Электрическая активность кожи: история и современные исследования.

Введение

Изменение электрического ответа кожи

Электродермальная активность (ЭДА) – это свойство человеческого организма, вызывающее непрерывное изменение электрических характеристик кожи. Исторически ЭДА также была известна как кожная проводимость, гальваническая реакция кожи (ГКР), электродермальная реакция (ЭДР), психогальванический рефлекс (ПГР), реакция кожной проводимости (РКП), симпатическая реакция кожи (СРК) и уровень кожной проводимости (УКП). Длительная история исследований активных и пассивных электрических свойств кожи различными дисциплинами привела к обилию названий, которые теперь стандартизированы как электродермальная активность (ЭДА). Традиционная теория ЭДА утверждает, что сопротивление кожи изменяется в зависимости от состояния потовых желез. Потоотделение контролируется симпатической нервной системой, а кожная проводимость является показателем психологического или физиологического возбуждения. Если симпатический отдел автономной нервной системы сильно активирован, то и активность потовых желез возрастает, что, в свою очередь, увеличивает кожную проводимость. Таким образом, кожная проводимость может служить мерой эмоциональных и симпатических реакций. Более поздние исследования и выявление дополнительных явлений (сопротивление, потенциал, импеданс, электрохимическая кожная проводимость и восприимчивость, иногда реактивные, а иногда кажущиеся спонтанными) указывают на то, что ЭДА сложнее, чем представляется, и исследования источника и значения ЭДА продолжаются.

История

В 1849 году немецкий ученый Эмиль Дюбуа-Реймон впервые заметил, что кожа человека обладает электрической активностью. Он погрузил конечности своих испытуемых в раствор сульфата цинка и обнаружил, что электрический ток протекает между конечностью с сокращенными мышцами и расслабленной. Поэтому он приписывал свои наблюдения за ЭДА мышечным явлениям. Тридцать лет спустя, в 1878 году в Швейцарии, Герман и Лухсингер продемонстрировали связь между ЭДА и потовыми железами. Позже Германн показал, что электрический эффект наиболее силен в ладонях, что указывало на то, что пот является важным фактором. Вигуру (Франция, 1879), работая с пациентами, находящимися в состоянии эмоционального стресса, был первым исследователем, который связал ЭДА с психологической активностью. В 1888 году французский невролог Фэрэ продемонстрировал, что активность сопротивления кожи может изменяться под воздействием эмоциональной стимуляции, а также подавляться лекарственными препаратами. Научное изучение ЭДА началось в начале 1900-х годов. Одним из первых упоминаний об использовании приборов ЭДА в психоанализе является книга К.Г. Юнга под названием «Исследования в области анализа слов», опубликованная в 1906 году. Юнг и его коллеги использовали прибор для оценки эмоциональной чувствительности пациентов к спискам слов во время ассоциативного эксперимента. Юнг был настолько впечатлен мониторингом ЭДА, что, по легенде, воскликнул: «Ага, зеркало, отражающее бессознательное!» Юнг описал применение этого устройства в консультировании в своей книге «Исследования в области ассоциаций», и подобное использование продолжается различными специалистами. Спорный австрийский психоаналитик Вильгельм Райх также изучал ЭДА в своих экспериментах в Психологическом институте Университета Осло в 1935 и 1936 годах, чтобы подтвердить существование биоэлектрического заряда, лежащего в основе его концепции вегетативных, приятных «потоков». К 1972 году в профессиональных изданиях было опубликовано более 1500 статей об электродермальной активности, и сегодня ЭДА считается наиболее распространенным методом исследования психофизиологических явлений у человека. По состоянию на 2013 год мониторинг ЭДА все еще расширялся в клинической практике.

In 1849, Dubois Reymond in Germany first observed that human skin was electrically active. He immersed the limbs of his subjects in a zinc sulfate solution and found that electric current flowed between a limb with muscles contracted and one that was relaxed. He therefore attributed his EDA observations to muscular phenomena. Thirty years later, in 1878 in Switzerland, Hermann and Luchsinger demonstrated a connection between EDA and sweat glands. Hermann later demonstrated that the electrical effect was strongest in the palms of the hands, suggesting that sweat was an important factor. Vigouroux (France, 1879), working with emotionally distressed patients, was the first researcher to relate EDA to psychological activity. In 1888, the French neurologist Féré demonstrated that skin resistance activity could be changed by emotional stimulation and that activity could be inhibited by drugs. The scientific study of EDA began in the early 1900s. One of the first references to the use of EDA instruments in psychoanalysis is the book by C. G. Jung entitled Studies in Word Analysis, published in 1906. Jung and his colleagues used the meter to evaluate the emotional sensitivities of patients to lists of words during word association. Jung was so impressed with EDA monitoring, he allegedly cried, "Aha, a looking glass into the unconscious!" Jung described his use of the device in counseling in his book, Studies in Word Association, and such use has continued with various practitioners. The controversial Austrian psychoanalyst Wilhelm Reich also studied EDA in his experiments at the Psychological Institute at the University of Oslo, in 1935 and 1936, to confirm the existence of a bio electrical charge behind his concept of vegetative, pleasurable "streamings". By 1972, more than 1500 articles on electrodermal activity had been published in professional publications, and today EDA is regarded as the most popular method for investigating human psychophysiological phenomena. As of 2013, EDA monitoring was still on the increase in clinical applications.

