皮肤电反应游戏

文摘

稳定的改进技术,测量人类情感反应为使电脑游戏更身临其境的提供新的可能性。综述的历史情感的设计一个特定的分支技术,获得从人体皮肤电反应读数。皮肤电反应米已经通过持续改进来更好地衡量这些紧张的反应,但仍然达不到今天的技术的能力。皮肤电反应传统劳动密集型。协议和转录的反应被记录在单独的文档,迫使常数之间的转移注意力的脚本,皮电性质的测量设备和反应的观察和主题。解决这些问题通过收集更多的信息和集成的计算机接口,通过添加相关传感器除了基本的皮肤电阻力阅读解开(1)身体抵抗力;(2)皮肤电阻;(3)控制活动;(4)其他影响因素的神经处理身体的调节。一种设备,提出了解决这些问题和讨论。 It is argued that the electrodermal response datastreams can be enriched through the use of added sensors and a digital acquisition and processing of information, which should further experimentation and use of the technology.

1。游戏和情感信息来源

演化在过去二十年的低成本的微控制器单元——(单片机)based-analog-to数字转换(ADC)技术已成为可能的实时集成到游戏玩家情感和身体状态。尽管可能性,使用这些技术迄今为止有限,经常用游戏目标控制的压力,而不是让游戏更有趣。

情绪反应的测量通过观测的生理变化,如出汗和不自觉的肌肉收缩,被用于各种各样的目的,从精神到法医,因为史前史。是否这些测量实际上是一种情感,或其他东西,很难说,但可能是在任何精确的意义上说,不正确的。从现象学的角度来看,任何生理测量你可以,即使有较高的准确性和可靠性,只是表示你想研究的现象。但它不是现象本身,我们应该小心当连接高大脑功能和生理信号。我将使用术语“情感”,那个东西是衡量EDR功能为简单起见整个文本。但读者应该意识到这种用法无疑是不正确的,或者至少需要探索,才能成为发达的概念。情感我们认为在这个研究是“情感”这里讨论测量的设备。

有许多历史发明读“情感”的例子,通常在一个法医上下文。中国古代的嫌疑人被告知要持有一把米在嘴里检察官的观点。嫌疑人被认为是有罪的,如果这种观点,年底大米保持干燥,因为唾液分泌被认为停止焦虑的时候。趟火墙的精神支柱东正教基督徒希腊和保加利亚,部分地区的!宫布须曼人,日本道教和佛教,和年轻女孩在巴厘岛的仪式Sanghyang dedari。在中世纪的俄罗斯,他聪明,大亲王基辅,合法使用试验考验个人之间的纠纷,说,原告可以要求被告证明他的清白通过铁试验而如果索赔不到一半grivna可以使用,然后进行水质检测。被告将举行一个炽热的铁手或删除一声从一锅沸腾的水之后,法官将包装和密封手中。天真将显示一个完整的三天后没有受伤。这些测试依赖于受试者唾液分泌大量的汗水和审判的折磨和趟火墙保护手掌和脚底莱顿弗罗斯特效应。

同样,不随意肌运动也被视为罪恶的标志,是西非的传统,需要有人涉嫌犯罪,把鸟的蛋给另一个人。谁打破了鸡蛋会被认为有罪,根据他们的紧张。同样,在古印度,嫌疑人被中性词语和关键字对他涉嫌刑事犯罪密切相关。脱口而出的人跳出来的第一个词就是他的头脑和龚在同一时间。观察到,当一个关键字,嫌疑人将龚更有力。最近,阅读的兴趣上升无意识的面部动检测说谎。

一个潜在的信息来源情感gaming-electrodermal响应数据采集具有特别的吸引力。皮肤电反应,在过去的150年里,在一个时间或另一个称为皮肤电反应和其他条件。今天,它与其他几个竞争technologies-functional磁共振成像(fMRI),正电子发射断层扫描(PET)和脑电图(EEG)在情感的主要技术数据采集。表1描绘了这些方法的主要差异及其数据流。

替代方案相比,皮肤电反应是:(1)非侵入性,选择可能需要利用或穿刺皮肤可能不卫生,限制流动,因此可能会限制情感反应;(2)便宜的和成本效益;(3)相对敏感的正确实施和可以提供实时的数据流,但并不如数据丰富的选择。

电气测量来检测情感的使用日期的时间发明由意大利生理学家路易吉伽尔伐尼在他的论文中动物1791年电力。身心的开创性研究生物效应出现在1870年代的费勒(工作1]在他的书房的基底表面阻力和刺激皮肤电阻与心理状态。他建议对初露头角的犯罪学领域应用他的观察和催眠疗法以及其他用途。俄国生理学家Tarchanoff [2)独立研究类似的电力与情感之间的相关性几乎在同一时间。这一研究被威廉接近系统的方式3)工作的基础由荣格(皮肤电反应仪器的使用4使这些方法受执业心理咨询师。荣格的1906年出版的研究在字(词)分析描述临床皮肤电测量技术在单词读给准备的主题列表。如果一个词在这个列表是感情色彩,有身体阻力的变化引起了阅读。这些协议是在1930年代由芝加哥警察局(特别是)当警察开始使用测谎仪在法医work-poly因为他们皮肤电阻测量集成机制,血压,呼吸等等。皮肤电测量设备用于各种类型的研究在1960年代通过1970年代末,减少使用更复杂的技术(如脑电图和MRI)取代了它在许多领域的心理学研究。

EDA与情感需要小心地走近。功能是自主神经系统激活的证人通过其orthosympathetic组件。这是一个指标的一些人类系统或系统的激活和响应都愉快的和不愉快的刺激。功能给信息刺激的强度,但不会对其价。尽管如此,技术的优点研究仅仅是因为皮肤电测量仪器价格低廉,甚至最小的侵入性可用的技术来测量情绪反应。这些都是重要的在许多应用程序中,但是较低的进入成本和有效的用户界面所需的电脑游戏使他们特别要求。

