GSR/EDA (activité électrodermique) dans iMotions : guide technique et de recherche complet

Résumé et points clés

La GSR (réponse galvanique de la peau), également connue sous le nom d’EDA (activité électrodermique), mesure les variations de la conductivité cutanée induites par l’activité des glandes sudoripares eccrines, qui est contrôlée par le système nerveux sympathique. Dans iMotions, les données GSR/EDA sont collectées grâce à des intégrations avec Shimmer, BIOPAC et PLUX Biosignals, avec une synchronisation en temps réel entre les flux de données multimodaux.

Le signal est décomposé en :

• SCL (niveau de conductance cutanée) → état d'éveil tonique de base
• SCR (réponse de conductance cutanée) → pics phasiques liés à un événement

Les indicateurs clés calculés comprennent :

• Nombre de pics SCR (réponses liées à un événement)
• Amplitude maximale (intensité de la réponse)
• Temps de montée (vitesse d'activation)
• Temps de récupération partielle (retour à la valeur de référence)

iMotions traite automatiquement les données EDA à l’aide de R Notebooks, notamment :

• Filtrage des signaux (par exemple, Butterworth)
• Décomposition tonique/phasique
• Détection des pics et alignement des événements

Le GSR/EDA est un indicateur validé de l’intensité de l’excitation émotionnelle, mais :

• Il ne mesure PAS la valence émotionnelle (positive ou négative)

La GSR/EDA est largement utilisée dans :

• Recherche en psychophysiologie
• Neuromarketing et tests publicitaires
• Recherche en expérience utilisateur et en ergonomie
• Études cliniques et études par simulation

1. Qu’est-ce que le GSR/EDA dans iMotions ?

La réponse galvanique de la peau (GSR), également appelée activité électrodermique (EDA), se définit comme la conductance électrique variable de la surface cutanée, qui reflète les variations de l’activité des glandes sudoripares eccrines sous l’influence du système nerveux sympathique.

Bien que « EDA » soit le terme scientifique standard actuellement utilisé, « GSR » reste largement répandu dans l’industrie et la recherche appliquée. Parmi les autres termes connexes, on peut citer la réponse de conductance cutanée (SCR), le niveau de conductance cutanée (SCL), la réponse électrodermique (EDR) et le réflexe psychogalvanique (PGR). Dans iMotions, le module est intitulé « EDA/GSR » afin de tenir compte de ces deux conventions.

La conductance de surface (GSR) est mesurée en appliquant une faible tension constante et imperceptible à deux électrodes placées à la surface de la peau (généralement sur le dos des doigts ou sur la paume elle-même), puis en mesurant la conductance électrique obtenue en microsiemens (μS).

Lorsque l’activité du système nerveux sympathique s’intensifie — sous l’effet de stimuli chargés d’émotion, surprenants, menaçants ou exigeants sur le plan cognitif —, les glandes sudoripares eccrines augmentent leur production. Ce changement modifie les propriétés électriques de la peau, entraînant une augmentation mesurable de la conductance.

La GSR est considérée comme un indicateur de l’excitation émotionnelle, définie comme la dimension d’intensité de l’expérience émotionnelle (le degré d’activation d’une personne), indépendamment de la valence (à savoir si l’expérience est positive ou négative). Un bruit fort, une récompense stimulante, une image désagréable et un stimulus à caractère sexuel peuvent tous produire des réponses GSR comparables.

C’est pourquoi le GSR ne doit pas être utilisé comme un indicateur unique des émotions, mais il s’avère très instructif lorsqu’il est associé à des mesures sensibles à la valence (par exemple, l’analyse des expressions faciales, les auto-évaluations ou les paramètres dérivés de l’ECG).

