Hoe stressbestendig is een kop koffie?
Een onderzoek over de invloed van cafeïne op de Trier Social Stress TestAbstract
Stress heeft een belangrijk effect op het prestatievermogen van werknemers binnen een bedrijf. Daarom is het van belang dat bedrijven geschikte managers selecteren die op een optimale manier om kunnen gaan met stress op de werkvloer. Een assessment om de stressbestendigheid van sollicitanten naar een managersfunctie te testen is de Trier Social Stress Test (TSST). In dit onderzoek is de invloed van cafeïne op stress en prestatie tijdens de TSST onderzocht. Fysiologisch gezien hebben cafeïne en stress bijna dezelfde werking op het lichaam. Hierdoor is aangenomen dat het stressniveau wordt verhoogd bij inname van cafeïne en dat het prestatievermogen bij de TSST is beter na inname cafeïne. Gebleken is dat er een trend aanwezig is die vertelde dat het stressniveau wordt verhoogd na het nuttigen van cafeïne. Er is echter niet gevonden of dit verhoogde stressniveau zorgt voor betere prestaties. Er kan dus geen advies worden gegeven of de sollicitant koffie zou moeten nuttigen voor een stress assessment om zijn prestatievermogen te verbeteren.
Onderzoeksverslag Thema 3, Cognitie
Namen: Anne Sofie Abels (10000732), Bart Aulbers (10061789), Tomas Bijkerk(10002145) & Lex Wolff (10112162)
Begeleiders: Esther van Duin & Machiel Keestra Datum: 10 februari 2014
Inhoudsopgave Inhoudsopgave 1 Inleiding 2 Theorie 3 Methode 6 Resultaten 10 Conclusie 12 Discussie 12 Bronvermelding 14 Bijlagen 17
Inleiding
Cafeïne is wereldwijd het meest gebruikte oppeppende middel (Einöther & Giesbrecht, 2013). Ongeveer tachtig procent van de wereldbevolking consumeert dagelijks cafeïne (St. Claire, 2010), door het nuttigen van verschillende voedingsmiddelen. Cafeïne is het meest bekend door zijn aanwezigheid in koffie en thee (Einöther & Giesbrecht, 2013). Uit onderzoek is gebleken dat het gebruik van cafeïne de prestatie kan verbeteren en voor een betere gevoelstoestand kan zorgen (Lieberman et al., 2001). Een plek waar veel koffie, en dus cafeïne, wordt genuttigd is op de werkvloer. Op de werkvloer heerst vaak een hoge werkdruk, dit kan resulteren tot veel stress (St. Claire et al.,2010).
Binnen een bedrijf moet er goed worden omgegaan met stress op de werkvloer om een optimale werksfeer te creëren (Quick et al., 1997). Daarom is het belangrijk dat er geschikte managers binnen bedrijf worden aangesteld. Hiervoor moeten geschikte kandidaten worden geselecteerd en goed worden getest op hun omgang met stressvolle situaties (Noe et al., 2012). Bij de sollicitatieprocedure maken daarom veel bedrijven gebruik van assessment center. Kandidaten moeten meerdere opdrachten uitvoeren, hier worden problemen bij werksituaties gesimuleerd en worden kandidaten door observatoren gekeurd op hun kwaliteiten. Volgens Noe et al., (2012) kunnen hierdoor de beste kandidaten voor management functies worden geselecteerd omdat hier goede voorspellingen uitkomen voor toekomstige werkprestaties.
Een voorbeeld van een opdracht binnen een assessment center is de de Trier Social Stress Test (TSST). Deze test is bedoeld om de stressbestendigheid en het prestatievermogen onder stress van proefpersonen te testen en te vergelijken met andere proefpersonen om zo een relatief beeld te krijgen van iemands stressbestendigheid (Williams et al., 2004).
Ten eerste zal stressmanagement in het bedrijfsleven en de functie van de Trier Social Stress Test als een assessment in een sollicitatieprocedure uitgelicht worden. Vervolgens wordt er op fysiologisch niveau gekeken naar de effecten van cafeïne en stress op het lichaam. Door meerdere disciplines te integreren in het onderzoek wordt er door middel van empirisch onderzoek getracht een antwoord te vinden op de volgende vraag:
Heeft cafeïne een effect op de stressreactie en het prestatievermogen van een persoon tijdens het uitvoeren van de Trier Social Stress Test?
Hierbij zorgen de brein & cognitie en de scheikunde voor een verklaring van een mogelijke stressreactie die gemeten wordt, waarbij de kunstmatige intelligentie voor de data analyse en het verwijderen van eventuele ruis zorgt. Vervolgens wordt er weer aan de hand van de resultaten getracht een zinvol advies te kunnen geven over het wel of niet nuttigen van cafeïne bij een sollicitatieprocedure.
Theorie
Stress wordt in het bedrijfsleven op verschillende niveaus ervaren en is afhankelijk van wat de functie inhoudt. Volgens Quick et al. (1997) is een bepaald optimum van stress gezond voor een bedrijf en zorgt het voor een hoog prestatieniveau en vitaliteit. Dit is het gevolg van goed stressmanagement, wat steeds meer bedrijven en organisaties zorgvuldig uitoefenen. Bij een falend stressmanagement kunnen de gevolgen bestaan uit gezondheidsproblemen onder werknemers, slechtere werkprestaties, miscommunicatie, absentie en vervroegde pensioenen, resulterend in verhoogde kosten voor het bedrijf. Volgens Quick et al., (1997) hebben gezonde bedrijven drie karakteristieken waarin ze sterker zijn dan ongezonde en bedrijven; aanpasbaarheid, flexibiliteit en productiviteit. Met aanpasbaarheid wordt bedoeld in hoeverre het bedrijf kan veranderen in de bedrijfsomgeving om de strategische doelen te behalen en kan voorkomen om rigide te zijn. Met flexibiliteit wordt de aanpasbaarheid op korte termijn bedoelt, zoals noodsituaties en met productiviteit wordt bedoelt hoeveel producten het bedrijf verschaft. Hiermee kan een gezond optimum voor stress worden gerealiseerd.
