Overview
Source : Laboratoires de Jonas T. Kaplan et Sarah I. Gimbel — University of Southern California
Le système nerveux autonome (SNA) contrôle l’activité des organes internes du corps et régule les changements dans leur activité selon la conjoncture. Le nerf vague, qui innerve la plupart des organes internes, est une partie importante du système. Quand notre cerveau sent le danger, le tonus vagal est inhibée, conduisant à une série de changements dans le corps afin de nous faire mieux préparé à se battre ou fuir ; par exemple, notre rythme cardiaque augmente, nos pupilles se dilatent et nous souffle plus rapidement. À l’inverse, lorsque le système vagal est activé, ces réactions physiologiques sont inhibées, conduisant à un État plus serein. Le nerf vague, puis, agit comme une sorte de « frein » sur notre excitation. Une conséquence intéressante de cet État plus calme, c’est qu’elle tend à favoriser les interactions sociales-quand nous ne sommes pas tendus et peur de notre environnement immédiat nous sommes plutôt réceptifs à interagir avec les autres. Mauvais fonctionnement de ce mécanisme de régulation, par conséquent, peut être associée à des difficultés dans le comportement social.
Un index de régulation autonome est la variabilité du rythme cardiaque (VRC). VRC est une mesure de combien l’écart entre un battement et l’autre varie au fil du temps. VRC élevé signifie il y a des fluctuations continuelles de la fréquence cardiaque au fil du temps, le reflet de la régulation autonome avec succès. VRC faible signifie il y a cohérence du rythme cardiaque au fil du temps, un état associé de mauvaise régulation autonome.
Dans cette étude que nous permettra de tester l’hypothèse que l’augmentation de VRC est associé à une catégorisation plus précise des stimuli émotionnels. 1,2 suite à une étude par Park et al., on mesurera le VRC et tester son association à une tâche qui mesure l’habileté à percevoir les émotions du visage. 3
Procedure
1. recruter 40 participants.
- Les participants devront avoir une vision normale ou corrigée à la normale pour s’assurer qu’ils pourront voir les stimuli correctement.
- Les participants ne devraient pas consommer l’alcool, la caféine ou autres drogues au moins 6 heures avant de l’expérience.
- Les participants ne devront avoir aucun antécédent de troubles cardiaques, neurologiques ou psychiatriques.
2. expérience préalable des procédures
Figure 1 : emplacement des électrodes. Placer l’électrode positive inférieure à cœur, près de la cage thoracique du côté droit du corps. Place le négatif au-dessus du cœur, juste en dessous de la clavicule gauche. Placer l’électrode de terre au-dessous du cœur, près de la cage thoracique du côté gauche.
- Fixez trois électrodes sur la poitrine pour enregistrer la fréquence cardiaque (Figure 1). Les électrodes doivent être préalablement gélifiés. Vérifiez que le gel n’est pas séché.
- Fixer l’électrode positive sous la cage thoracique du côté droit.
- Fixer l’électrode négative sous la clavicule gauche formant une diagonale à travers le cœur avec l’électrode positive.
- Fixer l’électrode de terre au-dessous de la cage thoracique du côté gauche.
- Enregistrer une base de référence au repos de la variabilité du rythme cardiaque (VRC) pendant 5 min.
- Les électrodes sont reliées à l’équipement qui amplifie le signal et l’envoie à un ordinateur pour la surveillance et l’enregistrement.
- Vérifier la qualité du signal cardiaque mesuré.
- Enregistrement du signal cardiaque au taux d’échantillonnage de 1000 Hz.
3. fournir des instructions pour le participant.
- Dire le participant qu’une série de visages apparaîtra sur l’écran. Leur tâche consiste à décider si le visage est un visage craintif ou pas. Ils doivent appuyer sur la touche F sur le clavier si le visage est craintif ou sur la touche J si ce n’est pas.
- Demandez aux participants de répondre aussi rapidement et aussi exactement que possible.
4. Exécutez la tâche de reconnaissance faciale d’émotion.
- Chaque essai commence par une fixation Croix qui reste sur l’écran pendant 500 ms.
- Ensuite, un visage apparaît et reste à l’écran pendant 200 ms.
- La moitié des visages afficher une expression de peur et moitié d’afficher une expression neutre. L’ordre des visages est aléatoire pour chaque participant.
- Le visage est remplacé par une fixation Croix qui reste sur l’écran pendant 2 s.
- Actuellement 120 essais.
5. analyser les données.
- Calculer la mesure de VRC du signal cardiaque enregistré.
- Un logiciel automatisé permet d’identifier le pic de chaque cycle cardiaque appelé l’onde R.
