陳 恬，狄海波

(杭州師范大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，浙江 杭州 310036)

皮膚是最大的身體器官，是機(jī)體與環(huán)境之間的主要界面。它是各種過(guò)程的重要組成部分，包括免疫系統(tǒng)、感覺器官活動(dòng)、溫度調(diào)節(jié)、維生素生產(chǎn)和情感交流。豐富的神經(jīng)分布于皮膚并支配它，使其有了如此復(fù)雜的功能。尤其是汗腺自主神經(jīng)的活動(dòng)反映在表面的可測(cè)量的皮膚電導(dǎo)變化上，被稱為皮膚電活動(dòng)(electrodermal activity，EDA)。EDA結(jié)合了基底皮膚傳導(dǎo)水平(skin conduction level，SCL)的緩慢變化和更快速的瞬態(tài)活動(dòng)，也就是皮膚電導(dǎo)反應(yīng)(skin conductance reaction，SCRs)，也被稱為皮膚電反應(yīng)(galvanic skin response，GSR)。EDA反映出自主神經(jīng)系統(tǒng)中交感神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)，而且汗腺?zèng)]有副交感神經(jīng)支配[1]。交感神經(jīng)系統(tǒng)支配著皮膚表面的汗腺，其活動(dòng)變化能夠引起人體皮膚的電導(dǎo)改變。

根據(jù)Lindsley的覺醒激活理論[2]，自主神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)變化能夠反映人的心理活動(dòng)。基于這種自主神經(jīng)系統(tǒng)和心理活動(dòng)的聯(lián)系，自80年代起，研究者進(jìn)行了大量關(guān)于皮膚電反應(yīng)以及其他自主神經(jīng)活動(dòng)指標(biāo)對(duì)情緒、注意、決定的識(shí)別能力的研究[3]。本文主要綜述皮膚電在情緒識(shí)別中的應(yīng)用。

1 皮膚電與情緒識(shí)別

情緒識(shí)別的方法主要分為基于生理信號(hào)的和基于非生理信號(hào)的，Picard 等[4]認(rèn)為，基于生理信號(hào)的情感識(shí)別不易受主觀掩飾的影響，且更接近于情感的內(nèi)在心理感受。而基于非生理信號(hào)的情緒識(shí)別方法主要是通過(guò)對(duì)于面部表情及語(yǔ)音語(yǔ)調(diào)的識(shí)別，雖然這一種情緒識(shí)別的方法操作便捷，但對(duì)于身患身體或者精神疾病，無(wú)法正確表達(dá)情緒的患者來(lái)說(shuō)，顯然并不適用。

本文所述的皮膚電主要是指皮膚電反應(yīng)，除此之外還包括情緒識(shí)別研究中運(yùn)用到的其他相關(guān)指標(biāo)譬如皮膚導(dǎo)電水平。當(dāng)我們把人皮膚上的兩點(diǎn)用非極化的電極接到足夠靈敏的電表上，電表指針就會(huì)擺動(dòng)，此時(shí)若給予一種心理刺激那么電表擺動(dòng)經(jīng)過(guò)短暫潛伏期后就會(huì)增加，這一現(xiàn)象是由托肯諾夫在1888年第一次觀察到的。皮膚電反應(yīng)指電路中用外電和不用外電時(shí)，皮膚對(duì)心理刺激所引起的電變化[5]。皮膚電反應(yīng)信號(hào)隨情感的不同會(huì)有明顯差異[6-7]，通常用來(lái)測(cè)試被試對(duì)激發(fā)焦慮情緒的環(huán)境或者刺激的反應(yīng)[8]。因此可以很好地應(yīng)用到情緒識(shí)別當(dāng)中。許多研究說(shuō)明了皮膚電的變化與情緒的關(guān)系，并將其應(yīng)用到了情緒識(shí)別的研究當(dāng)中。

當(dāng)一個(gè)人受到驚嚇或者焦慮時(shí)，由于汗腺的活動(dòng)迅速增加，皮膚電傳導(dǎo)也會(huì)相應(yīng)的增加，Kim等[9]使用Ag/AgCl電極固定在非慣用手的食指和無(wú)名指兩個(gè)手指上來(lái)測(cè)定皮膚電，結(jié)合心電圖、肌電圖和呼吸共四個(gè)生理信號(hào)，運(yùn)用音樂(lè)的刺激，對(duì)情緒識(shí)別的平均準(zhǔn)確率達(dá)到了95%。Jang等[10]發(fā)現(xiàn)皮膚導(dǎo)電水平和皮膚電反應(yīng)的變化顯示了情緒之間的顯著差異且在驚訝時(shí)要顯著高于厭煩和疼痛(P<0.001)而在疼痛時(shí)顯著高于厭煩(SCL：P<0.05; SCR：P<0.001)。這證明皮膚電確實(shí)可以應(yīng)用于不同情緒的識(shí)別。

同一種情緒不同的程度也可能會(huì)引起程度不同的皮膚電反應(yīng)，Wood等[11]運(yùn)用來(lái)自國(guó)際情緒圖片系統(tǒng)中分別帶有積極、中性、消極的威脅成分的圖片刺激被試者，同時(shí)采集皮膚電反應(yīng)的信號(hào)，發(fā)現(xiàn)與中性圖像相比，在消極圖像中出現(xiàn)的威脅更大，而受到威脅的皮膚電反應(yīng)在積極圖像中處于中間水平，與在消極或中性刺激中產(chǎn)生的威脅反應(yīng)沒有區(qū)別。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與研究局限性

