Lecture on cognitive factors in operative environments

Below is the presentation from the third lecture in the Operational psychology master's course (in Norwegian). The lecture covers dynamic decision environments, mental models, decision-making, naturalistic decision-making, situation awareness, team decision-making, shared mental models, team cognition, team situation awareness, and finally gave examples from my own research.

Introductory lecture to operational psychology master course

In the spring semester of 2014, we started offering a master's course in Operational psychology. I was responsible for the course, but used extensive guest lecturers, where experts in each respective field was asked to cover a topic. The course topics were:

1. Introduction to the field of Human Factors (me)
2. Operative cooperation, leadership and communication (Roar Espevik)
3. Cognitive processes in operative settings (me)
4. Individual differences in operative situations (Paul Bartone)
5. Care of personnel after critical incidents (Jarle Eid)
6. Human error and accident causes (Kathryn Mearns)

Below is my introductory lecture (in Norwegian). The lecture localized the field of Human Factors within the rest of psychology, and discussed it's history, topics, methods, and gave samples from research and application (including an overview of our research group).

Paper introducing the methodology of the similarity index in field studies

Early in my post-doc project, our research group was contacted by an emergency control centre in a major oil company. The centre handles incidents on offshore oil and gas rigs, events like fires or gas leaks, heavy weather or ships on collision course. The centre's task is to construct a coherent image of the emergency based on the incoming information, and to advise and organize the different resources involved in handling the emergency. The centre wanted our help to identify areas for further improving their emergency handling.

My initial approach to the request was to develop measures for individual and team mental representation. That is, does each team member have a good idea of what's going on at the oil rig, and does the team as a whole have a good idea of this? However, it quickly became apparent that since both actual events and training exercises in this setting are non-transparent, dynamic and interactive, it would be challenging to establish a ground truth for what the different team members should be expected to know at different times through an exercise.

We arranged a series of unstructured and semistructured training exercises for all the emergency teams in the organization. At planned intervals we "froze" the exercise, and had all team members answer questions about the situation and the team's work. But the challenge remained of how to assess the responses of these questions. The experts were reluctant to say that a given team member should hold a given bit of information about the situation at a given point in time.

The solution I chose was to compare the answers between the team members. I developed two algorithms that were applicable to all the questions. The first of these returned a value from 0 to 1, indicating how similar your answer was to the rest of the team. The second returned a value from 0 to 1, indicating how similar your answer was to the team leader. I argued that the first calculation should approach a measure of shared mental models, that is, the extent to which the team member had the same representation of the incident as the rest of the team. The second calculation should approach a measure of situation awareness, as a higher score should be associated with more accurate knowledge, given the assumption that the team leader was the best informed member of the team.

As this was a fairly (though not completely) novel methodological approach, before going any further we published a paper that went into some detail on describing the measures and the calculation of the scores. This was published in Journal of Cognitive Engineering and Decision Making: The similarity index as an indicator of SMM and SA in field studies. This paper did not test any research hypotheses, as this was reserved for future papers.

Who is "the brain"? (previously published as a newspaper feature in Norwegian)

Hvem er egentlig denne “hjernen”?

To saker i nyhetsbildet tyder på at det er fristende for oss å tenke på hjernen som noe vi har, heller enn noe vi er. I hvilke situasjoner er det nyttig å studere hjernen direkte, heller enn å studere atferden som hjernen produserer?

Illustrasjon av Flickr-bruker J E Theriot, gjort tilgjengelig med Creative Commons lisens Navngivelse 2.0 Generisk.

Vi ser ofte overskrifter som “Traumer kan endre hjernen” eller “Slik kan dataspill trene hjernen”. Men hvem er egentlig denne “hjernen”? Vel, det er jo oss selv, selvsagt. Du er hjernen din, og hjernen din er deg.

