Die elektrodermale Aktivität (EDA; manchmal auch als galvanische Hautreaktion oder GSR bezeichnet) bezeichnet die Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit der Haut als Reaktion auf die Schweißabsonderung (oft in winzigen Mengen).
Diese Daten werden erfasst, indem eine niedrige, nicht wahrnehmbare und konstante Spannung an die Haut angelegt und anschließend gemessen wird, wie sich die Hautleitfähigkeit verändert [1, 2]. Dies kann mit EDA-Geräten erfolgen, die das elektrische Signal messen, das von auf der Haut angebrachten Elektroden aufgezeichnet wird.
Zwar steht die EDA auch im Zusammenhang mit der Regulierung unserer Körpertemperatur [1, 3], doch haben Forschungsergebnisse wiederholt gezeigt, dass dieses Signal eng mit emotionaler Erregung verbunden ist [4, 5, 6]. Die vom sympathischen Nervensystem erzeugten Signale führen zu einer Veränderung der Hautleitfähigkeitsreaktion (SCR), die von Forschern häufig untersucht wird.
Das EDA-Signal kann auch die Intensität unseres emotionalen Zustands widerspiegeln, auch bekannt als emotionale Erregung. Unser Grad an emotionaler Erregung verändert sich in Abhängigkeit von der Umgebung und der Situation, in der wir uns befinden – wenn etwas beängstigend, bedrohlich, freudig oder auf andere Weise emotional bedeutsam ist, führt die daraus resultierende Veränderung unserer emotionalen Reaktion auch zu einer erhöhten Aktivität der ekkrinen Schweißdrüsen. Forschungsergebnisse haben gezeigt, wie dies mit emotionaler Erregung zusammenhängt [7, 8, 9].
Es ist bemerkenswert, dass sowohl positive („glückliche“ oder „freudige“) als auch negative („bedrohliche“ oder „traurige“) Reize zu einer erhöhten Erregung und einem Anstieg der Hautleitfähigkeit führen können – jede Ausprägung einer emotionalen Reaktion kann diese nachweisbaren Veränderungen hervorrufen. Das EDA-Signal gibt daher nicht Aufschluss über die Art der Emotion, sondern über deren Intensität.
Der Hintergrund von EDA-Signalen
Vigouroux war der erste Forscher [10], der einen Zusammenhang zwischen dem psychischen Zustand und der EDA-Aktivität aufdeckte und dabei einen Zusammenhang zwischen dem Sedierungsgrad der Patienten und dem Hautwiderstand feststellte [7, 11]. Dieser Zusammenhang zwischen emotionaler Reaktion und EDA-Signal wurde in den mehr als 120 Jahren seit dieser bahnbrechenden Entdeckung in Tausenden von Artikeln untersucht.
Während die Schweißsekretion eine wichtige Rolle bei der Thermoregulation und der sensorischen Unterscheidung spielt, werden Veränderungen der Hautleitfähigkeit auch durch emotionale Reize deutlich ausgelöst [7]: Je höher die Erregung, desto höher die Hautleitfähigkeit.
Die Anzahl der Schweißdrüsen variiert am menschlichen Körper, ist jedoch an den Händen und Füßen am höchsten (200–600 Schweißdrüsen pro cm² [6]), wo das EDA-Signal in der Regel erfasst wird [7].
Die Hautleitfähigkeit unterliegt keiner bewussten Kontrolle. Stattdessen wird sie autonom durch die Aktivität des sympathischen Nervensystems gesteuert, das Aspekte des menschlichen Verhaltens sowie kognitive und emotionale Zustände beeinflusst [13]. Die Hautleitfähigkeit bietet daher direkte Einblicke in die autonome Emotionsregulation.
Es kann als zusätzliche Informationsquelle dienen, um Selbstauskünfte, Umfragen oder Interviews mit Studienteilnehmern zu validieren.
Was Sie über EDA-Sensoren wissen müssen
Da EDA-Messungen darauf beruhen, die durch Veränderungen der Schweißdrüsenaktivität verursachten Schwankungen der elektrischen (ionischen) Aktivität zu erfassen, müssen die Elektroden auf diese Veränderungen reagieren und in der Lage sein, diese Informationen an das Aufzeichnungsgerät zu übertragen.
Die meisten modernen EDA-Elektroden verfügen über einen Ag/AgCl-Kontaktpunkt (Silber-Chlorid) zur Haut. Ag/AgCl-Elektroden kommen zum Einsatz, da sie kostengünstig, robust und für den Kontakt mit der menschlichen Haut unbedenklich sind und natürlich das Signal der Ionenaktivität präzise übertragen können.
Manche Elektroden sind bereits mit einem Ionen-Gel versehen, das die Signalqualität verbessern kann; alternativ kann Ionen-Gel aufgetragen werden, um denselben Effekt zu erzielen. In beiden Fällen wird das Signal über die Elektrode an den Draht (in der Regel eine Ableitung) weitergeleitet, der die Informationen an das EDA-Gerät überträgt.
