https://ieeexplore.ieee.org/document/8758154

问题背景

和压力相关的生物信号包括：

• 生理：EEG、心电图、EDA、肌电图
• 物理测量：呼吸频率、言语、皮肤温度、瞳孔大小、眼睛活动

压力的维度：心理、行为和生理

压力体验与反馈

• 下丘脑、垂体和肾上腺皮质（称为下丘脑-垂体-肾上腺 （HPA） 轴）

  这三种主要的压力荷尔蒙会增加葡萄糖水平，为肌肉和神经细胞提供即时的能量资源，以便适应压力源。

• 自主神经系统和肾上腺髓质的交感成分（称为交感神经-肾上腺髓质 （SAM） 系统）

  主要生理作用包括增加心率，呼吸频率，血压，肌肉紧张，血液从内脏器官转移到大脑和肌肉，出汗和**瞳孔扩张 [**14]

压力的分类

效用分类

• eustress（积极的）
• distress（消极的）
  

表征分类

急性：环境事件或状况的持续时间

（i）诱发环境事件或状况的持续时间

（ii）自我调节生理（例如，副交感神经系统激活），行为（例如，导致注意力重新集中的积极应对策略）或心理过程（例如对压力源的评估-评估或对压力体验的积极抑制）

慢性：既定的压力，每天影响

信号的分类

• 头部

  EEG

  PD 瞳孔直径

  Speech

  1. 压力条件可能带来语音的变化：

     声源：肌肉张力

     声道：发音器位置的变化

     语音信号（输出）：前两者的迭代作用

  2. 研究的指标：

     1. speaker 的语调：频谱图上有很多信息可以提取
     2. 非线性的语音特征：非线性语音特征是指从语音信号中提取的不遵循线性模型或关系的特征或参数
     3. 肌肉张力比
     4. 微震颤

  Eye Activity

  行为改变（评估的指标）

  1. 眨眼的频率
  2. 凝视分布（gaze direction, gaze congruence and the size of the gaze-cuing effect）

• 身体

  身体姿势（BM）

  变化： 压力条件下的头部运动更频繁、更快速、幅度更大

  皮肤温度（SKT）

  变化：

  慢性压力： 体温高或者持续低

  急性压力: 突然变化，不同的部位可能会不一样（升高降低都可能）可以通过皮肤传感器或者热成像来检测，使用温度的斜率

  热红外成像（TII）

  目的 ：记录组织氧饱和度（受肤色和光线影响比较小）

  变化： 信息量大的区域：面部（皱纹、鼻子、口周和下巴），但是如何变化的没有一致的说法

  肌电图（EMG）

  目的 ： 记录运动神经元到肌肉的肌肉动作电位

  变化： 负压力评级与肌电图活动之间存在显着的正相关关系、肌肉震颤也被认为是可能揭示压力的指标

  呼吸和呼吸频率（BR）

  目的： 呼吸频率和呼吸深度（振幅）

  测量方法：呼吸传感器

  变化： 在压力条件下，呼吸频率通常会随着情绪唤醒而增加。此外，压力等负面情绪与呼吸模式不规则、微小音量增加、从腹部呼吸到胸腔呼吸的转变以及呼吸 更快更浅有关。

  皮肤电活性（EDA）

  包括：

  1. Skin Conductance Level (SCL): 皮肤电导水平。这是皮肤电导的基本水平，可以反映身体的放松或紧张状态。
  2. Skin Conductance Response (SCR): 皮肤电导反应。当我们遭遇某个刺激时，皮肤的电导会发生变化。这种变化称为皮肤电导反应。
  3. Non-specific Skin Conductance Response (NS.SCR): 非特定皮肤电导反应。这是没有明显原因的皮肤电导变化，即不是由于特定外部刺激引起的。

  目的： 测量流经皮肤的电流的生理。（即使是在皮肤表面无法观察到的适量出汗也会改变皮肤电导率）

  变化： SCR频率，SCR幅度，SCR延迟，SCR上升时间，SCR半恢复（50%峰值响应幅度的时间）

  心脏活动

  包括：

  1. 心电图（ECG）
  2. 心率 (HR)
  3. 心率变异性(HRV):感觉这个很复杂，做到什么程度了

  变化： 压力导致交感神经（SNS）的激活，导致心率增加及其收缩力。结果，血液量在体内循环得更快，以便立即向器官和骨骼肌提供更多的氧气，以消除压力源。

  血压（BVP）

  包括： 收缩压 （SBP）、舒张压 （DBP）、平均动脉压 （MAP）、每搏输出量 （SV）、心输出量 （CO） 和总外周阻力 （TPR）

  变化： SBP 升高、DBP 增加，在睡眠时出现 SBP 增加

  光电容积图 (PPG)

  目的： 测量心脏周期中与皮下血管中的血容量同时变化相关的皮肤色调变化。PPG 传感器使用由红色或近红外光源（发光二极管）产生的光脉冲，并使用光检测器接收反射的光。典型的PPG信号及其相应的ECG在以下内容中呈现。

  多模态使用生物信号

  数据分析 清理，转换，建模数据，提取特定/相关信息以区分不同条件/状态并支持决策的方法

  压力的诱导方法（实验室压力源头）

  ps：参考文献都可以在这篇文章中找

  • International Affective Picture System (IAPS)
  • The Stroop Color-Word Test (SCWT)：
  • Mental Arithmetic (MA) tests
  • Paced Auditory Serial Addition Test (PASAT)
  • Montreal Imaging Stress Task (MIST)
  • Berg Card Sorting Task (BCST)
  • Trier Social Stress Test (TSST)

  没有标准化的任务：

  • mirror tracing task
  • 与开车相关的注意力任务

  ps：还有一些争议性的压力源任务，详见文章

  判定压力的GT

  • self-report ratings (e.g., 1–10)
  • scores from questionnaires
  • 特殊情况特殊处理，不同的task使用不同的GT（详见文章）
  • 生物信号中测量：皮质醇和SDNN心血管测量

  研究的方向（Limitation)

  • 生物信号会受到影响
  • 压力源的有效性

  补充知识