Emotional ratings and skin conductance response to visual, auditory and haptic stimuli

Participanți

În experiment au participat o sută de voluntari sănătoși (medie=26,88 ani; SD=9,11; interval: de la 18 la 71 de ani; 61 de femei). Toți participanții, cu excepția a 9, au declarat că sunt dreptaci. Preselecția prealabilă a permis doar participanților cu vedere normală (sau corectată la normal), fără antecedente de tulburări neurologice, psihologice sau psihiatrice și fără deficiențe tactile sau auditive să ia parte la experiment. Participanții au fost recrutați de la Universitatea din Sussex, au fost naivi în ceea ce privește scopul experimentului, au fost plătiți pentru participarea lor și și-au dat consimțământul informat în scris. Studiul a fost efectuat în conformitate cu principiile Declarației de la Helsinki și a fost aprobat de comitetul de etică al Universității din Sussex (Sciences & Technology Cross-Schools Research Ethics Committee, Ref: ER/EG296/1).

Configurare și procedură de achiziție

Participanții au fost invitați să se așeze confortabil în fața unui ecran de calculator. Am plasat electrozi de înregistrare SC (electrozi GSR, Shimmer®) la degetul arătător și inelar al mâinii stângi a participanților (ca în ref. 35), așa cum se arată în Fig. 1.

Un interval de timp variabil (aproximativ cinci minute) a fost acordat participanților pentru a se relaxa, a se pregăti pentru experiment și a se familiariza cu configurația experimentală. În special, în acest interval de timp, participanților li s-a arătat mai întâi de către experimentator cum să își plaseze corect mâna dreaptă peste dispozitivul haptic, iar apoi li s-a cerut să pună în mod repetat mâna dreaptă pe acesta, memorând poziția mâinii astfel încât să o poată reproduce pe tot parcursul experimentului. Mai mult, participanții au fost invitați să găsească o poziție confortabilă pentru mâna stângă, pe care au fost instruiți să nu o miște pe durata experimentului.

La începutul experimentului, participanților li s-a cerut din nou să se relaxeze pentru o durată de 60 s, pentru ca semnalul SC să ajungă la nivelul de bază. La începutul experimentului, înregistrarea SC a fost declanșată și a continuat să funcționeze până la sfârșitul experimentului. Furnizarea fiecărui stimul emoțional a fost marcată ca declanșator emoțional în jurnalul de date pentru a ne ajuta să interpretăm semnificația semnalului SC.

Stimulii emoționali au fost prezentați într-o ordine aleatorie. În special, prezentarea stimulilor a fost complet randomizată, mai degrabă decât randomizată pe blocuri, pentru a evita orice prejudecată de scară legată de modalitatea senzorială (adică, participanții adoptând scale diferite în funcție de modalitatea senzorială). Înainte de fiecare stimul, în centrul ecranului a apărut o numărătoare inversă de trei secunde, urmată de stimul. Atunci când a fost prezentat un stimul haptic sau auditiv, o propoziție a fost afișată simultan pe ecran (fie „redare audio”, fie „redare haptică”), informându-i pe participanți cu privire la modalitatea senzorială a stimulului care urma. După fiecare stimul, participanții au fost rugați să evalueze stimulul folosind versiunea originală a SAM26 (a se vedea Evaluarea de autoevaluare, de mai jos), evaluând, prin urmare, stimulii în funcție de excitația, valența și dominanța lor26, cu mâna dreaptă. Fiecare dimensiune a SAM a fost prezentată într-o ordine aleatorie, una după alta. După ce a răspuns la ultima dintre întrebările SAM, a început o nouă numărătoare inversă, marcând începutul unei noi încercări. La începutul fiecărei numărători inverse, participanții și-au poziționat mâna dreaptă confortabil pe o cutie neagră din plexiglas care conținea un dispozitiv haptic în aer (Ultrahaptics®), așa cum au învățat anterior în timpul familiarizării. Cutia era deschisă în partea superioară, iar un suport moale pentru încheietura mâinii a fost atașat pe marginea apropiată de participant, astfel încât participanții să își poată plasa confortabil mâna dreaptă deasupra deschiderii, cu palma complet expusă la dispozitivul haptic mid-air la o distanță de 20 cm (Fig. 1). Demn de remarcat, designul cutiei a permis participanților să își poziționeze cu ușurință mâna deasupra dispozitivului într-o manieră standardizată. Mai mult, experimentatorul a asistat participantul pe parcursul experimentului și a repetat încercările în cazul poziționării greșite a mâinii.