皮肤电测量仪器目前用于(1)生物反馈和协议旨在帮助控制癫痫发作(5,6)内放松和分析各种精神团体(7,8),作为视频游戏控制器和其他计算机接口9- - - - - -11),在法医采访。法医应用程序通过计算机测谎仪测试最大的部分市场皮电性质的测量。有几个测谎仪companies-Lafayette仪器与全球市场的85%,Stoelting公司从新加坡和TH测谎仪测谎仪技术亚洲在中国以及清华同方石灰岩技术销售软件结果的解释。虽然金融数据稀疏,市场似乎正以每年约10%的速度增长,和更快的在美国。测谎仪卖几千美元,通常包括5 - 8情感之间的皮肤电活动通道的两个数据通道。美国商务部需要出口许可证的测谎仪系统以外的任何目的地澳大利亚、日本、新西兰、或北约国家不包括捷克共和国,匈牙利和波兰。大约有24个测谎仪学校在美国。

摘要:(1)需要一个关键看看实际上是被这些测量设备;(2)评估它的各种版本的用户界面设计如何帮助或阻碍了这些测量;(3)检查皮肤电测量装置的设计是如何发展和评估他们的设计的优点和缺点;(4)设计一个皮肤电反应机制和协议适用于游戏情感信息流。

早期皮肤电米不容易使用,这限制的研究。他们从根本上惠斯通电桥零检测器(见图1),一个小电流通过此主题的手掌或底脚(在图1可变电阻器),(在图1),直到动臂式检流计读0。他们缺乏放大(电子管尚未商业化),原油和挑剔。

在一个基本的惠斯通电桥(图1)基尔霍夫定律平衡桥1和2之间的电流为零。零电流检测才能极高的精度。在“零”点电阻之比。“零”点的检测在皮肤电米通过改变语气臂电阻(被称为什么在图1,这个名字是来源于音乐比喻和与科学),直到当前是零。通常皮肤电米预设这意味着,也就是说,整个基调的手臂电位器电阻将“读”的阻力在零的手持式电极设置。使用这种“null”配置是有用的在早期,当温度和湿度可能会使组件值drift-when他们在同一个方向漂移,粗糙的准确性将继续保持下去。早期静电计的特性设置操作设计参数后设备之一。而不是直接阅读,操作员不断调整手臂的语气直到仪表读取零。商业化的真空管在20世纪初,电气工程师开始试验放大Wheatstone项目bridge-galvanometer设置存在“零检测器”。

尽管大萧条和二战使材料稀缺和业余的电气工程专业知识转移远离这样的项目,工程的平行流法医检测和测谎仪继续说谎,与芝加哥警察成为先行者在1930年代采用的取证技术。测谎仪的发展综合皮肤电测量仪器与呼吸、血压、或许还有其他生理反应的温度和压力。心理生理测量设备的分层反映在任何特定的生理测量的限制,但也反映出不满的美味和准确许多早期的乐器,它只是弄清楚如何使用真空管放大自己的优势。

二战后,战争剩余电子产品的普及,业余兴趣皮肤电反应的成长,和许多皮肤电反应设备在市场上。获得一个想法的这项技术的水平和流行在这个时间点上,读者可以访问一个有趣的收藏的图片和描述大约两打皮电性质的测量设备从1940年代和1950年代测谎仪博物馆网站http://www.lie2me.net/thepolygraphmuseum/id24.html。(1)皮肤电测量技术变得更加可靠和负担得起的数字电子技术的发展;他们现在爱好者的欢迎,许多设计已经发布到互联网。乐高NXT块连同Lego-LabView程序被用来建立一个低成本的基于pc的皮电性质的测量装置(12]。低成本的模拟-数字转换器的董事会现在广泛使用,可用于提供数字形式的皮肤电测量装置电阻测量,与所有的米和刻度盘被传输到电脑。

检测情感信息开始被动传感器捕获数据对用户的物理状态或行为不解释输入。收集的数据类似于暗示人类使用感知他人的情绪。例如,摄像机可以捕捉面部表情,身体姿势,手势,虽然一个麦克风可能捕捉讲话。其他传感器探测到的情感线索通过直接测量生理数据,如皮肤温度、皮肤电电阻(13]。认识到情感信息需要从收集数据的提取有意义的模式。

在电子学习应用程序中,情感计算可用于调整电脑老师的演讲风格学习者时无聊,感兴趣,沮丧,或高兴14]。潜在的应用广泛:从理论上讲,机器人系统可以更灵活的处理情感信息的能力在不确定的或复杂的环境;数字宠物和设备可以提供更高程度的自治和响应性;汽车等社会监控机器可以监控所有居住者的情感并参与额外的安全措施;在人机交互中,情感反映允许用户看到他或她如何执行;情感监控代理发送警告之前发送一个愤怒的电子邮件;基于情绪甚至音乐播放器选择跟踪。情感计算应用提出了交际技术使用的自闭症患者(15]。更远,情感计算可以帮助设备有可能会被认为是天生的或令人信服地模拟情绪情感功能,允许会话代理丰富和促进人类和机器之间的交互16]。而人类情感往往与其他激素和神经肽激增,机器可以与抽象的州的情绪与进步(或缺乏进展)自主学习系统。事实上,(17)指出,情感”不是特别不同的过程,我们称之为思维”虽然这可能只是反映了明斯基的个人观点。达马西奥(8,18)广泛描述了大脑研究记忆过程和影响我们的决策。至少有两个大脑处理的感官数据流,影响大脑的长期imprints-a声明性和情感的流。这两个以复杂的方式相互作用,并最终实现的情感流添加到声明性流信息在游戏会受益匪浅的一些想法蒸馏在这些书。