Von hier aus werden die Daten entweder im Gerät gespeichert, um später hochgeladen zu werden, drahtlos an ein Computersystem übertragen oder über eine weitere kabelgebundene Verbindung an einen Computer gesendet. Verschiedene EDA-Sensoren ermöglichen unterschiedliche Übertragungswege, und die Wahl des jeweiligen Weges hängt von der Art der Forschung ab, die Sie betreiben.
Die Hautleitfähigkeit wird mithilfe von Hautelektroden erfasst, die sich leicht anbringen lassen. Die Daten werden mit Abtastraten zwischen 1 und 10 Hz erfasst und in Mikro-Siemens (μS) gemessen.
EDA-Signale erklärt
Der zeitliche Verlauf des Signals wird als Ergebnis zweier additiver Prozesse angesehen: eines tonischen Grundpegels, der sehr langsam schwankt (Sekunden bis Minuten), und einer sich schneller ändernden phasischen Komponente (die innerhalb von Sekunden schwankt).
Veränderungen der phasischen Aktivität lassen sich im kontinuierlichen Datenstrom erkennen, da diese Bursts einen steilen Anstieg bis zu einem markanten Spitzenwert und einen langsamen Abfall im Vergleich zum Ausgangswert aufweisen.
Bei der Untersuchung von EDA-Signalveränderungen als Reaktion auf sensorische Reize (Bilder, Videos, Töne) konzentrieren sich die Forscher auf die Latenz und die Amplituden der phasischen Ausschläge im Verhältnis zum Reizbeginn.
Wenn es als Reaktion auf einen Reiz zu deutlichen Veränderungen der EDA-Aktivität kommt, spricht man von einer ereignisbezogenen Hautleitfähigkeitsreaktion (ER-SCR). Diese Reaktionen, auch als EDA-Spitzen bezeichnet, können Aufschluss über die emotionale Erregung durch Reize geben.
Andere Spitzen in der EDA-Aktivität, die nicht mit der Darbietung eines Reizes zusammenhängen, werden als nicht-stimulusgebundene Hautleitfähigkeitsreaktionen (NS-SCR) bezeichnet.
Anhand der Hautleitfähigkeitswerte oder der Anzahl der EDA-Spitzen lassen sich Studien zur emotionalen Erregung um quantitative Daten ergänzen. Mit mehr Daten ist es einfacher, neue Erkenntnisse zu gewinnen und neue Entdeckungen über das menschliche Verhalten zu machen.
Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie Sie EDA in Ihrer Forschung einsetzen können, laden Sie sich unten unseren kostenlosen Leitfaden herunter, der Ihnen alles Wissenswerte vermittelt (bitte beachten Sie, dass in diesem Leitfaden der Begriff „galvanische Hautreaktion“ anstelle von EDA oder elektrodermaler Aktivität verwendet wird; die Bedeutung ist jedoch identisch).
Literaturverzeichnis
[1] Benedek, M., & Kaernbach, C. (2010). Eine kontinuierliche Messung der phasischen elektrodermalen Aktivität. Journal of Neuroscience Methods, 190(1), 80–91. doi:10.1016/j.jneumeth.2010.04.028
[2] Fowles DC, Christie MJ, Edelberg R, Grings WW, Lykken DT, Venables PH. Empfehlungen für die Veröffentlichung von elektrodermalen Messungen. Psychophysiology, 1981;18(3):232–9.
[3] Wenger CB. Thermoregulation. In: Freedberg IM, Eisen AZ, Wolff K, Austen KF, Goldsmith LA, Katz SI (Hrsg.). Dermatology in general medicine, 1. New York: McGraw-Hill; 2003. S. 119–27.
[4] Boucsein, W.: Elektrodermale Aktivität. New York: Plenum University Press; 1992.
[5] Critchley, H. (2002). Rezension: Elektrodermale Reaktionen: Was im Gehirn geschieht. The Neuroscientist, 8(2), S. 132–142.
[6] Anders, S., Lotze, M., Erb, M., Grodd, W. und Birbaumer, N. (2004). Hirnaktivität bei emotionaler Valenz und Erregung: Eine reaktionsbezogene fMRT-Studie. Human Brain Mapping, 23(4), S. 200–209.
[7] Boucsein, W. (2012). Elektrodermale Aktivität. New York, Berlin: Springer, 2. Auflage
[8] Salimpoor, V.N., Benovoy, M., Longo, G., Cooperstock, J.R. & Zatorre, R.J. (2009). Die belohnenden Aspekte des Musikhörens hängen mit dem Grad der emotionalen Erregung zusammen. PLoS ONE 4, e7487
[9] Critchley, H. D. (2002). Elektrodermale Reaktionen: Was im Gehirn geschieht. Neuroscientist, 8, 132–142
[10] Newman, E., Blanton, R., 1968. Die Anfänge der elektrodermalen Forschung. Psychophysiology 6, 453–475
[12] Gray, Henry (1918). „Die Sinnesorgane und die gemeinsame Haut“. Anatomie des menschlichen Körpers (20. Aufl.). Philadelphia: Lea & Febiger
[13] van Dooren, M., de Vries, J. J. G. G.-J. & Janssen, J. H. (2012). Emotionales Schwitzen am ganzen Körper: Ein Vergleich von 16 verschiedenen Messstellen für die Hautleitfähigkeit. Physiol. & Behav. 106, 298–304
