CN115607800B - 一种标准化多模态心理压力诱发装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种标准化多模态心理压力诱发装置及方法，电脑终端中存储有展示情绪刺激的图片库及执行心算的认知任务，评估员呈现屏中呈现用于对被试进行社会评价刺激的评估员，评估员呈现屏及监控摄像头诱发社会评价刺激；电刺激器对被试随机施加电刺激；被试在电脑终端的屏幕上执行被调取的认知任务时，电脑终端同时调取图片库中的情绪刺激图片，作为执行认知任务时的背景图片随机展示，且电刺激器随机间隔对被试施加电刺激。本发明通过自动化程序实现的标准化多模态心理压力诱发，结合了多种生理与心理应激源，能够诱发显著的心理、生理和神经内分泌反应，耗时短，操作简单，无需额外人力的参与，是一种简便易行且有效的急性应激诱发方式。
Description
技术领域
本发明涉及心理压力诱发技术领域，具体涉及一种标准化多模态心理压力诱发装置及方法。
背景技术
在实验室中诱发应激的手段有很多，其中特里尔社会应激测试(Trier SocialStress Test,TSST)是最常用的急性应激诱发范式，被广泛应用于研究儿童或者成人在压力下的心理、生理和神经内分泌变化。TSST能够作用于下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴、交感肾上腺髓质(SAM)系统和心血管系统，从而在心理压力诱发任务期间引发唾液皮质醇、肾上腺素、去甲肾上腺素浓度的升高，以及皮肤电导水平、心率和收缩压的上升等。TSST的主要优点在于使用社会评价刺激来诱发心理压力，过往研究表明社会评价是人类压力源的一个主要成分；并且TSST诱发的心理压力具有不可预测性和不可控性，而这两者是决定能否在短时间内有效诱发应激的关键因素。然而，TSST的缺点也很明显；完成一套标准化的TSST流程需要15-20分钟的时间，并且需要一组接受过预先培训的主试人员扮演评委，对时间和人力的要求较高，无法通过自动化的装置实现。另外，TSST主要通过心理应激源，即社会评价成分来诱发心理压力，而生理和心理应激源诱发心理压力的神经通路有所区别，主要体现在生理应激源是通过激活自主神经系统和HPA轴来产生心理压力反应，而心理应激源则是通过与下丘脑连接的额叶和边缘结构路径引起心理压力反应，单一应激源所产生的心理压力难以产生一些应激任务所要求的心理压力反应，从而限制了应用范围。
发明内容
为了解决上述所存在的技术问题，减少测试时间，简化操作流程，降低人力成本，本发明提供了一种标准化多模态心理压力诱发装置及方法，本装置可通过自动化程序实现的标准化多模态心理压力诱发，结合了社会评价、环境刺激、生理电刺激、情绪刺激、认知刺激等多种生理与心理应激源，并且任务流程具有不可预测性和不可控性，能够诱发显著的心理、生理和神经内分泌反应。该方法耗时短(约为5分钟)，操作简单，无需额外人力的参与，是一种简便易行且有效的急性应激诱发方式。
所采用的技术方案如下：
一方面，本发明提供了一种标准化多模态心理压力诱发装置，所述装置包括电脑终端、评估员呈现屏、监控摄像头、内置电刺激器的座椅以及用于被试佩戴的生理数据采集设备，所述电脑终端中存储有用于展示情绪刺激的图片库及用于被试执行心算的认知任务，所述评估员呈现屏中呈现用于对被试进行社会评价刺激的评估员，所述评估员呈现屏及监控摄像头用于诱发社会评价刺激；所述电刺激器用于对被试随机施加电刺激；被试在所述电脑终端的屏幕上执行被调取的认知任务时，所述电脑终端同时调取所述图片库中的情绪刺激图片，并作为执行认知任务时的背景图片随机展示，且所述电刺激器随机间隔对被试施加电刺激。
进一步地，所述装置还包括音响，用于播放背景声音刺激，当被试执行被调取的认知任务时，控制所述音响持续为被试播放白噪音。
进一步优选地，被试执行认知任务的整个过程中，控制所述音响播放白噪音的音量由78dB逐渐增加至93dB。