多种波动描记systems-ones器在取证,结合功能以及心率呼吸和其他身体测量者优先。用于测量任务,有法律,就业,或其他严重后果,更多的信息更好的为任何改善准确性可以合理的高成本类型I和II错误。游戏界面的不同需求。游戏经济需要低成本的(但不一定是可靠的)大多数游戏用户界面;准确的反应可以被纳入游戏脚本以引人入胜的方式,例如,赌博,个人特征或神的行为。

演化在过去二十年的低成本的微控制器单元——基于(单片机)的模拟数字转换(ADC)技术已成为可能的低成本的实时集成情绪情感和身体状态进入游戏。

尽管可能性,使用这些技术迄今为止非常有限,最著名的就是在一个特定类型的电脑游戏,依靠生物反馈。商业整合生物反馈是探索在一个游戏叫做野生神圣之旅在2001年发行,表面上是为了促进压力管理。图形和游戏类似于1991游戏Myst-basically蒙太奇的剧照,控制生产成本和负担能力。相比之下,现代奥运会强调自己的观点和发展的故事。野生神圣的游戏可以比作谢尔盖·艾森斯坦的无声电影,影响了后来的艺术家的工作,但他的蒙太奇形式被好莱坞风格强调的观点。其他生物反馈游戏之后提出了类似的目标。思绪出售类似的生物反馈系统;心脏数学,卖emWave finger-GSR / ear-pulse传感器发出LED显示屏和声音;! StressEraser也通过出售类似设备旨在降低血压。

2。皮肤电反应测量是什么?

费勒(1]和冯特的[3]研究认识到至少三个生理过程是影响阅读——(1)通过人体电阻;(2)皮肤电阻的导电率与skin-metal接口;(3)动在肌肉,特别是手的电极。因为这些开创性的研究中,许多研究人员试图解释这一现象(例如,莱西和西格尔19];二者(20.];Bitterman和Holtzman21];丹诺(22];蒙塔古和芸苔属植物23];Shahani et al。24];Boucsein [25])。这样的利益是可以理解的。从采用测谎仪芝加哥警察局的法医证据收集在1930年代,需要更好地理解的确切性质的证据在法庭上提出(以及如何保护其有效性)是至关重要的。所谓“测谎”商业的扩散技术在1940年代末和1950年代初的兴趣以及可用性增加这些研究设备。

人体的内部阻力范围从约300欧姆到1000欧姆。体内,组织最大的阻力是骨头和fat-nerves和肌肉有阻力最小。男性比女性有较低的阻力,因为大比例的脂肪在女性的体重。此外,身体阻力随厚度的四肢和torso-larger截面进行更多的电流相同类型的组织,因此较低阻力。因为男性平均比女性大,这也会降低他们的抵抗。阻力也取决于之间的路径的长度electrodes-when当前在左手和右脚,阻力将远高于如果相邻的手指。(1)皮肤电反应与汗腺活动相关联。令人信服的证据来自实验之间的直接相关性是EDR功能和刺激汗腺活动。此外,当汗腺活动取消,然后有一个缺乏EDR信号(26]。皮肤电的现象以下列方式耐药性。地层corneum-the干死皮的表皮(拉丁的角层)——更少的导电比底层的真皮和其他内部组织(27]。,它是由一块又大又平的多面,板状信封角蛋白。这些死细胞缺乏细胞核,在很大程度上是由角蛋白,蛋白质,有助于保持皮肤的水分,防止水蒸发。角蛋白是一种质子的半导体(相对于电子半导体)也就是说,角蛋白的水分不是液态水,但最好的水分子的氢键网络。它实际上是一个绝缘体(28]。

角质层可以吸收水分,帮助在水化和解释为什么人类和其他动物的经验起皱的皮肤上的手指和脚趾(“修剪”)当长时间浸在水里。此外,这一层负责的“回弹”或弹性性质的皮肤。疲软的麸质状的蛋白质债券拉开皮肤自然的形状。

角质层的厚度变化根据所需的保护和/或控制由身体的一个地区。例如,通常用于手中把握对象,要求手掌覆盖着厚厚的角质层。以类似的方式,唯一的脚很容易受伤,所以它与一层厚厚的角质层保护。一般来说,角质层包含15到20层的死细胞,总厚度10到40μm。

角质层也多孔和穿孔管的外分泌腺的汗腺,其目的是抑制表皮以应对压力和环境因素,尤其是湿热。一个成年人的皮肤包含大约300万个汗腺分泌腺的。手掌和脚底有最高的数字;估计的的手掌有大约每平方厘米420腺体。

外分泌腺的汗腺(图2长约3.5毫米,0.05到0.07毫米的孔隙大小(相比之下,人类头发的直径大约是0.08到0.1毫米直径)。每个孔设置在帕默指纹脊。其物理的目的是提供一种液体冷却系统对人体的外部。帕默的表面,手掌和手指,足底表面,脚底和脚趾,平均每平方厘米420孔的摩擦脊皮肤表面。相比之下,大约每平方厘米62毛孔的人体皮肤表面的平衡。

指纹的外分泌腺的毛孔帮助区分比较,使用的山脊,初期的山脊(interpapillary行,间质基本/新生的山脊),发生在足底的表皮上的乳头状线之间的沟,小,低,大多是短于正常乳头状线。没有汗腺。

