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3つの異なる美術材料によるアートメイキングに続くHRVと感情の変化を調べる

Behavior

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Summary

このプロトコルの目的は、異なる材料を用いたアート作りに続く自己報告された感情的反応と心拍変動の変化を測定することを目的とした実験を行う研究者を導くことである。プロトコルは、さまざまな動作条件やアクティビティでの使用に簡単に適応できます。

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Czamanski-Cohen, J., Galili, G., Allen, J. J. B. Examining Changes in HRV and Emotion Following Artmaking with Three Different Art Materials. J. Vis. Exp. (155), e60376, doi:10.3791/60376 (2020).

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Abstract

このプロトコルは、行動の関与の異なるタイプに対する心理的および生理学的応答の検査を可能にする。具体的には、本研究例では、流動性レベルが異なる3種類のアート素材を用いたアートメイキングに応じて、心拍変動の感情的反応と変化を調べる。このプロトコルは、他の種類の行動や他の材料とのアートメイキングの関与を調べるために適応することができます。このプロトコルを使用することにはいくつかの利点があります。第一に、材料の順序のランダム化は、測定された応答が提示の順序ではなく、その品質に関連付けられている確率を向上させます。第二に、心電図の連続的な測定は、各芸術材料との関与後の心拍変動の変化およびアートメイキング自体の間に起こりうる変化の検査を可能にする。このプロトコルの利点は、その制限を考慮する必要があります。音楽リスニングは、各アートメイキングセッションの前です。したがって、ベースラインへの戻りは、最初の 2 つの条件でのみ測定できます。ベースラインへの復帰は、各材料の作業に応答した後、個人が回復する速度に関する情報を提供します。さらに、指の塗料のようなブラシでガッシュ塗料の代わりに、より液体の材料は、材料間のより多くの違いを提供します。最後に、このプロトコルは、特定の研究ニーズに適応することができます。

Introduction

このプロトコルの目的は、異なる条件でのアートメイキングに対する生理学的および感情的な反応を調べることです。この場合、流動性レベルが異なる3種類の美術材料を用いたアート作りへの応対の違いが検討される。この実験の開発の背後にある根拠は、より流動的な芸術材料を持つアートメイキングが感情表現向上に関連していると主張するアートセラピー理論の支持を提供することである。心拍変動(HRV)は一般に、呼吸静脈瘤アリスミア(RSA)と、具体的には、感情的関与および調節2、3を示す。この研究例では、使用される画材の順序をランダム化して、オーダー効果を制御します。この研究デザインが見つかった他の研究はありません。

この方法の利点は、心拍変動(HRV)の継続的な測定が、それ自体を作る技術の間に芸術作りに対する生理学的応答の検査を可能にし、非侵襲的であることである。これは、重要かつ関連性の高いアート作りに続く血液または唾液中のバイオマーカーの測定に反対するが、正確に時間を過ごすのに挑戦し、不快な(チューブによだれ)または侵襲的(血液サンプルを提供する)収集方法4を必要とする。

このプロトコルは、様々な行動活動への応答を測定し、異なる材料でアートメイキングに適応することができる。これを行うには、アートメイキングを 3 つのマテリアルに置き換え、必要な動作を調べます。検査される行動のほとんどの要素が、検査される行動の質(すなわち、美術材料の流動性)以外に類似していることを確認することが重要です。図1は実験のフローチャートである。

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Protocol

本研究は、ハイファ大学倫理委員会社会福祉学部の承認を得て実施されました。インフォームド・コンセントを取得し、ヘルシンキの人間福祉ガイドラインに準拠した研究を行いました。

注:研究は、アート材料とポータブル、無線および非侵襲的心電図(ECG)記録装置を使用して、テーブルで行われます。

1. 参加者の選考

  1. 18歳から40歳までの健康な参加者を募集します。より広い年齢層では、心拍数変動の年齢関連の変化のためにサブグループへの区分が推奨される。
  2. 心臓病として心臓病の現在または歴史を持つ参加者を除外すると、心拍変動に影響を与える可能性があるため、変化が行動活動によるものかどうかを検査する能力を制限します。
  3. 同様の条件を確保するために、08:00-15:00の間にすべての被験者を研究室に招待します。実験を行うことができる限り、任意の時間枠を設定します。
  4. 参加者に挨拶し、実験の2時間前に、参加者がコーヒーを飲んだり、食べたり、喫煙したり、激しく運動したりしていないことを確認します。
  5. 書面によるインフォームド・コンセントを取得して、参加者がいつでも自由に実験を離れることを自由に知り、参加に対するリスクと利益を認識できるようにします。