优选地，所述电刺激器的随机间隔时间为60s～80s。
进一步地，所述图片库中包括正面情绪刺激图片库和负面情绪刺激图片库，被试执行认知任务时，所述电脑终端调取所述正面情绪刺激图片库和负面情绪刺激图片库中的图片，并控制其屏幕上每展示4-6张连续的负面情绪刺激图片后，再展示1张正面情绪刺激图片。
优选地，每张所述负面情绪刺激图片持续播放时间为4-6秒，每张所述正面情绪刺激图片持续播放时间为2-4秒。
进一步地，所述电脑终端中包含有认知任务执行前的图片播放模块I和认知任务执行时的图片播放模块II，所述图片播放模块I与所述图片播放模块II调取所述图片库中的图片，且所述图片播放模块I与所述图片播放模块II中包含有设定数量的相同播放图片；所述电脑终端中还设有判别模块，当认知任务执行完毕后，被试需要在所述电脑终端通过判别模块辨认出重复播放两次的图片。
进一步地，所述认知任务中包含有心算任务I和心算任务II，所述心算任务I和心算任务II依次呈现在所述电脑终端的屏幕上，且所述心算任务II对被试所产生的心理时间压力大于所述心算任务I对被试所产生的心理时间压力。
另一方面，本发明还提供了一种标准化多模态心理压力诱发方法，其由上述的标准化多模态心理压力诱发装置所形成的诱发方法，具体是：被试佩戴生理数据采集设备，并面对评估员呈现屏坐在安装有电刺激器的座椅上；主试在电脑终端的屏幕上调取认知任务，同时在认知任务的背景处加载持续播放的情绪刺激图片，并对被试施加随机间隔的电刺激，直至完成认知任务；生理数据采集设备将所采集到的生理数据传输给主试端进行数据分析。
进一步地，被试在执行认知任务的整个过程中，通过音响向被试播放音量由78dB逐渐增加至93dB的白噪音。
本发明技术方案具有如下优点：
本发明采用了结合情绪刺激、声音刺激、生理电刺激及社会评价刺激的多模态应激诱发方式，采用标准化的应激处理响应数据，经实验证明，本发明相较于单一模态的应激源刺激，所诱发的皮质醇水平变化和皮电信号变化均高于单一任务，采用标准化的多种应激源诱发模式大大提升了被试心理压力诱发效果，拓展了其应用范围。且整个诱发任务可全程通过电脑终端的计算机程序来实现，与传统的TSST等任务相比，无需投入额外的人力，操作简洁，整个测试时长为5分钟，耗时短、效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所提供的背景图片为负面情绪刺激的认知任务诱发装置；
图2是本发明所提供的背景图片为正面情绪刺激的认知任务诱发装置；
图3是本发明所提供的执行认知任务时被试受到的各种刺激图示；
图4是本发明所提供的诱发方法流程图；
图5是本发明所提供的电脑终端中设置执行程序模块。
图中所标识的图号含义如下：
1-电脑终端，11-图片库，12-认知任务；2-评估员呈现屏，21-评估员
3-监控摄像头；4-电刺激器；5-座椅；6-音响。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种标准化多模态心理压力诱发装置，包括电脑终端1、评估员呈现屏2、监控摄像头3、内置电刺激器4的座椅5以及用于被试佩戴的生理数据采集设备(图中未示出)，电脑终端1中存储有用于展示情绪刺激的图片库11及用于被试执行心算的认知任务12，评估员呈现屏2中呈现用于对被试进行社会评价刺激的评估员21，评估员呈现屏2及监控摄像头用于诱发社会评价刺激；电刺激器4用于对被试随机施加电刺激；被试在电脑终端1的屏幕上执行被调取的认知任务12时，电脑终端1同时调取图片库11中的情绪刺激图片，并作为执行认知任务12时的背景图片随机展示，且电刺激器4随机间隔对被试施加电刺激，这里优选采用的电刺激器4的随机间隔时间为60s～80s，当然了，每次对被试施加的电刺激会产生刺痛感。
