ВВЕДЕНИЕ 5
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ
ЧАСТЬ 7
Нейромедиаторы 7
Кожно-гальваническая реакция 13
КЕР и эмоциональное возбуждение 20
Вариабельность сердечного ритма 21
ВСР и эмоциональное возбуждение 25
Психологический опрос по определению эмоционального состояния 27
Обзор существующих исследований по определению стрессового состояния 28
ИССЛЕДОВАНИЕ СВЯЗИ МЕЖДУ КЕР И ЭМОЦИЯМИ 31
Подбор стимулов 31
Проведение экспериментов 34
Метрики для анализа полученных результатов 37
Анализ полученных результатов 42
СИСТЕМА ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ СТРЕССА 45
Технологии разработки 45
Интерфейс мобильного приложения 53
Апробация системы 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 59
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 61
На сегодняшний день одной из важных проблем является понимание того, как достоверно определить какие эмоции испытывает человек. Существует множество практик и теорий об определении и влиянии на эмоции человека, если углубиться в данную тематику, эти исследования доходят до невербального контроля эмоций собеседника. Однако существующие решения не позволяют определить эмоции достоверно вне лабораторных условий.
Данная работа сосредоточена на эмоции стресса.
Актуальность данной работы заключается в двух основных проблемах: во-первых, это отсутствие способов достоверного определения эмоционального состояния; во-вторых, те решения которые существуют, не позволяют определить эмоциональное состояние человека вне лабораторных условий.
В данной работе определение эмоций будет производиться при помощи биометрических технологий: кожно-гальванической реакции и вариабельности сердечного ритма. Биометрические технологии определяют эмоции, регистрируя физиологические сигналы, которые меняются с эмоциональным состоянием человека. Этот подход больше согласовывается с внутренними чувствами человека, поскольку он вступает во взаимодействие между вегетативной нервной системой.
Целью данной работы является разработка системы по определению стрессового состояния человека на основе изменения электрического сопротивления кожи и вариабельности сердечного ритма. С этой целью, были начаты исследования, предметом которых является изучение эмоциональных реакций человека на внешние стимулы.
• проведение экспериментов на базовые эмоции для сбора тестовых данных;
• анализ собранных данных и построение численной модели эмоциональных реакций;
• изучение достоверности субъективной и объективной оценки эмоционального состояния при помощи психологических тестов и опросов;
• изучение зависимости кожно-гальванической реакции к изменению эмоционального состояния;
• разработка программных модулей для регистрации кожно-гальванической реакции на портативном устройстве;
• апробация полученных результатов.
Объектом данной выпускной квалифицированной работы является - система по определению стрессового состояния человека, предметом - определение эмоционального состояния при помощи кожно-гальванической реакции и сердцебиения.
Результаты данной выпускной квалифицированной работы могут послужить основой для создания рекламных сообщений, которые будут заведомо эффективными. А также могут быть применимы для определения стрессового состояния у водителей на дорогах для предотвращения дорожно транспортных происшествий.
Результатом данной выпускной квалификационной работы является разработанная система по определения стрессового состояния человека с помощью кожно-гальванической реакции и вариабельностью сердечного ритма. В рамках данной работы были выполнены следующие задачи:
• проведение экспериментов на базовые эмоции для сбора тестовых данных;
• анализ собранных данных и построение численной модели эмоциональных реакций;
• изучение достоверности субъективной и объективной оценки эмоционального состояния при помощи психологических тестов и опросов;
• изучение зависимости кожно-гальванической реакции к изменению эмоционального состояния;
• разработка программных модулей для регистрации кожно-гальванической реакции на портативном устройстве;
• апробация полученных результатов.
Поставленные задачи решены, цели работы достигнуты.
Результаты данной работы имеют обширную область применения: реклама, медицина, психология, образование, робототехника. На данный момент в рамках лаборатории параллельно разрабатывается система для изучения эмоционального состояния человека за рулем автомобиля. В этом проекте пригодится наше исследование и наработки для определения уровня стресса водителя.
1. Сланевская, Н.М. Мозг, мышление и общество, — Санкт-Петербург: Центр Междисциплинарной Нейронауки, 2012. — 1-20с.