Riktignok mente Descartes at “sjelen” var noe annet enn “kroppen” (altså en dualisme), men dette synet er forlengst forkastet, og all moderne vitenskap og medisin jobber ut fra forutsetningen at hjernen skaper vår opplevelse (en monisme). Derfor oppfatter vi verden ulikt om hjernen påvirkes av skader, medisiner eller forgiftning, og når vi tenker på noe eller føler noe kan vi måle det som endret aktivitet i hjernen. Så når vi endrer oss, er det hjernen som endrer seg. Når mediene velger overskrifter som de nevnt over, må dette skyldes at vi fortsatt tenker på personen som noe annet enn kroppen, selv om vi egentlig vet bedre.

Den tyske professoren Manfred Spitzer skal på fredag 7. november delta på et seminar som i BT ble presentert med undertittelen “en tysk hjerneforsker er på vei til Bergen for å skape dårlig stemning”. Anledningen er promoteringen av Spitzers nyoversatte bok  “Digital demens”. Budskapet hans synes å være at bruken av digitale verktøy endrer de unges hjerne på en måte som er uheldig for læring. Den tyske utgaven av boken fikk i sin tid hard medfart i tyske aviser. De siste dagene har også norske forskere som Fjell og Moser tatt til motmæle mot Spitzers bombastiske påstander.

Det høres rimelig ut at ukritisk bruk av PC og nettbrett på skolen kan være uheldig. Men hvorfor legges det vekt på Spitzers bakgrunn som psykiater og hjerneforsker, og at han mener at bruk av digitale verktøy endrer hjernen? Vi får anta at dette fokuset er valgt fordi det skal gjøre budskapet tydeligere, eller kanskje mer skremmende, enn om han bare hadde sagt at de unges læring blir påvirket. Siden all erfaring endrer hjernen, har Spitzer rett når han sier at hjernen endres av å stirre på en skjerm i fire timer, men det samme kan sies om en heller leser bøker, kjører bil eller står på ski.

Et annet eksempel på at det faller naturlig for oss å skille mellom hjernen og personen, er medieomtalen av en fersk forskningsartikkel fra Bergen. Bakgrunnen er et prisverdig samarbeid mellom tre forskere fra The Choice Lab, NHH, og tre forskere fra Institutt for biologisk og medisinsk psykologi, UiB (for ordens skyld: sistnevnte er mitt tidligere fagmiljø). Det har de siste tiårene blitt vist at de tidligere økonomiske teoriene ikke alene kan forklare hvordan mennesker gjør valg. Når forsøkspersoner tar beslutninger i eksperimenter gjør de ikke alltid det de ville tjent mest på, men er villige til å dele med andre, og er straffende mot de som tar seg til rette. Vi kan forsøke å spørre forsøkspersonene om hvorfor de velger slik, men det er ikke sikkert at de er helt ærlige eller at de forstår valgene sine helt selv.

I slike problemstillinger kan hjerneforskning være nyttig, og det er en slikt “nevro-økonomisk” studie forskerne i Bergen har samarbeidet om. De har studert hvilken del av hjernen som er involvert når en vurderer ulike fordelinger av utbytte mellom to personer. “Hjernen er streng men rettferdig” kunne BT melde. Men er det ikke vi selv som er strenge og rettferdige, heller enn hjernen? Når vi bedømmer ulike fordelinger av goder, så kommer denne bedømmelsen fra hjernen. Og med en tilstrekkelig nøyaktig metode, bør en forvente å finne at hjernen oppfører seg forskjellig når vi bedømmer forskjellig.

Så hvorfor skal vi bruke mye ressurser på å gjøre hjerneavbildning i slike eksperimenter? Svaret på dette er nevnt i siste setning av artikkelen. Her sies det at funnene tyder på at holdning til fordeling av goder bygger på hjernens belønnings-system. Dette tyder på at avvikene i økonomiske valg ikke skyldes tillærte regler, sosial tilhørighet eller lignende, men en mer grunnleggende preferanse for rettferdighet.

Som vi har sett er det fristende å legge vekt på endringer i hjernen når en beskriver forskning på mennesker. Men det burde ikke overraske oss at barn som skiller seg i læringsevne, eller at fordelinger som vurderes ulikt, kan måles som forskjeller i hjernen. Derimot kan hjerneavbildning være nyttig for å forklare hvordan vi utfører en oppgave, og da kan vi finne ut hvilke mekanismer som ligger bak barns læring eller holdning til fordeling av goder.