本发明还在装置中提供了音响6，用于播放背景声音刺激，当被试执行被调取的认知任务时，音响6持续为被试播放白噪音。本发明中，被试执行认知任务12的整个过程中，控制音响6播放白噪音的音量由78dB逐渐增加至93dB，采用变化的白噪音，避免了被试耳朵习惯化，当然还可以采用其它分贝的噪音，这里不再赘述。
如图3所示，本发明所提供的用于情绪刺激的图片库11中包括正面情绪刺激图片库和负面情绪刺激图片库，其中的正面情绪刺激图片库采用如图2中所示的孩子、小动物等图片，而负面情绪刺激图片库采用如图1所示的恶心、血腥、令人恐惧的场景等图片，被试执行认知任务时，电脑终端1的屏幕上每展示4-6张连续的负面情绪刺激图片后，优选5张，再展示1张正面情绪刺激图片，以此循环，其中的负面情绪刺激图片持续播放时间优选为5秒，每张正面情绪刺激图片持续播放时间优选为3秒。这样设置主要是为了避免被试对负面情绪刺激图片产生习惯化效应，导致图片对情绪的影响减弱。
如图5所示，本发明在电脑终端1中包含有认知任务执行前的图片播放模块I和认知任务执行时的图片播放模块II，优选在图片播放模块I与图片播放模块II中包含有设定数量的重复播放图片；电脑终端1中还设有判别模块，当认知任务执行完毕后，被试需要在电脑终端1通过判别模块辨认出重复播放两次的图片。这样设置主要是为了避免被试刻意回避负面情绪刺激图片，要求被试辨认出重复的图片能够迫使他们在完成认知任务的同时把注意力也放在负面情绪图片上。
同时，本发明在认知任务12中包含有心算任务I和心算任务II，心算任务I和心算任务II依次呈现在电脑终端1的屏幕上，且心算任务II对被试所产生的心理时间压力大于心算任务I对被试所产生的心理时间压力。从图2和图3中可以看出，其中的认知任务12呈现在屏幕的中央位置，为简单的数字，而屏幕背景为从图片库中提取出来的播放的情绪刺激图片。即，在电脑终端的屏幕上呈现一些列的个位数字，被试需要通过心算将看到的数字与前一个数字相加，并在下一个数字出现前输入答案，所包含的心算任务I和心算任务II两个等级，比如各持续2min，心算任务I中数字之间出现的间隔为3s，即被试有3s的时间计算并输入答案，而心算任务II中数字出现的间隔为2s，即被试有2s的时间计算并输入答案，显然，被试在心算任务II中要比心算任务I中所承受的心理时间压力更大些。
如图4所示，被试首先佩戴生理数据采集设备，并面对评估员呈现屏坐在安装有电刺激器的座椅上；在任务开始前，主试首先告知被试，他们的任务表现会被电脑终端上方的监控摄像头全程监控，并且传送给三名评估员进行打分，被试可以在评估员呈现屏上看到三名穿着白大褂的评估员在观察他们完成任务(录像)，即给被试施加社会评价刺激；主试在电脑终端的屏幕上调取认知任务，同时在认知任务的背景处开始加载持续播放的情绪刺激图片，并对被试施加随机间隔的电刺激，直至完成认知任务，将电刺激、情绪刺激图片播放及白噪音关闭；生理数据采集设备将所采集到的生理数据传输给主试端进行数据分析，本发明装置与唾液皮质醇、心率/心率变异性、皮肤电导反应等生理指标的测量相结合，可以用于评估个体在心理压力状态下的交感和副交感神经调节能力；同样，由于研究表明抑郁症患者在心理压力任务中表现出的副交感神经调节能力相对健康人群更弱，所以该装置结合心率/心率变异性等指标的测量也可以用于抑郁症的筛查。
实验对照表
上表中列出了MMST，Mental Arithmetric和TSST任务中引起的唾液皮质醇浓度，心率和皮肤电导水平变化；其中MMST为本发明中提出的多模态应激诱发方式的一部分(除去社会评价刺激和电刺激的部分)；Mental Arithmetic为认知心算任务，TSST为特里尔社会评价范式。
Cortisol Cohen’s d为任务前后测唾液皮质醇浓度变化的效应量，效应量的值越大，表明任务前后测皮质醇浓度的变化越显著。
△HR为任务前后测的平均心率变化值，△HR的值越大，表示心理压力任务引起的心率变化幅度越大。
△SCL为任务前后测的平均皮肤电导水平变化值，△SCL的值越大，表示心理压力任务引起的皮电水平变化幅度越大。