2. Fondements théoriques : le système nerveux sympathique et l’activité des glandes sudoripares

Les glandes sudoripares eccrines situées sur les paumes des mains et la plante des pieds sont innervées exclusivement par la branche sympathique du système nerveux autonome. Contrairement à d’autres paramètres physiologiques qui reflètent à la fois la régulation sympathique et parasympathique (comme la fréquence cardiaque), la conductance cutanée (GSR) est un indicateur purement lié au système nerveux sympathique. Lorsque l’activation sympathique augmente — lors d’une excitation émotionnelle, d’un stress, d’un effort cognitif ou d’événements exigeant de l’attention —, l’activité des glandes sudoripares eccrines s’intensifie, ce qui augmente la conductance cutanée.

Le GSR reflète deux composantes distinctes qui se recoupent :

• Niveau de conductance cutanée (SCL) : composante de base tonique et à évolution lente du signal GSR. Le SCL reflète l'état d'éveil autonome global sur des périodes prolongées (de quelques minutes à plusieurs heures) et varie en fonction de l'hydratation, de la température cutanée et des états émotionnels persistants. Il est relativement stable au cours d'une même séance et s'avère particulièrement utile pour détecter un état d'éveil prolongé.
• Réponse de conductance cutanée (SCR) : composante phasique et à évolution rapide de la GSR qui reflète de brèves poussées d'activation sympathique en réponse à des événements spécifiques. Les SCR se présentent sous forme de pics se superposant à la ligne de base de la SCL. Lorsqu'une SCR survient dans les 1 à 5 secondes suivant un stimulus, elle est classée comme une SCR liée à un événement (ER-SCR). Les pics spontanés sans déclencheurs identifiables sont classés comme des SCR non spécifiques (NS-SCR) et se produisent généralement 1 à 3 fois par minute.

3. Comment fonctionne le GSR dans iMotions : processus étape par étape

Étape 1 : Mise en place des électrodes et configuration de l’appareil

Les électrodes GSR sont fixées sur la face palmaire de deux doigts (généralement l’index et le majeur) de la main non dominante, à l’aide de disques d’électrodes Ag/AgCl avec un gel isotonique ou d’électrodes sèches, selon l’appareil utilisé. Un placement systématique permet de réduire la variabilité. Les participants doivent rester immobiles afin de minimiser les artefacts de mouvement.

Étape 2 : Transmission et visualisation des signaux

L’appareil GSR transmet en continu et en temps réel les données de conductance cutanée à iMotions Lab. Les chercheurs surveillent le signal en direct afin de s’assurer de la stabilité de la ligne de base et d’un faible niveau d’artefacts.

Étape 3 : Présentation du stimulus et synchronisation des horodatages

 L’enregistrement GSR s’effectue simultanément à la présentation des stimuli. Des marqueurs d’événements sont intégrés dans la chronologie du signal, ce qui permet d’identifier les SCR liés aux stimuli lors de l’analyse.

Étape 4 : Traitement du signal avec R Notebook

Le notebook iMotions GSR R automatise :

• Évaluation de la qualité du signal
• Filtrage passe-bas de Butterworth (~5 Hz)
• Décomposition en composantes toniques (SCL) et phasiques (SCR)
• Détection des pics (par exemple, seuil > 0,01 μs)
• Calcul de l'amplitude, du temps de montée et du temps de récupération à mi-course

Il prend également en charge l’époquage, c’est-à-dire l’agrégation des réponses au sein de fenêtres temporelles définies par rapport aux stimuli.

Étape 5 : Exportation des données

Les données exportées comprennent le signal GSR brut, les signaux SCL et SCR, les pics détectés (horodatage, amplitude, temps de montée, temps de récupération) et les marqueurs d’événements au format CSV.

4. Matériel pris en charge

Shimmer Research

Le Shimmer3 GSR+ est un capteur GSR compact, portable et sans fil, intégré de manière native à iMotions. Le Shimmer3 GSR+ permet d’effectuer des enregistrements GSR aussi bien en laboratoire qu’en conditions réelles, et se connecte à iMotions via Bluetooth. Il figure parmi les appareils GSR les plus utilisés dans la recherche basée sur iMotions.