盘绕腺(图2)位于深真皮或边界的真皮和皮下脂肪。它是由一个独特的清晰和暗细胞层。明确细胞分泌糖原、水和electrolytes-which负责电阻变化的皮肤电反应机制和暗细胞分泌唾液黏蛋白。这些secreatory细胞收缩肌上皮细胞包围封闭在一个透明基底膜与周围胶原纤维。收缩肌上皮细胞是由α平滑肌肌动蛋白,能够很快的根据情况合同和驱逐汗腺的分泌物。直接收缩肌上皮细胞的神经刺激可以改变皮肤电导率在数秒内,可以负责快速响应的皮肤电反应机制。慢周期阻力可能是由于激素的一般扩散所引起的兴奋,但相同的收缩的结果。由于外分泌腺的汗腺很小和很短的距离,他们可以很快改变接触电阻响应神经冲动或少迅速扩散的激素和神经递质。这种孔隙大小的变化称为交感皮肤反应(29日),是影响身体的内稳态机制。交感神经系统也是非常敏感的外部刺激和情绪状态。

以下细节皮肤的表面特征是必不可少的理解EDR电子阅读干电极的反应(EDR功能实现的一样在这项研究中使用的测量仪器)。地层corneum-the干死皮的表皮(拉丁的角层)——更少的导电比底层的真皮和其他内部组织(27]。,它是由一块又大又平的多面,板状信封角蛋白。这些死细胞缺乏细胞核,在很大程度上是由角蛋白,蛋白质,有助于保持皮肤的水分,防止水蒸发。角蛋白是一种质子的半导体(相对于电子半导体)也就是说,角蛋白的水分不是液态水,但最好的水分子的氢键网络。它实际上是一个绝缘体(28]。角质层可以吸收水分,帮助在水化和解释为什么人类和其他动物的经验起皱的皮肤上的手指和脚趾(“修剪”)当长时间浸在水里。此外,这一层负责的“回弹”或弹性性质的皮肤。疲软的麸质状的蛋白质债券拉开皮肤自然的形状。角质层的厚度变化根据所需的保护和/或控制由身体的一个地区。例如,通常用于手中把握对象,要求手掌覆盖着厚厚的角质层。以类似的方式,唯一的脚很容易受伤,所以它与一层厚厚的角质层保护。一般来说,角质层包含15到20层的死细胞,总厚度10到40μm。角质层也多孔和穿孔外分泌腺的汗腺,其目的是抑制表皮以应对压力和环境因素,尤其是湿热。一个成年人的皮肤包含约300万外分泌腺的汗腺。手掌和脚底有最高的数字;估计的的手掌有大约每平方厘米420腺体。

外分泌腺的汗腺长约3.5毫米,0.05到0.07毫米的孔隙大小(相比之下,人类头发的直径大约是0.08到0.1毫米直径)。每个孔设置在帕默指纹脊。其物理的目的是提供一种液体冷却系统对人体的外部。帕默的表面,手掌和手指,足底表面,脚底和脚趾,平均每平方厘米420孔的摩擦脊皮肤表面。相比之下,大约每平方厘米62毛孔的人体皮肤表面的平衡。

在指纹识别中,分泌腺的毛孔帮助区分比较中使用的山脊,初期的山脊,发生在足底的表皮上的乳头状线之间的沟,小,低,基本上短于正常乳头状线。没有汗腺。

盘绕腺位于边界的深真皮或真皮和皮下脂肪。它是由一个独特的清晰和暗细胞层。清晰的细胞分泌糖原、水和electrolytes-which负责皮肤电反应的电阻变化测量仪表,暗细胞分泌唾液黏蛋白。这些分泌细胞收缩肌上皮细胞包围封闭在一个透明基底膜与周围胶原纤维。收缩肌上皮细胞是由α平滑肌肌动蛋白,能够很快的根据情况合同和驱逐汗腺的分泌物。直接收缩肌上皮细胞的神经刺激可以改变皮肤电导率在数秒内,可以负责快速响应的皮肤电反应。慢周期阻力可能是由于激素的一般扩散所引起的兴奋,但相同的收缩的结果。由于外分泌腺的汗腺很小和很短的距离,他们可以很快改变接触电阻响应神经冲动或少迅速扩散的激素和神经递质。这种孔隙大小的变化称为交感皮肤反应(29日]和强烈影响身体的体温调节和体内平衡机制。

人类的外分泌腺的汗水在盘绕腺(图5),那么旅行通过分泌腺的管道表面。它主要是由水和各种盐类和有机化合物在溶液中。它含有微量的脂肪材料、尿素和其他废弃物。钠的浓度不同20 - 38克/公斤(~ 35 - 65更易/ L或约2.0%至3.8%的浓度;几乎完全一样的海水的盐浓度)和较低的人习惯了炎热的环境。汗电导率是线性依赖于离子浓度。

当完全干燥,角质层细胞,皮肤的外层,典型的抵抗了1兆欧姆;这些细胞的正常水化把人类生活中的阻力在50000欧姆和100000欧姆之间。皮肤的抵抗力低得多,如果它是湿的,燃烧,或起泡的,而是“干”皮肤中遇到皮肤电反应应用程序通常有超过50000欧姆的电阻。除了像电阻、角质层就像一个电容器如果放置在接触一块金属底层组织作为一个盘子的电容器和其他金属表面的板,用干燥的角质层的“介质。“这效果是用于电子触摸敏感。

表皮层的电阻会发生戏剧性的变化,如果是浸泡在含有electrolytes-particularly如果有明确的路径通过死了,干的表皮细胞一直到导电底层层次越多。是这样一个导电通路提供的外分泌腺的汗腺。

溶液的电导率,就我们的目的而言,是其电阻的倒数。由于导体的形状影响电导率值,标准化的表达在特定的电导率测量单位(西门子/厘米)来补偿电极尺寸的变化。特定的电导率,在那里的长度是列电极之间的液体和电极的面积。汗水不是一个伟大的指挥家(见表3),但有更高的电导率比脂肪或其他组织,或比手掌的角质层。因此任何盐水汗水通路通过分泌腺的导管将本质上短接触外面的表皮导电体内组织。