从上表数据中可以看出MMST引起的心率和皮电水平变化均高于另外两种任务；经对本发明所提供装置及方法进行实验，实验证明本发明的多模诱发效果较好，所诱发的皮质醇水平变化和皮电信号变化均显著高于单一任务，且整个任务可全程通过电脑终端的计算机程序来实现，与传统的TSST等任务相比，无需额外的人力参与，操作简单，整个测试时长为5分钟，耗时短(Trier社会压力测试需要15-20分钟)、效率高。
本发明未述及之处均适用于现有技术。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种标准化多模态心理压力诱发装置，其特征在于，所述装置包括电脑终端(1)、评估员呈现屏(2)、监控摄像头(3)、内置电刺激器(4)的座椅(5)以及用于被试佩戴的生理数据采集设备，所述电脑终端(1)中存储有用于展示情绪刺激的图片库(11)及用于被试执行心算的认知任务(12)，所述评估员呈现屏(2)中呈现用于对被试进行社会评价刺激的评估员，所述评估员呈现屏(2)及监控摄像头(3)用于诱发社会评价刺激；所述电刺激器(4)用于对被试随机施加电刺激；被试在所述电脑终端(1)的屏幕上执行被调取的认知任务(12)时，所述电脑终端(1)同时调取所述图片库(11)中的情绪刺激图片，并作为执行认知任务(12)时的背景图片随机展示，且所述电刺激器(4)随机间隔对被试施加电刺激；
所述图片库(11)中包括正面情绪刺激图片库和负面情绪刺激图片库，被试执行认知任务时，所述电脑终端(1)调取所述正面情绪刺激图片库和负面情绪刺激图片库中的图片，并控制其屏幕上每展示4-6张连续的负面情绪刺激图片后，再展示1张正面情绪刺激图片；
所述电脑终端(1)中包含有认知任务执行前的图片播放模块I和认知任务执行时的图片播放模块II，所述图片播放模块I与所述图片播放模块II调取所述图片库中的图片，且所述图片播放模块I与所述图片播放模块II中包含有设定数量的相同播放图片；所述电脑终端(1)中还设有判别模块，当认知任务执行完毕后，被试需要在所述电脑终端(1)通过判别模块辨认出重复播放两次的图片。
2.根据权利要求1所述的标准化多模态心理压力诱发装置，其特征在于，所述装置还包括音响(6)，用于播放背景声音刺激，当被试执行被调取的认知任务时，控制所述音响(6)持续为被试播放白噪音。
3.根据权利要求2所述的标准化多模态心理压力诱发装置，其特征在于，被试执行认知任务(12)的整个过程中，控制所述音响(6)播放白噪音的音量由78dB逐渐增加至93dB。
4.根据权利要求3所述的标准化多模态心理压力诱发装置，其特征在于，所述电刺激器(4)的随机间隔时间为60s～80s。
5.根据权利要求3所述的标准化多模态心理压力诱发装置，其特征在于，每张所述负面情绪刺激图片持续播放时间为4-6秒，每张所述正面情绪刺激图片持续播放时间为2-4秒。
6.根据权利要求1-5任一所述的标准化多模态心理压力诱发装置，其特征在于，所述认知任务(12)中包含有心算任务I和心算任务II，所述心算任务I和心算任务II依次呈现在所述电脑终端(1)的屏幕上，且所述心算任务II对被试所产生的心理时间压力大于所述心算任务I对被试所产生的心理时间压力。
7.一种标准化多模态心理压力诱发方法，其特征在于，其由权利要求1-6任一项所述标准化多模态心理压力诱发装置所形成的诱发方法，具体是：被试佩戴生理数据采集设备，并面对评估员呈现屏坐在安装有电刺激器的座椅上；主试在电脑终端的屏幕上调取认知任务，同时在认知任务的背景处加载持续播放的情绪刺激图片，并对被试施加随机间隔的电刺激，直至完成认知任务；生理数据采集设备将所采集到的生理数据传输给主试端进行数据分析。
8.根据权利要求7所述的标准化多模态心理压力诱发方法，其特征在于，被试在执行认知任务的整个过程中，通过音响向被试播放音量由78dB逐渐增加至93dB的白噪音。
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