activity at their dorsolateral prefrontal cortex are also measured during their behavioral performance. The relationships among neural correlates of mental workload induced by the simulated flight are investigated by the functional near-infrared (fNIR) spectroscopy optical brain imaging technology. Theorized mental workload distinction in the scenario of the simulated flight task is successfully observed in both perceived workload declarations and oxygenation measurements by fNIR.