我们的皮肤能透过皮肤电阻的改变来告诉我们由于心理变化或外来刺激引起的情绪变化，例如因为不同的图片、视频、事件或其他刺激时的不同感觉，这些信息可以是正面的(“哇，多么可爱！”)，或是负面的(“哎呀，很可怕！”)。无论我们是感到焦虑、紧张、恐惧、激动、兴奋、困惑或惊讶——只要情绪波动，我们皮肤的导电性都会发生微妙的变化。
皮肤电反应（GSR）可能是最敏感的情绪反馈之一，也被称为皮肤电活性（EDA），或者皮肤电导（SC）GSR来源于皮肤汗腺的自主激活。这个手脚出汗是由情绪刺激引起的：每当我们发生情绪变化，GSR数据会显示出明显的模式，可以通过观察来统计量化。
使用GSR，可以测试出无意识行为状态下，即不做主观的认知状态控制下的真实心理状态。皮肤导电性由自主交感神经活动单独调节驱动身体，认知和情感状态以及完全潜意识的认知水平。我们根本无法有意识地控制皮肤导电性。正是这种情况，GSR是情绪唤醒的完美标志，它提供了真实可以了解事件对一个人的心理和生理的影响过程。
来了解GSR的原理
我们的皮肤是生物体和环境之间的主要界面。与其他器官一起，它负责身体过程，如免疫系统、热调节和感知运动。皮肤通过调节汗液排出、体毛方向（“鸡皮疙瘩”）和外周血循环来控制体温。皮肤同样是感知器官。它包含广泛的神经细胞网络。根据温度、压力和疼痛的来传递环境中的变化。
我们的身体有大约三百万个汗腺。在整个身体，前额和脸颊，手掌和手指以及脚底，汗腺分布变化明显。只要汗腺被触发就会变得更活跃，它们就会分泌水分。通过毛孔进入皮肤表面。通过在分泌液中的离子改变正负平衡，电流变的更容易流动，从而产生可测量的皮肤电导的变化（皮肤电导增加等于皮肤电阻降低）。皮肤电导的这种变化通常被称为电性皮肤反应（GSR）。
排汗的主要目的是调节体温，情绪激动的时候手脚也会出汗，其他植物性的自我调节不能有意识的控制汗液分泌，而人类的汗液是由我们的自主神经驱动来满足行为需求，一般来说，自主神经包括以下两个部分:
交感神经系统代表快速反应动员系统，促进立即行动，交感神经活动的增加与身体“自主神经”指标有关。如心率变快、血压增加和出汗。
副交感神经系统是表示缓慢变化，调节与“休息和消化”
皮肤电和情绪
如果我们暴露在恐惧刺激下会引起情感唤醒，引起汗液分泌增加，最终可测量的皮肤电的活动。在情绪化的情况下，身体的过程是自动触发：心跳脉搏加快，手出汗。直截了当地说：当我们在生理或从心理上引起的（恐惧、极度的快乐或在压力下），我们开始出汗。事实上，我们不需要被汗水浸湿就可以看到不同的皮肤电活性（出汗甚至不需要被看到）。
除了情感刺激特性外，最近的研究发现皮肤电导对刺激的其他方面也很敏感。我们是熟悉的刺激还是第一次遇到它？是有威胁还是有回报？是胜利联或是损失、爱或恨、记忆回忆或认知工作？在此背景下，皮肤电导的变化也可能反映认知动机和注意力状态。
皮肤电的应用
有了GSR，任何内容、产品或服务激发的情感变化可以测试-实际物理对象、视频、图像，声音、气味、食物探针，其他感官刺激，思维实验，心理意象等等。GSR非常容易测量，应用方向涵盖了学术和商业研究。
心理研究
心理学研究利用GSR来确定人类对各种刺激的情感反应。以及这些反应如何受到刺激的影响，比如：物理属性（颜色、形状、表示持续时间），性格特征（外向型与内向型）社会期望，文化方面与个人的互动。
临床研究心理诊疗
临床人群如饮食失调，恐惧症或创伤后压力综合症（PTSD）显示出更强烈的恐惧反应和创伤提醒的情绪唤起。对威胁刺激的自主反应即使在安全的情况下，通常也不会消退。在认知行为的治疗过程中可以一边监测GSR，一边进行放松训练，对患者的生理唤醒进行定量测量，并评估疾病的严重程度以及保证治疗干预的成功。
消费市场神经科学