2. 実験プロトコル

  1. バイオパッチを胸骨の下に2本のAg-AgCl使い捨て電極で付着させます。心電図をサンプリングし(1000 Hz、16ビット)、バイオパッチで記録します。
  2. 収集されたデータの値 (心拍数、HRV) がグラフィック インターフェイスに表示され、データが収集されていることを確認します。ソフトウェアはまた、バイオパッチがオフラインになったときにオーディオアラームを送信します。
  3. 参加者が環境に適応し、バイオパッチを着用した後、座っている位置で安静時心拍数の5分を測定し、ベースラインHRVを確立します。HRVに影響を与える、じっと座って、噛んだり話したりしないように参加者に指示します。
  4. 5分の休息に続いて、ベースラインHRVを確立し、人口統計データ、芸術作りの習慣に関する質問と自己評価マニキン(SAM)5で鉛筆と紙のアンケートに記入するように参加者に指示します。現在の瞬間の感じ方に最も近い図面にマークを付けるように参加者に指示します(図 2参照)。
  5. 同等の感情的な状態を確立するために、参加者は各アートメイキングセッションの前に自分の好みのリラックスした音楽(自然の音、新しい時代やクラシック音楽)の5分を聴いさせます。リラックスした音楽は、それが彼らのためにリラックスしていることを確認するために、参加者によって意図的に選択されます6.
  6. 参加者に(50 cm x 35 cm)の紙を提供し、10分のアートメイキングセッション(鉛筆、オイルパステル、グアッシュ塗料)に参加するよう指示します。順序の影響を減らすには、アートマテリアルの順序をランダム化します。
    注:ここでは、鉛筆で描いた後、参加者はオイルパステルを使用し、その後、グアッシュ塗料を使用しました。
    1. 参加者に、フィット感のある方法で材料の探索に従事し、アートメイキングに10分間全体を使用するよう奨励します。アート製品とその美学は重要ではなく、何でも描くことができることを参加者に思い出させて励ましを与えます。
    2. 鉛筆削りと消しゴムをプレゼントします。
    3. SAM を使用して感情的な状態を報告するように参加者に指示します。
  7. 音楽をオンにし、自分の好みのリラックスした音楽(自然の音、新しい時代やクラシック音楽)の5分を聴くように参加者に指示します。
  8. テーブルの上に12色のオイルパステルのオープンボックスを置き、必要に応じてラッパーを剥がし、パステルを壊すなど、任意の方法でそれらを使用するように参加者に指示します。
    1. 一般的な外観が使用によって大きく影響される場合は、次の被験者のパステルのボックスを交換してください。
    2. SAM を使用して感情的な状態を報告するように参加者に指示します。
  9. 音楽をオンにし、自分の好みのリラックスした音楽(自然の音、新しい時代やクラシック音楽)の5分を聴くように参加者に指示します。
  10. 原色(黄色、赤、青)、プラスチックパレットに白黒、6つのボウルと4つの混合面に分割されたグアッシュ塗料を提示し、塗料の量を制御します。また、水の瓶、柔らかい平らな頭のブラシ(サイズ6)と布を提供します。
    1. 必要に応じて追加のペイントを要求できることを被験者に伝えます。
    2. 色の混合とブラシのクリーニングの簡単な説明を提供します。
    3. SAM を使用して感情的な状態を報告するように参加者に指示します。
  11. セッションの最後に参加者からバイオパッチを削除します。バイオパッチダウンロードログを使用して、バイオパッチで記録されたデータをコンピュータにダウンロードします。