常用的圆柱形手持电极左右形成时,这些类型在早期功能测量产品——角质层可能被视为一个大平面绝缘层(绝缘电阻高于1兆欧姆干的时候,但通常50000 - 100000欧姆由于残余水分保留在角蛋白)两侧的电极(300到1000欧姆电阻内部组织的相对导电)。

电气元件的电阻措施反对通过一个电流;在电阻直流回路电阻的倒数电导率测量,测量电沿着一定的路径流动的难易程度。电阻的SI单位是欧姆(Ω),而电导测量在西门子(S)或旧词,姆欧(欧姆拼写向后)。等截面的对象有一个电阻正比于它的电阻率和长度和横截面积成反比。功能测量保证一致的测量电阻,或其逆电导,通过运行(即管制。,电压稳定在目前的水平)电流通过的材料。所有材料显示了一些阻力,除了超导体的电阻为零。

手掌上的任何层汗水将被一个手持电极夷为平地。外分泌腺可以被认为是一个管电离盐水扩展的外分泌腺的导管更导电组织下面。外分泌腺的导管是长约3.5毫米,0.05毫米宽在最大的细胞常数。电导率为单个汗腺将特定导汗的盐水浓度的35克/公斤的体温37°C(这是从表2)除以这个细胞常数,测量电导率对应于一个测量的最小阻力欧姆在单个外分泌腺的管道。因为平行电导(如相邻的汗管)可以被添加,我们可以求和的总数进行汗腺的总电导率(图3)。

阻力急剧下降就几外分泌腺的汗管开放和充满汗水;电阻可以一样迅速提高收缩肌上皮细胞,的指导下自主神经系统和下丘脑前核、合同,并切断电路。大约有420每平方厘米上的汗腺分泌腺的手掌和总计100厘米²在每个手掌,大约有84000外分泌腺的汗水导管上的两只手在一起。圆柱形金属电极之间的电阻在每只手可以举行,由于压力,迅速转变的内在> 50000欧姆电阻干表皮至接近零的水平。

可视化阻力的变化的另一种方法是假设所有的毛孔都扩张,这种扩张是激发或压力的水平有关。假设一个特定的应力水平导致毛孔的直径0.05毫米的比例充分扩张(称之为比例);然后。更大的压力将会收缩的肌上皮细胞的分泌腺的管和分泌盐水棕榈岭的表面。在这种情况下,84000年的外分泌腺的汗管在两只手一起都长约3.5毫米和电导率的测量相对应的测量电阻吗欧姆在单个外分泌腺的管道。

在实践中,会有大量的不确定性。管道的直径不同,汗液被摆布的薄层上的手掌可以吸收通过毛细管作用或延长手掌的山脊。另外,握力变化可以挤压汗水通过导管和增加电导率。骨骼肌在手里是通过一个复杂的途径,涉及刺激大脑的几个中心。行为和自主神经系统的水平,运动皮层,但不运动命令是源自的独特结构使自己双手的肌肉收缩(来自红核的信息送到手肌肉)。此外,下丘脑是几个脑结构控制EDA和EDR功能之一。这种生理指数也由几部分大脑皮层的控制,例如,孤立、cingular和前额叶皮层。

更大的控制压力挤压导管能打开或关闭,可以在手心出汗和电极接触传播改变了电导率。不难看出,骨骼肌的结合挤压手心的汗水和收缩肌上皮细胞(一种小肌肉的外分泌腺,推高了汗水通过导管)驱逐汗腺的分泌物,在皮肤表面导电性如何迅速改变一系列复杂刺激趋近甚至数秒。

外分泌腺的腺有三个函数只是松散受到情感反应的影响。(我)温度调节。汗水冷却皮肤的表面,降低体温。这个冷却的主要功能是明智的汗水,secreatory活动的程度是由神经和内分泌机制。当所有的外分泌腺的汗腺在最大工作,汗水的速度可能超过每小时一加仑,和危险的液体和电解质损失可能发生。因此运动员耐力运动必须暂停经常喝水。(2)排泄。外分泌腺的汗腺分泌也可以提供一个重要的水和电解质排泄途径,以及大量的处方和非处方药物。(3)保护。外分泌腺的汗腺分泌提供了保护环境危害通过稀释有害化学物质和抑制微生物的生长。

之间有显著差异的两个系统汗腺。那些都是集中在手掌和脚掌(也在腋窝和骨盆区域)没有体温调节功能。汗水释放通常被称为“激活汗”,反对用体温调节的汗水。从系统的角度来看,释放汗水从手掌和脚底结果高激活(产生的警报或迫在眉睫的危险)战斗或逃跑然后促进皮肤水分从而帮助时把握。此外,激活从体温调节sweat-activation汗汗有不同的化学成分含有更少的脂肪材料、尿素和其他废物相比保持体温的汗水。因此情感过程和体温调节过程进行独立或多或少。颞惯性释放的体温调节的汗水大于起源于激活汗(EDR的反应被记录在一个时滞小于2秒)。当你察觉到外部刺激(例如有人叫你的名字而你不希望),记录功能早在中枢神经系统的信息集成。这是完全独立于温度调节。

压力、焦虑和社会不愉快的情况下会导致手流汗因为sympathetic-like材料/分泌的激素在体内不同器官(介质)。情感因素如突然休克或即将发生的危险的感觉可以有效地诱骗身体反应,好像有一个外部温度上升会威胁到身体的温度。时期这一现象可能发生强烈的恐惧或危机开始后函数的情况。这种反应是由交感神经胆碱能神经在下丘脑控制中心。下丘脑直接感官核心温度,也有来自受体在皮肤温度输入和修改汗水输出,连同其他体温调节的过程。