Om stressmanagement goed uit te kunnen voeren moeten er managers binnen het bedrijf worden aangenomen die geschikt zijn voor de functie en dus de competenties hebben om goed met stress om te gaan. Volgens Jansen en Vinkenburg (2006) worden er door bedrijven bij het selecteren van geschikte kandidaten voor management posities steeds meer gebruik gemaakt van de assessment center methode. Hierbij worden sollicitanten aan twee of meer opdrachten onderworpen waarbij betrouwbare en valide informatie over de personen wordt verkregen die in verhouding staat met de functie en eventuele promoties (Noe et al., 2012). De opdrachten bestaan uit gesimuleerde situaties die een manager kan ervaren, waarbij de kandidaten hun management competenties kunnen laten zien. Een voorbeeld van een onderdeel binnen een assessment center is de analyse/presentatie assessment, waarbij de kandidaat een bedrijfsprobleem binnen een bepaalde tijd moet analyseren en vervolgens hier en presentatie over geeft. Getrainde, zogenoemde assessors observeren de kandidaten gedurende de verschillende opdrachten en maken een eindwaardering, die de overall assessment rating (OAR) wordt genoemd. Met deze informatie kunnen personeelsbeslissingen worden gemaakt over recruitment, promotie of trainingen (Jansen en Vinkenburg, 2006).
De assessors zijn zelf vaak senior managers en nemen actief deel in de assessment center, dat het situationele deel van het sollicitatie proces weergeeft. In het onderzoek van Jansen en Vinkenburg (2006) kwam naar voren dat de assessment center methode een valide test is, waarbij de OAR een goede voorspeller is voor de mogelijke toekomstige prestaties van de sollicitant. Stressbestendigheid van de kandidaat is een eigenschap die bij een assessment goed naar voren komt en is dus nuttig om te gebruiken voor het selecteren managementsollicitanten (Jansen en Vinkenburg, 2006).
Zoals eerder is gezegd, kan de Trier Social Stress Test (TSST) gebruikt worden als onderdeel van een assessment center. De TSST is een betrouwbare methode voor het meten van stress en kan worden gebruikt als onderdeel van de assessment center methode (Kirschbaum et al., 1993). Voor dit onderzoek wordt gebruik gemaakt van deze test naar aanleiding van een persoonlijk gesprek met drs. M. Ouwerkerk (2013).
Gedurende de test ligt de proefpersoon vast aan een stressmonitor die bijhoudt hoe gestrest de proefpersoon is. Aan de hand van de gemeten waarden is evaluatie van de stressbestendigheid en de prestaties gedurende de test mogelijk.
In de TSST werd stress oorspronkelijk gemeten door bloed-‐ en speekselwaarden op de aanwezigheid van hormonen te testen. Gedurende de gehele test werden bloed-‐ en speekselsamples afgenomen om hormoonwaardes, die een indicatie van stress geven, te verkrijgen van de proefpersonen (Williams et al., 2004). Tegenwoordig worden huidgeleidingstechnieken, die een vergelijkbaar resultaat geven, gebruikt waarbij de invasieve en duurdere methoden overbodig zijn. Er wordt gedurende het gehele onderzoek Galvanic Skin Response (GSR) gemeten, wat een goede indicator voor het stressniveau van de proefpersoon is (Reinhardt et al., 2011). Bij GSR wordt de geleiding van stroom via de huid van een persoon gemeten. Wanneer een persoon stress ondergaat, geleidt de huid stroom beter door de toename van zweet dat op de huid komt (Liao et al., 2005). Wanneer een persoon dus ook minder gestrest raakt, geleidt zijn huid ook minder. Waardes worden verkregen door het elektrisch potentiaal te meten tussen twee elektroden die op het huidoppervlak worden geplaatst. Veelal worden elektrodes geplaatst op de middel-‐ en wijsvinger.
Een mogelijke invloed op het stressniveau van een individu is de consumptie van cafeïne. Cafeïne is het meest gebruikte psychoactieve ingredient ter wereld, thee en koffie zijn hier van de meest genuttigde cafeïne-‐houdende dranken (Einöther & Giesbrecht, 2013). De populariteit van cafeïne is te wijden aan de waarneembare en acute voordelen voor psychologische, psychomotorische en cognitieve prestaties. Vooral de verbeterde aandacht is een groot voordeel na het nuttigen van cafeïne (St. Claire et al., 2010). Dit houdt in dat de aandacht voor simpele en complexe taken wordt verbeterd, het lichaam wordt in een staat van alertheid gebracht en stimuleert de Executieve Controle Netwerken (Einöther & Giesbrecht, 2013). Een ander effect van cafeïne is de verlaging van de “visual luminance threshold”. Dit duidt op een hogere sensitiviteit ten opzichte van licht. Ook de kleur discriminatie wordt gefaciliteerd zodat kleuren beter van elkaar worden gediscrimineerd (Snel et al., 2004). Niet alleen de perceptie wordt verbeterd door cafeïne, ook de “Choice Reaction Time” wordt sneller, waardoor simpele (motor)taken worden gefaciliteerd en zodoende handelingen sneller worden uitgevoerd. Cafeïne zorgt voor nog veel meer effecten en deze zijn allen van het cognitief vermogen (Snel et al., 2004). Echter kan wel worden gesteld dat het veelvuldig nuttigen van cafeïne zorgt voor een habituatie van de hersenen.