3. データ分析

  1. データをビジュアル分析ソフトウェア (QRSToolなど)7 へのインポートに適したテキスト ファイルに変換し、MATLAB スクリプトを使用してタイムスタンプと電圧ベクトルのみを保存します。MATLAB スクリプト* は、タイムスタンプと電圧ベクトルを保存し、残りを消去するのに役立ちます。これは手動で行うことができますが、非常に時間がかかります。結果のテキスト ファイルの例を図3に示します。
  2. グラフィカル ユーザー インターフェイスを使用して MATLAB スクリプトによって作成されたテキスト ファイルを QRSTool にインポートします。インポート |(ファイルの選択)をクリックします。サンプルレート1000 Hzボタンが押されていることを確認します。その後、心電図がQRSToolのウィンドウにグラフィカルに表示されます。
  3. 心電図シリーズのアーティファクトを目視で検査します。QRS ツール ソフトウェアを使用して、心電図の R コンポーネントを特定します(図 4を参照)。ソフトウェアは、手動でマークされたしきい値を超える赤い砂時計ですべてのポイントにフラグを付けることによって、Rスパイクを自動的に検出します。
    注: 詳細については、3 番目の作成者に問い合わせてください: jallen@email.arizona.edu
    1. 識別されたハートビート、タイムポイント、アーティファクト(欠落したハートビートまたは誤って識別されたハートビート)と一緒に各心電図シリーズを視覚的に検査します。これを手動で修正するには、クリックして余分なハートビートを削除するか、不足しているハートビートを追加します。
    2. ノイズを持つデータの領域では、識別可能な QRS 波形が表示されず、少なくとも 30 秒の数のチャンクにデータを分割します。
      注: トリミングされたデータの末尾を一緒に追加することはできません。これらを個別に分析し、すべてのチャンクの平均を作成します。
    3. 実験のさまざまなフェーズに従ってデータをマークまたは除算します。これを行うには、ビジュアル インターフェイスを使用して、各イベントのデータのみを切り取って保存し、CMetX に個別にエクスポートします (後述)。上記の実験段階(ベースライン、音楽リスニング、様々な素材でアートメイキング)に基づいてデータを分割します。
  4. すべてのデータがクリーンな場合は、ビジュアル インターフェイスファイル |をエクスポートするか、コマンド ラインで直接エクスポートします。これにより、CMetX ビューアー ウィンドウが開き、HRV のインデックスを含む行が追加されます。
  5. HRV インデックスを CSV ファイルにエクスポートしてデータ分析を行う
    1. HRVの2つの指標を使用する:推定呼吸静脈瘤アリスミア(RSA)を迷走または副交感神経指数として、心臓交感神経指数(CSI)-交感神経の影響を推定するローレンツプロットに基づいています。図4は、CMetXソフトウェアによって提供される出力の例である。
      注: vagal または交感神経性の心臓調節を表すために適切な HRV インデックスを選択するのは難しく、このプレゼンテーションの範囲を超えた方法論的および理論的に基づく決定が必要です。詳細については、アレン、J.J.、チェンバース、A.S.、&タワーズ、D.N.(2007)をお勧めします。心臓クロノトロピーの多くのメトリック:実用的なプライマーとメトリック8の簡単な比較.
  6. 次のアートメイキングセッション中に平均HRV指数から音楽リスニング中の平均HRV指数を差し引いてHRV反応性を推定します(つまり、正の値は、進行中のリラクゼーションと比較して、アートメイキング中に高いHRVを表します)。

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Representative Results

前述のように、CMetXソフトウェアはHRVのいくつかの行列を提供します。ここで、RSAメジャーを、各実験条件ごとに各参加者について算出した。図 5は、3 つのアートメイキング タスクとその先行する休息期間の RSA 値 (±SE) を示しています。被験者内ANOVAは、アートメイキング(F(1,49)=26.155、p<.001)に対して統計的に有意な主効果を明らかにし、大きな効果サイズ(ε p2 = .348)を有し、これはアートメイキングによって説明されるRSAの変動の35%(休息と比較して)の変動の35%と直感的に解釈することができる。統計的に有意な相互作用(F(2,98)=5.965、p=.004、εp2=.109)は、平均RSAレベルの変化が芸術材料に依存していることを示した。 ペアワイズ比較(複数比較のためのシダック調整)は、オイルパステル(t(49)=5.51でアートメイキング中に平均RSAに有意な変化を示しました。 p < .0005、コーエンのD = 0.475)またはガッシュ(t(49)=3.63、p = .001、コーエンのD = 0.195)が、鉛筆(t(49)=1.40、p=.168、コーエンのD=0.105)で描画中はそうではありません。

Figure 5
図5:休憩中およびアートメイキング中のRSAこの図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

心拍変動に加えて、SAM5視覚アナログスケールの3つの自己報告感情的応答測定を用いて、様々な美術材料に対する感情的反応に違いがあるかどうかを推定した。各アートメイキングタスクに続く価価、覚醒および優位性自己報告尺度の平均値(±SD)値、ならびにベースライン休息期間に続く、-4から4までの中心規模で、表1に詳細に説明する。被験者ANOVA内で繰り返されるは、原子価に関する美術材料に対して統計的に有意な効果を示したが、覚醒または優位性に対する効果は示さなかった(表1)。ポストホックペアワイズ比較は、平均して、鉛筆(p = 0.038)で描画した後の感情的な価数と比較して、ガウチェで絵画に続く感情的な価数がより肯定的であったが、ベースライン価(p = 0.744)と比較されないことを明らかにした。