Описание

Проводимость кожи не находится под сознательным контролем. Вместо этого она автономно модулируется симпатической нервной системой, которая влияет на человеческое поведение, когнитивные и эмоциональные состояния на подсознательном уровне. Таким образом, проводимость кожи предоставляет прямые данные об автономной регуляции эмоций. Человеческие конечности, включая пальцы, ладони и подошвы ног, демонстрируют различные биоэлектрические явления. Эти явления можно обнаружить с помощью EDA-метра – прибора, отображающего изменение электрической проводимости между двумя точками во времени. Существуют два пути прохождения тока: по поверхности кожи и через тело. Активное измерение предполагает подачу небольшого электрического тока через тело. Некоторые исследования изучают реакцию кожи человека на переменный ток, в том числе и у недавно умерших.

Физиологическая основа

Существует взаимосвязь между эмоциональным возбуждением и активностью симпатической нервной системы, хотя само по себе электрическое изменение не позволяет определить, какая конкретно эмоция испытывается. Эти автономные симпатические изменения влияют на потоотделение и кровоток, что, в свою очередь, сказывается на ГКР и ГКП (гальванический кожно-рефлекторный потенциал). Количество потовых желез варьируется по всему телу человека, достигая максимального значения на ладонях и стопах (200–600 потовых желез на см²). Совокупность изменений электродермального сопротивления и электродермального потенциала формирует электродермальную активность. Гальваническое сопротивление кожи (GSR) – это устаревший термин, обозначающий зарегистрированное электрическое сопротивление между двумя электродами при прохождении между ними слабого постоянного тока. Электроды обычно располагают на расстоянии около дюйма друг от друга, и зарегистрированное сопротивление изменяется в зависимости от эмоционального состояния испытуемого. Гальванический потенциал кожи (GSP) – это напряжение, измеряемое между двумя электродами без подачи внешнего тока. Измерение производится путем подключения электродов к усилителю напряжения. Это напряжение также меняется в зависимости от эмоционального состояния испытуемого. Это указывает на то, что данные ЭДА, полученные с помощью полиграфа, могут быть вводящими в уголовном расследовании.

Различные единицы EDA

ЭДА отражает как медленно изменяющуюся тоническую симпатическую активность, так и быстро изменяющуюся фазовую симпатическую активность. Тоническая активность может быть выражена в единицах электродермального уровня (EDL или SCL), в то время как фазовая активность выражена в единицах электродермальных реакций (EDR или SCR). Фазовые изменения (EDR) – это кратковременные изменения в ЭДА, возникающие в ответ на конкретный стимул. EDR также могут возникать спонтанно, без наблюдаемого внешнего стимула. Эти типы EDR называются "неспецифическими EDR" (NS. EDR). Фазовая ЭДР полезна при исследовании многогранных процессов внимания. Тонические изменения (EDL) основаны на фазовых параметрах. Спонтанные колебания неспецифической ЭДР могут быть использованы для оценки тонической ЭДА. В частности, частота "неспецифической ЭДР" может использоваться в качестве индекса ЭДА в течение определенного периода времени, например, 30–60 секунд. Тоническая ЭДА считается полезной при исследовании общего возбуждения и бодрствования. Хьюго Д. Кричли, председатель кафедры психиатрии в медицинской школе Брайтона и Сассекса, утверждает: "ЭДА – это чувствительный психофизиологический индекс изменений в автономном симпатическом возбуждении, интегрированных с эмоциональными и когнитивными состояниями". Многие устройства биообратной связи используют ЭДА в качестве индикатора реакции пользователя на стресс с целью помочь пользователю контролировать тревогу. ЭДА используется для оценки неврологического статуса человека без использования традиционного, но неудобного и дорогостоящего мониторинга на основе ЭЭГ. Она также используется как показатель психологического стресса. ЭДА также изучалась как метод оценки боли у недоношенных младенцев. Часто мониторинг ЭДА сочетается с записью частоты сердечных сокращений, частоты дыхания и артериального давления, поскольку все они являются автономно зависимыми переменными. Измерение ЭДА является одним из компонентов современных полиграфов, которые часто используются в качестве детекторов лжи.

Возможные проблемы

Внешние факторы, такие как температура и влажность, влияют на измерения ЭДА, что может приводить к непостоянным результатам. Внутренние факторы, такие как лекарственные препараты и уровень гидратации, также могут изменять измерения ЭДА, демонстрируя несоответствие при одном и том же уровне стимуляции. Кроме того, традиционное понимание рассматривало ЭДА как однородное изменение возбуждения по всему телу, однако на самом деле различные точки измерения могут давать разные реакции; например, реакции на левом и правом запястьях обусловлены разными областями мозга, что обеспечивает множественные источники возбуждения. Таким образом, ЭДА, измеренная в разных частях тела, варьируется не только из-за различной плотности потовых желез, но и из-за различных лежащих в основе источников возбуждения. Наконец, электродермальные реакции происходят с задержкой в 1–3 секунды. Все это демонстрирует сложность установления связи между ЭДА и симпатической активностью.