Systèmes BIOPAC

Les modules GSR de BIOPAC (amplificateur GSR100C, système GSR sans fil Bionomadix) permettent un enregistrement GSR de qualité recherche, avec ou sans fil, intégré à iMotions. Les systèmes de qualité laboratoire de BIOPAC sont couramment utilisés comme norme de référence pour la fidélité du signal GSR dans le cadre d’études contrôlées en laboratoire.

PLUX Biosignaux

Le capteur GSR Biosignalsplux PLUX est intégré à iMotions et conçu pour les mesures GSR en milieu universitaire et clinique. Le capteur PLUX utilise un système de traitement du signal à faible bruit, optimisé pour détecter même les événements SCR de faible amplitude.

Sélection du matériel GSR/EDA

EDA/GSR Electrodermal Activity

5. Indicateurs clés et résultats

Signal GSR brut

Le signal GSR brut est défini comme la série chronologique non traitée et continue de la conductance cutanée, mesurée en microsiemens (μS). Ce signal brut comprend à la fois la ligne de base tonique de la conductance cutanée (SCL) et les composantes phasiques superposées de la réponse cutanée (SCR) ; il sert de base à toutes les opérations de décomposition et d’analyse des pics en aval.

Niveau de conductance cutanée (SCL)

Le SCL est la composante tonique extraite du signal GSR brut après élimination des contributions phasiques du SCR. Le SCL sert d’indice de l’activation autonome soutenue sur de longues périodes et permet d’établir des comparaisons de référence entre différentes conditions expérimentales.

Nombre de pics GSR

Le nombre de pics GSR correspond au nombre de pics SCR distincts détectés au cours d’un intervalle de temps défini. Le nombre de pics est un indicateur récapitulatif couramment utilisé dans les protocoles expérimentaux liés à des événements, où le nombre de pics par condition de stimulus permet d’évaluer le nombre de réponses d’éveil provoquées par une catégorie de stimulus.

Amplitude maximale 

L’amplitude maximale est définie comme la différence, exprimée en μS, entre le début d’un pic de SCR (valeur minimale avant la montée) et le point maximal du pic. Une amplitude maximale plus élevée indique une réponse sympathique plus forte au stimulus précédent.

Temps de montée maximal 

Le temps de montée maximal est défini comme la durée, en secondes, entre le début de la crête et le pic maximal. Le temps de montée reflète la vitesse de la réponse d’activation sympathique.

Temps de récupération à mi-parcours 

Le temps de récupération à mi-chemin est défini comme la durée, en secondes, entre le pic maximal et le moment où le signal revient à mi-chemin entre le pic maximal et la ligne de base d’avant le pic. Le temps de récupération à mi-chemin reflète la vitesse de désactivation du système sympathique après un événement de stimulation.

6. Intégration avec d’autres modalités

GSR + Analyse des expressions faciales (FEA) :

La GSR mesure l’intensité de l’excitation autonome (le degré d’activation de la personne) sans indiquer la valence (positive ou négative). La FEA mesure la valence émotionnelle des expressions faciales visibles. La combinaison de l’excitation mesurée par GSR et de la valence dérivée de la FEA — au sein de la chronologie unifiée d’iMotions — permet de construire un état affectif bidimensionnel conforme au modèle circumplex de l’affect (Russell, 1980). Il s’agit de l’une des associations multimodales les plus courantes dans la recherche iMotions.

GSR + suivi du regard :

L’oculométrie fournit des données continues sur le regard, indiquant où le participant pose son regard, tandis que l’électrodermographie (EGR) fournit des données instantanées sur l’état d’éveil. Cette combinaison permet aux chercheurs d’identifier les éléments visuels spécifiques qui suscitent des réactions d’éveil, ce qui permet une analyse précise, liée aux stimuli, de l’engagement émotionnel parallèlement au comportement attentionnel.