Cafeïne is een stimulans voor het centrale zenuwstelsel. Na orale inname is cafeïne binnen 30 minuten bijna helemaal geabsorbeerd door het maagdarmkanaal en blijft het ongeveer 2,5 uur tot 10 uur in het lichaam (Einöther & Giesbrecht, 2013). Hiervandaan wordt het snel verspreid naar de rest van het lichaam en de hersenen, waar het zijn effect uit kan oefenen.
Cafeïne werkt als adenosine antagonist. Adenosine is een centraal zenuwstelsel modulator. Doordat adenosine bindt aan specifieke receptoren in het brein zorgt het voor een vermindering van de neurale activiteit. Daardoor speelt het adenosine receptor systeem een belangrijke rol in de slaap-‐waak regulatie. Het niveau van adenosine hoopt op gedurende de dag en wordt verminderd tijdens slaap. Het verhoogd adenosine niveau zorgt voor een verhoogde vatbaarheid voor slaap na lang wakker blijven (Einöther & Giesbrecht, 2013). Omdat cafeïne een adenosine antagonist is, verzwakt het door interferentie de werking van de adenosine receptoren. Op deze manier zorgt cafeïne voor zijn werking als wakker-‐blijvend middel.
De binding van cafeïne aan de adenosine receptors zorgt ook voor de afgifte van verschillende neurotransmitters, zoals dopamine en noradrenaline. Dit zorgt voor een verhoging in opwinding, waakzaamheid en oplettendheid (Einöther & Giesbrecht, 2013). Ook
Figuur 1. Stress: verwerking in het lichaam
Het lichaam en het brein reageren op een stressvolle situatie door het activeren van het autonome zenuwstelsel en de hypothalamus-‐hypofyse-‐bijnieras. Het activeren van deze systemen leidt tot een snelle afgifte van catecholamines van de bijniermerg en van een langzamere afgifte van hormonen van de bijnierschors (Cornelisse et al., 2010). Voorbeelden van catecholamines zijn adrenaline, noradrenaline en dopamine.
zorgt cafeïne voor de inhibitie van adenosine 3;-‐5’-‐cyclische monofosfaat (cAMP) fosfodiesterase (Sigma-‐Aldrich, 1999). Dit betekent dat cafeïne interfereert met cAMP fosfodiesterase. Dit zorgt er vervolgens voor dat het niveau van cAMP in de cellen wordt verhoogd (Sigma-‐Aldrich, 1999), waardoor expressie van het corticotropin-‐afgifte hormoon(CRH)-‐gen plaatsvindt (Nehlig, 2004). Afgifte van het CRH zorgt voor de uitscheiding van adrenocorticotropische hormoon (ACTH) en cortisol. In figuur 1 wordt dit verder uitgelegd.
Evenals cafeïne stimuleert stress ook het centrale zenuwstelsel. Blootstelling aan een situatie die wordt gezien als bedreigend of als extreem veeleisend (een stressor) zorgt voor de afgifte van chemische stoffen in het lichaam die de stressor helpen te verwerken. Bij acute stress wordt de afgifte van bepaalde neurotransmitters, zoals adrenaline en noradrenaline, geactiveerd. Hierdoor kom het lichaam is een fight or flight modus, waardoor het lichaam in een staat van paraatheid wordt gebracht voor gevaarlijke stimuli. Onder andere gaat de hartslag omhoog, het sympatische zenuwstelsel wordt getriggerd en de huid gaat zweten om af te koelen (Nesse et al., 2007).
Acute stress zorgt ook voor de activatie van de hypothalamus-‐hypofyse-‐bijnieras (Allen et al., 2013). Dit systeem zorgt voor de verwerking van stress in het lichaam. In figuur 1 wordt dit uitgebreid beschreven.
Chivers-Wilson, K. A. (2006). Sexual assault and posttraumatic stress disorder: A review of the biological, psychological and sociological factors and treatments.
Bij een afgifte van deze catecholamines wordt een ‘fight or flight’ reactie geactiveerd (Mora et al., 2012). Wanneer catecholamines in de bijniermerg worden afgegeven, worden langzaam hormonen van de bijnierschors afgegeven: glucocorticoïden. Een belangrijk voorbeeld van een glucocorticoïd is cortisol. De afgifte van cortisol wordt mogelijk gemaakt doordat stress de afgifte van corticotropin-‐afgifte hormoon (CRH) in de hypothalamus activeert. Deze afgifte zorgt voor een afgifte van het adrenocorticotropische hormoon (ACTH), welke er voor zorgt dat cortisol wordt afgescheiden in de bijnierschors (Allen et al., 2013). Steroïde hormonen, zoals cortisol, kunnen de activiteit van corticosteroïde receptoren reguleren.
Volgens Allen et al. (2013) zijn er twee vooralsnog twee type corticosteroïde receptoren, glucocorticoïde receptoren (GRs) en mineralocorticoide receptoren (MRs). Deze receptoren zijn transcriptiefactoren, waarvan de activiteit wordt gereguleerd door de binding van steroïde hormonen (Kellendonk et al., 2002). Volgens Mora et al. (2012) zijn GRs the receptoren die verantwoordelijk zijn voor het verwerken van acute stress. Wanneer cortisol zich in grote mate bindt aan het de receptoren, vindt overexpressie van de GRs plaats. Deze extreme stimulatie zorgt ervoor dat de werking van neurotransmitters, zoals adrenaline, wordt afgezwakt. Dit heeft invloed op het centrale zenuwstelsel, waardoor de afgifte van CRH in de hypothalamus wordt afgeremd. Dit leidt tot een remming van de uitscheiding van ACTH en cortisol.
