Bakal´ aˇ rsk´ a pr´ ace

(1)

Z´ apadoˇcesk´ a univerzita v Plzni Fakulta aplikovan´ ych vˇed

Katedra informatiky a v´ ypoˇcetn´ı techniky

Bakal´ aˇ rsk´ a pr´ ace

Detekce emoc´ı v

biosign´ alech

(2)

M´ısto t´ eto strany bude

zad´ an´ı pr´ ace.

(3)

Prohl´ aˇ sen´ı

Prohlaˇsuji, ˇze jsem bakaláˇrskou práci vypracovala samostatnˇe a výhradnˇe s pouˇzit´ım citovaných pramen˚u.

V Plzni dne 23. ˇcervna 2016

ˇS´arka Kl´ımkov´a

(4)

Abstract

This thesis deals with the detection of emotions in biosignals at people play- ing chess. Player’s attention during game and subsequently even the result of the game is inluenced by many factors. One of the factors are emotions which may influence the game in both possitive and negative way.

Emotions are recognisable in biosignals which can be recorded and then evaluated. The performed experiment is focused on the brain activity evaluated using electroencephalogram (EEG) and the electrodermal activity recorded from the skin conductivity response (SCR).

The data analysis is focused on the differences of signals during specific parts of the game which could have a different impact on emotions. The evaluation is done usingStudent paired t-test.

Abstrakt

Tato práce se zabývá detekc´ı emoc´ı v biosignálech u lid´ı hraj´ıc´ıch ˇsachy. Pˇri hˇre p˚usob´ı mnoho faktor˚u, které mohou odvádˇet hráˇcovu pozornost a t´ım ovlinit výsledek partie. Jedn´ım z faktor˚u jsou emoce, které mohou m´ıt jak pozitivn´ı, tak negativn´ı vliv.

Emoce se projevuj´ı v biosignálech, které je moˇzné zaznamenávat a ná- slednˇe vyhodnotit. Probˇehlý experiment se zamˇeˇruje na mozkovou aktivitu, která je vyhodnocována z elektroencefalogramu (EEG) a na elektrodermáln´ı aktivitu detekovanou z odezvy koˇzn´ı vodivosti (SCR).

Analýza z´ıskaných dat se zamˇeˇruje na rozd´ıly v signálech v r˚uzných ˇcás- tech ˇsachových parti´ı, které mohou m´ıt r˚uzný vliv na emoce. Vyhodnocen´ı z´ıskaných dat je provedeno pomoc´ıStudentova párového t-testu.

(5)

Obsah

1 Uvod´ 2

2 Problematika emoc´ı 3

2.1 Pojem ”emoce” . . . 3

2.2 Emoce a fyzick´e projevy . . . 3

2.2.1 Projevy perifern´ı nervov´e soustavy . . . 4

2.2.2 Cinnost centr´ˇ aln´ı nervov´e soustavy . . . 4

2.3 Moˇznosti mˇeˇren´ı emoc´ı z biosign´al˚u . . . 5

2.3.1 Elektroderm´aln´ı aktivita . . . 5

2.3.2 EEG . . . 6

2.4 Vliv emoc´ı na motivaci a pozornost . . . 9

2.4.1 Lidsk´y mozek a emocion´alnˇe motivaˇcn´ı vztahy . . . . 10

2.5 Experimenty zab´yvaj´ıc´ı se emocemi . . . 10

2.5.1 Aplikace EEG asymetrie na pomˇeˇrov´an´ı reklam . . . 10

2.5.2 EEG asymetrie, srdeˇcn´ı tep a produkce kortisolu v reakci na virtu´aln´ı realitu vyvol´avaj´ıc´ı stres . . . 11

2.5.3 Závislost výkonnosti jednotlivc˚u na fyziologických sig- nálech . . . 12

3 N´avrh experimentu 14 4 Realizace experimentu 16 4.1 Vyuˇz´ıvan´e pˇr´ıstroje a programy pˇri mˇeˇren´ı . . . 16

4.2 Pˇr´ıprava subjekt˚u . . . 18

4.3 Pr˚ubˇeh experimentu . . . 19

4.3.1 Postup mˇeˇren´ı . . . 20

4.3.2 Zhodnocen´ı pr˚ubˇeh˚u mˇeˇren´ı . . . 21

5 Zpracován´ı dat 22 5.1 Pˇredzpracován´ı signálu . . . 22

5.1.1 EEG sign´al . . . 22

5.1.2 EDA sign´al . . . 24

5.2 Anal´yza z´ıskan´ych dat . . . 24

5.2.1 EEG sign´al . . . 25

5.2.2 EDA sign´al . . . 32

(6)

6 Z´avˇer 34

Literatura 39

Pˇr´ılohy 41

(7)

1 Uvod ´

Emoce jsou d˚uleˇzitou souˇcást´ı naˇseho ˇzivota. Jejich prostˇrednictv´ım ohod- nocujeme okoln´ı svˇet a t´ım nás zásadnˇe ovlivˇnuj´ı. Proto je také d˚uleˇzité jim porozumˇet – jak se definuj´ı, jakým zp˚usobem vznikaj´ı a jaké jsou jejich projevy a d˚usledky. Na samotné definici emoc´ı se vˇsak sami autoˇri vˇedeckých ˇ

clánk˚u neshoduj´ı. T´ımto fenoménem se zabývám v kapitole 2.1. S vˇedom´ım tohoto faktu je pokládán´ı dalˇs´ıch otázek ohlednˇe emoc´ı ponˇekud problema- tické. Napˇr´ıklad – dá se do emoc´ı zahrnout i prvotn´ı selekce podnˇet˚u z okol´ı?

Jelikoˇz vˇsak na dalˇs´ı procesy má i ona selekce podstatný vliv, zabývám se j´ı v textu téˇz (kapitola 2.4).

