Correlatos fisiológicos de reconocimiento de la emoción
Fuente: Laboratorios de Jonas T. Kaplan y Sarah I. Gimbel, University of Southern California
Sistema nervioso autónomo (ANS) controla la actividad de…
1. reclutar a 40 participantes.
- Los participantes deben tener visión normal o corregida a normal para asegurar que será capaces de ver correctamente a los estímulos.
- Los participantes no deben consumir alcohol, cafeína u otras drogas para por lo menos 6 horas antes del experimento.
- Los participantes deben no tienen antecedentes de trastornos neurológicos, psiquiátricos o cardiacos.
2. pre-experimento procedimientos
Figura 1: colocación del electrodo. Coloque el electrodo positivo debajo del corazón, cerca de la caja torácica en el lado derecho del cuerpo. Coloque el negativo por encima del corazón, justo debajo de la clavícula izquierda. Coloque el electrodo de tierra por debajo del corazón, cerca de la caja torácica en el lado izquierdo.
- Coloque tres electrodos en el pecho para registrar la frecuencia cardíaca (figura 1). Los electrodos deben ser pregelados. Verifique que el gel no se seca.
- Fijar el electrodo positivo debajo de la caja torácica en el lado derecho.
- Fijar el electrodo negativo debajo de la clavícula izquierda formando una diagonal a través del corazón con el electrodo positivo.
- Fijar el electrodo de tierra por debajo de la caja torácica en el lado izquierdo.
- Registrar una base descansa de variabilidad del ritmo cardíaco (VRC) durante 5 minutos.
- Los electrodos están conectados a un equipo que amplifica la señal y la envía a una computadora para el monitoreo y grabación.
- Verificar la calidad de la señal cardiaca medida.
- Registro de la señal cardiaca en velocidad de muestreo de 1000 Hz.
3. proporcionar instrucciones para el participante.
- Dile a los participantes que una de las caras aparecen en la pantalla. Su tarea es decidir si la cara es una cara de miedo o no. Debe presionar la tecla F del teclado si la cara es Mieda, o la tecla J Si no es así.
- Instruir a los participantes a responder tan rápidamente y tan exactamente como les sea posible.
4. realizar la tarea de reconocimiento facial de la emoción.
- Cada ensayo comienza con una fijación cruzada permanece en la pantalla de ms de 500.
- Una cara entonces aparece y permanece en la pantalla de ms 200.
- La mitad de las caras muestran una expresión temerosa y mitad mostrar una expresión neutra. El orden de las caras es aleatorio para cada participante.
- La cara es sustituida por una fijación cruzada que permanece en la pantalla 2 s.
- Presentar 120 ensayos.
5. analizar los datos.
- Calcular la medida HRV de la señal cardiaca grabada.
- Usar software automatizado para identificar el pico de cada ciclo cardiaco, conocido como la onda R.
- Inspeccione visualmente los datos para asegurarse de que cada onda R se identifica correctamente y hacer los ajustes necesarios.
- Calcular el tiempo de cada onda R identificado a la siguiente y registrar estos valores.
- Utiliza software especializado para el cálculo de potencia de alta frecuencia HRV, que corresponde al grado de HRV dentro de la gama de 0.15 a 0.4 Hz.
- Analizar el comportamiento en la tarea de reconocimiento facial de la emoción.
- Calcular precisión por separado para los rostros temerosos y neutrales.
- Analizar la relación entre el reconocimiento de la HRV y la emoción.
- Calcular la correlación entre la HRV y la exactitud en identificables rostros temerosos y neutrales, por separado.
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Las mediciones fisiológicas se pueden utilizar para comprender el funcionamiento psicológico, revelando una relación interactiva entre el cuerpo y la mente.
La rapidez con la que pueden cambiar los latidos del corazón de una persona depende de su entorno y, por extensión, de su estado emocional. Por ejemplo, alguien que siente una figura sombría siguiéndolo por la noche puede demostrar una frecuencia cardíaca elevada debido al miedo, así como al esfuerzo físico de huir.