手出汗除此之外所需温度调节与高水平的活动或交感神经系统的压力。的手掌多汗症(手出汗)负责的交感神经节位于上部的胸腔。在足底多汗的情况下(脚出汗)负责的交感神经节位于腰交感神经链的一部分。

刺激分泌腺的汗水生产是通过节后的主要介导的C纤维生产乙酰胆碱。情感压力往往诱发出汗,是主要局限于手掌和脚底。所有外分泌腺的单位可以利用对人体的体温调节需求的变更。

有两个主要措施的皮肤电反应。第一,涉及两个电极之间的电阻的测量或电导放在手掌区域,最初是由费勒(建议30.]。也可以检测这些电极之间的电压;似乎这些潜在波形类似于消极抵抗改变,尽管它的解释不太清楚。这个测量是由Tarchanoff[开创2]。第一种测量被称为exosomatic,因为当前的基于测量从外部引入的。第二种类型,不太常用,endosomatic,因为电压的来源是内部的,这是不可控的,可能导致更少的精确测量(图4)。

图5显示了可控硅和SPR波形的信号特征。那些被确定为缓慢的复苏,如图5(一个)持续时间约40秒,相位的振幅约2微秒的电导和10 - 20 mV的潜力。迅速复苏和spr在所图所示5 (b)。(1)现在的功能测量实践地方稳压(恒流和恒压加载)的伏的类型为干接触电极电极和2.5伏左右。神经反应通常分为补药,或定期飙升,响应和相位的或破裂responses-Geddes和贝克31日主音测量]显示0 - 5赫兹,0.03 - 5赫兹被足够的相位的测量。皮肤电活动(EDA)测量与(主音)相关背景值(L);皮肤电反应(EDR)与时变关联(阶段)响应(R)类型(图6)。建议皮电性质的测量由一个委员会由心理生理学》杂志的编辑和出版的杂志(32,33]。

3所示。将功能集成到游戏的用户界面

应用功能的游戏仍然相对落后,但可以明显先进,在作者看来,从近一个世纪的研究通过借贷技术测谎仪技术。以下代表一个完整的协议集成功能数据流与获得其他地方的游戏界面。测谎仪的协议,例如,这些改编自国防部的测谎仪研究所、执法职前测试(2002年1月,pp.3-5)可以在游戏中使用EDR情感中接口提供指导。EDR信息在试点测试准确、廉价通过电路如图7,它使用一个惠斯通电桥电路测量电阻的电极和数字化的信号在一个便宜的ADC。

汇总时的情感功能信息以短期的间隔序列流的测量(≈1/50秒在这项研究中使用的设备)。反应不是将定期和周期;因此很多时间序列分析的标准工具不适合总结流的情感信息。这是一个常见的问题与大多数情感计算、情感读物不同,必须采取和细,同步时间分辨率不同,也许几个数量级从其他系统的频率测量。

功能中可以保持非常低的成本,证明在喷油器电路如图7使用标准LM 324 OpAmp以及便宜的组件,可以购买不到10美元的零售电子产品出口。惠斯通电桥的电路的放大电压注入到一个模拟-数字转换器花费25美元至50美元。这助长了时间序列的数字计算机皮肤电阻的值,记录在一个数据库和同步与其他计算必要的调查研究。

汇总时的功能信息以短期的间隔序列流的测量(在本研究中所开发的设备)。通常有大量的时间间隔的长度在游戏用户界面之间的反应,反应不太可能经常和周期;因此许多时间序列分析的标准工具不适合总结情感信息的来源。情感读数可能不同,必须采取更细,同步时间分辨率不同,也许几个数量级从其他用户界面数据的频率。

情感的最优统计汇总数据流无疑会随着时间的增长而不断地发展和提高。这个研究表明作为起点总结机制从最优控制理论34P.48]——proportional-integral-derivative (PID)控制方法。而PID控制器设计快速、顺利、准确地改正闭环反馈系统,它的使用会总结大量大脑的情感的调整(如果我们假设是被收购的EDR datastream数据)在一系列的短时间间隔之间的时间,也就是说,对游戏界面。

这个总结时变EDR功能的方法是有吸引力的,因为它给了我们经验深入了解大脑的控制感到悲愤和所有的精神和情感过程描述在上一节关于EDR-that改变EDR抵抗一些时间。实证研究结果可以不断提炼和分析。这三个统计描述大脑的活动如下(在错误的区别是当前的阻力,而大脑想要抵抗移动)。(1)比例项(也称为增益)措施改变当前的误差值成正比;纯比例控制保留了稳态误差(下垂或漂移),是一个函数的增益和过程增益成比例。积分和导数术语是在循环中调用调优将下垂的效果。(2)积分项(也称为重置)正比于误差的大小和持续时间的错误。(3)导数项措施过程误差的变化率。

这里忽略了实现增益条件(即从PID算法。,1)。定义的时间点记录答案时间两个问题和,。这允许情感数据流测量从这个研究每一个摘要与调查同步响应。三个统计总结一个情感数据流的测量在时间间隔。(1)比例统计出现在相同的数据列的调查回应和平均时间间隔:。(2)积分统计是变化的总和:。(3)导数的净变化区间统计:。(4)运行时间:。

开发的设备采取这样的数据可以由现成的组件大约60美元,使它非常便宜(和潜在的可伸缩)。本节着眼于情感数据采集的方式可以遍布全球扩展和丰富,利用低成本替代品的新技术来访问一组扩展的情感中。需要从测谎仪技术的成功开发和低成本的模拟数字转换芯片的可用性等SiLabs流行C8051F530售价10美元左右(类似于乐高的方法在麻省理工学院的情感计算研究项目)。