Stimuli

Stimuli auditivi

Stimulii auditivi cuprind zece sunete din baza de date IADS (a se vedea tabelul 1) și zece extrase instrumentale din diverse compoziții (a se vedea tabelul 2). Cele zece sunete din IADS au fost selectate în funcție de scorurile lor SAM privind valența și excitarea raportate în lucrări anterioare13. Sunetele IADS au fost selectate astfel încât două sunete să aibă evaluări de excitație ridicată și valență ridicată, două să aibă evaluări de excitație scăzută și valență scăzută, două să aibă evaluări de excitație scăzută și valență ridicată, două să aibă evaluări de excitație ridicată și valență scăzută, iar două să fie definite ca fiind neutre (evaluări de excitație scăzută și valență medie). Cele zece sunete instrumentale au fost evaluate pentru prima dată în această lucrare și constituie o contribuție originală la stadiul actual al tehnologiei. Piesele muzicale au fost considerate o formă „abstractă” de stimulare în studiul nostru. De fapt, piesele instrumentale nu transmit o semnificație imediată ascultătorilor, iar conținutul emoțional al piesei este în schimb legat de caracteristicile din cadrul compoziției (de exemplu, tonalitate, tempo etc.)16,17. Includerea pieselor de muzică clasică în baza noastră de date a fost motivată de interesul recent pentru legătura dintre piesele muzicale și reacțiile emoționale14-17. Toți stimulii auditivi au fost prezentați participanților cu ajutorul unei perechi de căști (Beat Studio, Monster); volumul stimulilor auditivi nu a depășit limita de 90 dB (IADS #275, scream). Durata tuturor stimulilor auditivi IADS selectați a fost de 6 s, cu excepția unuia care a durat 5 s (a se vedea tabelul 1). Durata stimulilor auditivi abstract-clasici putea varia în funcție de propoziția muzicală (a se vedea Tabelul 1).

Stimuli vizuali

Cei douăzeci de stimuli vizuali cuprind 10 imagini din baza de date IAPS și zece imagini abstracte (a se vedea tabelul 1). Cele zece imagini din IAPS au fost selectate în funcție de scorurile lor SAM privind valența și excitarea raportate în lucrări anterioare3. În special, au fost selectate două imagini care aveau evaluări ridicate de arousal și valență ridicată, două care aveau evaluări scăzute de arousal și valență scăzută, două care aveau evaluări scăzute de arousal și valență ridicată și două care aveau evaluări ridicate de arousal și valență scăzută, iar două erau imagini definite ca fiind neutre (evaluări scăzute de arousal și valență medie). Cele zece imagini abstracte au fost selectate în mod arbitrar din lucrările unor artiști renumiți, astfel încât scorurile lor de arousal, valență și dominanță au fost evaluate pentru prima dată în lucrarea de față. Alegerea artei abstracte ca stimulent emoțional a fost inspirată de ansamblul de literatură privind emoțiile, arta și estetica8,36. Prin includerea operelor de artă abstractă în experimentul nostru, am testat stimuli vizuali emoționali care, ca și în cazul pieselor instrumentale din domeniul acustic, nu se referă la o semnificație evidentă. Datele raportate aici ar putea servi la explorarea în continuare a legăturii dintre reacțiile estetice și emoționale. Toți stimulii vizuali au fost prezentați în centrul unui ecran de monitor (26 de inci), plasat la o distanță de aproximativ 40 cm față de participanți, cu centrul aliniat la nivelul ochilor participanților. Stimulii vizuali au fost afișați timp de 15 s.

Stimuli haptici

Două stimuli haptici au fost furnizați cu ajutorul unui dispozitiv haptic în aer liber dezvoltat de Ultrahaptics Ltd (http://ultrahaptics.com/). Această tehnologie haptică mid-air permite crearea de senzații tactile prin intermediul undelor de ultrasunete focalizate, rezultând senzații care pot fi descrise ca fiind ploaie uscată, bufeuri de aer37. Dispozitivul haptic cuprinde o matrice de transductoare ultrasonice 16×16; fiecare transductor poate fi activat individual, în secvență sau simultan cu alte transductoare, creând astfel modele unice care variază în funcție de locație, intensitate, frecvență și durată38. 10 stimuli haptici diferiți utilizați în prezentul experiment sunt prezentați sub formă de modele haptice. Aceste modele au fost selectate dintr-o listă de modele haptice create și validate anterior de Obrist și colegii săi25. Aceste modele variază în ceea ce privește locația (16 locații diferite specificate într-o grilă 4×4) pe palma utilizatorilor, intensitatea (trei niveluri: scăzut – mediu – ridicat), frecvența (cinci opțiuni, interval: 16-256 Hz) și durata (200-600 ms). Vă rugăm să rețineți că astfel de modele au fost concepute pentru mâna dreaptă a utilizatorului și, prin urmare, au fost livrate la mâna dreaptă a participantului, fără a lua în considerare dominanța mâinii.

