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大多数人认为,能够很容易能察觉自己情绪,然而有些情绪往往稍纵即逝,我们真的意识到了吗?

在科学研究上,情绪是综合了人的感觉(感到不爽)、思想(有消极的想法)以及行为(不开心而落泪)的一种状态。

这不仅包括了人对外界刺激的心理反应,同时也伴随着生理反应。

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情绪状态的分析与识别是神经科学、心理学、认知科学和人工智能等领域的重要交叉课题。

它不仅能帮助产品开发与用户研究(如,当用户在使用某一产品时的情绪状态是什么),更能提升人-机交互过程的流畅与友好度

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情绪的类别

古人言:人有“喜怒哀乐悲恐惊”七情,但至今情绪的定义与分类众说纷纭。

目前最为常见的情绪分类模型是二维情绪分类模型(正负性 – 唤醒程度)

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识别情绪的方法

目前的研究主要用两种方法来识别情绪:

  • 基于非生理信号的识别:

    通过面部、语言、语音语调等

  • 基于生理信号的识别

  • 通过基于自主神经系统(心率、皮肤电、呼吸)以及中枢神经系统(大脑信号)

本文将着重介绍基于生理信号的情绪识别中的脑电信号(EEG)识别。

什么是脑电信号(EEG)

人的大脑由数以万计的神经元组成的,神经元之间的活动产生的电信号,即为脑电波。为了检测脑电波,通常将电极放置在人的头皮上,按照时间顺序记录大脑神经元运动而产生的电位。

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原始的脑电信号会以脑电波的形式出现,神经科学与心理学的研究发现,目前有五个常见的频段:

  • delta波(1-3 Hz)

    婴儿、极度疲劳、昏迷、麻醉状态

  • theta 波(4-7 Hz)

    成年人意愿受挫时或者抑郁、精神病患者

  • alpha波(8-13 Hz)

    轻松、平静、闭眼的清醒状态

  • beta波(13-30 Hz)

    精神紧张、情绪激动

  • gamma波(36-44 Hz)

    处理认知信息,创造性思维迸发的那一刻

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需要注意的是:以上只是简单列举了不同频段可能对应的大脑状态,实际上人的状态以及脑电波频段是非常复杂的,并非如此一一对应。

情绪 脑电 脑区

为了更好地识别情绪,研究人员对与情绪相关的脑区和脑电频段进行了深入探究。

研究1:情绪产生时,大脑的共同特征

通过刺激人们的积极与消极情绪,当情绪产生时,50个被试大脑信号的共同特征:alpha频出现于右枕叶与顶叶部位,beta频出现于中间区域,gamma频在左额叶和右颞叶出现(如图所示)。

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研究2:消极情绪与Alpha频

Alpha频是大脑处于自然状态下的脑电波。Sario等人利用不同的影片诱发个体的消极情绪和中性情绪后发现,情绪与alpha频之间的关系十分重要。当消极情绪出现时,右后脑会产生强烈的脑电活动,alpha频会消失。

研究3:积极-消极 vs. 大脑前侧

Schmidt及其研究伙伴通过音乐刺激被试4种不同的情绪:开心、愉悦、悲伤、害怕。结果发现,当听到积极情绪的乐曲时,大脑前侧的左半部分会产生比较强烈地脑电活动。而在听见消极情绪的音乐时,大脑前侧的右半部份会产生比较强烈地脑电活动。由此可见,大脑前侧与情绪之间的关联性很大,并且,不同的情绪对于左右脑的刺激也是不同的。

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脑机接口走入生活

基于脑电的情绪识别在目前已应用到生活中,脑机接口不仅能应用于残疾人的基本需求,同时通过情绪识别的脑电技术,还可以满足他们的高级需求,如分析残疾人对餐食、电视节目、音乐等事物的喜好度

伴随着技术的发展,脑机接口同样也走进大众的日常生活,让人们能够实时监测自己大脑状态,识别情绪状态,保持脑健康与心理健康。

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情绪总是转瞬即逝,有的时候人们很难准确抓住此刻的情绪与状态,我们又该如何自我调节呢?

易念科技的SOULINK(心影)是一款能安全监测脑电信号的非侵入式EEG头箍。

通过精密安全的生物传感技术,捕捉脑电信号的频段特征,实时监控个人的“专注度”、“放松度”、“精神压力”以及“精神疲惫度”,从而帮助大脑进行各项功能的调节。

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参考文献:

聂聃, 王晓韡, 段若男, & 吕宝粮. (2012). 基于脑电的情绪识别研究综述 (Doctoral dissertation, 中国生物医学工程学会).

S. M. Alarcão and M. J. Fonseca, "Emotions Recognition Using EEG Signals: A Survey," in IEEE Transactions on Affective Computing, vol. 10, no. 3, pp. 374-393, 1 July-Sept. 2019

Schmidt, L. A., & Trainor, L. J. (2001). Frontal brain electrical activity (EEG) distinguishes valence and intensity of musical emotions. Cognition& Emotion, 15(4), 487-500.

Sarlo, M., Buodo, G., Poli, S., & Palomba, D. (2005). Changes in EEG alpha power to different disgust elicitors: the specificity of mutilations. Neuroscience letters, 382(3), 291-296.

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