Hudkonduktans
APPLIKATION
Hudkonduktansen är inversen (1/R) av den elektriska impedansen(R) genom huden och mäts i Siemens (uS). För att förstå enheten uSiemens så är en bra referens att 1uS motsvarar en impedans på 1MOhm och 10uS motsvarar 100kOhm. Den mäts genom att man mäter den ström som flyter genom huden när man applicerar en konstant liten spänning (t.ex. 0.5V DC).
Denna parameter förkortas även ofta som GSR (Galvanic Skin Resistance) eller EDA (Electro Dermal Activity), men det är bara olika namn för samma sak. Se dock nedan för distinktionen mellan SCL (Skin Condutance Level) och SCR (Skin Conductance Response).
Klicka på bilden för förstoring.
Vad bestämmer hudkonduktansen och var på kroppen mäts den?
I nedre läderhuden och underhuden finns ekkrina svettkörtlar som har svettkanaler som går upp genom hudlagren med syftet att svett ska kunna utsöndras på huden. Men variationen i konduktans beror inte i huvudsak på svett utanpå huden, utan på att svettkanalerna genom huden fylls med svett i olika grad och agerar elektriska parallellkopplade ledare genom hudlagren. Det är också förklaringen till varför man kan ha sekundsnabba variationer i hudkonduktans – det handlar inte om att huden blir blöt utan det räcker att svettporerna inuti huden aktiveras och fylls med svett. Tätheten av ekkrina svettkörtlar avgör också var på kroppen man bäst mäter hudkonduktansen. De vanligaste positionerna att mäta på är antingen på fingertoppar eller handflatorna, då tätheten av körtlar här är maximal. I vissa experiment när man använder fingrarna till att trycka på knappar får man överväga andra möjliga positioner(2).
Viktigt att tänka på är att den kontaktgel man använder till elektroderna måste ha en – med svetten – isotonisk salthalt. Använder man av misstag vanlig kontaktgel (avsedd för t.ex. EEG eller EKG som har mycket högre salthalt) i en hudkonduktansmätning får man en lokal kemisk påverkan på den lokala svettutsöndringsfysiologin som påverkar och förstör hela mätningen. Dessutom ska man inte skrubba huden eller tvätta med alkohol inför en hudkonduktansmätning, eftersom detta stör huden.
Vad i kroppen reglerar svettkörtlarna?
Svettkörtlarnas aktivitet kontrolleras till stor del av det sympatiska nervsystemet, och aktiveras alltså vid såväl positiv som negativ stress (upphetsning). Det intressanta är att både toniska och transienta impulser från det sympatiska nervsystemet orsakar snabba mätbara förändringar i aktivitet hos dessa svettkörtlar. Det tar ca 1-3 sekunder från stimuli till att man ser mätbar konduktansförändring på huden.
Den evolutionära förklaringen till denna reglering av svettkörtlarna vid stress tros vara dels termoreglering genom svettavdunstning på huden, samt i fallet hand- och fotsvett att förbättra greppet genom ökad friktion i en nödsituation(1).
Hudkonduktansen är ett väldigt känsligt men också ospecifikt mått på sympatisk aktivering!
Hudkonduktansen är en mycket känslig metod för att mäta både tonisk och transient aktivitet i sympatiska nervsystemet som kan korreleras till diskreta stimuli på sekundnivå. Detta då att jämföras med andra mått som t.ex. Heart Rate Variability där man inte tydligt kan utlösa individuella responser till diskreta stimuli från enskilda hjärtslag. Denna breda känslighet hos hudkonduktansmätningar är både en styrka och en svaghet. Styrkan ligger i att det är ett användbart mått på sympatisk aktivitet generellt, och svagheten ligger i att det är oerhört många kognitiva processer som kan aktivera det sympatiska nervsystemet. Det är helt och hållet upp till en strikt experimentell kontroll att försöka hitta samband mellan specifika händelser/processer och hudkonduktansresponser, så att inte stressorer som inte ingår i experimentet minimeras eller hålls konstanta så långt som möjligt.
Hur analyserar man en hudkonduktanssignal?
Till att börja med så brukar man i analysen skilja på den absoluta SCL (Skin Conductance Level), och den transienta responsen SCR (Skin Conductance Reponse) som är en temporär ökning av hudkonduktansen som kommer när körtlarna får en ökad sympatisk nervaktivitet. SCR fås alltså matematiskt antingen genom att högpassfiltrera signalen eller genom att man subtraherar en glidande baseline.