In figuur 1 wordt de verwerking van stress in het lichaam verklaard. Bij het nuttigen van cafeïne wordt afgifte van CRH gestimuleerd. Dit zorgt weer voor afgifte van ACTH en cortisol. Via een negatief feedback systeem worden deze afgiftes vervolgens ook weer geïnhibeerd. Stress zorgt ook voor de afgifte van CRH, ACTH en cortisol. Hieruit kan worden afgeleid dat het nuttigen van cafeïne onder stressvolle condities waarschijnlijk het stressniveau verhoogt, omdat beide factoren zorgen voor een verhoging van cortisol.
Ook zorgen beide factoren voor het toenemen van de aandacht, doordat cafeïne en stress beide zorgen voor de afgifte van catecholamines, zoals adrenaline en noradrenaline.
Hieruit kunnen de volgende hypotheses worden afgeleid: • Het stressniveau wordt verhoogd door inname cafeïne. • De prestatie bij de TSST is beter na inname cafeïne.
Methode
In het onderzoek zijn 12 proefpersonen getest, waarvan er 6 vrouwelijk en 6 mannelijk waren. De helft van de proefpersonen kreeg een cafeïnepil en de andere helft een placebo-‐pil.
De reeds ontwikkelde en eerder besproken methode voor dit onderzoek is de Trier Social Stress Test (TSST), ontwikkeld door Kirschbaum et al., 1993. Menig onderzoek is uitgevoerd met deze test, maar slechts een enkele heeft hierbij cafeïne als variabele gebruikt waarbij werd aangetoond dat de invloed van cafeïne gecombineerd met psychologische stress een stimulerend effect heeft op de HPA-‐as (al’Absi et al., 1998). In dit onderzoek wordt echter gekeken naar de invloed van cafeïne op het stressniveau en de prestatie van personen gedurende de TSST. De dosering van cafeïne is gebaseerd op wat gemiddeld is toegediend bij eerder uitgevoerd onderzoek met cafeïne als variabele, dit kwam neer op 200 mg per pil (Einöther & Giesbrecht, 2013). Dit staat gelijk aan 3 tot 4 koppen koffie. Voor een uitgebreide uitleg van de Trier Social Stress Test dient bijlage 1 geraadpleegd te worden.
In dit onderzoek zal naar twee groepen gekeken worden. Er zal een groep proefpersonen zijn die de TSST uitvoeren terwijl ze 15 minuten voor aanvang een cafeïnepil hebben toegediend gekregen, en de tweede groep zal de TSST ondergaan met een placebopil op. Het is nodig dat proefpersonen minimaal 15 minuten voor aanvang van de test cafeïne hebben ingenomen, aangezien het lichaam tijd nodig heeft de cafeïne opnemen. De placebopil is een vergelijkbare capsule als de cafeïnepil, maar dan gevuld met enkele milligram suiker. De toewijzing van wie wel of niet een echte cafeïnepil krijgt wordt voorafgaand bepaald door een onderzoeker die gedurende de hele test niet in contact staat met de juryleden van de TSST zodat zij, net als de proefpersonen, vooraf en tijdens de test niet weten wie er wel of geen cafeïnepil heeft gekregen.
Ieder individueel persoon die meedoet aan het onderzoek zal een kwartier voor aanvang van de uitleg van het onderzoek een pil krijgen. Na deze 15 minuten krijgt de proefpersoon een korte instructie over het onderzoek, waarbij de proefpersoon te horen krijgt dat hij/zij een stresstest ondergaat. Gedurende de hele test wordt de proefpersoon gemonitord aan de hand van elektrodes op de wijs-‐ en middelvinger. Tijdens de uitleg over het onderzoek wordt het huidgeleidingsmeetapparaat, een NeXus-‐10, bevestigd op de handpalm van de proefpersoon en wordt enige tijd gewacht met de test om de initiële stresswaardes in een rusttoestand te brengen. Hierop volgend wordt de TSST uitgevoerd onder leiding van de jury, welke gedurende de test de proefpersoon beoordelen op zijn of haar prestaties. Dit levert per persoon dus resultaten op over het stressniveau aan de hand van het huidgeleidingsmeetinstrument en resultaten over de geleverde prestaties van de proefpersoon aan de hand van de jurycijfers per fase van de TSST. De juryleden geven de proefpersoon voor de laatste twee onderdelen een cijfer tussen de 1 en 10 welke wordt gevormd door het oordeel over de geleverde prestaties van de proefpersoon in beide fases. Na afloop wordt de proefpersoon gevraagd een vragenlijst in te vullen (bijlage 2). Hier zijn vragen gesteld als: Hoeveel koppen koffie/cafeïne houdende dranken drink je gemiddelde per dag? In de vragenlijst wordt gekeken naar variabelen, zoals de inname van cafeïne voorafgaand aan het onderzoek en de mate van stress die de proefpersoon in het dagelijks leven ervaart. Zo kunnen deze variabelen meegenomen worden in de analyse als covariaten om zo te kijken of dit een significant effect heeft op de resultaten.
Wanneer onderzoek wordt gedaan met metingen van huidgeleiding, is het niet mogelijk hier direct conclusies aan te verbinden. De gemeten stress door meetapparatuur van huidgeleiding zijn op zichzelf niet interpretabel. Een analysemethode en mogelijke bewerkingen op de data zijn nodig om een goede analyse te kunnen maken. Individuele Skin Conductance Responses (SCR) is niet relevant aangezien per proefpersoon 20 minuten aan SCR wordt gemeten en de meetapparatuur 32 keer per seconde de huidgeleiding meet. Daarom is gekozen om gebruik te maken van de Skin Conductance Response Density (SCRD) en het gemiddelde stressniveau per fase van de TSST (naar een persoonlijk gesprek met M. Ouwerkerk, 2013). Bij SCRD wordt gekeken hoe vaak in de tijd van een event de huidgeleiding boven een gekozen drempelwaarde komt. Zo wordt data geanalyseerd op basis van het aantal pieken per te analyseren tijdseenheid (de piekdichtheid), daar waar in standaard onderzoek met SCR de GSR per handeling van de proefpersoon individueel wordt geanalyseerd. Het doel is dus om per proefpersoon het aantal significante pieken te vinden, en het gemiddelde stressniveau per fase te vinden.
