Kvantifikace intenzity emoční odezvy na zvuk, obraz a dotek prostřednictvím vodivosti pokožky

Když posloucháme pohyblivou hudbu nebo cítíme jemný puls haptické vibrace, naše těla reagují dříve, než ten pocit vědomě zaregistrujeme. Srdce se může zrychlit a dlaně se potit, což má za následek jemné změny elektrického odporu v kůži. Tyto změny, i když jsou často nepostřehnutelné, odrážejí zapojení mozku se světem.

Nedávná studie vědců z NYU Tandon a Icahn School of Medicine na Mount Sinai a zveřejněno v PLOS duševní zdraví zkoumá, jak takové fyziologické signály mohou odhalit kognitivní vzrušení – úroveň mentální bdělosti a emoční aktivace – bez nutnosti subjektivního podávání zpráv.

Vědci pod vedením docentky biomedicínského inženýrství Rose Faghih z NYU Tandon se zaměřili na vodivost kůže, dobře zavedený indikátor aktivity autonomního nervového systému. Když potní žlázy jsou stimulovány, byť nepatrně, schopnost pokožky vést elektrické změny.

Tento proces, známý jako elektrodermální aktivita, byl dlouho spojován s emočními a kognitivními stavy. To, co odlišuje tuto studii, je kombinace fyziologického modelování a pokročilých statistických metod k interpretaci těchto jemných elektrických fluktuací v reakci na různé smyslové zážitky.

Tato výzkumná práce začala jako projekt kurzu pro studentské autory Suzanne Oliver a Jinhan Zhang v kurzu Faghihs Neural and Physiological Signal Processing. Výzkumný vědec a spoluautor Vidya Raju mentoroval studenty pod dohledem Faghiha. Na tomto výzkumu spolupracoval i James W. Murrough, profesor psychiatrie a neurověd a ředitel Centra pro objevování a léčbu deprese a úzkosti na Icahn School of Medicine na Mount Sinai.

„Absolvování lekce prof. Faghiha byla skvělá zkušenost a umožnila mi spojit práci v kurzu a výzkum,“ řekl Oliver. „Bylo velmi vzrušující vidět, jak práce, kterou jsem ve třídě dělal, mohla v budoucnu pomoci zlepšit léčbu duševních poruch.“

Analýza vodivosti pokožky a vzrušení

Výzkumníci analyzovali publikovaný soubor údajů o kontinuálně zaznamenávané vodivosti pokožky účastníků měřené, když byli vystaveni vizuálním, sluchovým a haptickým podnětům. Účastníci také poskytli sebehodnocení vzrušení pomocí sebehodnotící figuríny, obrazové škály, která kvantifikuje emoční stavy. Použitím fyziologicky informovaného výpočtového modelu tým oddělil pomalé a rychlé složky elektrické odezvy kůže a odvodil, kdy byl autonomní nervový systém nejaktivnější. Bayesovské filtrování a algoritmus procesu označeného bodu byly poté použity k odhadu kontinuální míry kognitivního vzrušení v průběhu času.

Analýza odhalila pozoruhodný vzorec: nervový systém reagoval nejsilněji během dvou sekund na nový podnět, přičemž haptické vjemy vyvolávaly největší okamžité aktivace. Když však vědci porovnávali tyto fyziologické signály s vlastním sebehodnocením účastníků, sluchové podněty – zejména zvuky a hudba – byly nejčastěji spojeny se stavy vysokého vzrušení. To naznačuje, že mozkové vnímání stimulace a syrové autonomní reakce těla, i když spolu souvisí, nemusí být vždy dokonale sladěny.

Když však byly fyziologické signály dále zpracovány do odhadů vzrušení uživatele, modelované vzrušení souhlasilo s hodnocením účastníka, že pobídky pro auditory způsobilo nejvyšší vzrušení.

Zajímavé je, že model byl schopen sledovat přechody v úrovních vzrušení účastníků, když se pohybovali od stimulů nízké intenzity k vysoce intenzivním s přesností přesahující náhodnou náhodu. Když se účastníci, kteří se cítili více stimulováni tím vizuální podněty byly analyzovány odděleně od těch, které lépe reagují na dotek, předpovědi modelu odhalily významné rozdíly v reakcích účastníků na tyto podněty v self-reportech, čímž účinně zachytily skupinové trendy.

Potenciální aplikace ve zdravotnictví a technologii

Důsledky této práce přesahují rámec laboratoře. V klinických kontextech zůstávají měření sama sebou zlatým standardem pro hodnocení duševních stavů, jako je úzkost nebo stres, přesto jsou ze své podstaty subjektivní a často nespolehlivá. Objektivní metriky odvozené z vodivosti kůže by mohly tyto zprávy doplnit a nabídnout lékařům podrobnější pohled na emoční dynamiku pacienta v reálném čase. Takové nástroje mohou jednoho dne pomoci při sledování zotavení z deprese, úzkosti nebo posttraumatická stresová poruchakde změny ve fyziologickém vzrušení často odrážejí fluktuace symptomů.

Studie také poukazuje na potenciální využití ve virtuální realitě a interakci člověka s počítačem. Díky kvantifikaci toho, jak uživatelé reagují na vizuální, sluchové nebo hmatové prvky, se systémy mohou dynamicky přizpůsobovat – v závislosti na cíli zesílit ponoření, zlepšit zaměření nebo snížit stres. Tato uzavřená zpětná vazba mezi tělem a strojem by mohla způsobit, že digitální prostředí bude lépe reagovat na lidské emoce.

Přesto autoři uznávají složitost převodu potu a souvisejících signálů do přesného emočního porozumění. Interpretaci komplikují faktory, jako je trvání podnětu, individuální variabilita a předchozí zkušenost. Korelace mezi vypočteným vzrušením a hodnocením podle sebe sama byla celkově skromná a odrážela složitou a osobní povahu emocionálního zážitku. Důslednost modelu při identifikaci momentů zvýšené angažovanosti však podtrhuje jeho příslib jako doplňkového měřítka vnitřních stavů.

Studie v podstatě překlenuje jemnou propast mezi fyziologií a vnímáním. Tím, že uzemňuje emoce ve vlastních elektrických rytmech těla, zve k kontinuálnějšímu, daty řízenému pohledu na to, jak lidé prožívají svět – takový, který může nakonec ovlivnit jak péči o duševní zdraví, tak návrh emocionálně inteligentních technologií.