Multivariate analysis of physiological variables for classification of emotional responses to visual and auditory stimuli

For decades, philosophers and sociologists have been debating about meaning, nature and definition of emotional processes. Actually, there is no total agreement about the discriminating criteria between emotion and what cannot be classified as an emotion. Emotion has been defined as a responsive psico-physiological process to an emotionally potent antecedent event, causing changes in subjective feeling quality, expressive behavior and physiological activation. In this study, a passive procedure for emotion induction is used, showing to subjects a presentation of standardized and pre-rated pictures from GAPED database and a videoclip, all with a proper musical background: the presentation includes four arousal sessions (depressed, elated, excited, stressed) spaced by neutral sessions. Triggered reactions are measured through the acquisition of the three-real-time acquired physiological signals (ECG, Respiration, EDA). These signals are then processed, mono-variate and bivariate analysis are performed, and features, both in time and frequency domain, are extracted for each elicited emotional state. Classification of detected features is finally performed to evaluate the distribution of the parameters, trying to define a criterium for emotional response identification.

Per molti anni filosofi e sociologi si sono interrogati sul significato, la natura e la definizione di processi emozionati. Al momento non c’è un accordo totale sui criteri per discriminare le emozioni, né tantomeno su cosa possa essere definito tale. L’emozione è stata spesso identificata come un processo di risposta psico-fisiologica a un evento antecedente dal forte contenuto emotivo, capace di causa cambiamenti in sentimenti, comportamenti espressimi e attivazioni fisiologiche. In questo studio è stata utilizzata una procedura passiva per suscitare le emozioni, mostrando ai soggetti una presentazione di immagini standardizzate e precedentemente classificate (dal database GAPED) e un videoclip, tutti opportunamente accompagnati da una musica di sottofondo: la presentazione include quattro sessioni emotive (depressed, elated, excited, stressed) intervallate da sessioni neutrali. Le reazioni provocate sono misurate attraverso l’acquisizione di tre segnali acquisiti in tempo reale (ECG, respiro, EDA). I segnali sono stati poi esaminati con analisi mono-variate e bivariate, estraendo le caratteristiche nel dominio temporale e in quello in frequenza, per ogni emozione suscitata. La classificazione di queste features è stata poi realizzata cercando di identificare una distribuzione dei parametri che permettesse di definire un criterio per l’individuazione della risposta emotiva.