4所示。讨论

皮肤电反应测量在当前化身遭受六个问题往往混淆的提取有意义的情感从数据流的信息:(1)皮肤电反应机制数据混淆的测量:(一)骨骼肌动响应的情绪和压力,(b)响应的汗腺分泌腺的情绪和压力,(c)反应在内部组织电导率的情绪和压力,(2)皮电活动的响应值只能在一个时间点。不存在目标,加上时间戳,并完成记录的阻力值,同步与其他措施(如温度、湿度、握力等)和同步口头和书面回复;(3)时间序列分析的数据是有限的,和记录的动力学和时间序列数据的特质和参差不齐的,依赖于协议。因此,统计信号处理方法不可用时间序列分析;(4)传统的零米的用户界面在许多设备需要过多的注意力从实验者。这是一个工件的20世纪早期原油电路电路,可以很容易地舍弃;(5)主题的反应被记录分开皮肤电反应,迫使实验者之间的转移注意力的皮肤电反应阅读和音标的回答。

解决这些问题通过收集数字信息,添加相关的阻力传感器除了基本的阅读,和集成这些电脑平台。这允许多元统计分析,可以理清(1)身体阻力的影响;(2)皮肤电阻;(3)肌肉运动;(4)其他影响因素的神经处理热身体的调节。文献[35)进行相关研究在游戏和交互式计算接口使用功能,在他们的情况下,只是添加了一个加速度计来检测身体活动。这朝着一个测谎仪的方法可以在经济上启用24位模拟数字转换器对SiLabs C8051F530 (c语言可编程单片机进行数据汇总,还提供偏置电压)与设置记录身体内部阻力的影响(通过皮肤电极),皮肤电极接口,不随意肌运动(与应变仪测量)。由于电阻的主要变化是由于下丘脑体温调节的信号,这也是合理的添加对环境温度和湿度的传感器,以及光的水平,所有这些可能会影响这个响应。然后可以处理多个情感流数据和发送的顺序测量计算机作为数组的时间戳也可以同步音频和视频通道流从便宜的麦克风和摄像机。灵活的用户界面可以效仿麻省理工学院情感计算实验室的乐高的方法,使用国家仪器的虚拟仪器软件;否则很容易被编程的Visual Studio的语言,允许一个简单的构件集成方法,读数和信号处理。

本文的研究表明使用情感流来丰富游戏的潜力。是天真的认为这样的创新不会遇到一些阻力。特别是,它开辟了新的隐私问题。任何新技术是一把双刃剑;添加信息丰富来增加风险。许多相同的反对意见后,测谎仪在其整个历史上可能会引入在情感中所示的对话框。测谎仪是由早期的心理学家认为作为咨询患者的一个强大的工具,让分析师专注和速度治疗的见解。开创性的应用程序在1930年代芝加哥警察局的犯罪心理学和取证结束了纯真和利他主义。测谎仪测试了险恶的,对抗的倾向。与测谎仪不同,情感中使用的游戏是最有可能辅助而不是法医和敌对的。 So it is likely, in order to reap the benefits of access to affective data, that some of the controls and user interfaces that sites such as Facebook have adopted with their existing databases and datastreams may be suitable for assuaging consumer concerns over affective data capture. Fundamentally, these will amount to quick, informed, and explicit consent, coupled with feedback on the information captured.

竞技场的游戏情感计算已经对大型多人游戏。虽然是娱乐、游戏和娱乐行业趋势有很长的历史的设置为我的崇高的商业协议,政府,和安全applications-especially团队和社交网络。的理论和微调的游戏(并联屏幕编辑)寻求控制和调节的热情,情感,和球员的压力反馈到游戏情感信息获取的一种解释性的变换。过多的压力会使游戏迷惑和沮丧;让玩家无聊太少。介绍了生物反馈循环游戏时,游戏玩家可以自动调整它的脚本和困难;天生的能力,它能适应经验和日常玩家的态度和行为的变化。

皮肤电反应提供了一个非侵入性和廉价的方式精确测量各种情绪和应激反应的主题。它经历了相当大的发展在20世纪,但它现在,技术,如fMRI,可以直接从神经系统中读取。然而皮肤电反应机制仍然是竞争的立场成本,复杂性、可移植性、和用户界面。当前论文分析了深度,使用最广泛的廉价技术监测压力和情感得票最高的皮肤电反应。它认为,一个好的皮肤电反应背后的机制的理解,可以准确地监测内部情感活动,和适当的传感器,解决随时间变化的不同来源和压力。因为情绪状态的准确捕捉调制是一种很有前途的组件在寻找更丰富更身临其境的游戏,认为这种测量可以显著增加游戏创新软件的质量和吸引力。