评估消费者偏好是营销的一个关键因素。 可以测量GSR以跟踪对消费者情绪唤醒高的产品。然而，对性能和质量兴趣可能只是微妙的差异。例如，化妆品的偏好和决定主要是基于情感和潜意识的过程。通过GSR的帮助正好记录了这些过程，可以更详细地检查以增强产品性能，评估细分市场或确定目标观众和角色。
媒体和广告测试
在媒体研究中，电视等宣传材料可以显示广告，预告片和完整的节目，个人参与者或体验小组可以通过GSR来对他们的情绪唤起进行测量。 识别刺激中的关键帧。
用户体验测试
使用软件应该是一种愉快的体验。因此，沮丧和困惑的程度应该要保持尽可能低。监测GSR可以提供未经过滤的压力水平的数据，用户在与新网站内容互动时，使用用户界面和填写在线表单时感情如何，是否满意，网页导航是否人性化，每当访客遇到困难，或在复杂的子菜单中迷路，你可能会看到压力水平增加，这些都会反映在GSR数据中。
皮肤电测量
对皮肤现象的观察只需要非常基本的设备，只需最少的准备时间和清理，就可以非侵入性地记录皮肤电导率。使用两个放在皮肤上的电极。 这比其他神经方法（如fMRI或EEG）相比，对受访者来说是更为舒适的，另外两种办法更长的准备和校准阶段是相当普遍的（有时是真的麻烦）。
通常，GSR传感器具有1平方厘米的测量位置，电极由Ag / AgCl（银/氯化银）制成。电极贴片可以使用导电凝胶来改善皮肤和电极之间的导电性。
测量的逻辑非常简单
1将两个电极放在身体的情绪敏感位置
2施加低恒定电压
3测量两个电极之间的电压差
4报告相关的皮肤电
关于采样率，皮肤电的采样率可以到2000Hz，不过，一般来说1-10Hz的采样率已经够了，不过如果要和一些信息同时采集的话（比如心率）可能需要高采样率。人体汗腺遍布全身，不过某些区域可能更为强烈，比如手指，手掌，脚掌。至于具体放在什么位置，这个取决于你的电极材料和任务。
通过手指采集
如果被测试者的手是静态的（被动地观看图像或视频时候）。 研究人员通常在左手（左撇子可换右手）来进行采集，这样测试者在测试过程中还能使用手来操作（比如单击鼠标或按下按钮，来响应屏幕上的刺激，这时候可以按照图片一，将带有魔术贴的电极放在食指（A）和中指（B）上面。
如果被测试者必须使用双手（使用鼠标，键盘，填写表格，响应软件）电极需要配合贴纸稳定的贴在图片一的手掌上（C，D两点）。
通过脚采集
如果被测试者在测试过程中手上动作比较多，还可以将电极紧贴如图二所示在脚部的内侧（A和B的位置），以防止在站立和行走时候脱落，在放置电极的时候，被测试者应该坐在一个比较舒适的地方。
专家的一些建议
1.为了保证准确的生物识别测量，传感器需要在整个实验过程中始终与皮肤相连， 确保传感器紧贴在手指或脚上。
2.考虑电极上有导电凝胶，所以需要减少准备时间和避免电极移动。
3.为了保持数据的可对比性，所有被测试者的传感器放置应该保持一致。，并且不要在采集期间或之间切换位置。
4.通常，您不需要预处理电极的位置。 但是，如果被测试者有非常油腻的皮肤，你可能最好清洁电极下面的皮肤表面，使用酒精棉签（70％异丙醇，可在药店购买）以改善传感器稳定性。 相比之下，手部非常干燥的受访者（老年人或临床患者）的采集，可以通过使用一些皮肤保湿剂来改善采集效果。
测试者的准备
1.呼吸正常
过度吸气和呼气（或保持呼吸）会导致强烈漂移GSR数据。 这很容易被误解为情绪激动的变化。
2.保持肢体尽量少的运动
特别是附着GSR传感器的那些身体部位的运动可以严重影响数据质量，从而完全避免运动伪影。
3.不要说话
在GSR采集期间应该避免说话，因为它会引起缓慢的变化造成信号无法反映情绪唤起。
4.确保静态的安坐
被测试者应始终感到舒适。 这可能是所有生物识别研究中的一条规则。