Maar voordat de data kan worden verwerkt om deze gegevens te abstraheren dient de verkregen data eerst nog bewerkt te worden. Zo moet mogelijke ruis uit de data
verwijderd worden en moet en de data omgezet worden naar een representatie van waaruit de gewenste gegevens kunnen worden uitgelezen.
Ruis, in de vorm van fluctuaties, is een ongewenste aanwezigheid in de data die niet te voorkomen is. Het is echter wel mogelijk om deze grotendeels weg te werken, door middel van convolutie. Convolutie is een wiskundige bewerking gebruikt in de beeldverwerking en kansrekening waar de ene functie door de andere ‘heenloopt’. Het resultaat hiervan, de oppervlakte van de overlap van beide functies is de ‘convolutie’ van beide functies. De gemeten stresswaarden worden hier beschouwd als de ‘continue functie’ waarover een tweede functie ‘loopt’. Wanneer de data visueel wordt gezien als een afbeelding is er een standaardmethode uit de beeldverwerking voor het gladstrijken van deze data: Gaussische convolutie. Bij deze variant van convolutie wordt als tweede functie de functie voor de normaalverdeling gebruikt, hier de Gaussische kernel genoemd. Deze ziet er als volgt uit:
Figuur 2 plot van de Gaussische functie
De sigma is de term die staat voor de schaal van grootte voor de normaalverdeling. Wanneer de sigma in deze functie gekozen wordt op één seconde betekent dit dat wanneer convolutie wordt uitgevoerd op de Gaussische kernel over de data, dat voor elk punt in de data het resultaat de samengestelde waarde is van de naaste punten en dat punt zelf. De samenstelling van waarop dit resultaat is gebaseerd is aan de hand van de normaalverdeling, doordat de Gaussische kernel gebruikt wordt (van den Boomgaard & Dorst, 2008). Met andere woorden: door Gaussische convolutie wordt elk punt van de data glad gestreken aan de hand van de waardes van de buurpunten.
Figuur 3. Gaussische convolutie toegepast Functie 1. Gaussische functie
Wanneer de data grotendeels is ontdaan van ongewenste ruis, moet deze omgezet worden naar een representatie van waaruit resultaten, de SCRD, kunnen worden afgeleid. De gladgestreken data op zich is hiervoor niet geschikt omdat de huid op zichzelf al een mate van huidgeleiding heeft, genaamd Skin Response Level (SRL). Om deze SRL te filteren uit de GSR data kan gebruik gemaakt worden van de ‘Difference of Skin Conductance’ (DoSC). Hierbij wordt eerder gekeken naar de verandering in grootte van huidgeleiding dan naar de ruwe data, wat betekent dat SCL direct gefilterd wordt uit de data (Naqvi & Bechara, 2006). De DoSC kan eenvoudig voor de data worden berekend doordat enkel naar het verschil in huidgeleiding tussen twee datapunten hoeft worden gekeken.
Wanneer de data is verkregen en de twee eerder genoemde bewerkingen zijn uitgevoerd, kunnen de piekdichtheden en het aantal significante pieken worden berekend. Door software over de data te laten gaan valt het totaal aantal pieken in de DoSC data af te lezen, waarna er door een computer door de DoSC heen te laten gaan, op zoek naar waarden boven een gekozen drempelwaarde, het aantal significante pieken uitgelezen kan worden. Een goede waarde kiezen om als drempelwaarde te nemen voor de analyse van de data is cruciaal. Een veelgebruikte drempelwaarde om dergelijke niet significante pieken te filteren, is door 33,3% van de grootste piek in de data te kiezen waardoor de drempelwaarde relatief aan de grootte van de pieken in de gemeten data is maar de pieken die insignificant zijn niet worden meegenomen.
Resultaten
Om kanskapitalisatie te voorkomen is gekozen om een one-‐way MANOVA uit te voeren, hier is gekeken of de 3 onderzoeksfases significant verschillen tussen de cafeïne pil conditie en de controle conditie. In Tabel 1 zijn de gemiddeldes en de standaarddeviaties van de hoeveelheid stresspieken in alle 3 de fases van het onderzoek te zien. In deze tabel is te zien dat er een toename is van het stressniveau tijdens de presentatie & a-‐ritmische test fase. In Figuur 1 is nogmaals te zien dat er een trend aanwezig is in de presentatie en de a-‐ ritmische test fase.
Cafeïne conditie Controle conditie
Presentatie
voorbereiding Presentatie ritmische A-‐ test
Presentatie
voorbereiding Presentatie ritmische A-‐ test Hoeveelheid
Piekwaardes
2,67 (,72) 16(2,77) 13,50
(4,35) 3,33(,92) 12(1,21) 9(1,44)
Tabel 1. De gemiddelde hoeveelheid piekwaardes en de standaarddeviatie van de
proefpersonen met de significante piekwaardes in alle 3 de fases van de Trier Social Stress Test.
Figuur 5. Resultaten van de one-‐way MANOVA voor de stressniveaus tijdens de 3 experimentele fases.