GSR + EEG :

La GSR mesure l’excitation sympathique périphérique, tandis que l’EEG mesure l’activité électrique corticale liée aux processus cognitifs et émotionnels. Ces signaux sont physiologiquement distincts et complémentaires : la GSR rend compte de l’intensité et du moment des réponses d’excitation autonome, tandis que l’EEG reflète les processus neuronaux sous-jacents. Cette combinaison est largement utilisée dans la recherche sur la régulation des émotions, les études sur la prise de décision et le neuromarketing.

GSR + ECG :

La GSR et l’ECG reflètent tous deux l’activité du système nerveux autonome. La GSR est un indicateur purement sympathique (activité des glandes sudoripares), tandis que l’ECG reflète la régulation cardiaque combinée des systèmes sympathique et parasympathique. La collecte simultanée de ces deux signaux dans iMotions offre une image plus complète de l’équilibre autonome et de la dynamique de l’éveil que l’un ou l’autre de ces signaux pris isolément.

GSR + analyse vocale :

L’analyse vocale permet de saisir les corrélats acoustiques de l’excitation et de l’expression émotionnelle dans la parole, tandis que la galvanométrie (GSR) mesure l’excitation physiologique qui sous-tend ces changements vocaux. Cette combinaison soutient la recherche sur l’authenticité des émotions vocales, la détection de la tromperie et les évaluations cliniques de la concordance des expressions émotionnelles. L’article suivant explore comment l’association de la galvanométrie (EDA) et de la parole permet la détection des émotions en temps réel.

7. Cas d’utilisation par secteur d’activité et domaine de recherche

Études de marché et publicité : le GSR/EDA dans iMotions est l’un des indicateurs les plus couramment utilisés dans le domaine de la publicité et des tests de contenu. Les pics de GSR indiquent les moments, dans les publicités, les environnements de vente au détail ou les interactions avec les produits, qui suscitent des réactions d’excitation significatives. Le GSR sert à identifier les moments qui suscitent une forte implication émotionnelle, à évaluer l’impact des éléments créatifs et à comparer les réactions des consommateurs face à différentes variantes de stimuli.

Recherche en expérience utilisateur et tests de produits : les chercheurs en expérience utilisateur ont recours à la GSR et à l’EDA pour mesurer l’excitation et le stress lors des interactions avec l’interface utilisateur, de la navigation sur un site web et des tests d’ergonomie des produits. Une activité GSR accrue pendant l’exécution d’une tâche permet d’identifier les moments d’interaction frustrants, déroutants ou particulièrement captivants que les participants pourraient ne pas exprimer verbalement ou ne pas décrire avec précision.

Psychologie et psychophysiologie universitaires : Les chercheurs universitaires utilisent la GSR/EDA comme mesure standard de l’excitation sympathique dans le cadre d’études portant sur le conditionnement à la peur, l’attention, la charge cognitive, le stress, la régulation des émotions et la psychopathologie clinique. La GSR bénéficie d’une longue tradition de validation dans la recherche en psychophysiologie, qui remonte au milieu du XIXe siècle, et constitue l’une des mesures de l’excitation physiologique les plus étudiées dans ce domaine.

Recherche clinique : Les chercheurs cliniques utilisent la GSR dans iMotions pour évaluer les troubles de la régulation autonome chez les personnes souffrant de troubles anxieux, de syndrome de stress post-traumatique, de schizophrénie et de troubles du spectre autistique — des pathologies associées à une labilité ou une stabilité électrodermique altérée. La GSR fournit un indicateur non verbal et non intrusif de la réactivité autonome, particulièrement adapté aux populations cliniques dont la capacité à s’exprimer verbalement est limitée.

Recherche sur les facteurs humains et la sécurité : les chercheurs en facteurs humains ont recours à la galvanométrie (GSR) pour mesurer la charge de travail, le stress et l’état d’éveil dans des environnements opérationnels où la sécurité est primordiale. Dans le cadre d’études sur simulateur (conduite automobile, aviation, contrôle industriel), la GSR permet d’identifier les conditions de travail ou les événements environnementaux qui entraînent une activation sympathique accrue, signe d’un stress ou d’un état d’éveil plus intense chez l’opérateur.