- Inspecter visuellement les données pour faire en sorte que chaque vague R est correctement identifiée et faire les ajustements nécessaires.
- Calculer le temps de chaque vague R identifié à l’autre et d’enregistrer ces valeurs.
- Un logiciel spécialisé permet de calculer la puissance de VRC haute fréquence, ce qui correspond au degré de VRC dans la fourchette de 0,15 à 0,4 Hz.
- Analyser la performance comportementale sur la tâche de reconnaissance faciale d’émotion.
- Calculer la précision séparément pour les visages neutres et craintifs.
- Analyser la relation entre la reconnaissance VRC et l’émotion.
- Calculer la corrélation entre le VRC et précision à l’identification des visages craintifs et neutres, séparément.
Mesures physiologiques permet de comprendre le fonctionnement psychologique, révélant une relation interactive entre le corps et l’esprit.
Battements cardiaques rapides Comment une personne peut changement dépendent de leur environnement, et, par extension — leur état émotionnel. Par exemple, quelqu'un qui détecte un sombre personnage leur suite nuit peut démontrer une fréquence cardiaque élevée en raison de la crainte, mais aussi l’effort physique de s’enfuir.
En revanche, lorsque la même personne pénètre dans un environnement confortable, comme un rassemblement devant la maison d’un ami, relativement sans danger, sauf peut-être renverser le vin sur le tapis blanc — est perçu.
Fait intéressant, bien que la vitesse du cœur peut changer automatiquement en réponse à leurs propres sentiments, il peut aussi être influencé par les émotions qu’ils distinguent dans d’autres — comme la terreur chez un homme qui vient de se casser lampe préférée de l’hôte.
Ici, l’observation même des signes de crainte face à la partie coupable — yeux, bared dents et a grandi à sourcils — peut dégénérer brièvement de la fréquence cardiaque de l’observateur. Tout au long de toutes ces expériences, l’individu affiche haute fréquence cardiaque variabilité ou VRC, représentant une réglementation efficace.
Dans cette vidéo, nous explorons comment varie en capacité cardiovasculaire — faible à élevée VRC — peut être utilisé pour prédire la capacité d’un individu de reconnaître des sentiments chez les autres.
Nous démontrons comment concevoir et réaliser une expérience afin d’analyser la fréquence cardiaque et données de reconnaissance émotionnelle.
Dans cette expérience, les participants sont tout d’abord équipés d’électrodes autour du coeur, a demandé à se reposer tandis que les enregistrements de la base sont prises et ensuite montrés des photos de visages humains exprimant des émotions différentes, ils doivent identifier leurs signaux cardiaques est enregistrés en permanence.
Au cours de la tâche, une petite fixation croisée est affichée dans le centre d’un écran d’ordinateur, suivi d’une photo d’un visage humain unique.
Le truc c’est que cette image du visage peut être soit une expression calme, neutre — par exemple, une personne avec une bouche détendue, sourcils et front — ou l’un de la peur.
Lorsque chaque visuel est présenté, les participants doivent indiquer quel sentiment il dépeint. L’idée ici est que la précision de leurs réponses fournit une mesure de capacité de reconnaissance émotionnelle.
Toutes les épreuves se termine par la présentation d’un symbole de la fixation définitive de séparer clairement les variables dépendantes : des réponses émotionnelles et cardiaques dans l’ensemble de types d’essais qui apparaissent également, mais dans un ordre aléatoire.
Alors que la surveillance du rythme cardiaque, l’accent est placé sur un élément essentiel du cycle cardiaque appelé la vague R, ce qui correspond au grand pic au cours de chaque battement. Variabilité du rythme cardiaque, le VRC — est calculé, correspondant à la période entre chaque pic et comment il varie sur une période de temps.
Les calculs sont traitées par un certain nombre d’opérations mathématiques, telles que la transformation de Fourier rapide et le résultat dans les informations de fréquence. Au sein de ce spectre de toute puissance, une certaine bande, des fréquences hautes, est intéressant car il reflète l’état de régulation autonome.
Plus précisément, VRC élevé signifie que la fréquence cardiaque du participant change en permanence, ce qui suggère un indice de réussite du contrôle. En revanche, VRC faible équivaut à valeurs cohérentes et, par conséquent, une association avec mauvaise régulation.
Ce qui est important, les mesures VRC sont comparées aux résultats de la reconnaissance des émotions. Basé sur l’expérience acquise, il est prévu que l’exactitude de l’identification des sentiments fera la corrélation avec VRC.
