Deltagare
Etthundra friska frivilliga deltog i försöket (medelvärde=26,88 år; SD=9,11; intervall: från 18 till 71 år; 61 kvinnor). Alla utom nio deltagare uppgav att de var högerhänta. Vid förhandsgranskningen fick endast deltagare med normal (eller korrigerad till normal) syn, utan någon historia av neurologiska, psykologiska eller psykiatriska störningar och utan taktila eller auditiva funktionsnedsättningar delta i experimentet. Deltagarna rekryterades från University of Sussex, var naiva i fråga om experimentets syfte, fick betalt för sitt deltagande och gav skriftligt informerat samtycke. Studien genomfördes i enlighet med principerna i Helsingforsdeklarationen och godkändes av University of Sussex etikkommitté (Sciences & Technology Cross-Schools Research Ethics Committee, Ref: ER/EG296/1).
Förvärvsinställning och förfarande
Deltagarna inbjöds att sitta bekvämt framför en datorskärm. Vi placerade SC-registreringselektroder (GSR-elektroder, Shimmer®) på pek- och ringfingret på deltagarnas vänstra hand (som i ref. 35) enligt figur 1.
(a) Schematisk framställning (till vänster) och bild (till höger) av lådan som innehåller den haptiska anordningen för mid-air. (b) Schematisk framställning (vänster) och bild (höger) av försöksuppställningen. (c) Schematisk framställning av det experimentella förfarandet. Först ombeds deltagaren att slappna av i cirka 5 minuter, följt av en paus på 60 sekunder innan experimentet börjar, en nedräkning på tre sekunder föregår stimulansen, stimulansen visas, SAM-frågor presenteras efter varandra i en slumpmässig ordning, efter att ha svarat på frågorna börjar nedräkningen för nästa stimulans. Hela förfarandet upprepas under hela försöket.
En varierande tid (cirka fem minuter) gavs till deltagarna för att slappna av, göra sig redo för försöket och bekanta sig med försöksuppställningen. Särskilt inom denna tid visades deltagarna först av experimentatorn hur man korrekt placerar sin högra hand över den haptiska anordningen, och sedan ombads de att upprepade gånger lägga sin högra hand på den och memorera handens position så att de kunde upprepa den under hela experimentet. Dessutom uppmanades deltagarna att hitta en bekväm position för den vänstra handen, som de uppmanades att inte flytta under hela experimentet.
I början av experimentet ombads deltagarna återigen att slappna av under 60 s, för att SC-signalen skulle nå baslinjen. I början av experimentet utlöstes SC-registreringen, som fortsatte att löpa fram till experimentets slut. Leveransen av varje känslomässigt stimulus markerades som känslomässig utlösare i dataloggen för att hjälpa oss att tolka innebörden av SC-signalen.
Emotionella stimuli presenterades i en slumpmässig ordning. Särskilt var stimulipresentationen helt randomiserad, snarare än blockrandomiserad, för att undvika all sensorisk-modalitetsrelaterad skalbias (dvs. att deltagarna antar olika skalor beroende på sensorisk modalitet). Före varje stimulus visades en nedräkning på tre sekunder i mitten av skärmen, följt av stimulus. När ett haptiskt eller auditivt stimulus presenterades visades samtidigt en mening på skärmen (antingen ”playing audio” eller ”playing haptics”) som informerade deltagarna om det kommande stimulusets sensoriska modalitet. Efter varje stimulus ombads deltagarna att bedöma stimulus med hjälp av den ursprungliga versionen av SAM26 (se Självskattningsbedömning, nedan), vilket innebär att de med höger hand bedömde stimulus med avseende på upphetsning, valens och dominans26. Varje dimension av SAM presenterades i en slumpmässig ordning, en efter en. Efter att ha svarat på den sista av SAM-frågorna startade en ny nedräkning som markerade början på en ny prövning. I början av varje nedräkning placerade deltagarna sin högra hand bekvämt på en svart plexiglaslåda som innehöll en haptisk anordning i luften (Ultrahaptics®), vilket de tidigare hade lärt sig under förtrogenheten. Lådan var öppen på ovansidan och ett mjukt stöd för handleden fästes på kanten nära deltagaren, så att deltagarna bekvämt kunde placera sin högra hand över öppningen, med handflatan helt exponerad för den haptiska anordningen i luften på ett avstånd av 20 cm (fig. 1). Noterbart är att lådans utformning gjorde det möjligt för deltagarna att enkelt placera sin hand ovanför enheten på ett standardiserat sätt. Dessutom assisterade experimentatorn deltagaren under hela experimentet och upprepade försöken om handen placerades fel.