Emoc´ı se týkaj´ı procesy odehrávaj´ıc´ı se v naˇsem tˇele. Ty maj´ı vliv na naˇsi momentáln´ı náladu a koncentraci. Emoce vyjadˇruje, jaký vztah máme ke konkrétn´ım objekt˚um nebo událostem, zda v nás vyvolávaj´ı pˇr´ıjemné pocity nebo naopak nelibé. A emocemi se také dorozum´ıváme s okol´ım, protoˇze se daj´ı vyˇc´ıst z naˇs´ı tváˇre nebo tónu hlasu. Týkaj´ı se jich ale také fyzické projevy, které nejsou tak snadno rozpoznatelné – zmˇeny tenze sval˚u, zmˇeny vodivosti k˚uˇze, krevn´ıho tlaku, rychlosti srdeˇcn´ıho tepu, hloubky a rychlosti dýchán´ı [8] a vˇsechny tyto vnˇejˇs´ı projevy jsou vyvolané ˇcinnost´ı neuron˚u. [12]

Uvedené fyzické projevy emoc´ı jsou mˇeˇritelné a jsou vod´ıtkem k lepˇs´ımu porozumˇen´ı toho, co se odehrává v naˇsich mysl´ıch. Touto problematikou jsem se také rozhodla zabývat ve své bakaláˇrské práci. Budu mˇeˇrit ˇsachisty pˇri hˇre s omezeným ˇcasem a zjiˇst’ovat, zda emocionálnˇe vyhrocenˇejˇs´ı ˇcásti parti´ı budou m´ıt vliv na namˇeˇrené biosignály. Sn´ımat budu mozkovou a elek- trodermáln´ı aktivitu pomoc´ı dostupných pˇr´ıstroj˚u v univerzitn´ı laboratoˇri.

U mozkových vln se zamˇeˇr´ım na pásmo alfa ve frontáln´ı ˇcásti mozku, u elek- trodermáln´ı akvitivity budu analyzovat odezvy koˇzn´ı vodivosti (SCR).Stu- dentovým párovým t-testem budu vyhodnocovat významnost rozd´ıl˚u v na- mˇeˇrených datech.

(8)

2 Problematika emoc´ı

Tato kapitola se zabývá emocemi z nˇekolika úhl˚u pohledu. Nejprve jsou emoce definovány a následnˇe je uvedeno kde a jakým zp˚usobem maj´ı vliv na tˇelo ˇclovˇeka. Na tyto úvodn´ı informace navazuje kapitola popisuj´ıc´ı moˇznosti mˇeˇren´ı emoc´ı z biosignál˚u. V dalˇs´ıch sekc´ıch je popsáno, jaký vliv hraj´ı emoce pˇri ovlivˇnován´ı pozornosti a motivace a nakonec je uvedeno nˇekolik experiment˚u, které se uvedenými problematikami zabývaj´ı.

2.1 Pojem ”emoce”

Mnoho vˇedeckých studi´ı uvád´ı, ˇze emoce nejsou jednoduchý

fenomén [16] [13] [10], ale pˇresto lze naj´ıt r˚uzné definice v ˇradˇe vˇedeckých ˇ

cl´ank˚u a publikac´ı.

Napˇr´ıklad P. R. Kleinginna a A. M. Kleinginna shromáˇzdili a zanalyzovali na 92 definic pojmu emoce z literatury své doby. Doˇsli k závˇeru, ˇze mezi nimi existuje urˇcitá konzistence a navrhli následuj´ıc´ı shrnuj´ıc´ı definici: [10]

Emoce jsou komplexn´ı soubor interakc´ı mezi subjektivn´ımi a objektiv- n´ımi faktory zprostˇredkovanými nervovými a hormonáln´ımi systémy, které mohou:

• Vytv´aˇret emocion´aln´ı zkuˇsenost jako pocity vzruˇsen´ı, libosti/nelibosti.

• Generovat kognitivn´ı procesy jako je emocion´alnˇe odpov´ıdaj´ıc´ı vn´ım´an´ı situace, odhad a rozliˇsovac´ı procesy.

• V ˇsirokém mˇeˇr´ıtku pˇrizp˚usobovat fyziologii podm´ınkám vyvolávaj´ıc´ım vzruˇsen´ı.

• Vést k chován´ı, které je ˇcasto, ale ne vˇzdy, expresivn´ı, smˇeˇruj´ıc´ı k c´ıli a adaptivn´ı.

Oproti tomu také existuje názor takový, ˇze definovat pˇresnˇe pojem emoce je nemoˇzné, nebot’ výzkum emoc´ı se sám zabývá jejich podstatou (zásadn´ımi vlastnostmi), která je pro správnou definici nezbytná. [16]

2.2 Emoce a fyzick´ e projevy

Tˇelo ˇclovˇeka funguje jako stabiln´ı systém, který se vyrovnává s vnˇejˇs´ımi podm´ınkami. Nˇekteré emoce mohou naruˇsit jeho rovnováhu a vedou k ˇsiroké

(9)

ˇskále fyzických zmˇen. [8] Tyto tˇelesné projevy se dˇel´ı do dvou ˇcást´ı, podle toho, který nervový systém je jejich koneˇcným p˚uvodcem – perifern´ı nervová soustava nebo centráln´ı nervová soustava.

2.2.1 Projevy perifern´ı nervov´ e soustavy

Pro fyzické proˇz´ıván´ı emoc´ı jsou charakteristické reakce srdce, k˚uˇze a sval˚u. Tyto orgány jsou kontrolovány právˇe perifern´ı nervovou soustavou.

Za fyzické zmˇeny jsou zodpovˇedné dvˇe ˇcásti této soustavy – parasympa- tetická a sympatetická. Obˇe se skládaj´ı z nervových vláken, které se vˇetv´ı a rozdˇeluj´ı podle c´ılových orgán˚u, ke kterým smˇeˇruj´ı. Jsou zodpovˇedná mimo jiné za zmˇenu rychlosti srdeˇcn´ıho tepu, krevn´ıho tlaku, rychlost dýchán´ı nebo elektrodermáln´ı reakce. [4]

Cetn´ˇ e vˇedecké výzkumy zmˇen rychlosti srdeˇcn´ıho tepu pˇri vyvoláván´ı emoc´ı poskytly ˇradu zjiˇstˇen´ı. Napˇr´ıklad bylo pozorováno, ˇze pˇri prom´ıtán´ı obrázk˚u se v´ıce zpomal´ı tep u nelibých scén neˇz u pˇr´ıjemných nebo neutrál- n´ıch. Naopak zvýˇsen´ı tepu subjekt˚u je doc´ıleno pˇredstavován´ım si emoˇcnˇe zabarvených scén, nejpatrnˇeji u tˇech, které jsou zaloˇzené na osobn´ı zkuˇse- nosti subjekt˚u. Podle teorie P. J. Langa je zvýˇsen´ı tepu znakem uzp˚usoben´ı organismu k nadcházej´ıc´ı akci – d´ıky asociativn´ı s´ıti je nejprve rozpoznán stimulus, poté souvislosti a nakonec informace o nadcházej´ıc´ı akci. [4]