SCL korrelerar generellt med nivå av upphetsning eller tonisk sympatisk aktivitet. T.ex. är SCL generellt låg på natten när man sover, men högre på dagen(1). Dock så är den absoluta nivån sällan intressant, utan det är förändringar av den absoluta nivån under ett experiment för en och samma individ som är intressant. SCL ligger typiskt inom området 2-20uS.
SCR fås matematiskt antingen genom att högpassfiltrera signalen eller genom att man subtraherar en glidande baseline. Typvärden på SCR amplituden är 0.1-1.0uS.
Dock finns stora variationer mellan individer som inte har de ”typiska” responserna. Det finns även personer som kallas non-responderas som saknar de typiska sympatiska aktiveringarna under stressorer och det kan också ibland korrelera med andra tillstånd och beteenden hos individen. Så ibland är avvikelser från de normala responserna också intressant att mäta(1).
All matematisk analys och scoring kan man göra automatiskt och systematiskt i BIOPACs analysprogramvara AcqKnowledge. Det är dock bra med den grundläggande förståelsen av vad analysen innebär, inte minst för de situationer där man kanske vill ändra på några av de parametrar som definierar analysen. Standardparametrarna är dock redan ifyllda i programmet, så det går att göra analysen med alla standardinställningar. Det är bra att ha en uppfattning om hur typiska hudkonduktanssignaler ser ut så att man kan skilja rimliga fysiologiska reaponser från störningar. Även om man har automatisk scoring i programvaran, är det att rekommendera att man läser igenom guidlines och underliggande artiklar i ämnet (1,2,3,4).
Diskreta och kontinuerliga stimuli samt specifika och spontana responser
Man skiljer på både specifika och ospecifika(spontana) responser.
En specifk respons korreleras till ett stimuli levererat vid en bestämd tidpunkt och där responsen inträffar inom det fysiologiskt möjliga tidsfönstret (t.ex. 1-3s). Vid dessa responser är de mått man brukar titta på i försök t.ex. SCR amplituden, SCR stig-tid, SCR recovery time och SCR habituation. Specifika responser är det man letar efter när man har diskreta stimuli (t.ex. bildvisning). Specifika responser triggas i allmänhet av stimuli som är oväntade, signifikanta och intensiva. Detta kan utnyttjas i design av experimentella paradigmer. Kan man kontrollera ovidkommande stressorer så kan man försöka använda det för att uppskatta dessa parametrar.
Ospecifika responser är en aktivering som man inte kan korrelera till känt stimuli, och det brukar då klassificeras som en ospecifik respons (NS-SCR = NonSpecific Skin Conductance Reponse). Vid dessa responser är de mått man tittar på frekvensen av NS-SCR per minut, samt amplituden av SCR. Antalet spontana responser är också det man ofta tittar på när man har kontinuerliga stimuli (t.ex. filmvisning).
Exempel ovan på automatiska analyser från AcqKnowledge EDA (hudkonduktans) analys. Klicka på bilden för förstoring.
För mer information eller frågor om hur du kan använda dig av och analysera hudkonduktans som en del i psykofysiologiska mätningar – kontakta oss gärna så går vi igenom detta tillsammans!
Anledningar / applikationer till att man är intresserad av att mäta hudkonduktans är flera
- 2d-affekt känslotillstånd (SCL ger arousal)
- Generellt mått på sympatisk nervaktivering och arousal/stress
- Tester där det finns korrelationer mellan vissa tillstånd och personligheter och mönster av sympatisk aktivering(1)
- “Lögndetektor” – klassiska tesen är att de känsliga frågorna där man inte säger sanningen är mest signifikanta och därmed ger mest stresspåslag.
Det finns såväl trådbundna hudkonduktansförstärkare som trådlösa bionomadix moduler.
Mjukvaran AcqKnowledge innehåller ett kraftfullt analyspaket för hudkonduktans (EDA), bl.a
- Automatisk derivering av snabba fasiska signalen från den toniska signalen
- Händelserelaterad EDA-analys med alla intressanta mått
- Automatisk SCR-detektering och scoring av NS-SCR frekvenser
Behöver du hjälp?
Välkommen att kontakta oss! Vi guidar dig framåt i din beslutsprocess och är måna om att hitta en optimal teknisk lösning för just din applikation. Använd gärna vårt webb-formulär för vägledning.
Missa inte BIOPAC webinars!
Anmäl dig till live-sessioner eller titta på inspelat material när du vill.
