Von Alan Macy, BIOPAC Systems, Inc.
Das Circumplex-Affektmodell wurde erstmals 1980 von James Russell beschrieben. Affektive Zustände ergeben sich aus dem Verhalten zweier unabhängiger neurophysiologischer Systeme, des Erregungs- und des Valenzsystems. Affektive Zustände sind eine Funktion dieser beiden Systeme. Das Circumplex-Modell ist zweidimensional, wobei Erregung und Valenz als orthogonale (senkrechte) Achsen definiert sind. Die Erregungsachse, vertikal aufgetragen, reicht von Null-Erregung bis zu hoher Erregung.Die Valenzachse, horizontal aufgetragen, reicht von negativ bis positiv. Objektive physiologische Indizes von Affekt oder Emotion sind verfügbar. Als Valenzbeispiele wird ein positiver Affekt durch Erhöhung der Zygomaticus-Aktivität und ein negativer Affekt durch Erhöhung der Wellpappenaktivität angezeigt. Physiologische Beispielindizes für die Erregung umfassen Herzfrequenz und elektrodermale Aktivität.
Vielleicht noch grundlegender für den emotionalen Zustand ist das Konzept des Motivationszustands. Der Motivationszustand wird durch spezifische, körperlich ausgedrückte physiologische Zustände indexiert, die leicht gemessen werden können. Der Motivationszustand basiert auf dem Konzept der relationalen Kernthemen „Herausforderung“ und „Bedrohung“. Im Laufe des Lebens beziehen sich Menschen auf schwierige Umweltbedingungen als eine Kombination aus Herausforderung und Bedrohung. Eine Herausforderungsreaktion ähnelt der aeroben physiologischen Reaktion und beinhaltet ein erhöhtes Schlagvolumen und Herzzeitvolumen, eine unveränderte oder erhöhte Herzfrequenz, einen verringerten Gefäßwiderstand und einen relativ unveränderten Blutdruck. Diese Reaktion weist auf eine effiziente Mobilisierung der verfügbaren Energie zur Bewältigung der Umstände hin. Eine Bedrohungsreaktion ist gekennzeichnet durch erhöhte Herzfrequenz und Blutdruck, erhöhten oder wenig veränderten Gefäßwiderstand, vermindertes oder unverändertes Schlagvolumen und relativ unverändertes Herzzeitvolumen. Eine Herausforderungsreaktion tritt auf, wenn das Subjekt über ausreichende Ressourcen verfügt, um umständliche Anforderungen in einer Leistungssituation zu erfüllen, in der Ziele wichtig sind. Eine Bedrohungsreaktion tritt auf, wenn dem Subjekt nicht genügend Ressourcen zur Verfügung stehen, um dieselben umständlichen Anforderungen zu erfüllen. Wenn ein Umstand als herausfordernd eingestuft wird, ist die Leistung des Probanden normalerweise angemessen. Wenn festgestellt wird, dass ein Umstand bedrohlich ist, verschlechtert sich die Leistung des Probanden tendenziell. Motivationszustandsinformationen können verwendet werden, um objektive Unterschiede zwischen ähnlichen, vom Modell definierten Emotionen wie Wut und Angst besser widerzuspiegeln.
Die elektrodermale Aktivität (EDA) ist ein physiologisches Signal, das auf eine erhöhte SNS-Aktivität hinweist. EDA ist repräsentativ für Veränderungen der elektrischen Leitfähigkeit der Haut aufgrund der Aktivität der ekkrinen (Schweiß-) Drüsen. SNS-Aktivität erhöht Schweißdrüsensekrete. Ekkrine Drüsen erhalten nur Aktivierungssignale vom SNS, daher ist eine erhöhte EDA ein Indikator für eine erhöhte Erregung.
Änderungen der Hauttemperatur (SKT) werden hauptsächlich durch Schwankungen des Blutflusses verursacht. Diese lokalen Schwankungen werden hauptsächlich durch Veränderungen des Gefäßwiderstands oder des arteriellen Blutdrucks verursacht. Der lokale Gefäßwiderstand wird durch die Aktivität der glatten Muskulatur moduliert, die durch das SNS vermittelt wird. Die SKT-Variation spiegelt die SNS-Aktivität wider und ist ein Indikator für den emotionalen Zustand. Insbesondere die Fingerspitzentemperatur ist ein Marker für sympathisch induzierte Veränderungen der Mikrozirkulation.
Der Blutvolumenpuls (BVP), auch als Pulsplethysmogramm (PPG) bezeichnet, spiegelt Variationen der Mikrozirkulation wider. Mit zunehmendem Strömungswiderstand des Gefäßsystems nimmt die Mikrozirkulation bei erhöhtem SNS ab. Dementsprechend spiegelt eine Verringerung der PPG (BVP) -Amplitude eine erhöhte SNS-Aktivität wider.
Herz und Gehirn sind über den Vagusnerv bidirektional verbunden. Die vagale PsNS-Stimulation aus dem Gehirn beeinflusst das Herz über den sino-atrialen (SA) Knoten. Barorezeptorsignale vom Herzen wandern entlang des Vagusnervs zurück, um das Gehirn zu beeinflussen. Der SA-Knoten ist der Schrittmacher des Herzens. Der SA-Knoten empfängt Eingaben sowohl vom SNS als auch vom PsNS. Der SA-Knoten kann als ein Spike-Train-Generator betrachtet werden, dessen Inter-Spike-Intervall (Zünd-Intervall) sowohl durch SNS- als auch durch PsNS-Aktivitätsniveaus moduliert wird. Da sowohl die SNS- als auch die PsNS-Aktivität das Auslösen von SA-Knotenspitzen beeinflussen, kann das Herzfrequenzverhalten als von einer Reihe emotionaler Zustände abhängig angesehen werden. Die SNS-Aktivität erhöht die Herzfrequenz und die PsNS-Aktivität verringert die Herzfrequenz.
