User experience and information systems development: examining the user's dynamic cognitive changes in the digital environment of businesses and public organizations

Abstract

The usability and effectiveness of digital public services have become increasingly important as municipalities rely more heavily on online platforms to deliver services and communicate with citizens. Despite this transition toward digital governance, many municipal websites remain difficult to navigate, fragmented in their information structure, and poorly aligned with citizens’ needs. Understanding how users interact with and experience municipal digital platforms is therefore essential for improving the accessibility and effectiveness of public digital services. The aim of this dissertation is to investigate the user experience of Greek municipal digital platforms and to examine the cognitive and behavioral processes that occur during user interaction with these systems. The research adopts a multi-method approach that combines traditional usability evaluation methods with neurophysiological techniques in order to provide a comprehensive understanding of citizens’ digital experiences in the public sector. In addition, the dissertation introduces a novel neuroscientific metric, the Neuro-Cognitive Engagement Score (NCES), designed to quantify users’ engagement and cognitive involvement when interacting with digital systems by integrating neurophysiological and behavioral indicators. Chapter 2 presents a preliminary investigation of usability challenges in Greek municipal websites. Using traditional UX evaluation approaches, this exploratory study examines whether early signs of usability deficiencies can be identified in municipal digital environments. The results reveal recurring usability problems, including complex navigation structures, inconsistent information architecture, and limited accessibility of key services. These findings provide an initial indication that municipal digital platforms may not sufficiently support citizens’ interaction needs.Building on these initial observations, Chapter 3 conducts a large-scale systematic evaluation of Greek municipal digital platforms. This study analyzes a substantially larger sample of municipal websites and incorporates citizen-oriented insights in order to assess how effectively municipal platforms support user interaction. The findings reveal widespread usability challenges across municipalities, highlighting structural inconsistencies in information architecture, service accessibility, and digital service integration. While traditional UX evaluation methods provide valuable insights into usability problems, they cannot fully capture the cognitive and emotional processes underlying user interaction. For this reason, Chapter 4 extends the investigation beyond conventional UX research by incorporating neurophysiological techniques. Using electroencephalography (EEG) and eye-tracking, the study examines how users cognitively and emotionally experience Greek municipal websites while interacting with real municipal digital platforms. The findings reveal patterns of attention allocation, cognitive load, and engagement during user interaction. Within this context, the Neuro-Cognitive Engagement Score (NCES) is proposed as a composite indicator capable of capturing the intensity of users’ cognitive engagement in digital environments.Drawing on the insights generated from the previous studies, Chapter 5 advances a design-oriented contribution aimed at improving citizen interaction with municipal digital services. Instead of proposing a single unified platform, the dissertation introduces a neurocognitive-informed design framework that bridges empirical findings and design practice. The framework is operationalized through a set of design principles and conceptual interface prototypes, developed to address the usability challenges identified in earlier chapters. These design interventions emphasize improved navigational clarity, reduced cognitive load, and enhanced accessibility of public digital information systems. All design elements are grounded in both UX findings and neurophysiological evidence related to user engagement and interaction patterns. Overall, this dissertation contributes to the fields of User Experience Research, Information Systems Development, and Digital Governance by integrating traditional usability evaluation, large-scale UX analysis, and neurophysiological research methods. The findings highlight the importance of user-centered design in public sector digital platforms and provide practical recommendations for improving citizens’ interaction with municipal digital services. Furthermore, the introduction of the Neuro-Cognitive Engagement Score (NCES) offers a novel methodological approach for assessing user engagement in complex digital environments.