引用

1. c·费勒情绪:的病理生理和临床研究伦敦大学出版社,伦敦,英国,1920年。
2. j . Tarchanoff“浅滩规程苏他们对外声称正传影响de l 'excitation des器官des sens等各种形式d 'activite psychique,”政府建筑渲染的des通灵等回忆录de la法国生物结构41卷,第451 - 447页,1889年。视图:谷歌学术搜索
3. w·威廉生理心理学原理,1902年期刊服务。
4. c·c·荣格在词的研究协会莫法特,院子里& Co,纽约,纽约,美国,1906年。
5. y Nagai, l·h·戈尔茨坦,p . b . c .芬威克和m . r .特林布尔”临床疗效的皮肤电反应生物反馈训练减少发作频率——抗癫痫患者的治疗,”癫痫和行为,5卷,不。2、216 - 223年,2004页。视图:谷歌学术搜索
6. 美国Ramaratnam、g·贝克和l·h·戈尔茨坦“心理治疗癫痫,”Cochrane系统评价的数据库,没有。第三条ID CD002029, 2008。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. h·d·奎奇立r . n . Melmed e·费瑟斯通c·j·马赛厄斯和r·j·多兰,“生物反馈放松功能神经成像调查期间,大脑活动”大脑,卷124,不。5,1003 - 1012年,2001页。视图:谷歌学术搜索
8. a·r·达马西奥的感觉会发生什么:身体和情感的意识哈考特,1999年。
9. d . Bersak g . McDarby: Augenblick et al .,“智能生物反馈使用一个身临其境的竞争环境,”诉讼主要车间的设计无处不在的计算游戏,2001年。视图:谷歌学术搜索
10. “思绪”生物反馈系统精神游戏”,http://www.mindmodulations.com/。视图:谷歌学术搜索
11. r .头对头和r . Curwen”,运动无处不在的游戏控制意识,“个人和无处不在的计算》第六卷,没有。5 - 6,407 - 415年,2002页。视图:谷歌学术搜索
12. n基因,“皮肤电流测定的质量,”MedGadget, 2006年,http://medgadget.com/2006/03/skin_galvenomet.html。视图:谷歌学术搜索
13. g .内斯特Cearreta, j·m·洛佩兹和i法“辅助技术和情感的中介,人类的技术,卷2,不。1,55 - 83、2006页。视图:谷歌学术搜索
14. s . Asteriadis p . Tzouveli k Karpouzis, s . Kollias”行为用户状态估计基于眼睛的目光和头部pose-application在电子学习的环境中,“多媒体工具和应用程序第41卷。。3、469 - 493年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
15. 2010年麻省理工学院媒体实验室,http://affect.media.mit.edu/projects.php。
16. h·大卫,“与表达角色适应文化代理行为,”代理文化:人类主体交互Mutlicultural世界142年,页127 - 2004年劳伦斯Erlbaum Associates。视图:谷歌学术搜索
17. m·明斯基情感的机器西蒙。舒斯特,2006年纽约,纽约,美国。
18. a·r·达马西奥笛卡尔的错误:情绪,原因,和人类的大脑普特南成人,1994。
19. o·l·莱西和p·s·西格尔,”分析计量单位的皮肤电反应,”实验心理学杂志,39卷,不。1,第127 - 122页,1949。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
20. r . a .二者“皮肤电反应的性质,”心理上的公告卷,47号2、97 - 117年,1950页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
21. m . e . Bitterman和w·h·Holtzman”调节和灭绝的皮肤电反应的焦虑,”异常与社会心理学杂志》上卷,47号3、615 - 623年,1952页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
22. c·w·丹诺,”基本原理治疗皮肤电反应的变化的函数焦虑,”心理生理学卷。62年,31-38,1964页。视图:谷歌学术搜索
23. j·d·蒙塔古和e·m·科尔斯”机制和测量皮肤电反应”,心理上的公告,卷65,不。5,261 - 279年,1966页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
24. b . t . Shahani j·j·霍尔柏林,p . Boulu和j·科恩,“交感皮肤反应令人周边神经病变的评估无髓鞘的轴突障碍的方法,”神经学神经外科、精神病学杂志》上卷,47号5,536 - 542年,1984页。视图:谷歌学术搜索
25. w·Boucsein皮肤电活动、充气、纽约,纽约,美国,1992年。
26. d . c .家禽“外分泌腺的系统和皮肤电活动,”心理生理学,51 - 96页。吉尔福德出版社,纽约,纽约,美国,1986年。视图:谷歌学术搜索
27. 山本y”,皮肤电阻抗的测量和分析。”Acta Dermato-Venereologica,补充,没有。185年,品种马非常,1994页。视图:谷歌学术搜索
28. m . FeughelmanAlpha-Keratin纤维的力学性能和结构:羊毛、头发和相关纤维,新南威尔士大学出版社,1997年版,1日。
29. j . a . Gutrecht“交感皮肤反应,”临床神经生理学杂志,11卷,不。5,519 - 524年,1994页。视图:谷歌学术搜索
30. c·费勒”,注意在les规程修改de la阻力苏影响des励磁的sensorielles et des的情绪,“政府建筑渲染的des通灵等回忆录de la法国生物结构5卷,第219 - 217页,1888年。视图:谷歌学术搜索
31. l·a·戈德斯和l·e·贝克应用生物医学仪器的原则约翰·威利& Sons,纽约,纽约,美国第3版,1989年版。
32. d . c .家禽m·j·克里斯蒂,r . Edelberg w·w·戈林,d . t . Lykken和p h·维纳布尔斯,”委员会报告:发表建议皮电性质的测量,”Psychophysiol,18卷,不。3、232 - 239年,1981页。视图:谷歌学术搜索
33. r·d·麦克弗森·g·麦克尼尔,a . e .大理石、“皮肤电导的测量集成电路,行为研究方法和仪器,8卷,第364 - 361页,1976年。视图:谷歌学术搜索
34. 美国班尼特控制工程1930 - 1955年的历史47岁的卷IEEE控制工程,工程技术研究所,1993。
35. t . Westeyn p,和t . Starner”ActionGSR:皮肤电反应——生理测量加速度计组合在积极的环境中,”可穿戴计算机学报第十届IEEE国际研讨会蒙特勒,页129 - 130年,瑞士,2006年。视图:谷歌学术搜索
36. p·h·维纳布尔斯和m·j·克里斯蒂,“皮肤电活动,”技术在心理生理学艾德,p·h·马丁,约翰威利,纽约,纽约,美国,1980年。视图:谷歌学术搜索
37. 2010年,“海水的物理性质http://www.kayelaby.npl.co.uk/general_physics/2_7/2_7_9.html。视图:谷歌学术搜索
38. d·r·利德化学和物理的CRC手册美国佛罗里达州,CRC出版社,波卡拉顿,84版,2003年。

版权

版权©2011 j·克里斯托弗·韦斯特兰。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。