Elektrodermáln´ı aktivita je oproti srdeˇcn´ımu tepu zvýˇsená pˇri vˇsech vzru- ˇsen´ı vyvolávaj´ıc´ıch událostech. Je výraznˇejˇs´ı pˇri prom´ıtán´ı pˇr´ıjemných nebo nelibých obrázk˚u neˇz u neutráln´ıch, stejnˇe to plat´ı i u pˇredstav. Zdrojem tˇechto tˇelesných projev˚u je sympatetický nervový systém, který se tedy oˇci- vidnˇe aktivuje at’ uˇz pˇri rozpoznáván´ı, tak pˇri pˇredstavách nebo pˇredv´ıdán´ı událost´ı a pˇripravuje organismus k akci. [4]

Zjevnými vnˇejˇs´ımi znaky emocionáln´ıho proˇz´ıván´ı jsou obliˇcejové gri- masy. Ty jsou zprostˇredkovány svaly, které jsou pˇripojeny ke k˚uˇzi a spojeny s obliˇcejovým nervem. R˚uzné emoˇcn´ı stavy se daj´ı vyˇc´ıst z r˚uzných grimas – napˇr´ıklad sniˇzován´ı a svraˇst’ován´ı oboˇc´ı je spojeno s distresem a vystaven´ı se nelibému stimulu. [4]

2.2.2 Cinnost centr´ ˇ aln´ı nervov´ e soustavy

Základn´ım pˇrenaˇseˇcem informac´ı v tˇele ˇclovˇeka jsou nervové buˇnky (neurony), které pˇrenáˇsej´ı signál a t´ım vedou informaci uvnitˇr centráln´ı nervové soustavy (CNS) a do zbytku tˇela nebo z nˇej. Neurony se daj´ı rozdˇelit podle smˇeru veden´ı signálu – na aferentn´ı (pˇr´ıvodn´ı), které vedou signál od senzo- rových receptor˚u do CNS a eferentn´ı (odvodn´ı), které vedou signál z CNS

(10)

k efektor˚um. [6]

Dˇeje odehrávaj´ıc´ı se v mozku, neboli ˇcinnosti tˇechto neuron˚u, jsou za- znamenatelné na povrchu hlavy. Patˇr´ı tedy mezi dalˇs´ı fyzické projevy emoc´ı, které m˚uˇzeme mˇeˇrit dostupnými technologiemi.

Oblasti v mozku, které jsou nejvýznamˇejˇs´ı z hlediska zpracován´ı emoc´ı, jsou: [4]

• Amygdala Jednou z jej´ıch funkc´ı je rozpoznat emocionáln´ı váhu pˇr´ı- choz´ıho signálu. Pomáhá k uˇcen´ı souvislost´ı mezi pˇr´ıchoz´ım stimulem a jeho moˇznou hrozbou.

• Prefrontáln´ı kortex Stejnˇe jako amygdala hraje roli pˇri zpracován´ı podnˇet˚u týkaj´ıc´ıch se predikce odmˇeny. Neurony v prefrontáln´ım kortexu hraj´ı roli pˇri detekován´ı váhy odmˇeny, kterou by nauˇcený stimul mohl pˇrináˇset. Dále se prefrontáln´ı kortex pod´ıl´ı na plánován´ı a roz- hodován´ı na základˇe pˇredchoz´ıch zkuˇsenost´ı.

• Pˇredn´ı cingulárn´ı kortex Dˇel´ı se na kognitivn´ı a emocionáln´ı ˇcást.

Emocionáln´ı ˇcást monitoruje nesoulad mezi funkˇcn´ım stavem organismu a pˇr´ıchoz´ı informac´ı, která by tento stav mohla ovlivnit.

• Hypotalamus Kontroluje procesy v tˇele – teplotu, hlad, ˇz´ızeˇn a pro- dukován´ı hormon˚u. Je zapojen ve zpracováván´ı emoc´ı a sexuáln´ıho vzruˇsen´ı.

• Insulárn´ı kortexTaké zpracovává emoce a je zodpovˇedný za emoci- onáln´ı proˇz´ıván´ı.

2.3 Moˇ znosti mˇ eˇ ren´ı emoc´ı z biosign´ al˚ u

Emoce se daj´ı detekovat zjiˇst’ován´ım zmˇen rychlosti tepu srdce nebo zmˇen v elektrodermáln´ı aktivitˇe a jiných vnˇejˇs´ıch fyzických projev˚u. Dal- ˇs´ım prostˇredkem je sn´ımán´ı elektrického potenciálu z povrchu hlavy pomoc´ı elektrod. D´ıky tomu z´ıskáme záznam EEG signálu, který poslouˇz´ı k dalˇs´ı analýze. Z EEG záznamu se daj´ı vyhodnotit evokované potenciály – elek- trické odezvy mozku na rozd´ılné typy stimulac´ı.

2.3.1 Elektroderm´ aln´ı aktivita

Vyˇsˇs´ı elektrodermáln´ı aktivita (EDA) je zp˚usobena vyluˇcován´ım stre- sových hormon˚u zahrnuj´ıc´ıch adrenalin a kortisol, kv˚uli nimˇz docház´ı ke

(11)

zmˇenám ve vodivost k˚uˇze (galvanická koˇzn´ı reakce), které je moˇzné zazna- menávat. [20]

Z´akladn´ı pojmy souvisej´ıc´ı s vyhodnocov´an´ım EDAjsou: [1]

• SRR – skin resistance response (odezva koˇzn´ıho odporu)

• SRL – skin resistance level (hladina koˇzn´ıho odporu)

• SCR – skin conductance response (odezva koˇzn´ı vodivosti)

• SCL – skin conductance level (hladina koˇzn´ı vodivosti)

• SPR – skin potential response (odezva koˇzn´ıho potenci´alu)

• SPL – skin potential level (hladina koˇzn´ıho potenci´alu)

Odezva koˇzn´ıho potenciálu (SPR) ukazuje na zmˇeny v potenciálu k˚uˇze (SP) a hladina koˇzn´ıho potenciálu (SPL) je úroveˇn SP v jakémkoliv bodˇe v ˇcase. U SPR se rozliˇsuj´ı bifázické a unifázické vlny. Kv˚uli neustálenému SPL m˚uˇze být mˇeˇren´ı amplitudy SPR komplikované. [1]