In tabel 2 zijn de resultaten van de one-‐way MANOVA te zien, hier is zichtbaar dat er geen hoofdeffecten gevonden zijn voor het effect van cafeïne pillen op de Stressniveaus van de fases van ons onderzoek: voorbereiding van de presentatie F(1,10)=.328, p=.580, de presentatie F(1,10)= 1,752, p=.215 en de A-‐ritmische test F(1,10)=.965, p=.349.
Verder is nog gekeken naar de prestatie van de proefpersonen op de presentatie en de A-‐ ritmische test.
Sum of Squares F p-‐waarde
Voorbereiding Presentatie 1,33 ,33 ,58
Presentatie 48 1,75 ,22
A-‐ritmische test 60,75 ,97 ,35
Tabel 2. Resultaat van one-‐way MANOVA voor de significante pieken van de 3 fases van het onderzoek.
In Tabel 3 en Tabel 4 zijn de bevindingen te zien van de one-‐way MANOVA voor de prestaties van de proefpersonen. Ook hier waren geen significante hoofdeffecten gevonden. Zowel het cijfer van de presentatie F(1,10)=1.543, p=.243 als het cijfer van de a-‐ritmische test F(1,10)=.191, p=.671 als de hoeveelheid fouten tijdens de a-‐ritmische test F(1,10)=1.788, p=.211 waren allen niet significant verschillend tussen de cafeïne pil conditie en de controle groep.
Cafëine
conditie Controle conditie
Jurycijfer Presentatie 6,13 6,88
Jurycijfer A-‐ritmische test 5,33 5,83 Fouten A-‐ritmische test 7,33 5
Tabel 3. De gemiddelde juryrapporten en gemaakte fouten
van de twee experimentele condities
In extra analyses is in de huidige resultaten gecorrigeerd op de hoeveelheid cafeïne is genuttigd. Door middel van een MANCOVA is een significant effect gevonden bij het stressniveau van de presentatie F(2,9)=5,54, p<0.05. Verder waren de andere 2 fases niet significant.
Sum of Squares F p-‐waarde
Presentatie cijfer 1,69 1,54 ,24
A-‐ritmische test cijfer ,75 ,19 ,67
A-‐ritmische test fouten 16,33 1,79 ,21
Tabel 4. Resultaten van de one-‐way MANOVA voor het cijfer op de presentatie, de a-‐ritmische test en de fouten op de a-‐ritmische test.
Conclusie
In dit onderzoek is onderzocht of cafeïne effect had op de stressreactie en de prestaties van een persoon tijdens het uitvoeren van de Trier Social Stress Test. De verwachting was dat cafëine een positief effect had op het stressniveau van een persoon en voor een betere prestatie zorgt op de Trier Social Stress Test. De bevindingen van dit onderzoek kunnen de verwachtingen niet bevestigen noch falsifiëren. Er zijn geen significante hoofdeffecten gevonden in het onderzoek voor zowel het stressniveau als de prestatie op de TSST. Wel is er een niet significante trend gevonden op het stressniveau in de resultaten in de presentatie fase en de a-‐ritmische test fase tussen de cafeïne en de controle groep (zie figuur 4). Hieruit kan worden geconcludeerd dat vervolgonderzoek (met meer proefpersonen) nodig is om het effect van cafeïne op proefpersonen gedurende de TSST verder te onderzoeken. Wel is uit extra analyses gebleken dat als er gecorrigeerd wordt op de vooraf geconsumeerde cafeïne houdende dranken een significant effect gevonden wordt tijdens de presentatiefase. Hieruit blijkt dat de proefpersonen met een cafeïne pil op meer stress ervoeren dan de proefpersonen uit de controle conditie in de presentatiefase. Daarom kan er voorzichtig een vermoeden worden uitgesproken dat cafeïne leidt tot een hogere stressreactie in een stressvolle situatie als de TSST. Echter kan niet uit dit onderzoek worden afgeleid of een hoger stressniveau zorgt voor een verbetering in prestatie.
Zoals eerder is genoemd kan de TSST een onderdeel zijn van een assessment center, waarbij stress en prestatie beide worden gemeten. In dit onderzoek is het effect van cafeïne op deze factoren onderzocht. Er is een trend gevonden dat cafeïne mogelijk stress verhogend werkt, dit is echter niet significant. Er is ook geen significant effect gevonden van cafeïne op het prestatievermogen tijdens dit onderdeel van een mogelijke sollicitatieprocedure. Er kan dus geen advies worden gegeven of de sollicitant cafeïne zou moeten nuttigen voor een stress assessment om zijn prestatievermogen te verbeteren. Discussie
In het onderzoek komen geen significante effecten naar voren. Dit kan onder andere komen doordat het aantal proefpersonen gering was. Uit de poweranalyse is gehaald dat de gewenste power van 0.8 pas wordt gehaald bij 158 proefpersonen.
In het onderzoek zijn er maar 12 proefpersonen getest, mede doordat het meetinstrument voor het onderzoek beperkt beschikbaar was. Hierdoor zijn er lastige conclusies uit het
onderzoek te halen, aangezien de 12 proefpersonen een te kleine steekproef uit de populatie is.
Ook zou er een betere representatie van de populatie uitkomen als er grotere verschillen zouden zijn in leeftijd van de proefpersonen. De proefpersonen in dit onderzoek waren allemaal tussen de 20 en de 25 jaar. Daarbij is het experiment in een dag uitgevoerd en mogelijk zijn de resultaten van de proefpersonen in de ochtend beter dan in de testen die in de middag zijn uitgevoerd. Voor een nauwkeuriger resultaat zouden de proefpersonen op dezelfde dagdelen moeten worden getest.
Bronvermelding
al´Absi, M., Lovallo, W. R., McKey, B., Sung, B. H., Whitsett, T. L., Wilson, M. F. (1998).
