Fysiologische correlaten van emotieherkenning
Bron: Laboratories of Jonas T. Kaplan en Sarah I. Gimbel—University of Southern California
Het autonome zenuwstelsel (ANS) regelt de activiteit van de…
1. Recruit 40 deelnemers.
- Deelnemers moeten een normale of gecorrigeerde-naar-normale visie hebben om ervoor te zorgen dat ze de stimuli goed kunnen zien.
- Deelnemers mogen gedurende ten minste 6 uur voorafgaand aan het experiment geen alcohol, cafeïne of andere drugs consumeren.
- Deelnemers mogen geen geschiedenis hebben van neurologische, psychiatrische of hartaandoeningen.
2. Pre-experiment procedures
Figuur 1: Elektrodeplaatsing. Plaats de positieve elektrode onder het hart, nabij de ribbenkast aan de rechterkant van het lichaam. Plaats de negatieve boven het hart, net onder het linker sleutelbeen. Plaats de grondelektrode onder het hart, nabij de ribbenkast aan de linkerkant.
- Bevestig drie elektroden op de borst om de hartslag op te nemen (Figuur 1). De elektroden moeten voorgevuld zijn met gel. Controleer of het gel niet is opgedroogd.
- Bevestig de positieve elektrode onder de ribbenkast aan de rechterkant.
- Bevestig de negatieve elektrode onder het linker sleutelbeen en vorm een diagonaal over het hart met de positieve elektrode.
- Bevestig de grondelektrode onder de ribbenkast aan de linkerkant.
- Neem een rustende basislijn van de hartslagvariabiliteit (HRV) gedurende 5 min op.
- De elektroden zijn verbonden met apparatuur die het signaal versterkt en naar een computer stuurt voor monitoring en opname.
- Controleer de kwaliteit van het gemeten hartsignaal.
- Neem het hartsignaal op met een sample rate van 1000 Hz.
3. Geef instructies aan de deelnemer.
- Vertel de deelnemer dat er een reeks gezichten op het scherm zal verschijnen. Hun taak is om te beslissen of het gezicht een angstig gezicht is of niet. Ze moeten de F-toets op het toetsenbord indrukken als het gezicht angstig is, of de J-toets als het dat niet is.
- Instrueer de deelnemers om zo snel en zo nauwkeurig mogelijk te reageren.
4. Voer de gezichtsemotionherkenningstaak uit.
- Elke proef begint met een fixatiekruis dat 500 ms op het scherm blijft staan.
- Vervolgens verschijnt er een gezicht dat 200 ms op het scherm blijft staan.
- De helft van de gezichten toont een angstige expressie en de helft een neutrale expressie. De volgorde van de gezichten is voor elke deelnemer willekeurig.
- Het gezicht wordt vervangen door een fixatiekruis dat 2 s op het scherm blijft staan.
- Geef 120 proeven.
5. Analyseer de data.
- Bereken het HRV-maat uit het opgenomen hartsignaal.
- Gebruik geautomatiseerde software om de piek van elke hartslagcyclus te identificeren, bekend als de R-golf.
- Inspecteer de data visueel om ervoor te zorgen dat elke R-golf goed is geïdentificeerd en maak eventueel de nodige aanpassingen.
- Bereken de tijd van elke geïdentificeerde R-golf tot de volgende en noteer deze waarden.
- Gebruik gespecialiseerde software om de hoogfrequente HRV-vermogen te berekenen, wat overeenkomt met de mate van HRV binnen het bereik van 0,15 tot 0,4 Hz.
- Analyseer de gedragsprestaties op de gezichtsemotionherkenningstaak.
- Bereken de nauwkeurigheid apart voor angstige en neutrale gezichten.
- Analyseer de relatie tussen HRV en emotieherkenning.
- Bereken de correlatie tussen HRV en nauwkeurigheid bij het identificeren van angstige en neutrale gezichten, afzonderlijk.
Fysiologische metingen kunnen worden gebruikt om psychologisch functioneren te begrijpen en tonen een interactieve relatie tussen lichaam en geest.
Hoe snel het hart van een persoon slaat, kan veranderen afhankelijk van de omgeving, en?door uitbreiding?hun emotionele toestand. Bijvoorbeeld, iemand die een schaduwrijke figuur voelt die hen 's nachts volgt, kan een verhoogde hartslag vertonen door angst, evenals de fysieke inspanning van het weglopen.
In tegenstelling, wanneer dezelfde persoon een comfortabele omgeving binnengaat, zoals een bijeenkomst bij een vriend thuis, wordt relatief geen gevaar gezien?misschien wel het morsen van wijn op het witte tapijt?
Interessant is dat, hoewel de snelheid van het hart automatisch kan veranderen als reactie op hun eigen gevoelens, het ook kan worden beïnvloed door de emoties die ze bij anderen onderscheiden?zoals angst bij een man die net de favoriete lamp van de gastheer heeft gebroken.
Hier kan de observatie van tekenen van angst in het gezicht van de schuldige?wijde ogen, blootgelegde tanden en opgetrokken wenkbrauwen?de hartslag van de waarnemer kortstondig versnellen. Gedurende al deze ervaringen toonde het individu een hoge hartslagvariabiliteit, of HRV, wat effectieve regulatie vertegenwoordigt.
