Oceny emocjonalne i odpowiedź przewodnictwa skóry na bodźce wzrokowe, słuchowe i haptyczne

Uczestnicy

W eksperymencie wzięło udział stu zdrowych ochotników (średnia=26,88 lat; SD=9,11; zakres: od 18 do 71 lat; 61 kobiet). Wszyscy z wyjątkiem 9 uczestników deklarowali, że są praworęczni. Wstępna selekcja pozwoliła na udział w eksperymencie tylko uczestnikom z normalnym (lub skorygowanym do normalnego) wzrokiem, bez historii zaburzeń neurologicznych, psychologicznych lub psychiatrycznych oraz bez upośledzeń dotykowych lub słuchowych. Uczestnicy zostali zrekrutowani z Uniwersytetu w Sussex, byli naiwni co do celu eksperymentu, otrzymali wynagrodzenie za udział i wyrazili pisemną świadomą zgodę. Badanie przeprowadzono zgodnie z zasadami Deklaracji Helsińskiej i zostało zatwierdzone przez komisję etyczną Uniwersytetu w Sussex (Sciences & Technology Cross-Schools Research Ethics Committee, Ref: ER/EG296/1).

Ustawienie i procedura akwizycji

Uczestników poproszono, aby usiedli wygodnie przed ekranem komputera. Umieściliśmy elektrody rejestrujące SC (GSR Electrodes, Shimmer®) na palcu wskazującym i serdecznym lewej ręki uczestników (jak w ref. 35), jak pokazano na Rys. 1.

Zmienną ilość czasu (około pięciu minut) pozostawiono uczestnikom na relaks, przygotowanie się do eksperymentu i zapoznanie się z układem eksperymentalnym. W szczególności, w tym czasie uczestnicy byli najpierw pokazywani przez eksperymentatora, jak prawidłowo umieścić prawą rękę nad urządzeniem haptycznym, a następnie proszeni o wielokrotne umieszczanie na nim prawej ręki, zapamiętując pozycję ręki tak, aby mogli ją powtórzyć w trakcie eksperymentu. Ponadto uczestnicy zostali poproszeni o znalezienie wygodnej pozycji dla lewej ręki, której polecono im nie ruszać przez cały czas trwania eksperymentu.

Na początku eksperymentu uczestnicy zostali ponownie poproszeni o relaksację przez czas 60 s, aby sygnał SC osiągnął poziom podstawowy. Na początku eksperymentu uruchomiono rejestrację SC, która trwała do końca eksperymentu. Dostarczenie każdego bodźca emocjonalnego było oznaczane jako wyzwalacz emocjonalny w dzienniku danych, aby pomóc nam w interpretacji znaczenia sygnału SC.

Bodźce emocjonalne były prezentowane w randomizowanej kolejności. W szczególności, prezentacja bodźców była całkowicie randomizowana, a nie randomizowana blokowo, w celu uniknięcia tendencyjności skali związanej z modalnością sensoryczną (tj. przyjmowania przez uczestników różnych skal w zależności od modalności sensorycznej). Przed każdym bodźcem na środku ekranu pojawiało się trzysekundowe odliczanie, po którym następował bodziec. Kiedy prezentowany był bodziec dotykowy lub słuchowy, jednocześnie na ekranie wyświetlane było zdanie (albo „odtwarzanie dźwięku” albo „odtwarzanie dotyku”), informujące uczestników o modalności sensorycznej nadchodzącego bodźca. Po każdym bodźcu, uczestnicy byli proszeni o ocenę bodźca przy użyciu oryginalnej wersji SAM26 (patrz Samoocena, poniżej), a więc o ocenę bodźców według ich pobudzenia, walencji i dominacji26 , przy użyciu prawej ręki. Każdy wymiar SAM był prezentowany w randomizowanej kolejności, jeden po drugim. Po udzieleniu odpowiedzi na ostatnie z pytań SAM, rozpoczynało się nowe odliczanie, oznaczające początek nowej próby. Na początku każdego odliczania, uczestnicy ustawiali prawą rękę na czarnym pudełku z pleksiglasu zawierającym urządzenie haptyczne (Ultrahaptics®), tak jak wcześniej nauczyli się podczas zapoznania. Pudełko było otwarte w górnej części, a miękka podpórka na nadgarstek była przymocowana na krawędzi blisko uczestnika, tak aby uczestnicy mogli wygodnie umieścić prawą rękę nad otworem, z dłonią całkowicie wystawioną na działanie urządzenia haptycznego w odległości 20 cm (Rys. 1). Warto zauważyć, że konstrukcja pudełka pozwalała uczestnikom na łatwe ułożenie dłoni nad urządzeniem w sposób standaryzowany. Ponadto, eksperymentator asystował uczestnikowi podczas całego eksperymentu i powtarzał próby w przypadku nieprawidłowego ułożenia ręki.