Recherche en réalité virtuelle : dans le cadre des études menées par iMotions, la GSR/EDA est souvent associée à la réalité virtuelle afin de mesurer l’excitation physiologique dans des environnements virtuels immersifs. Étant donné que les environnements de réalité virtuelle peuvent susciter de vives réactions émotionnelles alors que les participants restent physiquement immobiles, la GSR constitue un indicateur sensible de l’engagement émotionnel vis-à-vis du contenu virtuel.

8. Avantages par rapport aux autres méthodes

Comparaison entre la GSR et les échelles d’excitation basées sur l’auto-évaluation : les échelles d’excitation basées sur l’auto-évaluation exigent un accès conscient à l’état interne, une expression verbale de cet état et une déclaration honnête. La GSR fournit une mesure continue, non intrusive et objective de l’excitation sympathique qui ne nécessite aucun effort de la part du participant ni aucune capacité verbale, n’est pas sujette au biais de désirabilité sociale et capture les réponses d’excitation en temps réel plutôt que rétrospectivement.

Comparaison entre la GSR et le cortisol : le cortisol salivaire est un biomarqueur validé des réponses de stress de l’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien, mais il atteint son pic 20 à 30 minutes après le début du stress, ne permet pas de suivre l’état d’éveil en temps réel et nécessite des procédures de prélèvement qui interrompent les tâches de l’étude. La GSR permet un suivi continu et en temps réel de l’état d’éveil tout au long de la session expérimentale, sans les inconvénients liés au prélèvement d’échantillons.

Comparaison entre la GSR et la pupillométrie : la dilatation pupillaire (mesurée par oculométrie dans iMotions) reflète également l’activation du système nerveux sympathique et peut servir d’indicateur indirect de l’état d’éveil dans certains contextes. La pupillométrie nécessite un oculomètre et est influencée par les variations de luminosité qui provoquent des réactions pupillaires réflexes indépendantes de l’état d’éveil. La GSR n’est pas influencée par la luminosité des stimuli visuels et fournit une mesure plus directe et mieux validée de l’éveil sympathique.

9. Limites et considérations

La GSR mesure l’excitation, et non la valence. La principale limite de la GSR en tant qu’indicateur isolé réside dans le fait qu’elle reflète l’intensité de l’excitation émotionnelle sans indiquer si l’expérience est positive ou négative. Une agréable surprise et un événement effrayant peuvent produire des réponses GSR comparables. Dans les protocoles de recherche sur les émotions, la GSR doit toujours être associée à des mesures sensibles à la valence.

Habituation aux stimuli répétés : les réponses GSR s’habituent — leur amplitude et leur fréquence diminuent — lorsque le même stimulus est présenté à plusieurs reprises. La nouveauté du stimulus est l’un des principaux facteurs à l’origine des pics GSR. Dans les plans d’expérience à mesures répétées ou les études nécessitant plusieurs présentations d’un même type de stimulus, il convient de tenir compte des effets d’habituation lors de l’analyse.

Sensibilité aux artefacts de mouvement : les mouvements physiques, notamment ceux des mains et des bras, génèrent des artefacts de mouvement dans le signal GSR. Pour obtenir une mesure GSR valable, il est nécessaire de demander aux participants de rester immobiles et d’utiliser un système de détection automatique des artefacts de mouvement lors de l’analyse. Les dispositifs portés au poignet (Empatica E4) sont plus sensibles aux artefacts de mouvement que les électrodes placées sur les doigts.

Variabilité interindividuelle et démographique : l’amplitude de la GSR et le niveau de base de la SCL varient considérablement d’un individu à l’autre en raison de différences dans la densité des glandes eccrines, l’hydratation, la température cutanée, l’âge et la prise de médicaments. Certaines personnes sont classées comme électrodermiquement labiles (SCR spontanés fréquents) et d’autres comme électrodermiquement stables (peu de SCR spontanés), une distinction pour laquelle on connaît des corrélats génétiques et cliniques. Les comparaisons de l’amplitude de la GSR entre participants nécessitent une normalisation appropriée ou des plans d’étude intra-participants.