ベースライン 鉛筆 オイルパステル ガッシュ F(3,147) εp2
M (SD) M (SD) M (SD) M (SD)
原子価 2.14 (±1.07) 1.96 (±1.65) 2.30 (±1.54) 2.60 (±1.55) 2.93* 0.056
覚醒 -1.72 (±1.84) -1.86 (±2.13) -1.90 (±1.88) -1.66 (±2.11) 0.47 0.009
支配 -0.02 (±1.41) 0.16 (±1.54) 0.14 (±1.77) 0.16 (±1.82) 0.28 0.006
*p < 0.05

表1:休息および芸術制作中の感情的反応の原子価、覚醒、および優位性の尺度

詳細な結果については、参照してください: 感情的な反応と3つの異なるアート素材とのアートメイキングに続く心拍変動の変化7.

このプロトコルは、様々な活動の間および後のHRVの後および変化の後に感情的な反応の違いを調べるために容易に使用することができ、アートメイキングに限定される必要はありません。さらに、このプロトコルは、同様に芸術材料のより広い多様性と芸術に対する感情的および生理学的応答の違いを調べるために変更することができます。

Figure 1
図 1: 実験のフローチャートは、最初に前の文書で公開され、アクセス許可7でここに印刷されます。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 2
図 2: SAM メジャー5の例 。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 3
図 3: QRSTool にインポートする準備ができているテキスト ファイルの例を示します。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 4
図 4: CMetX によってエクスポートされるデータの例。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

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Discussion

このプロトコルは、流動性7のレベルが異なるアート素材を使用して、アートメイキング中のRSAの違いを測定するように設計されています。バイオパッチ9、10は、2つのAg-AgCl使い捨て電極に接続し、基本的な心電図を含む生理学的データの収集を可能にするホルスターに取り付ける小さなラウンド生理学的モニタリングテレメトリデバイスです。装置は心電図、心拍数、呼吸数、身体の向きおよび活動を含むバイタルサインデータを格納し、送信する。プロトコルにはいくつかの重要な手順があります。ベースライン活動に戻る何らかの方法を実行することは非常に重要です。私たちはリラックスした音楽を聴くことを選び、参加者は3種類の音楽の1つを選んで、この音楽が彼らのためにリラックスしていることを確認しました。また、参加者がその日に研究室に入った可能性のある刺激を「中和」することを目標に、アート制作に取り組む前に同じ音楽を聴いてもらった。参加者が聴く音楽の種類を選択できるようにすると、参加者の反応の間の変動に影響を与える可能性があるので、いくつかの欠点があります。しかし、音楽の目的はベースラインに戻る機会を提供することにであり、参加者にベースラインに戻る方法を選択してもらうことが、音楽が迷惑になり、ベースラインに戻る目的を欠く可能性よりも優先されると考えています。

1つの活動が終了し、次のアクティビティが開始された時間が正確にマークされていることを確認するために注意を払うことは重要です。すべてのリサーチ ツールによって提供される絶対タイムスタンプを同期して、実際のアクティビティのタイミングに従って心電図の記録が正しく分割されるようにする必要があります。

SAMは、人間のフィギュアの5つの図面の3列と1-9のスケールを持つ紙と鉛筆の形でここで管理される感情的な応答の原子価、覚醒、および支配を測定する視覚的なアナログスケールです(図2を参照)。価のスケールは、不幸または悲しいから幸せまたは喜びに満ちた範囲です。覚醒スケールは、穏やかまたは退屈から刺激や興奮に至る範囲です。優位性スケールは、従順または「コントロールなしの感覚」から支配的または「コントロール中」まで及びます。最初の行は、笑顔から始まり、ゆっくりとしかめ面に遷移する表情の範囲を持つ図面を持つ、原子価スケールです。笑顔は非常に幸せな気分を示し、しかめ面は非常に悲しい気分を示しています。真ん中に3つの図面があり、小さな笑顔、中立的な表情とわずかなしかめ面があります。2列目は覚醒を測り、描かれた人間の姿は人間の姿の真ん中に描くような大きな爆発があり、右端の図が中間部に点しか持たれるまで小さくなるように遷移し、覚醒のレベルが低いことを示します。下部の支配的なスケールは、正方形の境界から右端の数字が現れるまで、徐々に大きくなる正方形の中央に小さな数字を持っています。