Bodźce

Bodźce słuchowe

Bodźce słuchowe obejmują dziesięć dźwięków z bazy danych IADS (patrz Tabela 1) oraz dziesięć fragmentów instrumentalnych z różnych kompozycji (patrz Tabela 2). Dziesięć dźwięków z IADS zostało wybranych na podstawie ich wyników SAM w zakresie walencji i pobudzenia, odnotowanych w poprzednich pracach13. Dźwięki IADS zostały dobrane w taki sposób, że dwa dźwięki miały wysoką ocenę pobudzenia i wysoką ocenę walencji, dwa miały niską ocenę pobudzenia i niską ocenę walencji, dwa miały niską ocenę pobudzenia i wysoką ocenę walencji, dwa miały wysoką ocenę pobudzenia i niską ocenę walencji, a dwa zostały zdefiniowane jako neutralne (niska ocena pobudzenia i średnia ocena walencji). Dziesięć dźwięków instrumentalnych zostało ocenionych po raz pierwszy w tej pracy i stanowią one oryginalny wkład w aktualny stan wiedzy. Utwory muzyczne zostały uznane w naszym badaniu za „abstrakcyjną” formę stymulacji. W rzeczywistości, utwory instrumentalne nie przekazują słuchaczom bezpośredniego znaczenia, a zawartość emocjonalna utworu jest związana z cechami kompozycji (np. tonalnością, tempem, itp.)16,17. Włączenie do naszej bazy danych utworów muzyki klasycznej było podyktowane niedawnym zainteresowaniem związkiem między utworami muzycznymi a reakcjami emocjonalnymi14-17. Wszystkie bodźce słuchowe były prezentowane uczestnikom za pomocą pary słuchawek (Beat Studio, Monster); głośność bodźców słuchowych nie przekraczała granicy 90 dB (IADS #275, scream). Czas trwania wszystkich wybranych bodźców słuchowych IADS wynosił 6 s, z wyjątkiem jednego trwającego 5 s (por. tab. 1). Czas trwania abstrakcyjno-klasycznych bodźców słuchowych mógł się różnić w zależności od zdania muzycznego (zob. Tabela 1).

Bodźce wizualne

Dwadzieścia bodźców wizualnych składa się z 10 obrazów z bazy IAPS, oraz dziesięciu obrazów abstrakcyjnych (patrz Tabela 1). Dziesięć obrazów z IAPS zostało wybranych na podstawie ich wyników SAM w zakresie walencji i pobudzenia, opisanych w poprzednich pracach3. W szczególności wybrano dwa obrazy o wysokim poziomie pobudzenia i wysokiej ocenie walencji, dwa o niskim poziomie pobudzenia i niskiej ocenie walencji, dwa o niskim poziomie pobudzenia i wysokiej ocenie walencji, dwa o wysokim poziomie pobudzenia i niskiej ocenie walencji oraz dwa obrazy zdefiniowane jako neutralne (niskie pobudzenie i średnia ocena walencji). Dziesięć obrazów abstrakcyjnych wybrano arbitralnie z dzieł znanych artystów, dzięki czemu ich wskaźniki pobudzenia, walencji i dominacji były oceniane w niniejszej pracy po raz pierwszy. Wybór sztuki abstrakcyjnej jako bodźca emocjonalnego został zainspirowany literaturą na temat emocji, sztuki i estetyki8,36. Włączając dzieła sztuki abstrakcyjnej do naszego eksperymentu, testujemy emocjonalne bodźce wizualne, które, tak jak w przypadku utworów instrumentalnych w sferze akustycznej, nie odnoszą się do oczywistego znaczenia. Dane przedstawione w niniejszym raporcie mogą posłużyć do dalszych badań nad związkiem między reakcjami estetycznymi i emocjonalnymi. Wszystkie bodźce wizualne były prezentowane na środku ekranu monitora (26 cali), umieszczonego w odległości około 40 cm od uczestników, ze środkiem ustawionym na poziomie oczu uczestników. Bodźce wizualne były wyświetlane przez 15 s.

