Correlazioni fisiologiche del riconoscimento delle emozioni

Fonte: Laboratori di Jonas T. Kaplan e Sarah I. Gimbel—University of Southern California

Il sistema nervoso autonomo (ANS) controlla l'attività degli organi interni del corpo e regola i cambiamenti nella loro attività a seconda dell'ambiente corrente. Il nervo vago, che innerva molti degli organi interni, è una parte importante del sistema. Quando il nostro cervello percepisce il pericolo, il tono vagale viene inibito, portando a una serie di cambiamenti nel corpo progettati per renderci più preparati a combattere o fuggire; ad esempio, la nostra frequenza cardiaca aumenta, le nostre pupille si dilatano e respiriamo più rapidamente. Al contrario, quando il sistema vagale viene attivato, queste risposte fisiologiche vengono inibite, portando a uno stato più calmo. Il nervo vago, quindi, agisce come una sorta di "freno" alla nostra eccitazione. Una conseguenza interessante di questo stato più calmo è che tende a promuovere l'interazione sociale: quando non siamo tesi e abbiamo paura del nostro ambiente immediato siamo invece ricettivi a interagire con gli altri. Il cattivo funzionamento di questo meccanismo di regolazione, quindi, può essere associato a difficoltà nel comportamento sociale.

Un indice di regolazione autonomica è la variabilità della frequenza cardiaca (HRV). HRV è una misura di quanto il divario tra un battito e l'altro varia nel tempo. HrV elevato significa che ci sono continue fluttuazioni della frequenza cardiaca nel tempo, un riflesso del successo della regolazione autonomica. Basso HRV significa che c'è coerenza della frequenza cardiaca nel tempo, una condizione associata a una scarsa regolazione autonomica.

In questo studio testeremo l'ipotesi che l'aumento dell'HRV sia associato a una categorizzazione più accurata degli stimoli emotivi. ^1,2 A seguito di uno studio di Park et al.,misureremo l'HRV e testeremo la sua associazione su un compito che misura l'abilità nel percepire le emozioni facciali. ³

1. Recluta 40 partecipanti.

1. I partecipanti dovrebbero avere una visione normale o corretta a quella normale per garantire che saranno in grado di vedere correttamente gli stimoli.
2. I partecipanti non devono consumare alcol, caffeina o altre droghe per almeno 6 ore prima dell'esperimento.
3. I partecipanti non dovrebbero avere una storia di disturbi neurologici, psichiatrici o cardiaci.

2. Procedure pre-esperimento

Figura 1: Posizionamento dell'elettrodo. Posizionare l'elettrodo positivo sotto il cuore, vicino alla gabbia toracica sul lato destro del corpo. Posiziona il negativo sopra il cuore, appena sotto la clavicola sinistra. Posizionare l'elettrodo di terra sotto il cuore, vicino alla gabbia toracica sul lato sinistro.

1. Collegare tre elettrodi al torace per registrare la frequenza cardiaca (Figura 1). Gli elettrodi devono essere pre-gelificati. Verificare che il gel non sia asciugato.
   1. Fissare l'elettrodo positivo sotto la gabbia toracica sul lato destro.
   2. Fissare l'elettrodo negativo sotto la clavicola sinistra formando una diagonale attraverso il cuore con l'elettrodo positivo.
   3. Fissare l'elettrodo di terra sotto la gabbia toracica sul lato sinistro.
2. Registrare una linea di base a riposo della variabilità della frequenza cardiaca (HRV) per 5 minuti.
   1. Gli elettrodi sono collegati ad apparecchiature che amplificano il segnale e lo inviano a un computer per il monitoraggio e la registrazione.
   2. Verificare la qualità del segnale cardiaco misurato.
   3. Registrare il segnale cardiaco alla frequenza di campionamento di 1000 Hz.

3. Fornire istruzioni per il partecipante.

1. Comunica al partecipante che sullo schermo apparirà una serie di volti. Il loro compito è decidere se il volto è un volto pauroso o meno. Dovrebbero premere il tasto F sulla tastiera se il viso è pauroso, o il tasto J se non lo è.
2. Istruisci i partecipanti a rispondere nel modo più rapido e accurato possibile.

4. Eseguire l'attività di riconoscimento delle emozioni facciali.

1. Ogni prova inizia con una croce di fissazione che rimane sullo schermo per 500 ms.
2. Un volto appare quindi e rimane sullo schermo per 200 ms.
3. Metà dei volti mostrano un'espressione timorosa e metà mostrano un'espressione neutra. L'ordine dei volti è randomizzato per ogni partecipante.
4. La faccia è sostituita da una croce di fissazione che rimane sullo schermo per 2 s.
5. Presente 120 prove.

