Разработка и апробация портативной системы с биологической обратной связью по данным кожно-гальванической реакции для управления психоэмоциональным состоянием

Аннотация

Резюме

Актуальность. В условиях высоких темпов жизни и стрессов оценка психоэмоционального состояния и управление им становится важной задачей. Традиционные методы, такие как опросники, обладают ограниченной точностью из-за субъективности данных, тогда как физиологические подходы, включая измерение кожно-гальванической реакции (КГР), обеспечивают объективную оценку. При этом, существующие устройства для регистрации КГР громоздки и дороги, что ограничивает их применение. В статье проведено исследование возможности использования портативной системы биологической обратной связи (БОС) на основе КГР.

Цель. Разработка и апробация портативной системы БОС на основе КГР, которая сочетает в себе достаточную точность измерений, удобство использования и возможность интеграции в повседневную жизнь.

Выборка. Всего в двух исследованиях приняло участие 43 человека.

Методы. Проведены сравнительный и корреляционный анализы значений, полученных с портативного датчика КГР и лабораторным энцефалографом NVX36. Сбор данных проводился в условиях психоэмоциональной задачи. Проведено исследование по определению оптимального места размещения датчика с применением описательного и сравнительного методов. Для настройки алгоритма мобильного приложения выполнен регрессионный анализ. Для оценки психоэмоционального состояния пользователем была разработана визуализация в приложении. На всех этапах использовались визуализация данных и анализ графиков.

Результаты. Разработанный датчик показал результаты, сопоставимые с лабораторным оборудованием, несмотря на небольшое запаздывание в реакции. Оптимальным местом для крепления датчика признаны пальцы, так как сигнал с них более четкий и устойчивый. Алгоритм мобильного приложения эффективно помогает тренировать эмоциональную саморегуляцию.

Выводы. Портативная система БОС на основе КГР демонстрирует достаточную точность и удобство, что делает ее перспективной для повседневного использования. Результаты работы могут быть применены для дальнейших исследований в области портативных устройств, применяемых для развития навыков саморегуляции состояний.

Литература

Букзайн, В. (1994). Использование электрической активности кожи в качестве индикатора эмоций. Иностранная психология, 2(2), 57–66.

Еханин, С.Г. (2019). Исследование кожно-гальванической реакции: Методические указания к лабораторному занятию по дисциплине «Биомедицинские приборы и датчики». Томск: Изд-во ТУСУР. URL: https://studfile.net/preview/16874421/ (дата обращения: 01.02.2025).

Суходоев, В.В. (1990). Модифицированная методика измерений и оценки кожно-гальванических реакций человека. Москва: Изд-во ИП РАН.

Ярош, О.Б. (2024). Методика обработки показателей кожно-гальванической реакции в нейромаркетинговых исследованиях. Ученые записки крымского федерального университета имени В.И. Вернадского. Биология. Химия, 10(1), 262–275. https://doi.org/10.29039/2413-1725-2024-10-1-262-275

Benedek, M., Kaernbach, C. (2010). A continuous measure of phasic electrodermal activity. Journal of Neuroscience Methods, 190(1), 80–91. https://doi.org/10.1016/j.jneumeth.2010.04.028

Boucsein, W. (2012). Electrodermal activity (2nd ed.). Berlin: Springer Science, Business Media Publ. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-1126-0

Critchley, H.D. (2002). Electrodermal responses: what happens in the brain. The Neuroscientist, 8(2), 132–142. https://doi.org/10.1177/107385840200800209

Edelberg, R. (1972). Electrical activity of the skin: Its measurement and uses in psychophysiology. In: N.S. Greenfield, R.S. Sternbach, (eds.). Handbook of psychophysiology. New York: Holt, Rinehart and Winston Publ.

Setz, C., Arnrich, B., Schumm, J., La Marca, R., Tröster, G., Ehlert, U. (2010). Discriminating stress from cognitive load using a wearable EDA device. IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine, 14(2), 410–417. https://doi.org/10.1109/TITB.2009.2036164.

Kotozaki, Y., Takeuchi, H., Sekiguchi, A., Yamamoto, Y., Shinada, T., Araki, T., Takahashi, K., Taki, Y., Ogino, T., Kiguchi, M., Kawashima, R. (2014). Biofeedback-based training for stress management in daily hassles: an intervention study. Brain and Behavior, 4(4), 566–579. https://doi.org/10.1002/brb3.241

Markiewicz, R., Markiewicz-Gospodarek, A., Dobrowolska, B. (2022). Galvanic skin response features in psychiatry and mental disorders: a narrative review. International Journal of Environmental Research and Public Health, 19(20), 13428. URL: https://www.mdpi.com/1660-4601/19/20/13428 (дата обращения: 01.02.2025).

Toomin, M.K., Toomin, H. (1975). GSR biofeedback in psychotherapy: some clinical observations. Psychotherapy: Theory, Research and Practice, 12(1), 33–38. https://doi.org/10.1037/h0086402

van Dooren, M., de Vries, J.J.G., Janssen, J.H. (2012). Emotional sweating across the body: comparing 16 different skin conductance measurement locations. Physiology and Behavior, 106(2), 298–304. https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2012.01.020