Bodźce haptyczne

Dziesięć bodźców haptycznych było dostarczanych za pomocą urządzenia haptycznego umieszczonego w powietrzu, opracowanego przez Ultrahaptics Ltd (http://ultrahaptics.com/). Ta technologia haptyczna mid-air pozwala na tworzenie wrażeń dotykowych poprzez zogniskowane fale ultradźwiękowe, co skutkuje wrażeniami, które można opisać jako suchy deszcz, puff powietrza37. Urządzenie haptyczne składa się z tablicy ultradźwiękowych przetworników 16×16; każdy przetwornik może być aktywowany indywidualnie, sekwencyjnie lub jednocześnie z innymi przetwornikami, tworząc w ten sposób unikalne wzory różniące się lokalizacją, intensywnością, częstotliwością i czasem trwania38.Dziesięć różnych bodźców haptycznych użytych w obecnym eksperymencie jest przedstawionych w formie wzorów haptycznych. Wzorce te zostały wybrane z listy wzorców haptycznych stworzonej i uprzednio zweryfikowanej przez Obrista i współpracowników25. Wzorce te różnią się lokalizacją (16 różnych lokalizacji określonych w siatce 4×4) na dłoni użytkownika, intensywnością (trzy poziomy: niski – średni – wysoki), częstotliwością (pięć opcji, zakres: 16-256 Hz) i czasem trwania (200-600 ms). Należy pamiętać, że takie wzory zostały zaprojektowane dla prawej ręki użytkownika, a zatem były dostarczane do prawej ręki uczestnika, bez uwzględnienia dominacji ręki.

Ocena własnej reakcji emocjonalnej

Oceny uczestników dotyczące ich własnej reakcji emocjonalnej były rejestrowane przy użyciu Manekina Samooceny (SAM) (patrz Ryc. 2), niewerbalnej obrazowej techniki oceny oceniającej reakcję emocjonalną w oparciu o trzy komponenty: Valence (czy wywołana emocja jest pozytywna czy negatywna), Arousal (jak bardzo wywołana emocja jest „aktywizująca”) oraz Dominance (czy uczestnik czuje się „pod kontrolą” emocji), które są często identyfikowane jako główne deskryptory wszystkich aktywacji emocjonalnych26. SAM została po raz pierwszy zaproponowana przez Bradleya i Langa 24 i odzwierciedla ideę, że emocje, jakie znamy (tj. strach, radość, gniew, spokój, itp.) mogą być reprezentowane na dwuwymiarowej przestrzeni, której głównymi osiami ortogonalnymi są Walencja i Wzbudzenie. Mimo że omawianie różnych teorii emocji wykracza poza ramy niniejszego opracowania, warto rozważyć zalety zastosowania podejścia SAM w porównaniu z kwestionariuszem odzwierciedlającym kategoryczny model emocji (np. Genewskie Koło Emocji). W rzeczywistości, w porównaniu z kategorialnym podejściem do emocji27 , podejście to pozwoliło nam ominąć implikacje semantyczne i idiosynkrazje, jakie uczestnicy mogli mieć w nazywaniu emocji, które odczuwali39 , skupiając się w zamian na ocenie ich własnego stanu emocjonalnego. Skale ocen były wyświetlane na ekranie komputera. Pod każdą skalą ocen prezentowano poziomy pasek tej samej długości co pięć obrazowych reprezentacji SAM, z kursorem na środku paska. Uczestnicy mieli do dyspozycji pięć różnych manekinów jako wizualne odniesienie dla każdego wymiaru emocjonalnego (tj. pobudzenia, walencji i dominacji). Uczestnicy mogli regulować położenie kursora na pasku za pomocą myszy manewrowanej prawą ręką. Skale oceny wahają się od 0 do 100, w krokach co 1 punkt, gdzie 0 odpowiada skrajnie lewemu manekinowi, a 100 skrajnie prawemu manekinowi26. Zastosowano ciągłą wizualną skalę analogową, aby zapewnić większą dokładność w parametrycznej analizie danych i większą wrażliwość na zmiany w ocenie40. Uczestnikom nie dano limitu czasu na udzielenie odpowiedzi SAM.