Vzhledem ke snadnˇejˇs´ı manipulaci s hodnotami vodivosti – pr˚umˇerová- n´ım a dalˇs´ı statistickou manipulac´ı, se jim dává pˇrednost pˇred hodnotami odporu. Výhodou vodivostn´ıch hodnot je fakt, ˇze jsou, jak jiˇz bylo uvedeno výˇse, pˇr´ımo úmˇerné aktivitˇe organismu. Tradiˇcn´ı jednotkou vodivosti je µmho, která bývá jiˇz nahrazována jednotkou µS (microsiemens). [1]

Odezva koˇzn´ı vodivosti (SCR) vypov´ıdá o momentáln´ıch zmˇenách ve vodivosti k˚uˇze (SC) a hladina koˇzn´ı vodivosti (SCL) o výchoz´ıch hodnotáchSC v jakémkoli bodˇe v ˇcase. Fázová zmˇena SC se m˚uˇze mˇenit od 0,05µS (v posledn´ı dobˇe se spodn´ı hranice posouvá v literatuˇre ˇc´ım dál ˇcastˇeji k hodnotˇe 0,01 µS [2]) do 5 µS. Tato zmˇena nastává pˇribliˇznˇe v rozmez´ı 1 aˇz 3 s po objeven´ı stimulu. [1]

Záznam je moˇzné poˇr´ıdit pomoc´ı dvou elektrod um´ıstˇených na dlan´ıch, prstech nebo pˇredlokt´ı subjekt˚u. [9] [1] [17]

Pˇri mˇeˇren´ı se zpravidla nepoˇc´ıtá s intervenc´ı ruˇsivých promˇenných, tzv.

arterfakt˚u. Jejich potlaˇcen´ı je závislé na pouˇzit´ı vhodné elektrodové pasty s ekvivalentn´ı elektrolytickou hodnotou (0,3 % NaCl) vzhledem ke koncentraci NaCl v potu. [14]

2.3.2 EEG

D´ıky elektrodám pˇripevnˇeným k povrchu hlavy subjekt˚u je z´ıskán zá- znam signálu z prob´ıhaj´ıc´ı elektrické aktivity na skalpu – elektroencefalo- gram. Obrázek 2.1 ukazuje moˇzný systém pˇripevˇnován´ı elektrod na hlavu

(12)

subjekt˚u, rozdˇelený do jednotlivých oblast´ı. Oznaˇcen´ı elektrod odkazuje na poˇcáteˇcn´ı p´ısmeno oblasti, nad kterou se nacház´ı –

”P“ se nach´az´ı nad pa- rient´aln´ım lalokem,

”F“ se nach´az´ı nad front´aln´ım lalokem,

”O“ nad okcipi- t´aln´ım a

”C“ jsou centráln´ı elektrody. Lichá ˇc´ısla popisuj´ı levou hemisféru a sudá pravou. [21] Ze záznamu signálu se daj´ı odliˇsit r˚uzné druhy rytm˚u podle své frekvence:

• Alfa rytmus (8 – 14 Hz)– je mˇeˇritelný pˇreváˇznˇe v zadn´ı ˇcásti hlavy.

Je produkován mozkem, který je zdravý a bdˇelý. [12] Signál se objev´ı ve chv´ıli, kdy je mysl prosta jakéhokoli napˇet´ı a nen´ı rozptylována podnˇety z vnˇejˇs´ıho prostˇred´ı, ani se nezabývá soustˇredˇeným myˇslen´ım.

Sign´al miz´ı pˇri otevˇren´ı oˇc´ı a zamˇeˇren´e pozornosti. [21]

• Beta rytmus (14 – 40 Hz) – vyskytuje se nejˇcastˇeji frontálnˇe, také centrálnˇe a v týln´ı ˇcásti. [12]. Charakterizuje vˇedomé smyslové sou- stˇredˇen´ı na naˇse okol´ı, pˇripravenost reagovat, akceschopnost, menˇs´ı ˇci vˇetˇs´ı m´ıru napˇet´ı a stav náladových zmˇen aˇz podráˇzdˇenost. V pásmu od 22 Hz výˇs pˇredstavuje vysokou energetickou zátˇeˇz a pˇri hodnotách nad 30 Hz se jiˇz organismus nacház´ı ve stavu stresu podráˇzdˇen´ı, trémˇe nebo úzkosti. [21]

• Delta rytmus (<4 Hz) – obvykle se dá namˇeˇrit v oblasti F3 a C3 (obr. 2.1) [12]. Toto pásmo je stavem velmi výrazného útlumu vˇsech funkc´ı. [21]

• Théta rytmus (2 – 7 Hz) – vyskytuje se vˇetˇsinou v oblasti spán- kových lalok˚u, m˚uˇze být v levé hemisféˇre. [12] Je stavem výrazného

´

utlumu vˇsech funkc´ı. Mysl ani tˇelo nereaguj´ı samy o sobˇe na ˇzádné smyslové podnˇety. [21]

Obrázek 2.1: Mezinárodn´ı systém 10-20 pro rozm´ıstˇen´ı elektrod. (pˇrevzato z [12])

(13)

V praxi jsou tyto aktivity namˇeˇreny pouze v pˇr´ıpadˇe, pokud je urˇcitá hladina v celém mozku dominantn´ı. Zdaleka ne vˇzdy tato situace nastává, a pokud ano, tak trvá velmi krátce, tˇreba jen po dobu nˇekolika minut. [21]

Artefakty

Kromˇe ˇcistého záznamu signálu se ve výsledném grafu objevuj´ı také artefakty, které nesouvis´ı s ˇcinnost´ı mozku. Nejˇcastˇeji se rozdˇeluj´ı podle p˚uvodu na [12]:

• Artefakty mˇeˇren´eho subjektu

– artefakty z mrkán´ı a jiných pohyb˚u oˇc´ı – svalové a pohybové artefakty

– artefakty tepov´e, ze srdeˇcn´ı ˇcinnosti – artefakty z pocen´ı

– artefakty z pohyb˚u jazyka a ˇcelisti

• Interferenˇcn´ı artefakty

– vliv elektromagnetick´eho pole od okoln´ıch pˇr´ıstroj˚u, napˇr. s´ıt’ov´y kmitoˇcet s frekvenc´ı 50 Hz

