Évaluations émotionnelles et réponse de la conductance cutanée aux stimuli visuels, auditifs et haptiques

Participants

Une centaine de volontaires en bonne santé ont participé à l’expérience (moyenne=26,88 ans ; écart-type=9,11 ; fourchette : de 18 à 71 ans ; 61 femmes). Tous les participants sauf 9 ont déclaré être droitiers. Lors de la présélection, seuls les participants ayant une vision normale (ou corrigée à la normale), sans antécédents de troubles neurologiques, psychologiques ou psychiatriques, et sans déficience tactile ou auditive ont pu prendre part à l’expérience. Les participants ont été recrutés à l’Université de Sussex, n’ont pas été informés de l’objectif de l’expérience, ont été rémunérés pour leur participation et ont donné leur consentement éclairé par écrit. L’étude a été menée conformément aux principes de la Déclaration d’Helsinki et a été approuvée par le comité d’éthique de l’Université du Sussex (Sciences & Technology Cross-Schools Research Ethics Committee, Ref : ER/EG296/1).

Mise en place et procédure d’acquisition

Les participants ont été invités à s’asseoir confortablement devant un écran d’ordinateur. Nous avons placé des électrodes d’enregistrement SC (électrodes GSR, Shimmer®) à l’index et à l’annulaire de la main gauche des participants (comme dans la réf. 35) comme indiqué sur la figure 1.

Un temps variable (environ cinq minutes) a été accordé aux participants pour se détendre, se préparer à l’expérience et se familiariser avec le dispositif expérimental. En particulier, dans ce laps de temps, les participants ont d’abord été montrés par l’expérimentateur comment placer correctement leur main droite sur le dispositif haptique, puis il leur a été demandé de poser plusieurs fois leur main droite dessus, en mémorisant la position de la main afin de pouvoir la reproduire tout au long de l’expérience. De plus, les participants étaient invités à trouver une position confortable pour la main gauche, qu’ils avaient pour consigne de ne pas bouger pendant toute la durée de l’expérience.

Au début de l’expérience, il a été demandé aux participants de se détendre à nouveau pendant une durée de 60 s, pour que le signal SC atteigne la ligne de base. Au début de l’expérience, l’enregistrement SC a été déclenché et maintenu jusqu’à la fin de l’expérience. La délivrance de chaque stimulus émotionnel a été marquée comme un déclencheur émotionnel dans le journal des données pour nous aider à interpréter la signification du signal SC.

Les stimuli émotionnels ont été présentés dans un ordre aléatoire. En particulier, la présentation des stimuli était complètement randomisée, plutôt que randomisée par bloc, pour éviter tout biais d’échelle lié à la modalité sensorielle (c’est-à-dire que les participants adoptent des échelles différentes selon la modalité sensorielle). Avant chaque stimulus, un compte à rebours de trois secondes apparaissait au centre de l’écran, suivi du stimulus. Lorsqu’un stimulus haptique ou auditif était présenté, une phrase s’affichait simultanément à l’écran (soit « playing audio » ou « playing haptics »), informant les participants sur la modalité sensorielle du stimulus à venir. Après chaque stimulus, les participants étaient invités à évaluer le stimulus en utilisant la version originale du SAM26 (voir Évaluation de l’auto-évaluation, ci-dessous), donc en évaluant les stimuli selon leur excitation, leur valence et leur dominance26, avec la main droite. Chaque dimension du SAM était présentée dans un ordre aléatoire, l’une après l’autre. Après avoir répondu à la dernière question du SAM, un nouveau compte à rebours commençait, marquant le début d’un nouvel essai. Au début de chaque compte à rebours, les participants plaçaient confortablement leur main droite sur une boîte en plexiglas noir contenant un dispositif haptique (Ultrahaptics®), comme ils l’avaient appris lors de la familiarisation. La boîte était ouverte sur le côté supérieur, et un support souple pour le poignet était fixé sur le bord près du participant, de sorte que les participants pouvaient placer confortablement leur main droite sur l’ouverture, avec la paume complètement exposée au dispositif haptique à une distance de 20 cm (Fig. 1). Il convient de noter que la conception de la boîte a permis aux participants de positionner facilement leur main au-dessus du dispositif de manière standardisée. De plus, l’expérimentateur a assisté le participant tout au long de l’expérience et a répété les essais en cas de mauvais positionnement de la main.

