Dėvima fiziologinių signalų registravimo aparatūra

Tęsiame apžvalginių straipsnių ciklą, kuriuo skaitytojus supažindiname su Filosofijos fakulteto ištekliais ir jų panaudojimo galimybėmis atliekant empirinius tyrimus psichologijos, psichofiziologijos, sociologijos ir kriminologijos mokslų srityse. Spalį pristatėme galimybes atlikti automatizuotą žmogaus veido išraiškų analizę ir emocijų vertinimą. Ilgėjantiems lapkričio vakarams ir niūresnėms dienoms praskaidrinti siūlome straipsnį apie moksliniams tyrimams (ir ne tik) skirtą dėvimą fiziologinių signalų registravimo aparatūrą. Nors rinkoje gausu įvairiausių fizinio aktyvumo sekiklių, turinčių tiek išmaniojo laikrodžio, tiek ir išmaniojo  telefono programėlės pavidalą, šįkart aptariame mokslinių tyrimų standartus atitinkančią įrangą, kuri, užuot generavusi jūsų fizinės veiklos parametrus, juos dideliu tikslumu fiziškai matuoja. Viliamės ne tik praplėsti Jūsų mokslinį akiratį ir technologinį išprusimą, bet ir paskatinti daugiau judėti.

Movisens 1

Pav. 1 Movisens EkgMove techninė įranga. Ją sudaro: kompaktiškame lagaminėlyje sudėti 6 nešiojami registravimo įrenginiai; 6 elastingi diržai su elektrodais (ilgiai: 3 vnt. po 85 cm ir 3 vnt. po 105 cm); baterijų pakrovimui ir duomenų ištraukimui skirti USB laidai; USB raktas su programine įranga.

Movisens EkgMove galimybės: tinka stebėti autonominės nervų sistemos veiklą, t. y. EKG, širdies ritmą ir jo kintamumą, taip pat – matuoti psichofiziologinį stresą, tirti medžiagų apykaitą, fiziologinį ir emocinį grįžtamąjį ryšį tarp žmogaus ir kompiuterinių sistemų.

Movisens EkgMove yra mobilus įrenginys, sudarytas iš nešiojamų jutiklių su krūtinę apjuosiančiais diržais. Jis registruoja EKG (1024 Hz dažniu), pagreitį (3 ašimis, 64 Hz dažniu), temperatūrą (1 Hz dažniu) ir atmosferos slėgį (8 Hz dažniu). Duomenų registravimo trukmę galima nustatyti pagal tyrėjo pageidavimą naudojant Movisens SensorManager programą. Nors didžiausia įmanoma duomenų registravimo trukmė yra 2 savaitės, tačiau ją riboja vos 2-jų dienų įrenginio baterijos veikimo trukmė. Duomenys įrašomi atviru Unisens formatu, kuriuos galima peržiūrėti naudojant atviro kodo programą UnisensViewer arba pasinaudojus atviro kodo unisens4matlab scenarijais, importavus juos į MATLAB programą. Duomenų analizė atliekama komercine DataAnalyzer programa.

MovisensProg 2

Pav. 2 Movisens EkgMove programinė įranga. Programinės įrangos komplektą sudaro: registravimo aparatūros valdymo programa Movisens SensorManager, Duomenų peržiūros programa UnisensViewer ir analizės programa Movisens DataAnalyzer

Movisens EkgMove privalumai ir ribotumai: turintiems mažai patirties fiziologinių signalų registravimo srityje gali susidaryti įspūdis, kad tam skirta įranga yra gana griozdiška arba nepaslanki, kitaip tariant – naudojama tik specialiai tam pritaikytose laboratorijose ir / arba tik kartu su tyrėjo priežiūra (kaip, pvz., BIOPAC MP36,  BIOPAC MP 150 ar g.tec g.MOBIlab+ MultiPurpose). Movisens EkgMove yra vienas iš nedaugelio įrenginių (čia galima paminėti ir Nexus-4), suteikiančių galimybę fiziologinius signalus registruoti kasdienės veiklos metu be nuolatinės tyrėjo priežiūros. Nors Movisens EkgMove mobilumas ir praplečia fiziologinių signalų tyrinėjimų lauką, tačiau gali neigiamai atsiliepti registruojamų duomenų tikslumui dėl šalutinių veiksnių įtakos.

Viena iš specifinių Movisens EkgMove funkcijų – galimybė tirti žmogaus medžiagų apykaitą, konkrečiai – fizinės energijos sąnaudas. Šią funkciją atlieka ir tiesioginis Movisens EkgMove konkurentas ActiGraph wGT3x-BT. Vis dėlto, mokslinių tyrimų duomenimis, Movisens EkgMove fizinės energijos sąnaudas matuoja kelis kartus tiksliau (Anastasopoulou et al., 2014).