– zvonˇen´ı mobiln´ıho telefonu

– vypnut´ı/zapnut´ı osvˇetlen´ı nebo klimatizace Evokovan´e potenci´aly

Evokované potenciály (ERP) jsou nervové odezvy, které mohou být vy- volány vnˇejˇs´ımi podnˇety nebo pˇr´ımým dráˇzdˇen´ım mozkové k˚ury; napˇr. im- pulzy magnetického pole. Jsou zaznamenávány stejným zp˚usobem jakoEEG – elektrodami um´ıstˇenými na pokoˇzce hlavy. Na typu vnˇejˇs´ıho podnˇetu, jinak ˇreˇceno stimulu, závis´ı charakteristiky ERP. Dalˇs´ım d˚uleˇzitým faktorem je psychický stav subjektu (napˇr. únava, pozornost atd.). Rozliˇsuj´ı se druhy ERP komponent˚u v závislosti na poˇrad´ı odezvy po stimulu (ˇcasu odezvy) a jejich polarity (P – pozitivn´ı, N – negativn´ı). [11]

Toto jsou nˇekter´e z rozliˇsovan´ych ERP komponent˚u:

• P1 Nebývá snadno rozliˇsitelná. Je mˇeˇrena postrann´ımi elektrodami vyskytuj´ıc´ımi se v okcipitáln´ı ˇcásti. Odráˇz´ı úroveˇn rozruˇsen´ı. [11] [7]

• N1 Následuje po P1. Je to jedna z nejlépe identifikovatelných komponent bez ohledu na konkrétn´ı analýzu a objevuje se pˇri neoˇcekávaném stimulu. [11] [7]

(14)

• P2Navazuje na vlnu P1. Je mˇeˇrena na frontáln´ı a centráln´ı ˇcásti hlavy.

Tato komponenta je vˇetˇs´ı pro ménˇe ˇcasté (vzácné) podnˇety. [11] [7]

• N2) Objevuje se pˇri jak´ekoliv zmˇenˇe v opakuj´ıc´ım se zvukov´em stimulu. [11] [7]

• P3 Jej´ı pˇr´ıtomnost je napˇr´ıklad zp˚usobena nepˇredv´ıdatelným výsky- tem daného stimulu (sluchového, vizuáln´ıho). [11] [7]

• N400 Tato negativn´ı vlna bývá obvykle spojována s porozumˇen´ım

´

ukolu. [11] [7]

• LPPV angliˇctinˇe Late Positive Potencial, neboli pozdn´ı pozitivn´ı po- tenciál. Jeho amplituda je výraznˇejˇs´ı pˇri prom´ıtán´ı emocionálnˇe zabar- vených obrázk˚u v porovnán´ı s neutráln´ımi. [5]

2.4 Vliv emoc´ı na motivaci a pozornost

Lid´e prostˇrednictv´ım sv´ych smysl˚u obdrˇz´ı za sekundu na miliardu bit˚u informac´ı, ale schopni jsou vstˇrebat pouze 10 aˇz 100 bit˚u. [19]

O tom, které objekty nebo události budou upˇrednostnˇeny a projdou selektivn´ım mechanismem, rozhoduj´ı rozd´ılné formy kontroly pozornosti – aktivn´ı a pasivn´ı. U pasivn´ı pozornosti jsou rozhoduj´ıc´ımi faktory charakteristiky stimulu, jako je jeho intenzita, jak náhle se objevil nebo ˇze je nový. U aktivn´ı pozornosti odráˇz´ı prioritn´ı zpracován´ı zámˇernou snahu hledat konkrétn´ı podnˇet zaloˇzený na instrukc´ıch, vlastn´ı snaze nebo asociativn´ım uˇcen´ı. [18]

Kromˇe toho urˇcité stimuly pˇritahuj´ı selektivn´ı pozornost na základˇe subjektivn´ıho významu – intenzity emoˇcn´ı a motivaˇcn´ı. Z biologického hlediska je tento mechanismus propojen s dvˇema základn´ımi tendencemi – nutnost´ı udrˇzet sebe a ostatn´ı ˇcleny spoleˇcenstv´ı v bezpeˇc´ı pˇred predátory a nutnost´ı zajistit potravu, páˇrit se a starat se o potomstvo. Stimul pˇredstavuj´ıc´ı nebez- peˇc´ı je spojen s negativn´ımi pocity a nut´ı jemu vystaveného jedince vyhnout se riziku. Druhý stimul vyvolává pˇr´ıjemné stavy a motivuje k akci. Z tohoto hlediska jsou tedy emoce povaˇzovány za stavy pˇreruˇsuj´ıc´ı prob´ıhaj´ıc´ı cho- ván´ı a mentáln´ı procesy, at’ uˇz se snahou vyhnout se riziku, ˇci vyvolávaj´ıc´ı motivaci k urˇcité ˇcinnosti. [18]

S emocemi kromˇe výˇse uvedeného souvis´ı také pˇredchoz´ı efektivn´ı selekce významných informac´ı z okol´ı a jejich zpracován´ı. Z tohoto hlediska je tedy role emoc´ı také v usmˇerˇnován´ı pozornosti. [18]

(15)

2.4.1 Lidsk´ y mozek a emocion´ alnˇ e motivaˇ cn´ı vztahy

Vˇedecká práce provedená Varˇsavskou univerzitou shrnuje vˇedecké po- znatky provedené v tomto oboru do roku 2010: [15]

Teori´ı, jej´ıˇz pravdivost byla zkoumána, byla existence souvislosti mezi r˚uznými hodnotami alfa vln namˇeˇrenými v pravé a levé ˇcasti prefrontáln´ıho kortexu. P˚uvodn´ı názor, ˇze tyto rozd´ıly souvis´ı s emocionáln´ımi stavy popisuj´ıc´ımi na jedné stranˇe radost a na druhé smutek (bˇeˇznˇe vyuˇz´ıvaný anglický výraz ”valence”), nebyl potvrzen. [15]