Stimuli

Stimuli auditifs

Les stimuli auditifs comprennent dix sons de la base de données IADS (voir tableau 1), et dix extraits instrumentaux de diverses compositions (voir tableau 2). Les dix sons de l’IADS ont été sélectionnés en fonction de leurs scores SAM sur la valence et l’excitation rapportés dans des travaux antérieurs13. Les sons de l’IADS ont été sélectionnés de manière à ce que deux d’entre eux aient un niveau d’excitation élevé et une valence élevée, deux aient un niveau d’excitation faible et une valence faible, deux aient un niveau d’excitation faible et une valence élevée, deux aient un niveau d’excitation élevé et une valence faible, et deux aient été définis comme neutres (niveau d’excitation faible et valence moyenne). Les dix sons instrumentaux ont été évalués pour la première fois dans ce travail, et constituent une contribution originale à l’état de l’art. Les pièces musicales ont été considérées comme une forme « abstraite » de stimulation dans notre étude. En effet, les pièces instrumentales ne transmettent pas de signification immédiate aux auditeurs, et le contenu émotionnel de la pièce est plutôt lié aux caractéristiques de la composition (par exemple, la tonalité, le tempo, etc.)16,17. L’inclusion de morceaux de musique classique dans notre base de données a été motivée par l’intérêt récent pour le lien entre les morceaux de musique et les réactions émotionnelles14-17. Tous les stimuli auditifs ont été présentés aux participants au moyen d’une paire d’écouteurs (Beat Studio, Monster) ; le volume des stimuli auditifs ne dépassait pas la limite de 90 dB (IADS #275, cri). La durée de tous les stimuli auditifs IADS sélectionnés était de 6 s, sauf un qui durait 5 s (voir tableau 1). La durée des stimuli auditifs abstraits-classiques pouvait varier en fonction de la phrase musicale (voir tableau 1).

Stimuli visuels

Les vingt stimuli visuels comprennent dix images de la base de données IAPS, et dix images abstraites (voir tableau 1). Les dix images de la base de données IAPS ont été sélectionnées en fonction de leurs scores SAM de valence et d’excitation rapportés dans des travaux antérieurs3. En particulier, deux images ont été sélectionnées en fonction de leur niveau d’éveil et de valence élevés, deux en fonction de leur niveau d’éveil et de valence faibles, deux en fonction de leur niveau d’éveil et de valence élevés, deux en fonction de leur niveau d’éveil et de valence faibles, et deux images définies comme neutres (niveau d’éveil faible et valence moyenne). Les dix images abstraites ont été choisies arbitrairement parmi les œuvres d’artistes renommés, de sorte que leurs scores d’éveil, de valence et de dominance ont été évalués pour la première fois dans le présent travail. Le choix de l’art abstrait comme stimulus émotionnel a été inspiré par l’ensemble de la littérature sur les émotions, l’art et l’esthétique8,36. En incluant des œuvres d’art abstraites dans notre expérience, nous testons des stimuli visuels émotionnels qui, comme pour les pièces instrumentales dans le domaine acoustique, ne sont pas liés à une signification évidente. Les données rapportées ici pourraient servir à explorer davantage le lien entre les réactions esthétiques et émotionnelles. Tous les stimuli visuels ont été présentés au centre d’un écran de moniteur (26 pouces), placé à environ 40 cm des participants, le centre étant aligné au niveau des yeux des participants. Les stimuli visuels ont été affichés pendant 15 s.

Stimuli haptiques

Dix stimuli haptiques ont été délivrés au moyen d’un dispositif haptique à mi-air développé par Ultrahaptics Ltd (http://ultrahaptics.com/). Cette technologie haptique mid-air permet la création de sensations tactiles par le biais d’ondes ultrasonores focalisées, ce qui entraîne des sensations qui peuvent être décrites comme une pluie sèche, des bouffées d’air37. Le dispositif haptique comprend un réseau de transducteurs ultrasoniques 16×16 ; chaque transducteur peut être activé individuellement, en séquence ou simultanément avec d’autres transducteurs, créant ainsi des motifs uniques variant en termes d’emplacement, d’intensité, de fréquence et de durée38.Les dix stimuli haptiques différents utilisés dans la présente expérience sont présentés sous la forme de motifs haptiques. Ces motifs ont été sélectionnés à partir d’une liste de motifs haptiques créés et validés précédemment par Obrist et ses collègues25. Ces motifs varient en termes d’emplacement (16 emplacements différents spécifiés dans une grille 4×4) sur la paume de l’utilisateur, d’intensité (trois niveaux : faible – moyen – élevé), de fréquence (cinq options, plage : 16-256 Hz) et de durée (200-600 ms). Veuillez noter que ces motifs ont été conçus pour la main droite de l’utilisateur, et ont donc été délivrés à la main droite du participant, sans tenir compte de la dominance de la main.