Evaluarea autoevaluării

Evaluările participanților cu privire la propria reacție emoțională au fost înregistrate cu ajutorul manechinului de autoevaluare (SAM) (a se vedea Fig. 2), o tehnică de evaluare picturală non-verbală care evaluează reacția emoțională de-a lungul a trei componente: Valența (dacă emoția declanșată este pozitivă sau negativă), Excitarea (cât de mult „activează” emoția declanșată) și Dominanța (dacă participantul se simte „în control” asupra emoției), care sunt adesea identificate ca fiind principalii descriptori ai tuturor activărilor emoționale26. SAM a fost propus pentru prima dată de Bradley și Lang 24 și reflectă ideea că emoțiile, așa cum le cunoaștem (de exemplu, frica, bucuria, furia, calmul etc.), pot fi reprezentate pe un spațiu bidimensional care are ca axe ortogonale principale Valența și Excitarea (Arousal). În ciuda faptului că discutarea diferitelor teorii ale emoțiilor depășește scopul acestei lucrări, merită să luăm în considerare avantajul utilizării abordării SAM în comparație cu un chestionar care reflectă un model categoric al emoțiilor (de exemplu, Geneva Emotions Wheel). De fapt, în comparație cu o abordare categorială a emoțiilor27 , această abordare ne-a permis să ocolim implicațiile semantice și idiosincrasiile pe care participanții le-ar fi putut avea în numirea emoției pe care o simțeau39 , concentrându-ne în schimb pe evaluarea propriei lor stări emoționale. Scalele de evaluare au fost afișate pe ecranul computerului. Sub fiecare scală de evaluare a fost prezentată o bară orizontală de aceeași lungime a celor cinci reprezentări picturale ale SAM, cu un cursor în centrul barei. Participanții au avut cele cinci manechine diferite ca referință vizuală pentru fiecare dimensiune emoțională (de exemplu, excitare, valență și dominanță). Participanții puteau regla poziția cursorului deasupra barei cu ajutorul unui mouse manevrat cu mâna dreaptă. Scalele de evaluare variază de la 0 la 100, în trepte de 1 punct, unde 0 corespunde manechinului din extrema stângă, iar 100 manechinului din extrema dreaptă26. A fost utilizată o scală analogică vizuală continuă pentru a lua în considerare o mai mare acuratețe în analiza parametrică a datelor și o mai mare sensibilitate la schimbare în evaluare40. Participanților nu li s-a acordat nicio limită de timp pentru a răspunde la SAM.

Înregistrarea conductanței cutanate și extragerea caracteristicilor

Răspunsul conductanței cutanate (SC) a fost măsurat cu un dispozitiv wireless Shimmer3 GSR+ Unit (Shimmer Sensing, Dublin). Doi electrozi de 8 mm de tip snap style finger TYPE (cum ar fi: Ag-AgCl) de 8 mm (electrozi GSR, Shimmer Sensing) cu o tensiune constantă (0,5 V) au fost fixați pe falangele intermediare ale degetelor arătător și inelar stângi ale participanților. Dispozitivul de înregistrare SC a fost conectat fără fir la un PC pentru a digitiza datele prin intermediul software-ului ShimmerCapture. Parametrul de câștig a fost setat la 10 mSiemeni (μS)/Volt, rezoluția A/D a fost de 12 biți, permițând înregistrarea răspunsurilor cuprinse între 2 și 100 μS.

Care înregistrare a fost analizată cu ajutorul setului de instrumente MATLAB Ledalab. Ca primă etapă, datele au fost eșantionate și curățate de artefacte (a se vedea Validarea tehnică). Extragerea caracteristicilor a fost obținută prin intermediul analizei de deconvoluție continuă41 (CDA). CDA împarte semnalul SC într-o componentă fazică și una tonică, ceea ce facilitează extragerea caracteristicilor legate de evenimente determinate (declanșatoare). Caracteristicile legate de evenimente obținute cu ajutorul CDA sunt prezentate în Tabelul 2, care a fost adaptat din tabelul original prezentat la www.ledalab.de. Vă rugăm să rețineți că, în timp ce declanșatorul care a generat caracteristicile legate de evenimente a fost setat la începutul stimulului, fereastra de timp luată în considerare pentru a calcula caracteristicile legate de evenimente a cuprins întreaga durată a stimulului, plus 4 s (pentru o discuție privind durata acestei ferestre de timp, vă rugăm să consultați secțiunea Note de utilizare și limitări ale bazei de date, de mai jos). Din semnalul brut au fost obținute, de asemenea, caracteristici standard de la minim la maxim (TTP), precum și măsuri globale (deviere medie și maximă, a se vedea tabelul 2).

În general, caracteristicile legate de răspunsul SC au fost legate în mai multe ocazii de răspunsurile emoționale (și, în special, de răspunsurile de excitație ridicată)31-33. Stările emoționale caracterizate de o excitație ridicată se corelează cu activarea unui răspuns de luptă sau de zbor. Un astfel de răspuns este reglementat de sistemul autonom (și, în special, de sistemul simpatic), care, la rândul său, activează nervul sudomotor, declanșând eliberarea de transpirație din glandele sudoripare din pielea mâinii. Un exemplu de semnal SC este prezentat în Fig. 3.