Novˇe zjiˇstˇeným vod´ıtkem jsou dvˇe tendence, které zmiˇnuji výˇse – aktivn´ı pˇr´ıstup, se kterým je spojena levá ˇcást prefrontáln´ıho kortexu a snaha vyhnout se riziku, se kterou je spojena pravá ˇcást (tud´ıˇz, ˇc´ım vˇetˇs´ı mnoˇzstv´ı energie v levé ˇcásti, t´ım v´ıce je pos´ılen aktivn´ı pˇr´ıstup a naopak). Zmˇeny v pásmu alfa nastávaj´ı právˇe kv˚uli tomu, ˇze emoce vyvolané stimuly obsa- huj´ı tyto dvˇe komponenty a jejich p˚usoben´ı má rozd´ılné vlivy na alfa vlny v pravé a levé hemisféˇre prefrontáln´ıho kortexu. Tento efekt se nazývá fron- táln´ı asymetrie. [15]

Dalˇs´ı teorie, která by se dala spojit s výˇse uvedenou, tvrd´ı, ˇze namˇeˇrené výsledky také silnˇe souvisej´ı se snahou dosáhnout nˇejakého c´ıle. Napˇr´ıklad tendence s aktivn´ım pˇr´ıstupem by byla spojená s nadˇsen´ım a entuziasmem, ale ne s radost´ı, která by se dala povaˇzovat za emoci objevuj´ıc´ı se aˇz po dosaˇzen´ı c´ıle. [15]

2.5 Experimenty zab´ yvaj´ıc´ı se emocemi

V následuj´ıc´ıch kapitolách jsou uvedeny tˇri experimenty, které se zamˇeˇruj´ı na problematiku emoc´ı a jejich detekce pˇri r˚uzných podnˇetech z mozkových vln a elektrodermáln´ı aktivity.

2.5.1 Aplikace EEG asymetrie na pomˇ eˇ rov´ an´ı reklam

Studie z Varˇsavské univerzity se zamˇeˇrila na efekt tˇr´ı reklam na levou ˇcást frontáln´ıho kortexu. Vˇsechny reklamn´ı spoty byly od stejné znaˇcky a obsa- hovaly emocionáln´ı a informativn´ı ˇcást. K mˇeˇren´ı bylo vyuˇzito 45 subjekt˚u (24 muˇz˚u, 21 ˇzen) s vˇekem od 26 do 45 let. Kaˇzdému úˇcastn´ıkovi experimentu bylo prom´ıtáno na monitoru 30 reklam slouˇz´ıc´ıch jako distraktory a tˇri c´ılové reklamy. Pouˇstˇeny byly v náhodném poˇrad´ı s 20 s pˇrestávkou mezi kaˇzdou z nich. Reklamy byly rozdˇeleny do tˇr´ı blok˚u a pˇred kaˇzdým blo- kem mˇel mˇeˇrený subjekt vykonat nˇejaký úkol aktivuj´ıc´ı kognitivn´ı schopnosti (jako pˇr´ıklad je uveden Stroop˚uv test, bˇehem kterého jsou prom´ıtány slova

(16)

a subjekt mus´ı ˇr´ıct, v jaké jsou vyobrazeny barvˇe). Prvn´ıch 15 s pˇred kaˇzdou reklamou bylo pouˇzito k z´ıskán´ı hodnot v klidovém stavu. [15]

EEG mˇeˇren´ı bylo provedeno 16 kanálovým zesilovaˇcem s elektrodami rozm´ıstˇenými podle 10-20 systému a k mˇeˇren´ı bylo vyuˇzito vˇsech elektrod ve frontáln´ı ˇcásti kromˇe Fz. Zpracováno bylo pásmo alfa (8 – 12 Hz) s vyu- ˇ

zit´ım fourierovy transformace. Byly zpr˚umˇerovány hodnoty z ipsilateráln´ıch elektrod (ze stejné strany) a porovnány s kontralateráln´ımi (opaˇcné strany).

Prvn´ı hypotéza pˇredpokládala, ˇze mezi jednotlivými reklamami budou vý- znamné rozd´ıly v alfa hodnotách v levé frontáln´ı ˇcásti mozku u emocionáln´ı ˇ

cásti reklamy, dalˇs´ı pˇredpokládala to samé u informativn´ı ˇcásti. Dalˇs´ı hypo- tézy se týkaly konkrétnˇejˇs´ıch ˇcást´ı reklam. [15]

Analýza dat byla zpracována dvˇema zp˚usoby – jedna porovnávala re- lativn´ı rozd´ıly mezi jednotlivými reklamami, ta druhá zkoumala absolutn´ı rozd´ıly, coˇz znamenalo porovnán´ı jednotlivých výsledk˚u s hodnotami v klido- vém stavu. Vyhodnocen´ı bylo provedeno analýzou rozptylu (ANOVA) a post hoc testem Bonferoniho korekc´ı. [15]

Prvn´ı hypotéza se potvrdila, vzhledem k tomu, ˇze prvn´ı testovac´ı reklama vyvolávala významnˇe vyˇsˇs´ı hodnoty v levé frontáln´ı hemisféˇre v porovnán´ı s hodnotami vyvolanými tˇret´ı reklamou. Po porovnán´ı informativn´ı ˇcásti se po post hoc analýze ukázaly obdobné výsledky u prvn´ı reklamy v porovnán´ı s obˇema dalˇs´ımi. U vˇsech ostatn´ıch hypotéz vycházely obdobné výsledky.

V porovnán´ı s klidovým stavem byla viditelná vˇetˇs´ı aktivace v levé frontáln´ı ˇ

c´asti u vˇsech hypot´ez pouze u prvn´ı reklamy. [15]

2.5.2 EEG asymetrie, srdeˇ cn´ı tep a produkce kortisolu v reakci na virtu´ aln´ı realitu vyvol´ avaj´ıc´ı stres

Studie zveˇrejnˇená ve vˇedeckém ˇcasopise International Journal of Psy- chophysiology z roku 2014 se zabývala projevem stresové situace na EEG asymetrii a dalˇs´ı biologické signály. Experimentu se z˚uˇcastnilo devˇet dobrovoln´ık˚u (ˇsest muˇz˚u a tˇri ˇzeny) ve vˇekovém rozmez´ı 21 – 37 let. Vizuáln´ı a zvukový stimul byl vyvolán hrouVirtual Battle Space 2, kde úˇcastn´ıci experimentu proj´ıˇzdˇeli nebo procházeli mˇestem a mˇeli za úkol maˇckat ˇc´ısla 1, 2 a 3 na klávesnici podle toho, v jakém smˇeru se objevil rizikový jev. Jedn´ım z rizikových jev˚u byla ut´ıkaj´ıc´ı ˇzena pronásledována tˇremi muˇzi. [3]

