Het effect van expertise op het kijkgedrag in perceptueel-cognitive taken

In talrijke professionele settings kunnen de kleinste beslissingsfouten zeer ernstige gevolgen hebben. Bijvoorbeeld, stel dat een radioloog een tumor mist op een RX-thorax foto, dan zou de patiënt niet tijdig of correct behandeld worden, wat zeer ernstige gevolgen kan hebben. Een ander voorbeeld zou zijn dat een piloot in de cockpit belangrijke informatie (bv. geen voldoende brandstof meer) niet zou opmerken. Dit zou ervoor kunnen zorgen dat een vliegtuig crasht en honderden levens in gevaar worden gebracht.

Wanneer de oorzaak van deze fouten gekend is, kan deze kennis gebruikt worden voor het opstellen van training interventies die dergelijke fouten in belangrijke mate kunnen verminderen. In de literatuur worden perceptueel-cognitieve vaardigheden herhaaldelijk aangehaald als onmisbaar voor het maken van correcte beslissingen in dergelijke taken. Inderdaad, perceptuele fouten zijn één van de grootste oorzaken van vliegtuigcrashes of foutieve diagnoses in radiologie. Vooraleer training interventies kunnen opgesteld worden die perceptueel-cognitieve vaardigheden kunnen verbeteren, is het essentieel om inzicht te krijgen in de onderliggende processen van deze vaardigheden. Daarnaast is het ook belangrijk dat we begrijpen hoe deze interageren.

Een uitgebreide systematische review (Hoofdstuk 2) heeft aangetoond dat er een duidelijk verband is tussen kijkgedrag en perceptueel-cognitieve vaardigheden. Ook in de studie van Bruno, Walker en Abujundeh (2015) werd gerapporteerd dat een niet-efficiënt kijkgedrag leidt tot perceptuele fouten. Het specifieke kijkgedrag van experts zoals dit vaak wordt gemeten op basis van oogbeweging karakteristieken, zou mogelijke onderliggende processen kunnen weergeven die gerelateerd zijn aan superieure perceptueel-cognitieve vaardigheden. Deze processen werden gecategoriseerd volgens drie theorieën: (i) De theorie van het lange termijn werkgeheugen suggereert dat meer informatie beschikbaar wordt gesteld voor snelle extractie in het werkgeheugen dankzij informatie opslag in het lange termijn geheugen die verzameld is over jaren ervaring; (ii) De informatie reductie hypothese suggereert dat aandacht meer gericht wordt op relevante gebieden en dat irrelevante gebieden genegeerd worden; (iii) Het holistische model suggereert dat de visuele reikwijdte vergroot met ervaring, wat ervoor zorgt dat het beeld eerst globaal verwerkt wordt. De laatste twee theorieën kunnen ook getest worden aan de hand van domein-generieke vaardigheden. In dit PhD project werden drie generieke taken gebruikt: (i) de L-EFT, een taak waarbij relevante informatie moet gedifferentieerd worden van ruis a.d.h.v. figuur detectie (tweede theorie), (ii) de Coherent beweging taak, een taak waarbij een coherente bewegingsrichting van stippen geïdentificeerd moet worden op een chaotisch bewegende achtergrond (tweede theorie) en (iii) de Navon selectieve aandacht taak, waarbij wordt gemeten hoe vlot de deelnemer kan switchen tussen globale (detectie grote figuur) en lokale (detectie figuur als kleiner detail in een grote figuur) informatieverwerking (derde theorie). De resultaten van dit doctoraatsproefschrift toonden enkel een relatie aan tussen de holistische domein-generieke vaardigheid (gemeten met de Navon taak), ervaring en taakuitvoering (Hoofdstuk 3 en 4).