什么叫静态安好
1.使用简单舒适的椅子。 调整椅子高度，以确保您的被采集者舒适地坐在自然位置，双脚平放在脚上地面（必要时使用脚凳）和大腿平行于地板以避免压力点。 尽量避免使用带轮子的转椅和椅子
参与者在数据收集过程中避免 摇摆，旋转和移动。
2.调整腰部支撑的高度和/或深度，以提供舒适的腰部支持。 实际上，通常它只需要提供柔软的垫子来增强座位舒适或略微倾斜以减轻腰部的压力。
皮肤电测试设备
你也许在考虑大型的设备，但是皮肤电检测其实很简单，它们通常由两个电极组成放大器（提升信号幅度），和数字转换器（用于传输模拟原始信号到二进制数据流）。无线GSR设备还包含数据传输用于与之通信的模块（蓝牙，wifi，zigbee )，采集数据的电脑，有些采集位置还需要配合生理贴片或松紧带。
皮肤电的数据
这里有个小实验，以下数据（图三）显示了20分钟视频筛选期间的GSR信号。 被测试者舒适地坐在显示器前面，附有GSR传感器在食指和中指。 我们还使用了面部相机跟踪面部表情。
GSR信号由两个主要部分组成：SCL和SCR。我们来解释一下。
皮肤电导水平（SCL）
被称为皮肤电导水平（SCL）会在几十秒到几分钟之内有细微的变化。SCL的上升和下降取决于被测试者的水合作用，皮肤干燥或自主调节。
皮肤电导响应（SCR）
这个相比SCL有更显著的变化，它对特定的情绪唤起刺激事件（事件相关的SCR，ER-SCR）敏感。这些数据峰值发生在特定时间后1-5秒。相比之下，非特异性皮肤电导反应（NS-SCRs），以每分钟1-3次的速度在体内自发发生并且无关任何引发刺激。
GSR的质量
1.皮肤电的不稳定
主要是指在整个采集过程中非特异性皮肤电导反应（NS-SCR）的数量增加，就算出现一些情绪刺激，他们的SCR只是非常缓慢地上升。这个情况在一些需要持续关注刺激和快速反应的职业上会比较明显比如：飞行员，空中管制员，战斗员
2.皮肤电的稳定性
这类信号人群非特异性皮肤电导反应数量减少，容易产生快速尖峰的GSR峰值。 这一类的测试结果是比较明显的，特别是出现一些需要短期记忆和注意力集中的时候，比如打麻将者，快餐员工等。
最佳刺激设置
基线时间
理想的基线时间至少应为2-4分钟，从实际数据记录的开始。收集基线也有助于识别由皮肤干燥或环境条件引起的记录问题我们已经讨论过了），允许你采取对策。例如，提供进一步的指示或优化GSR传感器的放置。
中性基线
在这种情况下，不会出现任何刺激。 受访者只是坐在舒适的地方，放松的姿势，可能闭着眼睛。 记录的GSR活动反映了信号的自发变异性，具有可变刺激的基线,这种情况包含具有不同情绪内容的刺激 - 带有引发场景的视频例如，中性，积极和消极的情绪。 考虑变量基线“最大化”一个受访者的GSR数据，包括全方位的GSR响应可变的情感内容。 你可以展示非常平静的场景（自然，风景）被触发强烈GSR反应的场景打断（危及生命，性生活）
刺激如何呈现
由于GSR峰值出现在刺激后的1-5秒内，因此您当然希望呈现足够长的时间，以便能方便观察到这些。
适用于所有感官的刺激：视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉。此外，在感兴趣的刺激之间设置适当持续时间的“冷却”，以便使GSR数据返回到基线。
想想这个：如果你以很快的连续（例如，以1秒的间隔）呈现情绪化的图像，你很可能会看到GSR峰值的上升，这使得很难区分第一、第二或第三个刺激触发了哪个峰值。不完全是你的目标。
因此，尽量保持记录条件的清晰：充分呈现功能性刺激，并使用中间刺激，以便所有受访者的GSR信号可以“冷却”，并恢复到基线水平开始下一个刺激。
分析GSR数据
