Spirometrie vs. EDA bei kognitiver Belastung (Neukirchen 2022)

Was wurde untersucht?

Forscher der Bergischen Universität Wuppertal untersuchten, ob Atemgasparameter (Sauerstoffaufnahme VO2 und Kohlendioxidabgabe VCO2) geeignet sind, kognitive Belastung von emotionalem Stress physiologisch zu unterscheiden. Im direkten Vergleich stand die Spirometrie gegen die Elektrodermale Aktivität (Hautleitfähigkeit) als psychophysiologische Messmethode. Die zentrale Frage: Welche Methode ist sensitiver für welchen Stresstyp — und ergänzen sich beide Verfahren?

Methodik

In einem Within-Subject-Design (Innersubjekt-Vergleich) wurden 25–27 männliche Probanden (Durchschnittsalter 26,35 Jahre) jeweils in einer Sitzung sechs Versuchsepisoden ausgesetzt: Entspannung, Baseline sowie zwei experimentelle Bedingungen in gegenbalancierter Reihenfolge. Als kognitive Aufgabe diente der Corsi-Block-Tapping-Task (räumliches Arbeitsgedächtnis); als emotionaler Stressor wurde das Threat-of-Shock-Paradigma (Antizipation von Elektroschocks) eingesetzt. Beide Messmethoden — Spirometrie und Hautleitwert — wurden gleichzeitig an denselben Probanden unter identischen Bedingungen angewendet.

Ergebnisse

Die Forscher stellten deutliche Unterschiede in der Reaktivität beider Messverfahren auf die zwei Stresstypen fest:

Sauerstoffaufnahme (VO2) — Spirometrie: VO2 sprach deutlich stärker auf kognitive Belastung an (mittlere Steigerung: 21,40 %) als auf emotionalen Stress (5,69 %). Der Unterschied war statistisch hochsignifikant (p < 0,001). VO2 konnte kognitive Belastung von emotionalem Stress mit einer Fläche unter der ROC-Kurve (AUC) von 0,797 gut unterscheiden.

Elektrodermale Aktivität (EDA) — eSense Skin Response: Die Hautleitwertmessung zeigte das entgegengesetzte Reaktionsmuster: Sie reagierte stärker auf emotionalen Stress als auf kognitive Belastung (p < 0,001). Die Forscher fanden eine hohe Korrelation der EDA-Reaktivität zwischen beiden Bedingungen (r = 0,70; p < 0,001), was auf eine geringere Diskriminierungsfähigkeit zwischen kognitiver und emotionaler Belastung hinweist — die Stärke der EDA liegt demnach in der Erfassung emotionaler Erregung allgemein, nicht in der Unterscheidung von Stresstypen.

Kombinierter Einsatz: Die Forscher kamen zu dem Ergebnis, dass beide Verfahren unterschiedliche Stärken haben und sich komplementär ergänzen. Negative Korrelationen zwischen VO2-Reaktivität und kognitiver Leistung sowie positive Korrelationen mit der Schockantizipations-Angst belegten die gute externe Validität beider Messansätze.

Bedeutung

Diese Studie, publiziert in Scientific Reports (Nature Portfolio), belegt dass EDA und Spirometrie komplementäre — keine konkurrierenden — Messinstrumente sind. Der eSense Skin Response eignet sich der Studie zufolge besonders gut zur Erfassung emotionaler Erregung und Stress-Arousal, während Spirometrie sensitiver für kognitive Anforderungen ist.

Für die wissenschaftliche Einordnung relevant: Der eSense Skin Response wurde in einem publizierten, peer-reviewten Laborexperiment an einer deutschen Universität eingesetzt und lieferte reproduzierbare, statistisch auswertbare Daten. Die Studie ist damit ein unabhängiger Nachweis der Eignung des Sensors für psychophysiologische Forschung im Labor.