En d’autres termes, un participant dont la fréquence cardiaque fluctue de photos d’émotions différentes, sont indiquées est plus probable pour les distinguer correctement, ce qui suggère que le VRC est un corrélat physiologique de ce processus d’identification.
Pour commencer, saluer le participant à leur arrivée. Vérifier qu’ils ont une vision normale, pas consommé des substances, telles que la caféine ou d’alcool dans les 6 dernières heures, ce qui pourrait affecter leur fréquence cardiaque et n’ont aucun antécédents de troubles psychiatriques ou cardiaques.
Puis, se diriger au participant de s’asseoir devant un écran d’ordinateur et le clavier. Réunir trois électrodes pré gélifiées et vérifier qu’ils n'ont pas desséchées, à faire en sorte que les signaux électriques du cœur sont déroulent correctement.
Maintenant demander au participant d’apposer ces électrodes sur leur poitrine à l’aide d’une configuration établie. Attacher les fils et confirmer qu’ils sont correctement connectés à l’équipement qui va amplifier et relaient les informations à l’ordinateur de l’enregistrement.
À ce stade, dans le logiciel contrôler le signal cardiaque pour s’assurer qu’il est dépourvu de bruit et artefacts. En outre, vérifiez que les paramètres d’acquisition sont corrects et commencent à collecter le rythme cardiaque au repos pendant 5 min.
Aller de l’avant pour expliquer que le photos de visages humains seront affichés sur le moniteur. Soulignons que le participant doit pousser rapidement « F » sur le clavier si ils interprètent une image comme étant craintif. En revanche, si le visage apparaît neutre et dépourvu d’émotion, soulignent que la clé de « J » doit être utilisée.
Également confirmer que la toute première fixation croix apparaît à l’écran pendant 500 ms et pour chaque essai, l’image du visage pendant 200 ms, suivie du symbole final de fixation pour 2 s. Maintenant, quitter la pièce et continuer à enregistrer leur signal cardiaque comme ils effectuent des essais de reconnaissance emotion 120.
Avec toutes les données dérivées de cœur recueillies, tout d’abord de naviguer dans l’interface utilisateur graphique et d’isoler les ondes R pour calculer le temps entre ces pics identifiés.
Outre ces mesures pour générer le spectre de puissance des fréquences des processus et en particulier, enregistrez les valeurs dans la plage des hautes fréquences, qui représente le degré de fluctuation au sein de 0,15 à 0,4 Hz.
Enfin, calculer la capacité de reconnaissance des émotions de chaque individu. Pour ce faire, tout d’abord importer les données enregistrées à partir des pressions sur les touches et calculer le pourcentage moyen des visages craintifs qui ont été correctement identifiés. Ensuite, répétez ce processus pour les images neutres.
Pour analyser les données, commencez par créer un diagramme de dispersion où l’exactitude de l’identification de visage craintif est sous forme graphique sur l’axe y et les valeurs de VRC sur l’axe des abscisses. Inclure les données de tous les participants à ce chiffre. Ensuite, créez un tracé similaire pour visage neutre données.
Dans chacune, déterminer la ligne de régression et le coefficient de corrélation. Surtout, le plus proche des points de données sont à cette ligne, plus la corrélation linéaire est entre la reconnaissance des émotions et de VRC.
Notez que les points de données ont été plus étroitement groupés autour de la meilleure ligne de forme dans le graphique de reconnaissance de peur, par rapport à son équivalent neutre.
Ceci suggère une corrélation positive entre le VRC et mesure l’habileté à distinguer l’effroi ; Toutefois, aucune corrélation n’existait entre VRC et capacité des participants à reconnaître les visages neutres, ce qui indique que cette relation est axée sur l’émotion.
Collectivement, ces résultats laissent supposer un lien entre ce phénomène physiologique de la fréquence cardiaque et le comportement social. Plus précisément, un individu à rotavirus humain élevé peut-être être plus susceptible de reconnaître les émotions chez les autres et ainsi exceller dans les interactions sociales.
Maintenant que vous comprenez comment explorer la corrélation entre l’autorégulation autonome et le comportement social, nous allons étudier comment les chercheurs étudient la variabilité de l’excitation physiologique à un jeune âge et dans d’autres contextes cognitives et mentales de santé.
Jusqu'à présent, nous nous sommes concentrés sur l’identification des émotions chez l’adulte. Cependant, un travail similaire est réalisé chez les enfants à étudier les facteurs associés à la variation cardiovasculaire précoce qui peut prévoir les conditions de santé plus tard.
