Optimierung von Navigationssystemen basierend auf neurologischen Erkenntnissen

Ziel des Forschungsprojekts ist es, Navigationssysteme zu entwickeln, die die mentalen räumlichen Repräsentationen von Menschen verbessern. Zu diesem Zweck sollen Kartendesignmerkmale identifiziert werden, die für das räumliche Verständnis erforderliche Gehirnzellenstrukturen anregen.

Aufgrund der wachsenden Mobilität von Menschen spielen Navigationssysteme in Autos oder Mobiltelefonen eine immer wichtigere Rolle bei der räumlichen Orientierung. Die "kognitive Karte", die bei der Verwendung solcher Navigationsgeräte im Kopf des Nutzers entsteht, ist jedoch viel fragmentierter, unvollständiger und ungenauer als das mentale Modell des Raums, das beim Lesen einer herkömmlichen gedruckten Karte entsteht. Da die Nutzer immer mehr von digitalen Geräten abhängig werden, die die Orientierungsfähigkeit einschränken, besteht ein dringender Bedarf an der Entwicklung effizienterer Navigationssysteme, die die Orientierungsfähigkeit fördern.

Um die Leistung von Navigationssystemen (z.B. mit head-up displays) zu verbessern, soll ein Konzept entwickelt werden, das sich auf jüngste neurowissenschaftliche Erkenntnisse stützt. Navigations- und Orientierungsprozesse sollen während der Fortbewegung durch eine Umgebung unmittelbar mit internen Kapazitäten des Gehirns in Verbindung gebracht werden. Da neurowissenschaftliche Ergebnisse zeigen, dass das Feuern von Gitterzellen durch Umweltreize wie Wände oder Grenzen beeinflusst wird, ist zu erwarten, dass die Aktivitäten der Gitterzellen im Gehirn durch Kartenelemente stabilisiert werden können. Die Verknüpfung kartenbasierter Navigation mit neuronalen Mechanismen, die bei der menschlichen Orientierung eine entscheidende Rolle spielen, könnte somit den Aufbau räumlicher mentaler Repräsentationen erheblich beschleunigen. Das Lesen von Karten wird dann keine zusätzlichen kognitiven Anstrengungen oder Zeitressourcen von den Nutzern während der Navigation erfordern. Im Gegensatz zu den derzeitigen Navigationssystemen ist daher zu erwarten, dass Navigationssysteme, die diesen neuen Ansatz verwenden, einen unmittelbaren positiven Einfluss auf die Orientierung und die Fahrsicherheit ihrer Nutzer haben werden.

Für die Ermittlung geeigneter Kartenelemente, die in Navigationssystemen implementiert werden können, ist die Durchführung einer Reihe empirischer Studien unter Verwendung von funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRI), elektroenzephalographischer (EEG) Messungen, virtueller Realität (VR) und Verhaltensstudien (Eye Tracking) vorgesehen. Die so gewonnenen Erkenntnisse könnten unser Verständnis von Navigations- und Kartenleseprozessen maßgeblich verändern.

Die Auswirkungen auf die menschliche Orientierungsfähigkeit können erheblich sein, da sich die Projektergebnisse auf das gesamte Spektrum kartografischer Visualisierungen, z. B. in Autos, Flugzeugen oder mobilen Geräten, anwenden lassen. Darüber hinaus könnte der neue kartografische Ansatz auch älteren Menschen, die unter zunehmenden Orientierungsschwierigkeiten leiden, eine wertvolle Navigationshilfe bieten.