10. FAQ : EDA/GSR dans iMotions

Que mesure le GSR d’iMotions ?

Le module iMotions GSR mesure la conductance électrique de la surface cutanée, qui varie en fonction de l’activité des glandes sudoripares eccrines, elle-même induite par l’activation du système nerveux sympathique. Le module génère le signal GSR brut, le niveau de conductance cutanée tonique (SCL), les réponses de conductance cutanée phasiques (SCR), le nombre de pics liés à un événement, l’amplitude des pics, le temps de montée et le temps de récupération à mi-chemin.

Le GSR est-il identique à l’EDA ?

La réponse galvanique de la peau (GSR) et l’activité électrodermique (EDA) désignent le même phénomène physiologique, à savoir les variations de la conductance électrique de la peau induites par l’activité des glandes sudoripares sympathiques. EDA est le terme scientifique standard actuellement utilisé, tandis que GSR est largement employé dans l’industrie et la recherche appliquée. iMotions désigne ce module sous le nom d’EDA/GSR afin de tenir compte de ces deux conventions.

La GSR permet-elle de déterminer si une réaction émotionnelle est positive ou négative ?

La GSR ne permet pas à elle seule de distinguer les réactions émotionnelles positives des réactions négatives. La GSR mesure l’intensité de l’activation sympathique, et non sa valence. Pour déterminer si une réaction d’activation est positive ou négative, la GSR doit être associée à une mesure sensible à la valence, telle que l’analyse des expressions faciales (FEA), l’analyse vocale ou l’auto-évaluation dans iMotions.

Quel matériel prend en charge GSR/EDA dans iMotions ? 

iMotions intègre nativement le matériel GSR/EDA de Shimmer Research (Shimmer3 GSR+), BIOPAC (GSR100C, Bionomadix sans fil) et PLUX Biosignals. Le choix du matériel dépend des exigences de l’étude en matière de fidélité du signal, de confort, de portabilité et de tolérance des participants aux électrodes.

Qu’est-ce que la détection des pics de GSR et comment iMotions la met-elle en œuvre ?

La détection des pics GSR consiste en l’identification automatisée d’événements SCR phasiques discrets dans le signal GSR. Dans iMotions, la détection des pics est effectuée via le GSR R Notebook, qui applique les étapes suivantes : filtrage passe-bas du signal phasique, identification des points d’apparition (là où le signal dépasse un seuil, généralement > 0,01 μS) et identification des points de retour (là où le signal repasse en dessous d’un seuil, généralement < 0 μS). Chaque pic détecté est caractérisé par son amplitude, son temps de montée et son temps de récupération à mi-hauteur.

Autres lectures multimodales

• Analyse des expressions faciales dans iMotions : guide technique et de recherche complet
• Qu'est-ce que la détection des pics EDA et comment fonctionne-t-elle ?
• Que sont les cahiers R dans iMotions ?

Références

• Boucsein, W. (2012). Ahttps://psycnet.apa.org/record/2012-00422-000ctivitys électrodermiques (2e éd.). Springer.
• Dawson, M. E., Schell, A. M., & Filion, D. L. (2007). Le système électrodermique. Dans J. T. Cacioppo, L. G. Tassinary, & G. G. Berntson (dir.), Manuel de psychophysiologie (3e éd., p. 159–181). Cambridge University Press.
• Fowles, D. C., et al. (1981). Recommandations pour la publication des résultats de mesures électrodermales. Psychophysiology, 18(3), 232–239.
• Russell, J. A. (1980). Un modèle circumplex de l'affect. Journal of Personality and Social Psychology, 39(6), 1161–1178.
• Benedek, M., & Kaernbach, C. (2010). Une mesure continue de l'activité électrodermique phasique. Journal of Neuroscience Methods, 190(1), 80–91.