Hypothalamic-‐pituitary-‐adrenocortical responses to psychological stress and caffeine in men at high and low risk for hypertension. Psychosom Med, 60 (521-‐527).
al’Absi, M., Lovallo, W. R. (2004). Caffeine’s effect on the Human Stress Axis. Coffee, Tea,
Chocolate and the Brain (118-‐136).
Allen, A. P., Kennedy, P. J., Cryan, J. F., Dinan, T. G., Clarke, G. (2013). Biological and psychological markers of stress in humans: Focus on the Trier Social Stress Test.
Neuroscience and iobehavioral Reviews 38 (94-‐124).
van den Boomgaard, R., Dorst, L., (2008). Machine Vision, an introduction for computer scientists. UvA computer science department.
Cornelisse, S., van Stegeren, A. H., Joëls, M. (2010). Implications of psychosocial stress on memory formation in a typical male versus female student sample.
Psychoneuroendrocrinology 36 (569-‐578).
Einöther, S. J. L., Giesbrecht, T. (2013). Caffeine as an attention enhancer: reviewing existing assumptions. Psychopharmacology, 225 (252-‐274).
Ferreira, P., et al., License to chill!: how to empower users to cope with stress(2008).
Proceedings of the 5th Nordic Conference on Human–Computer Interaction, Building Bridges, (123–132).
Healey, J.A., Picard,R.W. (2005). Detecting stress during real-‐world driving tasks using
physiological sensors. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems 6 (156–166).
Hindmarch I, Subhan Z (1983) The effects of midazolam in conjunction with alcohol on sleep, psychomotor performance and car handling ability. International Journal of Clinical
Pharmacology Research 5 (323–329).
Jansen, P. G. W., Vinkenburg, C. J., (2006). Predicting management career success from assessment center data: A longitudinal study. Journal of vocational behavior 68 (253-‐266). Jacobs, S.C., et al. (1994). Use of skin conductance changes during mental stress testing as an index of autonomic arousal in cardiovascular research. American Heart Journal 128 (1170–
Kirschbaum, C., Clemens, K., Hellhammer, D.H. (1993). The ‘Trier Social Stress Test’ -‐-‐ A Tool for Investigating Psychobiological Stress Responses in a Laboratory Setting.
Neuropschychobiology 28 (76-‐81).
Kadmiel, M., Cidlowski, J. A. (2013). Glucocorticoid receptor signaling in health and disease.
Trends in Pharmacological Studies, Vol. 34, Issue 9 (518-‐530).
Kellendonk, C., Gass, P., Kretz, O., Schutz, G., Tronche, F. (2002). Corticosteroid receptors in the brain: Gene targeting studies. Brain Research Bulletin, Vol. 57, No. 1 (73-‐83).
Labbé,E., Schmidt, N., Babin, J., Pharr, M. (2007). Coping with stress: the effectiveness of different types of music. Applied Psychophysiology and Biofeedback 32(163–168).
Liao, W., Zhang, W., Zhu, Z., Ji, Q. (2005). A real-‐time human stress monitoring system using dynamic Bayesian network. Computer Vision and Pattern Recognition—Workshops, CVPR
Workshops.
Lykken,D.T., Venables, P.H., (1971). Direct Measurement of Skin Conductance: A Proposal for Standardization. Psychophysiology Vol. 9, No. 5.
Mora, F., Segovia, G., del Arco, A., de Blas, M. Garrido, P. (2012). Stress, neurotransmitters, corticosterone and body-‐brain integration. Brain Research 1476 (71-‐85).
Naqvi, N. H., & Bechara, A. (2006). Skin conductance: A psychophysiological approach to the study of decision making. In C. Senior, T. Russell & M. S. Gazzaniga (Eds.), Methods in mind: The MIT Press.
Nesse, R.M., Bathnagar, S., & Young, E.A. (2007). Evolutionary Origins and Functions of the Stress Response. Encyclopedia of Stress, Second Edition, Vol. 1 (965-‐970).
Noe, R. A., Hollenbeck, J. R., Gerhart, B., Wright, P. M. (2012). Human Resource
Management; Gaining a competitive advantage. Chapter 9, Employee development (394-‐ 438).
Quick, J. C., Quick, J. D., Nelson, D. L., Hurrell, J. J. Jr. (1997). Organizational consequences of Stress. Preventive stress management in organizations. (pp. 1-‐22). Washington, DC, USA: American Psychological Association.
Reinhardt, T., Schmahl, C., Wüst, S., Bohus, M. (2012). Salivary cortisol, heart rate,
electrodermal activity and subjective stress responses to the Mannheim Multicomponent Stress Test. Psychiatry Research 198 (106 -‐ 111).
Schlotz, W., Hellhammer, J., Schulz, P., Stone, A.A. (2004). Perceived work overload and chronic worrying predict weekend–weekday differences in the cortisol awakening response. Psychosomatic Medicine 66 (207–214).
Sigma-‐Aldrich, Prodruct Information Caffeine (Anhydrous). retrieved 14 november 2013 from
www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-‐aldrich/docs/Sigma-‐ Aldrich/Product_Information_Sheet/c0750pis.pdf.
Snel, J., Lorist, M. M., Tieges, Z. (2004). Coffee, Caffeine, and cognitive performance. CRC
Press, UvA DARE. (53-‐72).
St. Claire, L., Hayward, R. C., Roger, P. J.(2010). Interactive Effects of Caffeine Consumption and Stressful Circumstances on Components of Stress: Caffeine Makes Men Less, But Women More Effective as Partners Under Stress. Journal of Applied Social Psychology, Vol.
40, Issue 12 (3106-‐3129).