In hoofdstuk 3 en 4 werden twee professionele domeinen bestudeerd, namelijk radiologie en luchtvaart, en de relatie hiervan met de eerder besproken theorieën. Deze twee uiteenlopende domeinen werden geselecteerd onder anderen (i) door het verschil in de taken die uitgevoerd moeten worden, (ii) door het belang van een “goede” kijkstrategie in beide domeinen en, (iii) als laatste punt door het verschil in opleiding. Piloten vervolledigen een taak waarbij dynamische instrumenten gemonitord moeten worden, ze moeten snel en juist reageren wanneer een situatie dit vereist. Daarentegen, radiologen analyseren statische beelden, hierbij is een hoge accuraatheid van uiterst belang maar heerst er een veel mindere tijdsdruk. In de literatuur werd een link tussen ervaring, een goede taakuitvoering en een bepaalde kijkstrategie uitvoerig beschreven in beide domeinen. Nochtans, wordt er enkel tijdens de opleiding van piloten aandacht besteed aan deze kijkstrategie. Radiologen, daarentegen, krijgen deze informatie niet mee tijdens hun opleiding. In beide domeinen toonden de resultaten aan dat alle theorieën complementair samenwerkten om een optimale uitvoering van de specifieke taak te bekomen, waaruit we kunnen afleiden dat niet enkel de opleiding maar ook de ervaring belangrijk is voor de ontwikkeling van een goede kijkstrategie en de bijhorende onderliggende processen. We gaan er dus van uit dat het toepasselijker is om één overkoepelende theorie op te stellen die perceptueel-cognitieve vaardigheden in verschillende professionele domeinen verklaart. Wij stellen de volgende theorie voor: De theorie van de lange-termijn werkgeheugen gerichte zoekstrategie. Deze theorie suggereert dat met ervaring meer informatie beschikbaar kan worden gesteld vanuit het lange-termijnsgeheugen voor het werkgeheugen, de nodige informatie kan nu snel geëxtraheerd worden voor de taakuitvoering. Met deze informatie kan de expert een onderscheid maken tussen taak-relevante en -irrelevante informatie, wat tot een efficiënt lokale zoektocht leidt. Daarnaast zal de expert dankzij deze snelle beschikbaarheid van informatie ook in staat zijn met een korte globale visuele scan heel wat essentiële informatie van de taak te verwerken. In een volgende stap resulteert dit ook in een efficiënte gedetailleerde zoekstrategie.

Hoofdstukken 2, 3 en 4 beschrijven het belang van een goede kijkstrategie en de link met expertise. In deze optiek hebben we in hoofdstuk 6 een training studie uitgevoerd die gebaseerd is op de zoekstrategie van een expert. Deze zoekstrategie werd verondersteld een voorbeeld te stellen voor studenten en zo informatie te geven over hoe ze op een goede manier naar RX-thoraxen kunnen kijken. De resultaten vertoonden positieve effecten voor de training waarbij de zoekstrategie met bewegende cirkels (die de expert zijn fixaties voorstellen = “circle training”) werd weergegeven. Deelnemers in deze training groep detecteerden meer pathologieën in vergelijking met alle andere deelnemers tijdens een transfer-test. In het algemeen hadden alle deelnemers, onafhankelijk van training, een hogere accuraatheid op de pathologie-detectie taak tijdens de retentie- en transfer-test. Dit suggereert dat deelnemers een verhoogde capaciteit ontwikkelen voor het herkennen van patronen op RX-thoraxen, wat waarschijnlijk een gevolg is van de herhaaldelijke blootstelling aan patronen van thoraxen en pathologie. Daarnaast ontwikkelden ook alle deelnemers een efficiëntere zoekstrategie, wat zou kunnen aantonen dat een zoekstrategie samen evolueert met een betere herkenning van patronen (pathologie op RX-thoraxen, in dit geval) en dat dit een impliciet en automatisch proces is (Hoofdstuk 6).

Door de observatie van een link tussen betere patroonherkenning en een efficiënte zoekstrategie zou het monitoren van de zoekstrategie tijdens het uitvoeren van specifieke professionele taken of tijdens training ervoor kunnen zorgen dat beslissingsfouten sterk dalen. In hoofdstuk 5 wordt dergelijke methode beschreven. Deze methode geeft een score weer voor de effectiviteit van de zoekstrategie die de deelnemer gebruikte tijdens het uitvoeren van de specifieke taak (een vliegsimulatie taak in de cockpit in dit geval). Deze methode zou kunnen dienen als basis voor het verder ontwikkelen van “real-time feedback” systemen die constant mens-machine interacties monitoren.

Als conclusie kan gesteld worden dat de resultaten van het huidige doctoraatsproject een belangrijke ondersteuning bieden voor docenten, instructeurs, trainers en coaches in domeinen zoals bijvoorbeeld de luchtvaart of radiologie. Er kan gespeculeerd worden dat mens-gerelateerde fouten in deze domeinen sterk zouden verminderen wanneer deze informatie wordt opgenomen in trainingsprogramma’s. Uiteindelijk zou dit zelfs de gezondheidszorg en veiligheid in de vliegvaart tot op een hoger niveau kunnen tillen.