Rejestracja przewodnictwa skóry i ekstrakcja cech

Reakcja przewodnictwa skóry (SC) była mierzona za pomocą bezprzewodowego urządzenia Shimmer3 GSR+ Unit (Shimmer Sensing, Dublin). Dwie 8-milimetrowe elektrody typu snap style (takie jak: Ag-AgCl) (elektrody GSR, Shimmer Sensing) o stałym napięciu (0,5 V) zostały przymocowane do paliczków pośrednich lewego palca wskazującego i serdecznego uczestników. Urządzenie rejestrujące SC było połączone bezprzewodowo z komputerem PC w celu digitalizacji danych za pomocą oprogramowania ShimmerCapture. Parametr wzmocnienia był ustawiony na 10 mSiemens (μS)/ Volt, rozdzielczość A/D wynosiła 12 bitów, co pozwalało na rejestrację odpowiedzi w zakresie od 2 do 100 μS.

Każde nagranie było analizowane przy użyciu pakietu narzędzi MATLAB Ledalab. W pierwszym etapie dane zostały poddane downsamplingowi i oczyszczeniu z artefaktów (patrz Walidacja techniczna). Ekstrakcję cech uzyskano za pomocą ciągłej analizy dekonwolucji41 (CDA). CDA dzieli sygnał SC na składową fazową i toniczną, co ułatwia ekstrakcję cech związanych z określonymi zdarzeniami (triggerami). Cechy związane ze zdarzeniami uzyskane za pomocą CDA przedstawiono w tabeli 2, która została zaadaptowana z oryginalnej tabeli przedstawionej na stronie www.ledalab.de. Należy zwrócić uwagę, że podczas gdy wyzwalacz wywołujący cechy związane ze zdarzeniem był ustawiony na początku bodźca, okno czasowe brane pod uwagę przy obliczaniu cech związanych ze zdarzeniem obejmowało cały czas trwania bodźca plus 4 s (dyskusja na temat długości tego okna czasowego znajduje się w części Uwagi o użytkowaniu i ograniczeniach bazy danych, poniżej). Standardowe cechy trough-to-peak (TTP) zostały również uzyskane z surowego sygnału, jak również miary globalne (średnie i maksymalne odchylenie, patrz Tabela 2).

Ogólnie, cechy związane z odpowiedzią SC zostały wielokrotnie powiązane z reakcjami emocjonalnymi (a w szczególności z reakcjami o wysokim pobudzeniu)31-33. Stany emocjonalne charakteryzujące się wysokim pobudzeniem korelują z aktywacją odpowiedzi typu „walcz lub uciekaj”. Reakcja ta jest regulowana przez układ autonomiczny (a w szczególności przez układ współczulny), który z kolei aktywuje nerw sudomotoryczny, wyzwalając uwalnianie potu z gruczołów potowych znajdujących się na skórze dłoni. Przykład sygnału SC przedstawiono na ryc. 3.

.