参加者の動きやバイオパッチの一時的な切断によって引き起こされる心電図アーティファクトは、誤ってR波として同定される可能性があるため、R-R(すなわち、ビート間- IBI)およびHRVの誤算をもたらす可能性があります。ノイズのあるデータの領域 (識別可能な QRS ウェーブを表示しない) では、QRSTool を使用して、少なくとも 30 秒の長さのチャンクにデータを分割します。QRSTool のビジュアル インターフェイスを使用すると、ノイズが疑われる場合は、データの特定のセクションにマークを付け、出力されたデータに含まれないようにトリミングできます。データを 30 秒のセグメントに分割するもう 1 つの利点は、記録が長いほど HRV の推定値が高くなる可能性があるため、HRV のメトリックが使用可能なデータの長さに影響されないことです。

CMetXソフトウェアは、入力として簡単なIBIシリーズを与えられたHRVの様々なメトリックを計算するコマンドラインベースのユーティリティです。次のインデックスが計算されます: 平均インタービート間隔, 平均心拍数、速度変換されたIBIの平均、IBI間の差の二乗平均、連続IBI差の絶対値の平均、50msを超える連続IBI差の割合、東一心臓膣指数、東一心臓交感神経指数、IBI系列の分散の自然対数、フィルタされた分散の自然対数(.12-.40Hz)IBI系列では、フィルタをバンド制限 RSA に実装する損失が可能になります。フィルタが適用された後に保持される IIB に対しては、すべての値が計算され、RSA を計算する信号がバンド制限されます。フィルターは、データ セグメントの開始時に 12 秒、データ セグメントの終了時に 12 秒のデータを失います。ECGのスコアリングに関するその他のドキュメントとトレーニングビデオは、https://jallen.faculty.arizona.edu/content/resources-and-downloadsで見つけることができます。

前述のように、プロトコルは、異なるタイプの行動に対する感情的な反応と生理学の違いを調べるために変更することができます。さらに、追加の自己報告手段を使用するようにプロトコルを変更することもできます。時刻の同期が最適でない場合は、セクションの先頭と末尾から心電図記録の一部を削除する必要があります。プロトコルはまた、活動や材料の3つの異なるタイプに限定されず、拡張または制限することができます。とはいえ、プロトコルは、すべての参加者と各アクティビティのすべてのアクティビティに対して、同様の設定で 1 つの部屋で行うことができる動作とアクティビティに限定されます。これは、環境が HRV に影響を与える可能性があり、観察される相違点が環境ではなくアクティビティまたは動作によるものであることを確認するためです。

アートメイキングの経験のレベル、アートメイキングからの個人の不安のレベルは、実験セッションの前に発生する可能性のある他のストレスの多い経験と一緒に、個人の応答に影響を与える可能性があります。本研究の抜粋では、アートメイキングの経験について参加者に尋ねましたが、アートメイキングの経験(初心者、趣味、専門職)に基づく違いは見つかりませんでした。さらなる研究は、考慮に記載されている他の考慮事項を考慮に入れたいと思うかもしれません。もう一つの提案は、彼らの感情的な状態の背後にある推論について個人を調査するためにオープンな質問を持っているであろう。

将来的には、このプロトコルは、通常のアート素材やデジタルメディアと描画に対する応答を比較するために使用することができます。オイルパステルに関する知見を踏まえ、水っぽいタイプの塗料の変動性を調べ、異なるタイプのペイントブラシと指の塗装を比較するために、さらなる研究を行うことをお勧めします。このプロトコルを採用した研究の結果は、異なる材料の使用の効果に関する知識の体を拡大するために使用することができ、順番にアート療法クライアントの特定のニーズに合わせてアートベースの介入を調整するために使用することができる。

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Disclosures

著者たちは何も開示する必要はない。

Acknowledgments

映画の制作は、エミリ・サゴール・クリエイティブ・アーツ・セラピー研究センターによって支援されました。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Disposable Ag/AgCl electrodes Biopac EL501
Drawing paper Stenoplast
Echo gateway Medtronic 9600.0303
Eraser Factis
Gouache paint Giotto
HB pencil Milan
Omnisense 3.9.7 Medtronic 9700.0269 Computer software
Oil pastels 12 colors Talens
Zephyr biopatch Medtronic 9600.041

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References

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