参与者均为高中三年级学生,年龄在14-16岁之间,平均14.9岁(标准差(SD)=0.5岁,51.2%为女孩)。在测量周前一周,研究人员向学生简要介绍了学习程序。获得了学生的积极同意,并要求孩子的一位家长(如果孩子小于16岁)同意参与该研究。参与者收到了一张礼品卡,以感谢他们参与研究。
研究周的生理测量日期是根据班级背景和青少年在校时间选择的。特别是,避免了上体育课的日子,选择的日子最好是学生一周中在校时间最长的一天。因此,在2019年春天的七个不同的日子里,来自17个不同班级、不同规模的青少年的生理活动被记录下来。
2.2.传感器和程序
EDA信号通过佩戴在参与者非优势手手腕上的可穿戴、不显眼和非侵入性腕带EdaMove 4(Movisens GmbH,Karlsruhe,Germany)[24]进行记录,用两个固体凝胶Ag/AgCl电极(MTG IMIELLA电极,MTG Medizintechnik,Lugau,Germany,W55 SG,纹理羊毛电极,直径55 mm)记录手手掌表面的信号(图1)。由于汗腺密度较高,与在手腕上测量的设备相比,基于手掌的EDA设备对EDA的变化更敏感[25]。电极的水凝胶层通过有效降低电极-皮肤界面处的阻抗来产生高信号质量。这些电极已被证明比碳或不锈钢电极[26]提供了更准确的生物信号波形,并且对运动过程中的接触变化相对稳健,这对于在动态环境中进行记录很重要。此外,使用了对皮肤友好的羊毛胶带,以确保在长时间的记录中电极的附着。比起戴薄手套,胶带更受欢迎,因为在试点记录中,发现长时间记录时会产生不适感,通过在手掌处引发热量影响EDA水平,有时还会引发伪影。EdaMove 4向皮肤施加0.5V的恒定直流(DC)电压以获得皮肤电导。EDA以32 Hz的采样率进行测量,输入范围为2–100μS,分辨率为14位[27]。该设备还包含一个三轴加速度计,以64 Hz的采样率捕捉运动,并且防水[27]。
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图1
实验中使用的皮肤电活动(EDA)传感器(EdaMove 4)。
HR是通过Wahoo Ticker(Wahoo Fitness,Atlanta,GA,USA)记录的,这是一种直接佩戴在胸部的市售HR监测设备。该设备以每分钟心跳(bpm)为单位报告心率,大约每秒一次,分辨率为1 bpm。它不提供原始的心跳间隔或心率变异性的测量。尽管具有用于记录的嵌入式干电极,但由于该设备需要稳定的电极-皮肤接触才能激活,因此在佩戴前在记录表面上涂抹导电凝胶以提高与皮肤的导电性。串行HR数据通过蓝牙通信传输到安卓手机,每个参与者都被要求在整个录音过程中携带该手机。流式数据是使用Wahoo Fitness Workout Tracker应用程序(版本1.13.0.94)捕获的,该应用程序实时显示HR。密码被用来防止参与者与手机互动或干扰录音。
每天,在设备分发之前,都会执行与在线全局时钟的时间同步,以确保多个设备之间的时间对齐。每个设备都标有一个唯一的数字标签,以允许记录的数据与相应的参与者匹配。为了在开学前及时为参与者配备这些设备,参与者被要求在第一节课开始前20分钟到校。为了进一步激励参与者准时,他们获得了一张2.5欧元的午餐券,可以在学校的自助餐厅消费。除一人外,所有参与者都及时到场。参与者大多可以由三到五名实验者及时指导和装备,其中一些人一直留在学校直到一天结束。参与者被要求避免干扰传感器,并在遇到传感器连接问题时向实验者求助。参与者被要求在当天最后一节课结束后立即将录音设备归还给实验者 |