2. М. Sheng, С. Hoogenraad. The Postsynaptic Architecture of Excitatory Synapses: A More Quantitative View. — America: Annual Review of Biochemistry, 2006. — 823-847.
3. Purves et al. Neuroscience. 4th ed. Sunderland (MA): Sinauer Associates, Incorporated; 2008.
4. Simon N. Young. How to increase serotonin in the human brain without drugs. — America: J Psychiatry Neurosci, 2007. — 394-399.
5. Critchley, H. D. Electrodermal responses: what happens in the brain. The Neuroscientist : A Review Journal Bringing Neurobiology, Neurology and Psychiatry, 2002. - 8(2), 132-142.
6. Braithwaite, J.J., Watson, D.G., Jones, R., Rowe, M.: A guide for analysing electrodermal activity (EDA) & skin conductance responses (SCRS) for psychological experiments. Psychophysiology 49, 1017-1034.
7. Еистология, цитология и эмбриология. 6-е изд / Под ред. Ю. И. Афанасьева, С. Л. Кузнецова, Н. А. Юриной. — : Медицина, 2004. — 768 с.— ISBN 5-225-04858-7.
8. Van der Heijden, A. H. C. Perception for selection, selection for action, and action for perception. Visual Cognition, 1996. — 3(4), 357-361.
9. Hosseini S.A., Khalilzadeh M.A., Branch M. Emotional Stress Recognition System Using EEG and Psychophysiological Signals: Using New Labelling Process of EEG Signals in Emotional Stress State. Proceedings of International
10. Khosrowabadi R., Quek C., Ang K.K., Tung S.W., Heijnen M. A Brain-Computer Interface for classifying EEG Correlates of Chronic Mental Stress. Proceedings of International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN); San Jose, CA, USA. 31 July-5 August 2011.
11. Jongyoon C., Gutierrez-Osuna R. Removal of Respiratory Influences from Heart Rate Variability in Stress Monitoring. IEEE Sensor J. 2011;11:2649-2656.
12.Santos A., Sanchez C., Guerra J., Bailador del Pozo G. A Stress-Detection System Based on Physiological Signals and Fuzzy Logic. IEEE Trans. Industr. Electrs. 2011;58:4857-4865.
13. Jing Z, Barreto A.B., Chin C., Chao L. Realization of stress Detection Using Psychophysiological Signals for Improvement of Human-Computer Interactions. Proceedings of the IEEE Southeastcon; Fort Lauderdale, FL, USA. 8-10 April 2005.
14. Khalfallah K., Ayoub H., Calvet J. H., Neveu X., Brunswick P., Griveau S., Lair V., Cassir M., Bedioui F. Noninvasive Galvanic Skin Sensor for Early Diagnosis Of Sudomotor Dysfunction: Application to Diabetes. IEEE Sensor J. 2010;12:456-463.
15. Takahashi K. Epilepsy Research Progress. Nova Science Publishers; New York, NY, USA: 2008.
16. Hao M., Wu G., Liu G. The Analysis of Emotion Recognition from GSR Based on PSO. Proceedings of International Symposium on Intelligence Information Processing and Trusted Computing; Huanggang, China. 28-29 October 2010.
17. Li J., Zhuo Q., Wang W. A Novel Approach to Analyze the Result of Polygraph. Proceedings of IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics; Nashville, TN, USA. 8-11 October 2000.
18. Tarvainen M.P., Karj P.A., Koistinen A.S., Valkonen-Korhonen M.V. Principal Component Analysis of Galvanic Skin Responses. Proceedings of 22nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society; Piscataway, NJ, USA. 23-28 July 2000.
19. Wen W.H., Qiu Y. H., Liu G. Y., Cheng N.P., Huang X.T. Construction and Cross-Correlation Analysis of the Affective Physiological Response Database. Sci. China Inf. Sci. 2010;53:1774-1784.
20. Gaisina Kristina, Gaisin Ruslan. Mathematical Modelling Of Human Fear And Disgust Emotional Reactions Based On Skin Surface Electric Potential Changes. - The 2017 International Conference on Artificial Life and Robotics (ICAROB 2017), Jan. 19-224, Pages 332-333.