Η χρηστικότητα και η αποτελεσματικότητα των ψηφιακών δημόσιων υπηρεσιών αποκτούν ολοένα και μεγαλύτερη σημασία, καθώς οι δήμοι βασίζονται όλο και περισσότερο σε διαδικτυακές πλατφόρμες για την παροχή υπηρεσιών και την επικοινωνία με τους πολίτες. Παρά τη μετάβαση προς την ψηφιακή διακυβέρνηση, πολλές δημοτικές ιστοσελίδες παραμένουν δύσχρηστες, με κατακερματισμένη δομή πληροφοριών και περιορισμένη υποστήριξη των αναγκών των χρηστών. Συνεπώς, η κατανόηση της εμπειρίας των πολιτών κατά την αλληλεπίδρασή τους με τις δημοτικές ψηφιακές πλατφόρμες αποτελεί κρίσιμο παράγοντα για τη βελτίωση της προσβασιμότητας και της αποτελεσματικότητας των δημόσιων ψηφιακών υπηρεσιών. Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η διερεύνηση της εμπειρίας χρήστη στις ψηφιακές πλατφόρμες των ελληνικών δήμων και η κατανόηση των γνωστικών διεργασιών που ενεργοποιούνται κατά την αλληλεπίδραση των χρηστών με τα συστήματα αυτά. Η έρευνα υιοθετεί μια πολυμεθοδολογική προσέγγιση που συνδυάζει παραδοσιακές μεθόδους αξιολόγησης UX με νευροφυσιολογικές τεχνικές, με στόχο την παροχή μιας ολοκληρωμένης κατανόησης της εμπειρίας χρήστη στις ψηφιακές δημόσιες υπηρεσίες. Παράλληλα, η διατριβή προτείνει έναν νέο νευροεπιστημονικό δείκτη αξιολόγησης εμπειρίας, τον Neuro-Cognitive Engagement Score (NCES), ο οποίος συνδυάζει νευροφυσιολογικά δεδομένα και γνωστικές μετρήσεις με σκοπό την αποτύπωση της έντασης της εμπλοκής και της γνωστικής επεξεργασίας των χρηστών κατά την αλληλεπίδρασή τους με ψηφιακά συστήματα. Στο Κεφάλαιο 2 παρουσιάζεται μια προκαταρκτική διερεύνηση των προβλημάτων χρηστικότητας σε ιστοσελίδες ελληνικών δήμων. Μέσω παραδοσιακών μεθόδων αξιολόγησης UX πραγματοποιείται μια αρχική διάγνωση πιθανών δυσκολιών στη χρήση των δημοτικών ψηφιακών πλατφορμών. Τα αποτελέσματα αναδεικνύουν επαναλαμβανόμενα προβλήματα χρηστικότητας, όπως περίπλοκες δομές πλοήγησης, ασυνεπή αρχιτεκτονική πληροφορίας και περιορισμένη προσβασιμότητα βασικών υπηρεσιών. Στο Κεφάλαιο 3 πραγματοποιείται μια μεγάλης κλίμακας συστηματική αξιολόγηση των ψηφιακών πλατφορμών των ελληνικών δήμων. Η ανάλυση βασίζεται σε σημαντικά μεγαλύτερο δείγμα δημοτικών ιστοσελίδων και ενσωματώνει δεδομένα που σχετίζονται με την εμπειρία των πολιτών, προκειμένου να αξιολογηθεί σε ποιο βαθμό οι δημοτικές πλατφόρμες υποστηρίζουν αποτελεσματικά την αλληλεπίδραση των χρηστών. Τα ευρήματα αναδεικνύουν συστηματικές προκλήσεις στη σχεδίαση και την οργάνωση των ψηφιακών υπηρεσιών των δήμων. Παρότι οι παραδοσιακές μέθοδοι αξιολόγησης UX προσφέρουν σημαντικές πληροφορίες για τα προβλήματα χρηστικότητας, δεν αποτυπώνουν πλήρως τις γνωστικές και συναισθηματικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα κατά την αλληλεπίδραση των χρηστών με τις ψηφιακές πλατφόρμες. Για τον λόγο αυτό, στο Κεφάλαιο 4 η έρευνα επεκτείνεται πέρα από τις παραδοσιακές μεθόδους αξιολόγησης UX μέσω της χρήσης νευροφυσιολογικών τεχνικών. Με τη χρήση ηλεκτροεγκεφαλογράφου (EEG) και τεχνολογίας καταγραφής οφθαλμικών κινήσεων (eye-tracking), εξετάζονται τα γνωστικά και συναισθηματικά μοτίβα που αναδύονται κατά την αλληλεπίδραση των χρηστών με πραγματικές δημοτικές ιστοσελίδες. Τα αποτελέσματα προσφέρουν βαθύτερη κατανόηση της κατανομής της προσοχής, του γνωστικού φορτίου και του επιπέδου εμπλοκής των χρηστών κατά τη χρήση των ψηφιακών δημόσιων υπηρεσιών. Αξιοποιώντας τα ευρήματα των προηγούμενων μελετών, το Κεφάλαιο 5 προτείνει μια σχεδιαστικά προσανατολισμένη συμβολή με στόχο τη βελτίωση της αλληλεπίδρασης των πολιτών με τις ψηφιακές υπηρεσίες των δήμων. Αντί της πρότασης μιας ενιαίας ψηφιακής πλατφόρμας, η διατριβή εισάγει ένα νευρογνωστικά τεκμηριωμένο πλαίσιο σχεδιασμού, το οποίο γεφυρώνει τα εμπειρικά ευρήματα με την πρακτική του σχεδιασμού. Το προτεινόμενο πλαίσιο υλοποιείται μέσω ενός συνόλου αρχών σχεδιασμού και εννοιολογικών πρωτοτύπων διεπαφής, τα οποία αναπτύχθηκαν για να αντιμετωπίσουν τα προβλήματα ευχρηστίας που εντοπίστηκαν στα προηγούμενα κεφάλαια. Οι σχεδιαστικές αυτές προτάσεις εστιάζουν στη βελτίωση της σαφήνειας πλοήγησης, στη μείωση του γνωστικού φορτίου και στην ενίσχυση της προσβασιμότητας των ψηφιακών δημόσιων υπηρεσιών. Όλα τα στοιχεία του σχεδιασμού βασίζονται άμεσα τόσο σε ευρήματα UX όσο και σε νευροφυσιολογικά δεδομένα που σχετίζονται με την εμπλοκή και τα μοτίβα αλληλεπίδρασης των χρηστών. Συνολικά, η παρούσα διατριβή συμβάλλει στους τομείς της Έρευνας Εμπειρίας Χρήστη, των Πληροφοριακών Συστημάτων και της Ψηφιακής Διακυβέρνησης, προτείνοντας μια ολοκληρωμένη προσέγγιση αξιολόγησης της εμπειρίας χρήστη που συνδυάζει παραδοσιακές μεθόδους UX με νευροεπιστημονικές τεχνικές. Επιπλέον, η εισαγωγή του δείκτη Neuro-Cognitive Engagement Score (NCES) προτείνει ένα νέο πλαίσιο μέτρησης της εμπλοκής των χρηστών σε ψηφιακά περιβάλλοντα, συμβάλλοντας στην ανάπτυξη πιο ανθρωποκεντρικών και αποτελεσματικών ψηφιακών δημόσιων υπηρεσιών.