Pr˚ubˇeh experimentu se rozdˇeloval na pˇet ˇcást´ı. V prvn´ım bloku mˇeli dobrovoln´ıci za úkol pouze sledovat prom´ıtanou oblast. Blok sestával z jedné ˇ

cásti trvaj´ıc´ı osm minut. Dalˇs´ı, experimentáln´ı, blok se skládal ze ˇctyˇr ˇcást´ı, ve kterých jiˇz museli úˇcastn´ıci experimentu maˇckat tlaˇc´ıtka a které se dˇelily podle toho, zda byly stresové nebo ne. Dobrovoln´ık˚um bylo ˇreˇceno, ˇze prvn´ı

(17)

a tˇret´ı ˇcást byla pˇredchoz´ımi úˇcastn´ıky ohodnocena jako nároˇcnˇejˇs´ı a druhá a ˇctvrtá jako ménˇe nároˇcná. Byli pˇresvˇedˇcováni o tom, ˇze je nutné, aby jejich

´

uspˇeˇsnost zaznamenáván´ı podezˇrelých jev˚u byla nad urˇcitou mez´ı, jinak by byl experiment neúspˇeˇsný. Po kaˇzdé ˇcásti mˇely subjekty zavˇrené oˇci pˇribliˇznˇe po dobu dvou sekund. [3]

Prvn´ı ˇcást experimentáln´ıho bloku organizátoˇri pˇredˇcasnˇe ukonˇcili a ˇrekli mˇeˇreným dobrovoln´ık˚um, ˇze to bylo z d˚uvodu jejich n´ızké úspˇeˇsnosti. V ostat- n´ıch ˇcástech dostaly subjekty jiˇz pozitivn´ı zpˇetnou vazbu. Po kaˇzdém mˇeˇren´ı mˇely za úkol vyplnit dotazn´ıky, týkaj´ıc´ı se jejich fyzického a psychického stavu, m´ıru pocit˚u úzkosti a zp˚usob reakce na odmˇenu a naopak kritiku svých výkon˚u. [3]

Následnˇe byly zpracovány hodnoty pásma alfa (8 – 13 Hz) pro kaˇzdého

´

uˇcastn´ıka, blok, elektrodu a ˇcást se zavˇrenýma a otevˇrenýma oˇcima. Hodnoty byly z´ıskány ze spektráln´ı analýzy provedené fourierovou transformac´ı. Roz- d´ıly mezi dvˇema hemisférami byly od˚uvodnˇeny rozd´ılným zp˚usobem, jakým se úˇcastn´ıci vyrovnávaj´ı se stresem, zda strategi´ı aktivn´ıho pˇr´ıstupu nebo snahou o vyhnut´ı se riziku. Bylo oˇcekáváno, ˇze prvn´ı ˇcást experimentáln´ıho bloku bude ukazovat na vyˇsˇs´ı úroveˇn stresu neˇz ostatn´ı tˇri ˇcásti a ˇze hodnoty asociativn´ıho stresu budou vyˇsˇs´ı ve tˇret´ı ˇcásti neˇz ve ˇctvrté. K vyhodnocen´ı EEG asymetrie byly zpracovány výsledky z mediáln´ı frontáln´ı ˇcásti (F3, F4) a lateráln´ı frontáln´ı ˇcásti (F7, F8). Byla provedena analýza rozptylu (ANOVA) s opakovaným mˇeˇren´ım spolu s Fisherovým t-testem a také pá- rovým t-testem. [3]

Analýza vyplnˇených dotazn´ık˚u neukázala na rozd´ıly v hodnocen´ı mezi jednotlivými ˇcástmi. Pouze u prvn´ı ˇcásti experimentáln´ıho bloku byly subjekty nespokojenˇejˇs´ı se svými výsledky. Analýzou rozptylu ˇcásti se zavˇre- nýma oˇcima bylo zjiˇstˇeno, ˇze k významnému rozd´ılu se bl´ıˇz´ı asymetrie ve stˇredn´ı frontáln´ı ˇcásti. V lateráln´ı frontáln´ı ˇcásti nebyl zjiˇstˇen ˇzádný efekt.

Párovým t-testem byla zjiˇstˇena asymetrie vyˇsˇs´ı u druhé stresové ˇcásti neˇz u posledn´ı, nestresové ˇcásti. Významnˇe u mediáln´ı frontáln´ı ˇcásti mozku a bl´ıˇz´ıc´ı se významnosti u lateráln´ı ˇcásti. Pˇri otevˇrených oˇc´ıch nebyl zjistˇen významnˇejˇs´ı efekt. [3]

2.5.3 Z´ avislost v´ ykonnosti jednotlivc˚ u na fyziologic- k´ ych sign´ alech

Studie madridské univerzity se zabývá simulac´ı vzruˇsen´ı u

Yerkes-Dodsonova zákona (pˇri zvyˇsuj´ıc´ım se vzruˇsen´ı stoupá výkon jednot- livce, ale pouze do urˇcitého bodu, poté nastává pokles výkonu). Experiment testuje vizuáln´ı pozornost a logické myˇslen´ı subjekt˚u. Data jsou poˇr´ızena

(18)

bezdr´atov´ym zaˇr´ızen´ım na monitoring pohybu, srdeˇcn´ıho pulsu a vodivosti k˚uˇze. Celkem bylo zmˇeˇreno 15 subjekt˚u. [9]

Kaˇzdý testovaný subjekt procházel tˇremi stádii – komfortn´ı situac´ı, bdˇe- lost´ı a ostraˇzitost´ı, coˇz je optimáln´ım výkonnostn´ı stav a úzkostnými stavy.