En contraste, cuando el mismo individuo entra en un ambiente cómodo, como una reunión en la casa de un amigo, no se percibe relativamente ningún peligro, excepto tal vez derramar vino sobre la alfombra blanca.
Curiosamente, aunque la velocidad del corazón puede cambiar automáticamente en respuesta a sus propios sentimientos, también puede ser influenciada por las emociones que distinguen en los demás, como el terror en un hombre que acaba de romper la lámpara favorita del anfitrión.
Aquí, la mera observación de signos de temor en el rostro de la parte culpable (ojos muy abiertos, dientes al descubierto y cejas levantadas) puede aumentar brevemente el ritmo cardíaco del observador. A lo largo de todas estas experiencias, el individuo mostró una alta variabilidad de la frecuencia cardíaca, o VFC, lo que representa una regulación efectiva.
En este video, exploramos cómo los rangos de capacidad cardiovascular (HRV baja a alta) se pueden usar para predecir la capacidad de un individuo para reconocer sentimientos en otras personas.
Demostramos cómo diseñar y realizar un experimento para analizar tanto la frecuencia cardíaca como los datos de reconocimiento emocional.
En este experimento, primero se equipa a los participantes con electrodos alrededor del corazón, se les pide que descansen mientras se toman las grabaciones de referencia y luego se les muestran imágenes de rostros humanos que expresan diferentes emociones, que deben identificar a medida que sus señales cardíacas se registran continuamente.
Durante la tarea, se muestra una pequeña cruz de fijación en el centro de la pantalla de una computadora, seguida de una imagen de un solo rostro humano.
El truco es que esta imagen facial puede ser de una expresión tranquila y neutra, por ejemplo, alguien con una boca, cejas y frente relajadas, o una de miedo.
Cuando se presenta cada imagen, los participantes deben indicar qué sentimiento representa. La idea aquí es que la precisión general de sus respuestas proporciona una medida de la capacidad de reconocimiento emocional.
Cada ensayo termina con la presentación de un símbolo de fijación final para separar claramente las variables dependientes: respuestas emocionales y cardíacas en todos los tipos de ensayos que se muestran por igual pero en orden aleatorio.
Al monitorear la frecuencia cardíaca, se hace hincapié en un componente crítico del ciclo cardíaco llamado onda R, que corresponde al gran pico durante cada latido. Se calcula la variabilidad de la frecuencia cardíaca, la VFC, que corresponde al tiempo transcurrido entre cada pico y cómo varía a lo largo de un período de tiempo.
Los cálculos se procesan a través de una serie de operaciones matemáticas, como la transformación rápida de Fourier, y dan como resultado información de frecuencia. Dentro de todo este espectro de potencia, una determinada banda, el rango de alta frecuencia, es de interés ya que refleja el estado de la regulación autonómica.
Específicamente, una VFC alta significa que la frecuencia cardíaca de un participante cambia continuamente, lo que sugiere un índice de control exitoso. Por el contrario, una VFC baja equivale a valores consistentes y, por lo tanto, se asocia con una regulación deficiente.
Es importante destacar que las medidas de VFC se comparan con los resultados de reconocimiento de emociones. Con base en la experiencia previa, se espera que la precisión de la identificación de los sentimientos se correlacione con la VFC.
En otras palabras, un participante cuya frecuencia cardíaca fluctúa a medida que se muestran imágenes de diferentes emociones es más probable que las distinga correctamente, lo que sugiere que la VFC es un correlato fisiológico de este proceso de identificación.
Para empezar, saluda al participante cuando llegue. Verifica que tengan visión normal, que no hayan consumido ninguna sustancia, como cafeína o alcohol, en las últimas 6 horas, que pueda afectar su ritmo cardíaco, y que no tengan antecedentes de trastornos psiquiátricos o cardíacos.
Luego, indique al participante que se siente frente al monitor de la computadora y el teclado. Reúna tres electrodos previamente gelificados y verifique que no se hayan secado, para asegurarse de que las señales eléctricas del corazón se conduzcan correctamente.
Ahora instruya al participante para que coloque estos electrodos en su pecho utilizando una configuración establecida. Conecte los cables y confirme que estén correctamente conectados al equipo que amplificará y transmitirá información a la computadora de grabación.