Par exemple, les chercheurs ont mesuré la fréquence cardiaque tout en soumettant les tout-petits à un certain nombre de conditions comportementales, notamment une berceuse durant le repos, une boîte à surprise active, dégustation du jus de citron aigre et audio d’un nourrisson pleure.
Ces expériences ont entraîné pouls différents résultats, ce qui suggère que la variabilité peut être obtenue chez les jeunes enfants. Recherche supplémentaire est nécessaire pour évaluer la trajectoire développementale des mesures cardiovasculaires et finalement prédire les résultats de santé future.
En ce qui concerne la relation entre VRC et mémoire de travail, les recherches ont montré qu’une personne à rotavirus humain faible — dont battements cardiaques à un continu, même rythme malgré même effrayant environs — est plus susceptible de démontrer la mauvaise mémoire de travail et d’oublier l’adresse qu’on leur demande.
Fait intéressant, répété l’exercice aérobie, comme la course — peuvent réellement améliorer la rétention de VRC et de la mémoire, mettant l’accent sur la relation entre le corps et l’esprit.
Enfin, d’autres travaux a regardé la si il y a une association entre VRC et certains troubles de santé mentale, tels que la dépression.
Plus précisément, une personne souffrant de même bas HRV peut être plus susceptible de présenter des symptômes de dépression, comme le désintérêt dans les activités ou le retrait du milieu social. Ainsi, HRV peut être un biomarqueur utile, non invasif pour ce trouble social.
Vous avez juste regardé les vidéo de JoVE sur les corrélats physiologiques de la reconnaissance des émotions. Maintenant, vous devez savoir comment présenter des stimuli visuels socialement pertinents aux participants et de recueillir et d’interpréter les deux comportementale et données de VRC. En outre, vous devez comprendre comment les scientifiques postulez VRC aux contextes supplémentaires, tels que leurs liens avec les autres processus cognitifs comme la mémoire.
Merci de regarder !
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Results
Performance sur la tâche de reconnaissance du visage émotion est généralement très élevé ; dans nos données précision globale était de 92,5 %. Les participants ont été plus précis dans l’identification des visages neutres (94,1 %) par rapport aux faces craintifs (90,9 %). Ce qui est important, pouvoir VRC haute fréquence en corrélation significative avec précision dans l’identification des visages craintifs ()Figure 2). Individus à rotavirus humain élevé étaient plus précis dans l’identification des visages craintifs (r = 0,36). Puissance HRV n’est pas corrélé avec une précision dans l’identification des visages neutres, ce qui indique que l’association est axée sur l’émotion.
Figure 2 : VRC est corrélée avec une précision du visage émotion. VRC haute fréquence puissance corrélée avec précision pour les craintifs visages (à gauche) mais pas pour les visages neutres (à droite). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Ces résultats démontrent une association entre les différences individuelles liées à l’activité dans le système nerveux et d’habileté pour l’identification des émotions socialement pertinentes à des stimuli visuels. Cette constatation confirme le lien entre l’autorégulation autonome réussie et comportement social ; les personnes qui réussissent le mieux dans les freins de pompage sur leur excitation physiologique semblent être plus dans les tâches exigeant la régulation émotionnelle et l’interaction sociale.
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Applications and Summary
Cette expérience démontre la puissance des données physiologiques pour donner un aperçu de la cognition humaine. La conclusion que les mesures du fond du cœur peuvent être utilisées pour comprendre le fonctionnement psychologique nous rappelle le lien intime entre le cerveau et le corps. Un indice de contrôle cognitif sain et régulation de l’émotion, la variabilité de fréquence cardiaque peut-être servir biomarqueur peu intrusive pour la santé mentale. Par exemple, bas HRV est associée à l’anxiété troubles4 et dépression,5 et est aussi en corrélation avec la sévérité de la dépression. Bas HRV peut également prédire la prédisposition de PTSD. 6 cette mesure simple du système nerveux autonome sert donc comme une fenêtre sur la santé émotionnelle du cerveau et du corps.
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References
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- Thayer, J.F. & Lane, R.D. A model of neurovisceral integration in emotion regulation and dysregulation. J Affect Disord 61, 201-216 (2000).
- Park, G., Van Bavel, J.J., Vasey, M.W., Egan, E.J. & Thayer, J.F. From the heart to the mind's eye: cardiac vagal tone is related to visual perception of fearful faces at high spatial frequency. Biol Psychol 90, 171-178 (2012).
- Chalmers, J.A., Quintana, D.S., Abbott, M.J. & Kemp, A.H. Anxiety Disorders are Associated with Reduced Heart Rate Variability: A Meta-Analysis. Front Psychiatry 5, 80 (2014).
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