GSR 干扰

皮肤电 生理指标 情绪

在本节中,我们将了解有关可能影响GSR信号的不同干扰类型。

GSR信号里的任何非皮肤传导性变化引起的波动都被认为是GSR干扰。干扰GSR信号的原因可能有很多种。比如电极的移动通常会产生快速和大幅度的信号波动,外部电源噪声会导致在皮肤导电性变化的基础上叠加恒定的50或60赫兹的震荡。

获得可靠结果的最好方法是保证在对GSR信号进行任何分析和测量前不包含任何的显著干扰。获得纯净、无干扰的GSR信号有两个主要的方法。第一个也是最常用的方法是避免在记录过程中对被试者的干扰。良好的实验设置和给予被试者正确的实验指导语能够使干扰最小化。第二个方法是对GSR信号进行任何分析和测量前通过后期处理工具检测和消除可能存在的干扰。

接下来,我们列举了GSR干扰的常见类型并提供了一些能够将这些干扰对分析影响最小化的方法:

高频噪声

皮肤传导性变化是秒量级的,频率在1赫兹或者更低。因此GSR信号中出现的任何更高频率的恒定波动都可以被认为是高频噪声干扰。最常见的类型是记录过程中可能出现的50/60赫兹的电源噪声和GSR传感器精度误差。这种类型的干扰与GSR信号相比通常幅度非常小。

如何处理:

高频噪声能够很容易地通过离线处理工具消除,可应用噪声降低滤波器移除GSR信号的高频分量。能够移除高频噪声的常用滤波器有低通滤波器和移动平均滤波器。

GSR artifacts

快速瞬变干扰

离散快速变化也可能出现在GSR信号里。此类快速变化通常比皮肤导电性变化要快很多,并且可能带有不同的幅度。这类干扰通常是由电极的快速移动引起的。

如何处理:

快速瞬变干扰能够很容易地通过离线处理工具消除,可应用噪声降低滤波器移除GSR信号的高频分量。常用的滤波器是移动平均滤波器。

GSR artifacts

电极不牢固,与皮肤耦合不好 

电极不牢固会导致电极的位移并引起电极与皮肤的接触面积变化。这会引起信号的突然上升或者下降,通常比GSR信号的快速皮肤传导性反应(SCR)成分的幅度更大、更快。

如何处理:

目前还没有后期处理工具能够恢复原始GSR信号。最佳做法是在实验准备期间保证电极被正确的固定在被试的皮肤上。可以使用带有粘合剂的电极或者额外的绑带固定在电极外面,避免电极在记录过程中松动。

 

如果在数据中出现了这种干扰,最佳的处理方式是在进一步分析中放弃这部分的数据。否则GSR的算法会将这类干扰归类为一个SCR事件(皮肤传导性反馈)。

GSR artifacts

电极运动

类似电极不牢固,正确放置的电极如果暂时地增加或者降低接触面积会产生移动干扰。按压电极或者拉扯电极导线是导致这类干扰的主要原因。例如,如果电极贴在被试的手上,被试突然移动胳膊或者拉扯导线就可能会产生电极移动干扰。这种干扰导致的信号波动通常与GSR信号有相似的幅度和频率成分。

如何处理:

目前还没有后期处理工具能够恢复原始GSR信号。最佳的处理方式是指导被试避免突然移动来避免这类干扰。把电极放在非优势手并把电极线粘贴到皮肤或者衣服上能够帮助最小化这些干扰。如果实验任务需要手部运动或者操作物体,把电极放在身体已知可以产生比较好GSR信号的部位会更好,比如脚部或肩膀。

 

运动干扰和GSR信号有相似的形状,但它们可以通过目检与GSR反馈来区分,因为这类干扰通常比快速皮肤传导性反映成分有更短的上升和下降时间。如果在数据中出现了这种干扰,最佳的处理方式是在进一步的分析中放弃这部分的数据。否则GSR的算法会将这类干扰归类为一个SCR事件(皮肤传导性反馈)。

GSR artifacts

温度变化

体温的变化会影响到GSR信号,体温上升会导致GSR信号缓慢降低,体温下降会导致GSR信号缓慢升高。这是我们身体内的体温调节过程产生的生理干扰,与情绪唤醒活动无关。如果研究的主要考察对象是GSR信号的快速变化(相位成分:皮肤传导性反映(SCR)),这不会对结果产生显著影响。如果研究的主要考察对象是GSR信号的慢速波动(主要成分),温度随时间的变化可能会掩盖你的结果。

如何处理:

要防止被试的温度在实验过程中变化,房间的温度和湿度应该要控制在一个舒适的水平,并在不同实验和被试者之间保持恒定。

参考文献&推荐阅读

(Boucsein, 2012; Roth, Dawson, & Filion, 2012)
Boucsein, W. (2012). Electrodermal activity. Springer Science & Business Media.
Roth, W. T., Dawson, M. E., & Filion, D. L. (2012). Publication recommendations for electrodermal measurements: Publication standards for EDA. Psychophysiology, 49(8), 1017–1034. https://doi.org/10.1111/j.1469-8986.2012.01384.x