5. Analizza i dati.

1. Calcola la misura HRV dal segnale cardiaco registrato.
   1. Utilizzare un software automatizzato per identificare il picco di ogni ciclo cardiaco noto come onda R.
   2. Ispezionare visivamente i dati per assicurarsi che ogni onda R sia correttamente identificata e apportare le modifiche necessarie.
   3. Calcola il tempo da ogni onda R identificata a quella successiva e registra questi valori.
   4. Utilizzare un software specializzato per calcolare la potenza HRV ad alta frequenza, che corrisponde al grado di HRV all'interno dell'intervallo da 0,15 a 0,4 Hz.
2. Analizza le prestazioni comportamentali sull'attività di riconoscimento delle emozioni facciali.
   1. Calcola la precisione separatamente per volti paurosi e neutri.
3. Analizzare la relazione tra HRV e riconoscimento delle emozioni.
   1. Calcola la correlazione tra HRV e accuratezza nell'identificare i volti paurosi e neutrali, separatamente.

Le prestazioni sul compito di riconoscimento delle emozioni facciali sono in genere molto elevate; nei nostri dati l'accuratezza complessiva è stata del 92,5%. I partecipanti sono stati più accurati nell'identificare i volti neutri (94,1%) rispetto ai volti paurosi (90,9%). È importante sottolineare che la potenza HRV ad alta frequenza è correlata in modo significativo con l'accuratezza nell'identificazione dei volti paurosi (Figura 2). Gli individui con HRV elevato erano più accurati nell'identificare i volti paurosi(r = 0,36). La potenza HRV non è correlata con l'accuratezza nell'identificazione di volti neutri, indicando che l'associazione è specifica per le emozioni.

Figura 2: HRV è correlato con l'accuratezza delle emozioni facciali. La potenza ad alta frequenza HRV è correlata alla precisione per i volti paurosi (a sinistra) ma non per i volti neutri (a destra). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Questi dati dimostrano un'associazione tra le differenze individuali legate all'attività nel sistema nervoso autonomo e l'abilità di identificare le emozioni socialmente rilevanti negli stimoli visivi. Questa scoperta conferma il legame tra autoregolazione autonomica di successo e comportamento sociale; gli individui che hanno più successo nel pompare i freni alla loro eccitazione fisiologica sembrano essere migliori nei compiti che richiedono regolazione emotiva e interazione sociale.

Questo esperimento dimostra il potere dei dati fisiologici di fornire informazioni sulla cognizione umana. La scoperta che le misurazioni dal cuore possono essere utilizzate per comprendere il funzionamento psicologico ci ricorda l'intima connessione tra il cervello e il corpo. Un indice di sano controllo cognitivo e regolazione delle emozioni, la variabilità della frequenza cardiaca può servire come biomarcatore relativamente non invasivo per la salute mentale. Ad esempio, un basso HRV è associato a disturbi d'ansia⁴ e depressione,⁵ e correla anche con la gravità della depressione. Un basso HRV può anche prevedere la suscettibilità al PTSD. ⁶ Questa semplice misura del sistema nervoso autonomo serve quindi come finestra sulla salute emotiva del cervello e del corpo.

1. Appelhans, B.M. & Luecken, L.J. Heart rate variability as an index of regulated emotional responding. Rev Gen Psychol 10, 229-240 (2006).
2. Thayer, J.F. & Lane, R.D. A model of neurovisceral integration in emotion regulation and dysregulation. J Affect Disord 61, 201-216 (2000).
3. Park, G., Van Bavel, J.J., Vasey, M.W., Egan, E.J. & Thayer, J.F. From the heart to the mind's eye: cardiac vagal tone is related to visual perception of fearful faces at high spatial frequency. Biol Psychol 90, 171-178 (2012).
4. Chalmers, J.A., Quintana, D.S., Abbott, M.J. & Kemp, A.H. Anxiety Disorders are Associated with Reduced Heart Rate Variability: A Meta-Analysis. Front Psychiatry 5, 80 (2014).
5. Kemp, A.H., et al. Impact of depression and antidepressant treatment on heart rate variability: a review and meta-analysis. Biol Psychiatry 67, 1067-1074 (2010).
6. Gillie, B.L. & Thayer, J.F. Individual differences in resting heart rate variability and cognitive control in posttraumatic stress disorder. Front Psychol 5, 758 (2014).