In deze video verkennen we hoe bereiken in cardiovasculaire capaciteit?lage tot hoge HRV?kunnen worden gebruikt om het vermogen van een individu om gevoelens bij andere mensen te herkennen te voorspellen.
We demonstreren hoe je een experiment kunt ontwerpen en uitvoeren om zowel hartslag als emotionele herkenningsgegevens te analyseren.
In dit experiment worden deelnemers eerst voorzien van elektroden rond het hart, gevraagd om te rusten terwijl baseline opnamen worden gemaakt, en vervolgens foto's van menselijke gezichten met verschillende emoties getoond, die ze moeten identificeren terwijl hun hartsignalen continu worden geregistreerd.
Tijdens de taak wordt een kleine fixatiekruis in het midden van een computerscherm weergegeven, gevolgd door een foto van een enkel menselijk gezicht.
De truc is dat dit gezichtsbeeld van een kalm, neutraal uiterlijk kan zijn?bijvoorbeeld iemand met een ontspannen mond, wenkbrauwen en voorhoofd?of een van angst.
Wanneer elk beeld wordt gepresenteerd, moeten de deelnemers aangeven welk gevoel het verbeeldt. Het idee hier is dat de algehele nauwkeurigheid van hun antwoorden een maatstaf biedt voor het vermogen tot emotionele herkenning.
Elke proef eindigt met de presentatie van een laatste fixatiesymbool om de afhankelijke variabelen duidelijk te scheiden: emotionele en cardiale reacties over proeftypes die gelijkwaardig maar in willekeurige volgorde worden getoond.
Tijdens het monitoren van de hartslag wordt de nadruk gelegd op een kritisch onderdeel van de hartcyclus genaamd de R-golf, die overeenkomt met de grote piek tijdens elke slag. Hartslagvariabiliteit?de HRV?wordt berekend, overeenkomend met de tijd tussen elke piek en hoe deze varieert over een periode van tijd.
De berekeningen worden verwerkt door een aantal wiskundige bewerkingen, zoals snelle Fourier-transformatie, en resulteren in frequentie-informatie. Binnen dit hele vermogensspectrum is een bepaalde band, het hoge frequentiebereik, van belang omdat het de staat van autonome regulatie weerspiegelt.
Specifiek betekent hoge HRV dat de hartslag van een deelnemer continu verandert, wat een index van succesvolle controle suggereert. In tegenstelling daarentegen staat lage HRV gelijk aan consistente waarden en dus een associatie met slechte regulatie.
Belangrijk is dat de HRV-metingen worden vergeleken met de resultaten van emotierecognitie. Op basis van eerdere ervaring wordt verwacht dat de nauwkeurigheid van het identificeren van gevoelens zal correleren met HRV.
Met andere woorden, een deelnemer wiens hartslag fluctueert wanneer er foto's van verschillende emoties worden getoond, zal waarschijnlijk deze correct onderscheiden, wat suggereert dat HRV een fysiologisch verband is van dit identificatieproces.
Om te beginnen, begroet de deelnemer wanneer ze aankomen. Controleer of ze normaal zicht hebben, de afgelopen 6 uur geen stoffen zoals cafeïne of alcohol hebben geconsumeerd, die hun hartslag kunnen beïnvloeden, en geen geschiedenis hebben van psychiatrische of hartaandoeningen.
Leid vervolgens de deelnemer om voor een computermonitor en toetsenbord te gaan zitten. Verzamel drie voorgevulde elektroden en controleer of ze niet zijn uitgedroogd, om ervoor te zorgen dat elektrische signalen vanuit het hart goed worden geleid.
Instrueer nu de deelnemer om deze elektroden op hun borst te bevestigen met behulp van een vastgestelde configuratie. Bevestig de aansluitingen en bevestig dat ze goed zijn aangesloten op de apparatuur die de informatie zal versterken en doorsturen naar de opnamecomputer.
Op dit punt, controleer in de software het hartsignaal om ervoor te zorgen dat het vrij is van ruis en artefacten. Controleer bovendien of de acquisitieparameters correct zijn en begin met het verzamelen van een rusthartslag gedurende 5 minuten.
Ga verder met uitleggen dat er foto's van menselijke gezichten op de monitor zullen worden getoond. Benadruk dat de deelnemer snel op 'F' op het toetsenbord moet drukken als ze een afbeelding interpreteren als angstaanjagend. In tegenstelling daarentegen, als het gezicht neutraal en emotionloos lijkt, benadruk dan dat de 'J'-toets moet worden gebruikt.
Bevestig ook dat het allereerste fixatiekruis 500 ms op het scherm verschijnt en dat voor elke proef het gezichtsbeeld 200 ms wordt getoond, gevolgd door het laatste fixatiesymbool voor 2 s. Verlaat nu de kamer en ga door met het opnemen van hun hartsignaal terwijl ze 120 emotierekeningsproeven uitvoeren.
Met alle hartafgeleide gegevens verzameld, navigeer eerst door de grafische gebruikersinterface en isoleer de R-golven om de tijd tussen deze geïdentificeerde pieken te berekenen.
Verwerk deze metingen verder om het vermogensspectrum van frequenties te genereren en noteer in het bijzonder de waarden in het hoge frequentiebereik, dat de mate van fluctuatie binnen 0,1
View the full transcript and gain access to JoVE Science Education videos
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.