Stimuli
Auditiva stimuli
De auditiva stimuli består av tio ljud från IADS-databasen (se tabell 1) och tio instrumentala utdrag från olika kompositioner (se tabell 2). De tio ljuden från IADS valdes ut enligt deras SAM-poäng på valens och upphetsning som rapporterats i tidigare arbeten13. IADS-ljuden valdes ut så att två ljud hade höga värden för upphetsning och hög valens, två hade låga värden för upphetsning och låg valens, två hade låga värden för upphetsning och hög valens, två hade höga värden för upphetsning och låg valens och två definierades som neutrala (låga värden för upphetsning och medelhög valens). De tio instrumentala ljuden bedömdes för första gången i detta arbete och utgör ett originellt bidrag till det aktuella forskningsläget. Musikstycken betraktades som en ”abstrakt” form av stimulering i vår studie. Faktum är att instrumentala stycken inte förmedlar någon omedelbar innebörd till lyssnarna, och styckets känslomässiga innehåll är i stället relaterat till egenskaper i kompositionen (t.ex. tonalitet, tempo etc.)16,17 . Att inkludera klassiska musikstycken i vår databas motiverades av det senaste intresset för kopplingen mellan musikstycken och känslomässiga reaktioner14-17. Alla auditiva stimuli presenterades för deltagarna med hjälp av ett par hörlurar (Beat Studio, Monster); volymen på auditiva stimuli överskred inte 90 dB-gränsen (IADS #275, skrik). Varaktigheten för alla valda IADS-stimuli var 6 s, med undantag för ett som varade 5 s (se tabell 1). Varaktigheten för de abstrakt-klassiska auditiva stimuli kunde variera beroende på den musikaliska meningen (se tabell 1).
Visuella stimuli
De tjugo visuella stimuli består av tio bilder från IAPS-databasen och tio abstrakta bilder (se tabell 1). De tio bilderna från IAPS valdes ut enligt deras SAM-poäng på valens och upphetsning som rapporterats i tidigare arbeten3. I synnerhet valdes två bilder med höga värden på upphetsning och hög valens, två med låga värden på upphetsning och låg valens, två med låga värden på upphetsning och hög valens, två med höga värden på upphetsning och låg valens och två med höga värden på upphetsning och låg valens, och två bilder som definierades som neutrala (låga värden på upphetsning och medelhög valens). De tio abstrakta bilderna valdes godtyckligt ut från kända konstnärers verk, så deras arousal-, valens- och dominansvärden bedömdes för första gången i det aktuella arbetet. Valet av abstrakt konst som känslomässigt stimulus inspirerades av den omfattande litteraturen om känslor, konst och estetik8,36 . Genom att inkludera verk av abstrakt konst i vårt experiment testar vi emotionella visuella stimuli som, precis som för de instrumentala verken i den akustiska sfären, inte relaterar till en uppenbar betydelse. De data som redovisas här kan tjäna till att ytterligare utforska sambandet mellan estetiska och känslomässiga reaktioner. Alla visuella stimuli presenterades i mitten av en bildskärm (26 tum), placerad på cirka 40 cm avstånd från deltagarna, med mitten i linje med deltagarnas ögonhöjd. De visuella stimuli visades i 15 s.
Haptiska stimuli
Tio haptiska stimuli levererades med hjälp av en haptisk anordning i luften som utvecklats av Ultrahaptics Ltd (http://ultrahaptics.com/). Denna haptiska teknik i luften gör det möjligt att skapa taktila förnimmelser genom fokuserade ultraljudsvågor, vilket resulterar i förnimmelser som kan beskrivas som torrt regn, luftpuffar37. Varje transduktor kan aktiveras individuellt, i sekvens eller samtidigt med andra transduktorer, vilket skapar unika mönster som varierar i läge, intensitet, frekvens och varaktighet.38 De tio olika haptiska stimuli som användes i det aktuella experimentet presenteras i form av haptiska mönster. Dessa mönster valdes från en lista över haptiska mönster som skapats och tidigare validerats av Obrist och kollegor25. Mönstren varierar i placering (16 olika platser specificerade i ett 4×4 rutnät) på användarens handflata, intensitet (tre nivåer: låg – medel – hög), frekvens (fem alternativ, intervall: 16-256 Hz) och varaktighet (200-600 ms). Observera att sådana mönster utformades för användarens högra hand och därför levererades de till deltagarens högra hand, utan hänsyn till handdominans.