Ulrich-‐Lai, Y. M., Herman, J. P. (2009). Neural regulation of endocrine and autonomic stress responses. Nature, Vol. 10 (397-‐409).
Bijlage 1: De Trier Social Stress Test
Voorafgaand aan de daadwerkelijke test dient de proefpersoon al minstens 5 minuten aan de monitoren te liggen om een basisbeeld te krijgen van het stressniveau van de persoon. De test zelf bestaat uit drie onderdelen. Het eerste onderdeel bestaat uit het voorbereiden van een presentatie dat kan worden gezien als een onderdeel van een sollicitatiegesprek. De proefpersoon wordt gevraagd in 5 minuten een presentatie van 5 minuten voor te bereiden voor een tweekoppige jury. Het is toegestaan voor de kandidaat om tijdens de presentatie gebruik te maken van pen en papier ter voorbereiding van de presentatie. In het tweede onderdeel moet de kandidaat deze presentatie geven, maar wordt op het moment van beginnen de aantekeningen van de proefpersoon weggehaald door de jury. Hierdoor moet de kandidaat de presentatie doen zonder de gemaakte aantekeningen. Als de kandidaat de 5 minuten niet vol krijgt, wordt hij of zij verzocht toch door te gaan met presenteren totdat de 5 minuten zijn verstreken. De presentatie wordt vervolgens afgesloten door een mentale aritmische test. Hierin moet de kandidaat gedurende 5 minuten in stappen van 13 terug tellen vanaf het getal 1022. Als de kandidaat een fout maakt, moet deze opnieuw beginnen. Om een zo objectief mogelijke meting te verkrijgen is het noodzakelijk dat de tweekoppige jury zich beperkt tot het in goede banen leiden van de test. Dit houdt in dat gedurende het hele onderzoek de juryleden een neutrale gezichtsuitdrukking hebben en enkel met de proefpersoon communiceren wanneer nodig is.
Bijlage 2: Vragenlijst Proefpersonen
1. Man/vrouw
2. Vrouw: anticonceptie ja/nee
3. Gemiddelde koppen koffie/cafeïne houdende dranken per dag
4. Ervaar je dagelijks stress? En in welke mate?
Weinig 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Veel
5. Denk jij dat stress een positief of negatief effect heeft op je prestatievermogen? En waarom?
6. Hoe stressvol heb jij deze test ervaren?
·∙ Presentatie voorbereiden: Ontspannend 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Gestrest ·∙ Presentatie geven: Ontspannend 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Gestrest ·∙ A-‐ritmische test: Ontspannend 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Gestrest
7. Wat denk je wat voor pil je van te voren toegediend hebt gekregen?
8. Heb je cafeïne houdende dranken genuttigd voor het onderzoek? En hoeveel?
Bijlage 3: Datatabellen
Matlab function analyseData.m
%% This file analyses the pre-‐processed data % pre-‐process the data
% calculate average and variance per group % conclude
function analyseData(data,tijden) %% Pre-‐process the data
[peak_data, phases] = prepData(data,tijden);
%% Calculate avg and variance per phase of the test % means for all phases
av = zeros(3,1); for i=1:size(phases,1)
av(i,1) = mean(phases(i,:))*0.1; end
%% Conclude pt 1
% get the amount of peaks, significant peaks and averages disp(peak_data);
disp(av); end
Matlab function prepData.m
%% This file pre-‐processes the GSR data % import data
% smoothen data % produce DoSC
% extract peakdensity per experimentpart
function [all_peaks,phases] = prepData(data,tijden) % constants
sigma = 32;
percentage = 0.33; %% Apply convolution % create gaussian kernel kernel = gausKer(sigma); % apply convolution blur = conv(data,kernel); blur = blur(64:end-‐64); blur = conv(blur,kernel); blur = blur(64:end-‐64);
%% chop up the data three ways
phases = [blur(tijden(1):tijden(2)-‐640);blur(tijden(2):tijden(3)-‐640); ... blur(tijden(3):tijden(4))];
%% retrieve DoSC dosc_blur_total = [];
dosc = zeros(size(phases,1),size(phases,2)); % for all points calculate DoSC
for i=1:size(phases,1) for j=2:size(phases,2)
% only interested in positive peaks if (phases(i,j) -‐ phases(i,j-‐1)) > 0
dosc(i,j) = phases(i,j) -‐ phases(i,j-‐1); end
end
% smoothen the dosc
dosc_blur = conv(dosc(i,:),kernel);
dosc_blur = conv(dosc_blur(32:end-‐32),kernel); dosc_blur = conv(dosc_blur(32:end-‐32),kernel);
dosc_blur_total = [dosc_blur_total; dosc_blur(32:end-‐32)];
end
%% analyse DoSC, threshold is 30% of highest peak of the test % for each phase find peaks
all_peaks = zeros(3,2); for i=1:size(dosc_blur_total,1) tot_peaks = findpeaks(dosc_blur_total(i,:)); all_peaks(i,1) = size(tot_peaks,2); thresh = percentage*max(dosc_blur_total(i,:)); for j=1:size(tot_peaks,2)
if tot_peaks(j) > thresh
all_peaks(i,2) = all_peaks(i,2) + 1; end
end end end
Matlab function gausKer.m
function gaussianKernel = gausKer(Sigma) M = floor(Sigma-‐0.1)+1;
X = -‐M : M ;
% calculate the Gaussian function h = exp(-‐(X.*X)/(2*Sigma*Sigma));
% When using sum(sum(Gauss(sigma))) we expect to have a total sum of the % chances: 1. We did not get this result, instead we got 1.0279. This
% is surely the because the kernel was not normalised well. This can be % avoided by dividing the kernel by the sum of it's elements.
gaussianKernel = h/sum(h(:)); end