Die Herzfrequenzvariabilität (HRV) ist ein Maß für die Veränderungen der Herzfrequenz im Laufe der Zeit. HRV hat einen Frequenzbereich von 0,003 bis 0,4 Hz und wird als vier Subbänder angesehen: HF, LF, VLF und ULF. Die hochfrequente HRV (HF-HRV)-Bandleistung liegt im Bereich von 0,18 bis 0,4 Hz und spiegelt vor allem PsNS-Einflüsse wider. Die HF-HRV-Bandleistung spiegelt die Modulation der Vagusnervenaktivität wider, die durch die Atmung angetrieben wird. Diese Modulation wird als respiratorische Sinusarrhythmie (RSA) bezeichnet. Die niederfrequente HRV-Bandleistung (LF-HRV) liegt im Bereich von 0,05 bis 0,15 Hz und scheint sowohl SNS- als auch PsNS-Einflüsse widerzuspiegeln. Die Bandleistung der sehr niederfrequenten HRV (VLF-HRV) liegt im Bereich von 0,003-0,05 Hz und kann kardiovaskuläre Erkrankungen, Thermoregulationszyklen und die Reninaktivität im Blutplasma widerspiegeln. Ultra low frequency HRV (ULF-HRV) band power ist in die palette von DC-0,003 Hz und kann reflektieren zirkadianen rhythmus aktivität.
PsNS-Einflüsse treten über den NF- und HF-Frequenzbereich der HRV auf. SNS-Einflüsse fallen bei etwa 0,15 Hz und höher ab. PsNS-Einflüsse können die Herzfrequenz in Sekundenbruchteilen beeinflussen, aber SNS-Einflüsse können die Herzfrequenz erst nach einigen Sekunden beeinflussen. Dementsprechend sind PsNS-Einflüsse in einzigartiger Weise in der Lage, Hochgeschwindigkeitsänderungen der Herzfrequenz zu erzeugen. Die PsNS-Innervation des Herzens wird vom rechten Vagusnerv über den SA-Knoten gesteuert. PsNS-induzierte Veränderungen der Herzfrequenz sind mit einer Vagusnervenaktivität verbunden, die durch die Atmung moduliert wird. Exspiration verursacht eine Zunahme der Vagusnervenaktivität, so dass die Herzfrequenz abnimmt. Inspiration bewirkt eine Unterdrückung der Vagusnervenaktivität, so dass die Herzfrequenz wieder ansteigt. Diese kombinierte Wirkung wird als respiratorische Sinusarrhythmie (RSA) bezeichnet. RSA wird teilweise als Marker für die vagale Kontrolle der Herzfrequenz und auch für die emotionale Regulation angesehen. Die Gesamt-HRV scheint positiv mit der Valenz korreliert zu sein.
Wenn die Aufmerksamkeit zunimmt, kommt es zu einer kurzfristigen Verlangsamung der Herzfrequenz. Erregung korreliert auch mit einer langfristigen Beschleunigung der Herzfrequenz. Die Herzfrequenz gibt auch einen Hinweis auf die Wertigkeit. Im Vergleich zu neutralen Reizen zeigen sowohl positive als auch negative Reize zunächst eine kurzfristige Abnahme der Herzfrequenz. Langfristig korrelieren positive Reize mit einer Erhöhung der Herzfrequenz, während negative Reize normalerweise mit einer Abnahme der Herzfrequenz korrelieren.
Die Atmungsaktivität erfolgt durch periodische Kontraktion und Entspannung der Atemmuskulatur, einschließlich der Zwerchfell-, Interkostal- und Bauchmuskulatur. Die motorischen Ausgänge zur Steuerung der Atmung werden von efferenten Neuronen im Rückenmark erzeugt. Es gibt autonome und freiwillige Atmungswege zu diesen atmungsbezogenen efferenten Neuronen. Eine Vielzahl von afferenten (sensorischen) Eingaben beeinflussen die Atemfrequenz und das Atemzugvolumen zur Unterstützung der Stoffwechselanforderungen des Körpers. SNS-Aktivität erhöht die Atemfrequenz und PsNS-Aktivität reduziert die Atemfrequenz.
Mehrere EEG-Studien legen nahe, dass emotionale Valenz mit der Aktivierung des Frontallappens verbunden ist, typischerweise indiziert durch Alpha-Power. Die positive Valenz korreliert mit einer erhöhten Aktivierung des linken Frontallappens und die negative Valenz korreliert mit einer erhöhten Aktivierung des rechten Frontallappens. Andere Studien haben gezeigt, dass die Asymmetrie der Frontallappen-EEG-Aktivierung das relative Gleichgewicht des Motivationszustands mehr widerspiegelt als die emotionale Valenz. In dieser Arbeit, Verbesserte Aktivierung des linken Frontallappens prognostizierte Dispositionszustände in Richtung Herausforderung und verbesserte Aktivierung des rechten Frontallappens prognostizierte Dispositionszustände in Richtung Bedrohung.
Kunstwerk nach Russell, J. A. (1980). Ein zirkumlexes Affektmodell.Zeitschrift für Persönlichkeits- und Sozialpsychologie, 39, 1161-1178.
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