近年來(lái)，人們對(duì)于關(guān)于生理信號(hào)的情緒識(shí)別的興趣有所上升[12]。國(guó)內(nèi)外均有不少有關(guān)于此的研究，運(yùn)用了各種不同的方法進(jìn)行情緒的識(shí)別，涉及許多生理信號(hào)。除本文所述的皮膚電外，還包括肌電圖、腦電圖、心率等生理信號(hào)，基于這些生理信號(hào)的情緒識(shí)別研究很多，其中不少都用到了皮膚電。

Picard團(tuán)隊(duì)采集了不同情感狀態(tài)下皮膚電反應(yīng)、血容量波動(dòng)、肌電信號(hào)、呼吸作用的4 種生理信號(hào)，得到針對(duì)沒有情緒(no emotion)、憤怒(anger)、厭惡(hate)、悲痛(grief)、精神戀愛(platonic love)、浪漫的愛(romatic love)、快樂(lè)(joy)、敬畏(reverence)8 種情緒81%的識(shí)別準(zhǔn)確度[4]，高于通過(guò)語(yǔ)言進(jìn)行的情緒識(shí)別(約60%～70%)并與通過(guò)面部表情的情緒識(shí)別準(zhǔn)確率(約80%～98%)相當(dāng)。Kim團(tuán)隊(duì)[13]采集了心電圖、皮膚溫度變化和皮膚電活動(dòng)三種生理信號(hào)，將受試者分為三種情緒(悲傷、憤怒、緊張)和四種情緒(悲傷、憤怒、緊張、驚訝)兩組，對(duì)兩組的識(shí)別準(zhǔn)確率分別達(dá)到了78.4%和61.8%。蔡菁[14]通過(guò)皮膚電反應(yīng)信號(hào)對(duì)六種情緒(高興、驚奇、厭惡、悲傷、憤怒和恐懼)進(jìn)行“一對(duì)一”兩兩識(shí)別和“一對(duì)多”單一信號(hào)的識(shí)別。“一對(duì)一”識(shí)別結(jié)果顯示恐懼比較容易與其他情緒區(qū)分開，但是很難區(qū)分厭惡和憤怒，悲傷和憤怒，“一對(duì)多”識(shí)別結(jié)果顯示皮膚電反應(yīng)信號(hào)在識(shí)別恐懼情緒時(shí)的效果最好，驗(yàn)證平均識(shí)別率可以達(dá)到82.82%，其次是高興，驗(yàn)證識(shí)別效果最差的是憤怒，同時(shí)其識(shí)別率較“一對(duì)一”情緒識(shí)別略低。

皮膚電在情緒識(shí)別的應(yīng)用當(dāng)中有一定的價(jià)值，但也有一定的局限性。皮膚電的檢測(cè)受到檢測(cè)部位、局部汗液量、被試者狀態(tài)及許多其他生理因素的影響，可能對(duì)情緒識(shí)別的準(zhǔn)確率有一定的影響。GOUIZI等[15]的研究中檢測(cè)了年齡25～28歲的四位志愿者(兩位男性，兩位女性)的六種情緒，同時(shí)采集肌電、呼吸容積、皮膚溫度、皮膚電傳導(dǎo)、血容量脈沖和心率六種生理信號(hào)，將生理信號(hào)處理成參數(shù)，用支持向量機(jī)(SVM)的方法來(lái)識(shí)別情緒，結(jié)果表明單一的生理信號(hào)不能明顯地提高情緒識(shí)別率而多個(gè)生理信號(hào)組合可以明顯提高情緒的識(shí)別率(其中不同的生理信號(hào)單獨(dú)用于情緒的識(shí)別時(shí)識(shí)別率也有差異)。

3 臨床應(yīng)用展望

情緒與疾病關(guān)系密切，除了緊張等情緒是諸如應(yīng)激性潰瘍、心肌梗塞等疾病的誘發(fā)因素外，許多疾病的進(jìn)展都與患者的情緒密切相關(guān)。比如，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎病人焦慮、抑郁情緒與疾病的活動(dòng)度有相關(guān)性[16]。焦慮情緒對(duì)糖尿病疾病的早期發(fā)現(xiàn)有利，但對(duì)于糖尿病診斷后的生活質(zhì)量調(diào)控不利[17]。情緒識(shí)別可以幫助醫(yī)護(hù)人員客觀地了解患者的情緒狀態(tài)，尤其是無(wú)法正確表達(dá)自己情緒的嬰幼兒、有語(yǔ)言障礙、意識(shí)障礙的患者以及有精神疾病的患者等，為疾病的治療提供指導(dǎo)和幫助，也為醫(yī)護(hù)人員與患者的溝通提供幫助，而測(cè)量生理反應(yīng)來(lái)預(yù)測(cè)情緒要比閱讀面部表情更好[18]。皮膚電可以作為情緒喚起水平和某些心理活動(dòng)的指標(biāo)，深入研究皮膚電在情緒識(shí)別中的作用并結(jié)合其他生理信號(hào)來(lái)進(jìn)行情緒識(shí)別，并不斷的提高其準(zhǔn)確率將更好的為臨床工作中各類疾病的治療以及護(hù)理提供幫助。