En este punto, en el software monitoree la señal cardíaca para asegurarse de que esté libre de ruido y artefactos. Además, verifique que los parámetros de adquisición sean correctos y comience a recopilar una frecuencia cardíaca en reposo durante 5 minutos.
Proceda a explicar que se mostrarán imágenes de rostros humanos en el monitor. Enfatice que el participante debe presionar rápidamente la 'F' en el teclado si interpreta una imagen como de miedo. Por el contrario, si el rostro parece neutro y desprovisto de emoción, enfatice que se debe usar la tecla 'J'.
También confirme que la primera cruz de fijación aparece en pantalla durante 500 ms, y para cada prueba, la imagen facial durante 200 ms, seguida del símbolo de fijación final durante 2 ms. Ahora, salga de la habitación y continúe registrando su señal cardíaca mientras realizan 120 pruebas de reconocimiento de emociones.
Una vez recopilados todos los datos derivados del corazón, primero navegue por la interfaz gráfica de usuario y aísle las ondas R para calcular el tiempo entre estos picos identificados.
Procese aún más estas medidas para generar el espectro de potencia de las frecuencias y, en particular, registre los valores en el rango de alta frecuencia, que representa el grado de fluctuación dentro de 0,15-0,4 Hz.
Por último, calcula la capacidad de reconocimiento de emociones de cada individuo. Para ello, primero importa los datos registrados de las pulsaciones de teclas, y calcula el porcentaje medio de rostros temerosos que se identificaron correctamente. A continuación, repita este proceso para las imágenes neutras.
Para analizar los datos, comience por crear un diagrama de dispersión en el que la precisión de la identificación de rostros temerosos se grafíe en el eje y y los valores de HRV en el eje x. Incluya los datos de todos los participantes en esta figura. A continuación, cree una gráfica similar para los datos de caras neutras.
En cada uno de ellos, determine la línea de mejor ajuste y el coeficiente de correlación. Es importante destacar que cuanto más cerca estén los puntos de datos de esta línea, más fuerte será la correlación lineal entre el reconocimiento de emociones y la VFC.
Observe que los puntos de datos estaban más agrupados alrededor de la línea de mejor ajuste en el gráfico de reconocimiento de miedo, en comparación con su contraparte neutral.
Esto sugiere una correlación positiva entre la VFC y la capacidad de un individuo para distinguir el miedo; sin embargo, no existía una correlación entre la VFC y la capacidad de los participantes para reconocer rostros neutros, lo que indica que esta relación es específica de la emoción.
En conjunto, estos resultados implican un vínculo entre el fenómeno fisiológico de la frecuencia cardíaca y el comportamiento social. Específicamente, un individuo con VFC alta puede ser más propenso a reconocer emociones en los demás y, por lo tanto, sobresalir en las interacciones sociales.
Ahora que entiendes cómo explorar la correlación entre la autorregulación autónoma y el comportamiento social, veamos cómo los investigadores están investigando la variabilidad de la excitación fisiológica a una edad temprana y en otros contextos cognitivos y de salud mental.
Hasta ahora, nos hemos centrado en la identificación de las emociones en los adultos. Sin embargo, se está llevando a cabo un trabajo similar en niños para investigar los factores relacionados con la variación cardiovascular temprana que pueden predecir afecciones de salud posteriores.
Por ejemplo, los investigadores midieron la frecuencia cardíaca mientras sometían a los niños pequeños a una serie de condiciones de comportamiento, incluida una canción de cuna durante el descanso, una caja de sorpresas activa, el sabor del jugo de limón agrio y el audio del llanto de un bebé.
Tales experiencias dieron lugar a diferentes resultados de la frecuencia cardíaca, lo que sugiere que la variabilidad se puede provocar en los niños pequeños. Se necesita investigación adicional para evaluar la trayectoria de desarrollo de las medidas cardiovasculares y, en última instancia, predecir los resultados de salud futuros.
En cuanto a la relación entre la VFC y la memoria de trabajo, las investigaciones han demostrado que una persona con VFC baja, cuyo corazón late a un ritmo continuo y uniforme a pesar de un entorno incluso aterrador, es más probable que demuestre una memoria de trabajo deficiente y olvide la dirección que le dicen.