Självbedömning
Deltagarnas bedömningar av sin egen känslomässiga reaktion registrerades med hjälp av Self-Assessment Manikin (SAM) (se fig. 2), en icke-verbal bildbedömningsteknik som utvärderar den känslomässiga reaktionen enligt tre komponenter: Valence (om den framkallade känslan är positiv eller negativ), Arousal (hur mycket den framkallade känslan är ”aktiverande”) och Dominance (om deltagaren känner sig ”kontrollerad” av känslan), som ofta identifieras som de viktigaste beskrivningarna av alla emotionella aktiveringar26. SAM föreslogs först av Bradley och Lang24 och återspeglar idén att känslor som vi känner till dem (dvs. rädsla, glädje, ilska, lugn osv.) kan representeras i ett tvådimensionellt rum som har Valence och Arousal som huvudsakliga ortogonala axlar. Trots att en diskussion om de olika teorierna om känslor ligger utanför ramen för detta dokument är det värt att överväga fördelen med att använda SAM-metoden jämfört med ett frågeformulär som återspeglar en kategorisk modell av känslor (t.ex. Geneva Emotions Wheel). Jämfört med en kategorisk metod för känslor27 gjorde detta tillvägagångssätt det möjligt för oss att kringgå den semantiska innebörden och idiosynkrasierna som deltagarna kan ha haft när de namngav den känsla de kände39 , och i stället fokusera på bedömningen av deras eget känslomässiga tillstånd. Betygsskalor visades på datorskärmen. Under varje betygsskala presenterades en horisontell stapel av samma längd som de fem SAM:s bildrepresentationer med en markör i mitten av stapeln. Deltagarna hade de fem olika dockorna som en visuell referens för varje känslomässig dimension (dvs. upphetsning, valens och dominans). Deltagarna kunde reglera markörens position över staplen med hjälp av en mus som manövrerades med höger hand. Betygsskalorna sträcker sig från 0 till 100, i steg om 1 poäng, där 0 motsvarar den yttersta vänstra dockan och 100 motsvarar den yttersta högra dockan26. En kontinuerlig visuell analog skala användes för att ge större noggrannhet i den parametriska dataanalysen och större känslighet för förändringar i bedömningen40. Deltagarna fick ingen tidsgräns för att besvara SAM.
SAM-skala som användes i experimentet för att fånga deltagarnas känslomässiga reaktioner på tre dimensioner: (från den övre raden till den nedre raden) för att uttrycka värden för valens (överst), upphetsning (mitten) och dominans (nederst).
Hudkonduktansregistrering och extrahering av egenskaper
Hudkonduktansresponsen (SC) mättes med en trådlös Shimmer3 GSR+ Unit trådlös enhet (Shimmer Sensing, Dublin). Två 8 mm snap style finger TYPE-elektroder (t.ex. Ag-AgCl) (GSR-elektroder, Shimmer Sensing) med en konstant spänning (0,5 V) fästes på deltagarnas mellanliggande falanger på vänster pek- och ringfinger. SC-inspelningsenheten var trådlöst ansluten till en dator för att digitalisera data med hjälp av programvaran ShimmerCapture. Förstärkningsparametern ställdes in på 10 mSiemens (μS)/Volt, A/D-upplösningen var 12 bit, vilket gjorde det möjligt att registrera reaktioner från 2 till 100 μS.
Varje inspelning analyserades med hjälp av verktygslådan Ledalab i MATLAB. Som ett första steg nedprovades data och rensades från artefakter (se Teknisk validering). Utvinning av funktioner gjordes med hjälp av kontinuerlig dekonvolutionsanalys41 (CDA). CDA delar upp SC-signalen i en fasisk och en tonisk komponent, vilket gör det lättare att extrahera funktioner som är relaterade till bestämda händelser (triggers). Händelserelaterade funktioner som erhållits med CDA visas i tabell 2, som har anpassats från den ursprungliga tabellen som presenterades på www.ledalab.de. Observera att även om den utlösare som framkallade de händelserelaterade egenskaperna sattes i början av stimuluset, omfattade det tidsfönster som användes för att beräkna händelserelaterade egenskaper hela stimulusets varaktighet plus 4 s (för en diskussion om varaktigheten av detta tidsfönster hänvisas till Anmärkningar om användning och begränsningar av databasen, nedan). Standardfunktioner för tråg till topp (TTP) erhölls också från den råa signalen, liksom globala mått (genomsnittlig och maximal avböjning, se tabell 2).
I allmänhet har funktioner som är relaterade till SC-svar vid flera tillfällen relaterats till känslomässiga reaktioner (och i synnerhet till reaktioner med hög upphetsning)31-33. Känslomässiga tillstånd som kännetecknas av hög upphetsning korrelerar med aktivering av en kamp- eller flygrespons. En sådan reaktion regleras av det autonoma systemet (och särskilt av det sympatiska systemet), som i sin tur aktiverar den sudomotoriska nerven, vilket utlöser frisättning av svett från svettkörtlarna i handens hud. Ett exempel på SC-signal visas i figur 3.
Det blå området visar den fasiska komponenten av signalen, medan det grå området representerar den toniska komponenten. Den röda linjen visar utlösaren (tidpunkten då stimulus levereras).