情绪变化的生理学原理及其研究成果

当人体产生某种情绪时，除了直接的内心体验和相应的外部行为表达外，还伴随着复杂的神经过程与生理变化。对于前者，主要表现在面部表情、语音表情（声调、响度等）与身体姿态（头部或肢体运动）等外在特征的变化上。然而这些外在的变化容易被人为掩饰或伪装，具有较强的主观性，导致无法获得其内在真实的情绪状态。而伴随情绪状态产生的生理反应，则主要由人体内的神经与内分泌系统支配，具有很强的自发性，很难受主观意念等人为因素控制[132]。因此，基于生理特征的变化能获得更加客观真实的情绪类别。

根据心理学相关研究成果可知，当人体产生愤怒情绪时，伴随的生理变化有：汗腺分泌增加、心跳加速、血压升高、呼吸变快且幅度增大、肾上腺素水平升高。因此，采用特定的生理信号传感器可检测到这些信号的变化。例如，愤怒情绪下人体的汗腺分泌增加，引起皮肤表面的汗液明显增多，导致皮肤导电性（skin conductance，SC）增强，所以，采用SC传感器可检测到这一生理信号的变化。类似地，可采用相应生理传感器采集被试的血流量脉冲（blood volume plus，BVP）、呼吸率（respiration rate，RR）和呼吸幅度（respiration amplitude，RA）等。而对于心率（heart rate，HR）信号，可由采集到的心电信号（electrocardiograph，ECG）转换而来。上述自主（外周）神经系统产生的生理信号虽然被广泛应用在情绪识别领域，但通常情况下这些自主生理信号的变化速度较慢，且信号采集频率有限，所以，在需要快速识别情绪的场景里如“路怒症”检测，基于这些自主生理信号的在线情绪检测系统在实时性和鲁棒性等方面存在明显的不足。(www.xing528.com)

近年来，随着神经生理学和脑成像技术的发展，脑电（electro encephalo gram（EEG））信号作为中央神经系统产生的生理信号，由于具备较高的时间分辨率、较强的功能特异性等优势，在情绪识别领域逐渐得到了广泛应用。EEG是人在某种环境下，通过大脑神经细胞的相应生理活动产生的点电位变化形成的，即由锥体神经元的细胞体与树突产生的兴奋和抑制的后突触电位相互平衡的结果，这些电位的变化可在大脑皮层与头皮表面表现出来[133]。从形成过程可看出，EEG是一种随机性很强的生理信号，与人的精神活动和身体（肢体）活动密切相关，而且不同的心理状态、情绪都会对脑电波产生影响[134]。EEG信号由于包含了重要的大脑细胞活动信息，逐渐被应用在脑部疾病、睡眠分析与精神反应等脑科学领域。通过精密电子仪器如特定的电极，可从头皮上采集大脑皮层脑细胞群的自发性、节律性等电活动产生的特殊电位，这些电位经过放大后就是我们平常所说的脑电图。后续章节将对驾驶愤怒情绪下的EEG信号变化规律进行研究。