Évaluation de l’auto-évaluation

Les évaluations par les participants de leur propre réaction émotionnelle ont été enregistrées à l’aide du Mannequin d’auto-évaluation (SAM) (voir Fig. 2), une technique d’évaluation picturale non verbale évaluant la réaction émotionnelle selon trois composantes : Valence (si l’émotion suscitée est positive ou négative), Arousal (à quel point l’émotion suscitée est « activante »), et Dominance (si le participant se sent « en contrôle » de l’émotion), qui sont souvent identifiés comme les principaux descripteurs de toutes les activations émotionnelles26. Le SAM a été proposé pour la première fois par Bradley et Lang 24, et reflète l’idée que les émotions telles que nous les connaissons (c’est-à-dire la peur, la joie, la colère, le calme, etc.) peuvent être représentées sur un espace bidimensionnel dont les principaux axes orthogonaux sont Valence et Arousal. Bien que la discussion des différentes théories des émotions dépasse le cadre de cet article, il convient de considérer l’avantage d’utiliser l’approche SAM par rapport à un questionnaire reflétant un modèle catégorique des émotions (c’est-à-dire la roue des émotions de Genève). En fait, par rapport à une approche catégorielle des émotions27, cette approche nous a permis de contourner l’implication sémantique et les idiosyncrasies que les participants auraient pu avoir en nommant l’émotion qu’ils ressentaient39, en se concentrant plutôt sur l’évaluation de leur propre état émotionnel. Les échelles d’évaluation étaient affichées sur l’écran de l’ordinateur. Sous chaque échelle de notation, une barre horizontale de la même longueur que les cinq représentations picturales de SAM était présentée avec un curseur au centre de la barre. Les participants avaient les cinq mannequins différents comme référence visuelle pour chaque dimension émotionnelle (c’est-à-dire l’éveil, la valence et la dominance). Les participants pouvaient régler la position du curseur sur la barre au moyen d’une souris manœuvrée de la main droite. Les échelles d’évaluation vont de 0 à 100, par pas de 1 point, où 0 correspond à l’extrême gauche du mannequin, et 100 à l’extrême droite26. Une échelle visuelle analogique continue a été utilisée pour tenir compte d’une plus grande précision dans l’analyse des données paramétriques et d’une plus grande sensibilité au changement dans l’évaluation40. Aucune limite de temps n’a été donnée aux participants pour répondre au SAM.

Enregistrement de la conductance cutanée et extraction des caractéristiques

La réponse de la conductance cutanée (SC) a été mesurée avec un dispositif sans fil Shimmer3 GSR+ Unit (Shimmer Sensing, Dublin). Deux électrodes de 8 mm de type  » snap style finger TYPE  » (tel que : Ag-AgCl) (électrodes GSR, Shimmer Sensing) avec une tension constante (0,5 V) ont été fixées sur les phalanges intermédiaires de l’index et de l’annulaire gauches des participants. Le dispositif d’enregistrement du RSG était connecté sans fil à un PC pour numériser les données grâce au logiciel ShimmerCapture. Le paramètre de gain a été fixé à 10 mSiemens (μS)/Volt, la résolution A/D était de 12 bits, permettant d’enregistrer des réponses allant de 2 à 100 μS.

Chaque enregistrement a été analysé à l’aide de la boîte à outils Ledalab de MATLAB. Dans un premier temps, les données ont été déséchantillonnées et nettoyées des artefacts (voir validation technique). L’extraction des caractéristiques a été obtenue par une analyse de déconvolution continue41 (CDA). La CDA divise le signal SC en une composante phasique et une composante tonique, ce qui facilite l’extraction des caractéristiques liées à des événements déterminés (déclencheurs). Les caractéristiques liées aux événements obtenues avec l’ACD sont présentées dans le tableau 2, qui a été adapté du tableau original présenté sur www.ledalab.de. Veuillez noter que, bien que le déclencheur déclenchant les caractéristiques liées à l’événement ait été fixé au début du stimulus, la fenêtre temporelle prise en compte pour calculer les caractéristiques liées à l’événement englobe la durée totale du stimulus, plus 4 s (pour une discussion sur la durée de cette fenêtre temporelle, veuillez vous référer aux Notes d’utilisation et limites de la base de données, ci-dessous). Des caractéristiques standard de creux à crête (TTP) ont également été obtenues à partir du signal brut, ainsi que des mesures globales (déviation moyenne et maximale, voir le tableau 2).

En général, les caractéristiques liées à la réponse SC ont été liées à de multiples occasions à des réponses émotionnelles (et en particulier, à des réponses de forte excitation)31-33. Les états émotionnels caractérisés par une forte excitation sont en corrélation avec l’activation d’une réponse de combat ou de fuite. Cette réponse est régulée par le système autonome (et en particulier par le système sympathique), qui à son tour active le nerf sudomoteur, déclenchant la libération de sueur par les glandes sudoripares de la peau de la main. Un exemple de signal SC est illustré à la figure 3.

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