Curiosamente, el ejercicio aeróbico repetido, como correr, puede mejorar la VFC y la retención de la memoria, enfatizando la relación entre el cuerpo y la mente.
Por último, otros trabajos han analizado si existe una asociación entre la VFC y ciertos trastornos de salud mental, como la depresión.
Específicamente, un individuo con una VFC similarmente baja puede ser más propenso a exhibir síntomas depresivos, como desinterés en las actividades o retiro de los entornos sociales. Por lo tanto, la VFC puede servir como un biomarcador útil y no invasivo para este trastorno social.
Acabas de ver el vídeo de JoVE sobre los correlatos fisiológicos del reconocimiento de emociones. A estas alturas, debería saber cómo presentar estímulos visuales socialmente relevantes a los pacientes, y recopilar e interpretar datos de comportamiento y VFC. Además, debes entender cómo los científicos están aplicando la VFC a contextos adicionales, como la forma en que se relaciona con otros procesos cognitivos como la memoria.
¡Gracias por mirar!
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Q1: What is heart rate variability and why does it matter for emotion recognition?
Heart rate variability (HRV) measures how much the gap between heartbeats varies over time. High HRV indicates continuous fluctuations in heart rate, reflecting successful autonomic regulation and a calmer state that promotes social interaction. Research shows that individuals with high HRV are more likely to accurately recognize emotions in others' faces, suggesting HRV is a physiological correlate of emotion recognition ability.
Q2: How does the autonomic nervous system regulate heart rate in response to emotions?
The autonomic nervous system controls internal organ activity through the vagus nerve, which acts as a 'brake' on arousal. When danger is sensed, vagal tone is inhibited, increasing heart rate and preparing the body to fight or flee. Conversely, when the vagal system is activated, physiological responses are inhibited, creating a calmer state. This regulatory mechanism directly influences both emotional responses and social behavior.
Q3: What experimental procedure is used to measure the relationship between HRV and emotion recognition?
Participants are fitted with electrodes around the heart to record baseline cardiac signals during rest. They then view pictures of faces expressing either fear or neutral emotions and identify each expression by pressing designated keys. Heart rate is continuously monitored, with emphasis on the R wave peaks. Accuracy of emotional identification is compared to HRV calculations to determine correlation between physiological regulation and emotion recognition ability.
Q4: Why is the high-frequency range of the power spectrum important in HRV analysis?
The high-frequency range (0.15-0.4 Hz) of the power spectrum reflects the state of autonomic regulation. This band reveals how much heart rate fluctuates over time, with greater fluctuation indicating successful control. By analyzing this specific frequency band through mathematical operations like fast Fourier transformation, researchers can quantify autonomic regulation and compare it to behavioral measures like emotion recognition accuracy.
Q5: What do research findings reveal about HRV and cognitive functions beyond emotion recognition?
Research demonstrates that low HRV correlates with poor working memory and increased likelihood of forgetting information. Additionally, individuals with low HRV show higher rates of depressive symptoms, including disinterest in activities and social withdrawal. Importantly, aerobic exercise can improve HRV and memory retention, emphasizing the mind-body connection. HRV may serve as a non-invasive biomarker for assessing cognitive and mental health conditions.
Q6: How does observing emotions in others affect an individual's own heart rate?
Heart rate can be influenced not only by personal emotional states but also by observing emotions in others. For example, witnessing signs of fear or dread in another person's facial expressions—such as wide eyes, bared teeth, or raised eyebrows—can briefly escalate the observer's heart rate. This demonstrates the interactive relationship between body and mind, showing how social perception directly triggers physiological responses.
Q7: What developmental research is being conducted on heart rate variability in young children?
Researchers are measuring heart rate in toddlers across various behavioral conditions, including lullabies during rest, active play with toys, tasting sour substances, and exposure to infant crying sounds. These experiences elicit different heart rate outcomes, demonstrating that cardiovascular variability can be measured early in development. Additional research aims to assess the developmental trajectory of these measures and predict future health outcomes based on early HRV patterns.