在分析GSR数据时，主要关注与事件相关的SCR，因为它们可以解释为直接衡量被测试者的唤醒和参与程度。单个SCR可由以下四个指标表示（如图4）：
1.延迟
从刺激开始到阶段性突发的持续时间。通常，SCR在刺激开始后1-5秒内出现。时间点设置在曲线开始上身的时间点。最小振幅标准（分别为0.01或0.05 us）。在此期间之前发生的GSR变化通常被定义为NS SCR，不被认为是由实验操作产生的。
2.峰值振幅
开始点和峰值之间的振幅差。
3.上升时间
从开始到高峰的持续时间。
4.恢复时间
从峰值到100%恢复的持续时间。
分析GSR数据
一般分析分为三个步骤:
1.缩减取样
此过程可减少每秒的采样数。GSR信号的采样率通常比实际需要的高很多。因此，您可以在不冒丢失信号重要方面的风险的情况下缩小数据采样。如果您的GSR数据是以100赫兹（每秒100个样本）的频率采集的，您可以安全地将其降采样到10赫兹（每秒10个样本）甚至更低。
2.滤波
使用滤波设计，您可以“平滑”GSR曲线，以去除运动产生的噪声。
3.起始和峰值标识
我们可以通过计算机来进行自动检测，及记录过程中变化
1.在相位数据中找到峰值onset（>0.01 us）和偏移（<0 us）。
2.在原始未过滤的GSR数据中，找到每对向上漂移和向下漂移内的最大GSR值。这些是GSR峰值。GSR峰值振幅是峰值的振幅减去开始时的振幅。（如图5所示）
完成所有这些步骤后，您可以分析关于刺激、实验组之间的差异
1.GSR峰值的个数
该指标告诉您在记录条件下发生了多少GSR峰值。你可以得到每个被调查者的数字，然后计算出一个平均数。如果一个视频广告在你的男性受试者组中比女性组触发更多的GSR峰值（假设两组都显示出可比较的基线活动），那么最有可能是引发GSR的反应是性别的情感线索，如果不需要这种效果，那么需要编辑视频以便向女性观众传播。
2.平均GSR峰值振幅
如果你多次呈现相同的刺激（重复设计），你可以计算平均GSR振幅。
更多信息：添加其他的生物传感器
当我们面对充满情感的刺激物质时，皮肤电导为我们的潜意识觉醒提供了极其有价值的洞察。然而，仅仅基于GSR，我们无法了解唤醒是由于积极或消极的刺激内容。为什么？GSR峰值看起来完全相同。无论是正面刺激还是负面刺激，都会导致激发GSR峰值的增加。
下面五种技术可以作为补充
眼动跟踪
眼睛跟踪意味着记录眼睛的位置（注视点）以及基于角膜反射光学跟踪的二维屏幕或三维环境中的运动。眼睛跟踪反映视觉注意力因为它客观地监控被测试者在什么地方、什么时间和看什么。此外，眼球跟踪装置还报告了瞳孔的扩张和收缩，这与情绪唤醒和认知负荷有关。因此，眼睛跟踪可用于验证和补充GSR测量。
脸部表情分析
面部表情分析是一种的非侵入性方法可以同时来检测情绪（在面部肌肉，主要是潜意识）和感觉（伴随着明显的面部表情变化）。虽然面部表情可以测量一种情绪/感觉的方法，但不能测量相关的唤醒。
脑电图
脑电图是一种测量头皮电活动的神经成像技术。脑电图显示在任务执行期间大脑的哪些部分是活跃的。分析大脑参与（唤醒）、动机、挫折、认知等状态与刺激的关系。与其他生物识别传感器相比，脑电图跟踪刺激相关的过程会快得多。
肌肉电图
肌电传感器监测身体运动（如面部、手或手指）产生的电能。用肌电图监测肌肉反应对任何类型的刺激，甚至提取有意识控制的手/手指运动相关的细微激活模式（惊吓反射）。此外，面部肌电图可以用来跟踪微笑和皱眉，以推断一个人的情绪。
心电图
通过心电图电极或光学传感器（PPG）跟踪心率或脉搏，了解受访者的身体状态、焦虑和压力水平（唤醒），以及生理状态的变化与他们的行为之间的关系。
联系人：陈辉
联系电话：13861769621
邮箱地址：william.chen@sichiray.com
