Краткое задание и протокол
Цель: оценить регуляцию эмоций у студентов при публичном выступлении через вариабельность сердечного ритма (HRV) и кожно‑гальваническую реакцию (EDA/GSR).
1) Дизайн
- Участники: $n$ студентов; внутри‑субъектный дизайн с условиями «базовый» → «выступление» → «восстановление».
- Длительности: базовая запись $5\text{min}$, выступление $3-5\text{min}$ (стандартизированный текст или свободная речь с темой), восстановление $5\text{min}$.
- Условия/вариации (опционально): наличие аудитории vs. пустая комната; заранее известная оценка vs. без оценки — порядок контрбалансировать.
2) Сигналы и техника
- ECG/PPG: частота дискретизации $\ge 250-500\text{Hz}$ для точного R‑пика.
- EDA: частота дискретизации $10-50\text{Hz}$. Электроды на пальцах/ладони.
- Респирация: дыхательный ремень (важно контролировать дыхание).
- Дополнительно: акселерометр для движения, видео для поведенческих метрик, саморег. шкалы (анкс., стресс, уверенность).
3) Предварительные контрольные условия (до эксперимента)
- Исключить кофе/никотин $>2\text{ч}$ до теста, тяжелые физ. нагрузки $>12\text{ч}$, алкоголь $>24\text{ч}$.
- Постure: сидя, одинаковая поза; температура комнаты стандартизирована.
- Запись времени суток и медикаментов.
Измеряемые переменные и препроцессинг
A. HRV (временные и частотные параметры)
- Выделить RR‑интервалы, удалить артефакты, интерполировать при необходимости.
- SDNN:
$$\mathrm{SDNN}=\sqrt{\frac{1}{N}\sum _{i=1}^N(R{R}_i-\overline{RR}{)}^2}$$ - RMSSD:
$$\mathrm{RMSSD}=\sqrt{\frac{1}{N-1}\sum _{i=1}^{N-1}(R{R}_{i+1}-R{R}_i{)}^2}$$ - Спектральные параметры (частотный анализ): ${\mathrm{Power}}_{LF}$ (обычно $0.04-0.15\text{Hz}$), ${\mathrm{Power}}_{HF}$ (обычно $0.15-0.4\text{Hz}$), отношение
$$LF/HF=\frac{{\mathrm{Power}}_{LF}}{{\mathrm{Power}}_{HF}}.$$ - Окна анализа: для стандартного HRV — $5\text{min}$; для задач короче — короткие окна $1-2\text{min}$ с осмотром стабильности.
B. EDA (тонкие и фазовые компоненты)
- Разделение на тоническую (SCL — skin conductance level, среднее) и фазовую (\#SCR — число реакций, средняя амплитуда).
- Порог детекции SCR: амплитуда $>0.01\mu \text{S}$ (или выбрать $0.02-0.05\mu \text{S}$ в зависимости от шума).
- Параметры: средний SCL в окне, количество SCR на минуту, средняя амплитуда SCR.
C. Доп. показатели и нормализация
- Нормализовать изменения относительно базовой величины:
$$\%\Delta =\frac{X_{\text{task}}-X_{\text{baseline}}}{X_{\text{baseline}}}\times 100\%.$$ - Контролировать дыхательный ритм — особенно важен для HF‑мощности HRV (перед анализом регрессировать влияние дыхания или использовать HF относительный к частоте дыхания).
Переменные, которые нужно контролировать (список)
- Физиологические: дыхание (частота и глубина), движение, время суток, температура.
- Поведенческие/психологические: содержание речи, длительность, знание оценки/аудитории, предварительный уровень тревоги/настроение.
- Технические: положение электродов, частота дискретизации, фильтрация.
- Индивидуальные: возраст, пол, медикаменты, физ. состояние — учитывать как ковариаты.
Интерпретации (связь сигналов и регуляции эмоций)
Общие принципы:
- HRV и EDA отражают разные ветви вегетативной регуляции: HRV (особенно RMSSD и HF) — индекс вагальной (парасимпатической) модуляции; EDA — маркер симпатической активации.
- Комбинированная интерпретация даёт богачеe понимание: симпатик↑ + вагус↓ = явный физиологический стресс; симпатик↑ с сохранённым/увеличенным вагусом — активное регуляционное включение (контролируемое усилие).
Типичные сценарии:
- Снижение RMSSD/SDNN и увеличение SCL/\#SCR в выступлении относительно базовой: интерпретируется как повышение симпатической активации и снижение вагальной регуляции → повышенный стресс/реактивность.
- Удержание или увеличение RMSSD при умеренном росте EDA: возможно эффективная регуляция (высокая адаптивная вариабельность) — участник мобилизован, но сохраняет контроль.
- Рост LF/HF: с осторожностью интерпретировать как сдвиг в баланс в сторону симпатического влияния; учитывайте дыхание.
- Отдельный рост EDA без изменений HRV: локальная симпатическая реакция (волнение) при сохранённой сердечной регуляции — может означать эмоциональную реактивность, но не утрату самоконтроля.
- Восстановление (recovery): скорость возвращения RMSSD к базовому уровню и снижение SCL отражают эффективность восстановления/регуляции после стрессора.
Статистика и выводы
- Сравнения: парные t‑тесты или повторные меры ANOVA для условий; линейные смешанные модели при вложенных данных (эпохи внутри участников).
- Корреляции между физиологией и субъективными шкалами/оценками выступления — для проверки валидности.
- Отчёт результатов: указывайте медианы/средние и доверительные интервалы, графики временных рядов и изменения относительно базиса.
Практические замечания
- Всегда регистрируйте и репортируйте дыхание; без контроля дыхания HF интерпретация ненадёжна.
- Минимизируйте движение в речи (фиксировать голову/руки при возможности) и используйте акселерометр для исключения артефактов.
- Комбинируйте физиологию с поведенческими и самосообщаемыми данными — это повышает интерпретируемость.
- Этические: информированное согласие, возможность прерывания, поддержка в случае сильного волнения.
Краткая сводка для отчёта (что вычислить)
- HRV: RMSSD, SDNN, Power_HF, Power_LF, LF/HF, изменения $\%\Delta$ от базиса.
- EDA: средний SCL, \#SCR/min, средняя амплитуда SCR, latency средняя.
- Контроль: частота дыхания, движение, самосообщения.
Если нужно — могу дать готовый шаблон протокола с временной шкалой и примером кода для расчёта RMSSD и детекции SCR.