Stres ve zihinsel yorgunluğun fiziksel ve fizyolojik ölçümlerle değerlendirilmesi
Evaluation of stress and mental fatique with physical and physiological measurements
Yazar: SERDAR GÜNDOĞDU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖVÜNÇ POLAT
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektroensefalografi = Electroencephalography ; Galvanik deri cevabı = Galvanic skin response ; Stres = Stress

Özet:
Stres ve zihinsel yorgunluk hali günlük yaşantımızın içerisinde devamlı var olup günlük işlevlerimizi gerçekleştirmede verimliliğimizi düşürmektedir. Hayatımızı bu kadar etkileyen bu iki durum hakkında nesnel ölçümleri de işin içine katarak araştırma yapmanın çok önemli olacağı düşünülmüştür. Çalışmada, sessiz ve kapalı özel bir ortamda on gönüllü katılımcıya iki dakika boyunca hem fiziksel hem de zihinsel çaba ve beceri gerektiren elektronik spor (organize bilgisayar oyunu yarışmalarına verilen isim) görevi yaptırılarak stres ve zihinsel yorgunluk oluşturulmaya çalışılmıştır. Elektronik spor olarak bulmaca video oyunu olan Tetris seçilmiştir. Gönüllülerden Elektroensefalogram (EEG), galvanik deri tepkisi (GSR) ve kalp atış hızı değişkenliği (HRV) verileri oyun öncesi ve oyun sırasında, göz izleme verileri sadece oyun sırasında alınmış ve analizleri gerçekleştirilmiştir. Gönüllülere elektronik sporun öncesi ve sonrası yapılan Pozisyon, Renk 2-Geri testiyle oyunun çalışma belleğine ve D2 dikkat testiyle bilişsel performansa etkileri ve bu etkilerin nesnel ölçümlerle ilişkisi tespit edilmeye çalışılmıştır. Elektronik spor öncesi ve sonrası stres ve zihinsel yorgunluğa ait VAS değerlendirmesi yapılmış; bu öznel değerlendirmenin nesnel ölçümlerle korelasyonu araştırılmıştır. VAS skorları artarken, Pozisyon, Renk 2-Geri skor ortalamasının azaldığı gözlemlenmiştir. D2 testleri sonucunda oyunun dikkati pozitif etkilediği görülmüştür. EEG değerlendirilmesinde her bir katılımcının beynin AF7 ve AF8 bölgelerindeki frekans bandlarına ait ortalama normalize güçleri incelendiğinde; oyunun stres ve zihinsel yorgunluk oluşturduğu anlaşılmıştır.  Kalp hız değişkenliği parametreleri göz önüne alındığında oyunun kişiler üzerinde farklı sempatik ve vagal aktiviteler ortaya çıkardığı gözlemlenmiştir. Oyun sırasında GSR ile ilgili öznitelik ortalamalarının dinlenme durumuna göre arttığı gözlemlenmiştir. HRV ile GSR beraber incelendiğinde katılımcıların oyun sırasındaki duygusal süreçlerinin bazılarının stres, bazılarının heyecan şeklinde olduğu saptanmıştır. Son olarak oyunda düşük puan alan kişilerin göz hareketlerinden oluşturulan ısı haritasının daha geniş bir alana dağıldığı görülmüştür. Yapılan diğer çalışmada, çalışma belleğinin ölçülmesinde sıkça kullanılan ölçme araçlarından biri olan N-Geri testin farklı modlarının stres ve zihinsel yorgunluk üzerine etkilerinin EEG ve göz takip cihazı ile belirlenmesi amaçlanmıştır. N-Geri test zorluğunun artmasıyla EEG beta, alfa ve teta güçleri de artmıştır. Ayrıca, tetris oynama süresinin etkilerinin araştırıldığı çalışmada da, HRV, GSR ve göz takip kayıtları alınıp analizleri gerçekleştirilmiştir. Tetris oynama süresi arttığında, sempatik aktivite ve stres artmış; ısı haritası da daha geniş bir alana yayılmıştır.

Abstract:
Stress and mental fatigue are in existence constantly in our daily life, and decrease our productivity while performing our daily routines. It was thought that it would be very important to do research by adding objective measurements about these two situations. In the study, ten volunteers carried out electronic sport (the competitions of organized computer games) which required both physical and mental effort and skills for two minutes, and they were subjected to stress and mental fatigue. Puzzle video game Tetris selected as electronic sport. Volunteers' data of Electroencephalography (EEG), Galvanic Skin Response (GSR) and Heart Rate Variability (HRV) were obtained before and during the game and eye tracking data was obtained only during the game, and then they were analyzed. It was tried to determine the effect of the game on working memory by means of Position, Color 2-Back test and on cognitive performance by means of D2 attention test and the relation of such effects with objective measures before and after the electronic sport applied to the volunteers. VAS evaluation was realized in relation with stress and mental fatigue before and after the electronic sport. The correlation of this subjective evaluation with the objective measures was searched. It was observed that Position, Color 2-Back score averages was decreasing while VAS scores were increasing. As a result of D2 tests, it was seen that the game effected the attention in a positive way. When average normalize powers belonging to frequency band in the AF7 and AF8 sections of the brain of each participants were examined in EEG evaluation, it was understood that game caused stress and mental fatigue. By considering the parameters of heart rate variability, it was observed that game occurred various sympathetic and vagal activities on individuals. During the game, it was seen that feature averages related to GSR increased comparing with the situation of resting. By examining HRV and GSR together, it was determined that the emotional processes of some participants constituted stress, and some constituted excitement. Finally, it was seen that the heat map, which was prepared as per the eye actions of the individuals getting lower points in the game, dispersed to wider area. In the other study, it was aimed to determine the effects of different modes of N-back test on stress and mental fatigue by EEG and eye tracking device. With the increase of N-back test difficulty, the EEG beta, alpha and theta powers were also increased. In addition, HRV, GSR and eye tracking records were taken and analyzed in the study which investigated the effects of tetris playing time. When the playing time of tetris play increased, sympathetic activity and stress increased and the heat map was also spread over a larger area.