Mokslinio pritaikymo pavyzdžiai: akivaizdu, kad aukščiau išvardytos Movisens EkgMove savybės užtikrina gana platų jo naudojimą tiriant kasdienę žmogaus veiklą. Pavyzdžiui, J. Schneider ir bendraautoriai (2012) sukūrė gana patogią schemą, kuria remiantis būtų galima itin aukštu jautrumu (iki 95,5 proc.) ir tikslumu (iki 92,6 proc.) registruoti vairuotojų psichofiziologines charakteristikas naudojant Movisens EkgMove. Galimybė registruoti šios tikslinės grupės psichofiziologines charakteristikas suteiktų papildomos informacijos apie jų pažintines ir emocines būsenas tam tikromis vairavimo situacijomis. Nekyla abejonių, kad šie duomenys galėtų pasitarnauti saugumo kelyje gerinimui. Panašias fiziologinių reakcijų registravimo schemas galima nesunkiai pritaikyti ir sporto psichologijoje, siekiant sukaupti daugiau informacijos apie sportininkų pažintines ir emocines būsenas. Jas būtų galima registruoti tiek fiziškai aktyvaus, tiek intelektualaus sporto srityse, kadangi Movisens EkgMove jutiklis neįkyrus, o ilgainiui, ant kūno jis tampa nebejuntamas.

Movisens EkgMove šiuolaikinės psichologijos kontekste gali būti puikiai pritaikomas tyrinėti ir tiksliau įvertinti tokius tradicinius reiškinius kaip fizinio aktyvumo (pvz., kasdienės mankštos) ir nuotaikos ryšį. K. Walter ir bendraautoriai (2013) atliko tyrimą, kurio metu 10 savaičių Movisens EkgMove pagalba stebėjo kontrolinės ir eksperimentinės grupės fizinio aktyvumo ypatumus (kontrolinei grupei nebuvo duota jokių instrukcijų, susijusių su fizine veikla, o eksperimentinės grupės dalyvių buvo prašoma du kartus per savaitę sportuoti atviroje erdvėje). Šio tyrimo rezultatai patvirtino jau žinomas tiesas – fizinis aktyvumas turi trumpalaikę teigiamą įtaką nuotaikos pokyčiams, o štai ilgalaikėje perspektyvoje nuotaikos valentingumas išlieka stabilus (Moses et al., 1989; Steinberg et al., 1998). Žinoma, tokiems rezultatams įtakos galėjo turėti ir tai, kad eksperimentinės grupės dalyviai nepasižymėjo aukštesniu fiziniu aktyvumu, palyginti su kontrolinės grupės dalyviais. Visgi peržvelgus tyrimo duomenis atidžiau, galima pastebėti, kad (a) eksperimentinės grupės dalyviai, nors ir nežymiai (t. y. ne statistiškai reikšmingai), bet santykinai daugiau laiko praleido aukštesnėje fizinio aktyvumo būsenoje; (b) savo ruožtu, kontrolinės grupės dalyviai taip pat nežymiai, bet santykinai daugiau laiko praleido žemiausioje fizinio aktyvumo būsenoje. Šios tendencijos mums rodo, kad Movisens EkgMove gali būti naudingas ne tik kaip instrumentas, skirtas registruoti asmens fiziologines reakcijas, bet ir kaip priemonė, motyvuojanti žmogų įsitraukti į fizinę veiklą. Tai yra aktualu klinikinės, sveikatos ir medicinos psichologijos praktikoje, kur pacientams itin svarbu laikytis psichologo ir / arba gydytojo nurodymų įvairiomis aplinkybėmis, pavyzdžiui: fizinės reabilitacijos proceso metu, gerinant širdies ir kraujagyslių sistemos veiklą ar sergant depresija.

LITERATŪRA

Anastasopoulou, P., Tubic, M., Schmidt, S., Neumann, R., Woll, A., & Härtel, S. (2014) Validation and Comparison of Two Methods to Assess Human Energy Expenditure during Free-Living Activities. PLoS ONE, 9 (2), e90606. doi:10.1371/journal.pone.0090606

Moses, J., Steptcoe, A., Mathews, A., & Edwards, S. (1989). The effects of exercise training on mental well-being in the normal population: a controlled trial. Journal of Psychosomatic Research, 33, 47–61. doi:10.1016/0022-3999(89)90105-0

Schneider, J., Koellner, C., & Heuer, S. (2012). An approach to automotive ECG measurement validation using a car-integrated test framework. 2012 IEEE Intelligent Vehicles Symposium (pp. 950–955). Alcala de Henares: IEEE. doi: 10.1109/IVS.2012.6232289

Steinberg, H., Nicholls, B. R., Sykes, E. A., LeBoutillier, N., Ramalakhan, N., Moss, T. P., et al. (1998). Weekly exercise consistently reinstates positive mood. European Journal of Social Psychology, 3, 271–280. doi:10.1027/1016-9040.3.4.271

Walter, K., von Haaren, B., Löffle, S., Härtel, S., Jansen, C-P., Werner, C., … Hey, S. (2013). Acute and medium term effects of a 10-week running intervention on mood state in apprentices. Frontiers in Psychology, 4(411), 1–10. doi:10.3389/fpsyg.2013.00411

VU Filosofijos fakulteto išteklių katalogas
Norėdami išmokti naudotis įranga kreipkitės į dokt. Tomą Maceiną (004 a.), o norėdami gauti leidimą ja naudotis – į Antaną Voznikaitį (402 a.).

Tekstą parengė: dokt. Tomas Maceina

Tomas Maceina