Scénáˇr mˇeˇren´ı se dˇelil na pˇet ˇcást´ı. Nejprve musel kaˇzdý subjekt 4 minuty zhluboka dýchat (4 s nádech, 6 s výdech), následoval 4 min dlouhý Stroop˚uv test, opˇet hluboké dýchán´ı, matematické operace (sˇc´ıtán´ı, odˇc´ıtán´ı, násoben´ı a dˇelen´ı) na 5 minut a nakonec opˇet hluboké dýchán´ı trvaj´ıc´ı 3 minuty. Oba testy – matematické operace a Stroop˚uv test, postupovaly v sedmi ˇcástech od n´ızké obt´ıˇznost k nejvyˇsˇs´ı. [9]

D˚uvodem proveden´ı experimentu byla snaha zjistit, zda bude moˇzné z bi- ologických signál˚u rozpoznat mˇen´ıc´ı se vzruˇsen´ı (bˇehem 7 ˇcást´ı u testových

´

ukol˚u) jednotliv´ych subjekt˚u. [9]

Z namˇeˇrených dat bylo z´ıskáno 8 charakteristik, mezi nimi 2 týkaj´ıc´ı se SCR – poˇcet reakc´ı a amplituda reakc´ı. Vzhledem k podobnosti výsledk˚u mezi jednotlivými charakteristikami a také nevyuˇzitelnosti nˇekterých z nich bylo nakonec zanalyzováno pouze SCR a elektrokardiogram. [9]

Z analýzy dat vyplývá, ˇze existuje pozitivn´ı korelace mezi sloˇzitost´ı úrovnˇe testu a analyzovanými signály (uSCRse to týká jak poˇctu vrchol˚u, tak jejich amplitudy). Oblast tˇesnˇe pˇred poklesem poˇctu pozitivn´ıch odpovˇed´ı odpo- v´ıdá nejvyˇsˇs´ı úrovni výkonu Yerkes-Dodsonova zákona. Stejnˇe tak se daj´ı porovnán´ım rozd´ıl˚u v signálu rozliˇsit relaxaˇcn´ı ˇcásti experimentu a ˇcásti stresové. [9]

(19)

3 N´ avrh experimentu

Pˇred zaˇcátkem realizace praktické ˇcásti mi bylo navrˇzeno vedouc´ım ba- kaláˇrské práce téma mˇeˇren´ı ˇsachist˚u. Vzhledem k tomu, ˇze toto téma je prozkoumáno minimálnˇe, rozhodla jsem se ho pˇrijmout.

Bˇehem experimentu budou ve vˇedecké laboratoˇri hrát dva ˇsachisté pro- stˇrednictv´ım ˇsachového softwaru a jednomu z nich budou sn´ımány biolo- gické signály. Program mus´ı vyhovovat poˇzadovaným parametr˚um – mus´ı být pˇrehledný, mus´ı umˇet propojit dva poˇc´ıtaˇce, pˇr´ıpadnˇe dva pˇrihláˇsené hráˇce a mus´ı nab´ızet moˇznost nastaven´ı omezen´ı ˇcasu. ˇSachisté budou hrát nˇekolik bleskových parti´ı (3 minuty + 2 sekundy za kaˇzdý odehraný tah).

Oba hráˇci budou m´ıt k dispozici tlaˇc´ıtka, která jsou dostupná v laboratoˇri a která budou m´ıt za úkol maˇckat po kaˇzdém odehraném tahu. D´ıky tomu se budou do záznamu zaznamenávat znaˇcky, neboli markery, které mi budou pozdˇeji k dispozici pˇri vyhodnocován´ı.

ˇSachist˚um bude mˇeˇrena mozková a elektrodermáln´ı aktivita. Ke sn´ımán´ı biosignál˚u budu vyuˇz´ıvat dostupných prostˇredk˚u v laboratoˇri.

Vzhledem k z´ıskaným znalostem jsem se rozhodla zamˇeˇrit pozornost u mozkové aktivity na pr˚ubˇeh alfa vln (8 – 14 Hz), konkrétnˇe na oblasti Fp1, Fp2, F3, F4, F6 a F7. Budu zkoumat rozd´ıly mezi ˇcasovými úseky parti´ı, které by se mohly liˇsit vzhledem k proˇz´ıván´ı emoc´ı.

ˇSachisté budou pouˇz´ıvat tlaˇc´ıtko, které zaznamenává ˇcasy jejich tah˚u stejným zp˚usobem jako pˇri klasické hˇre, ovˇsem bez motivace stisknout ho co nejdˇr´ıve, protoˇze odpoˇc´ıtáván´ı zbývaj´ıc´ıho ˇcasu se zastav´ı ihned po posu- nut´ı figurky. Z toho d˚uvodu bude m´ıt kaˇzdý hráˇc pravdˇepodobnˇe sv˚uj vlastn´ı rytmus maˇckán´ı tlaˇc´ıtka, v´ıce ˇci ménˇe opoˇzdˇený od momentu zahrán´ı tahu.

I v pˇr´ıpadˇe, ˇze by byly vyuˇz´ıvány klasické hodiny a ˇcas se zastavoval aˇz po jejich zmáˇcknut´ı, nemohla bych se plnˇe spolehnout na jejich pˇresnost. Mˇe- ˇrený hráˇc totiˇz i v tomto pˇr´ıpadˇe m˚uˇze s velkou pravdˇepodobnost´ı vidˇet tah s pˇredstihem oproti zaznamenanému ˇcasu pˇr´ıchoz´ıho stimulu. Protoˇze ana- lýza evokovaných potenciál˚u spoˇc´ıvá také v dobˇe jejich objeven´ı po stimulu, nemˇelo by smysl zabývat se jejich vyhodnocován´ım.

Pˇrestoˇze nebudu moci vyuˇz´ıt analýzu evokovaných potenciál˚u, budou mi záznamy tah˚u uˇziteˇcné. Pˇri vyhodnocován´ı frekvenˇcn´ıho spektra budu porovnávat záznamy mozkových vln po odehrán´ı a pˇred odehrán´ım tahu mˇeˇreného hráˇce. Vzhledem k tomu, ˇze intervaly mezi tahy se mohou pohy- bovat pˇribliˇznˇe od 1 sekundy aˇz do des´ıtek sekund, mohu pˇr´ıpadné odchylky v ˇrádech des´ıtek aˇz stovek milisekund zanedbat. Pˇredpokládám, ˇze se budou

(20)

významˇeji liˇsit mozkové reakce v ˇcástech hry po a pˇred odehrán´ım tahu.

Vzhledem k tomu, ˇze hráˇci, který je na ˇradˇe, ub´ıhá ˇcas a zároveˇn se mus´ı soustˇredit na odehrán´ı vlastn´ıho tahu, mˇela by tato fáze hry pro nˇej být v´ıce stresuj´ıc´ı.

Dalˇs´ım pˇredpokladem je, ˇze se budou liˇsit signály v prvn´ıch a posledn´ıch 50 sekundách partie. Pˇri konˇc´ıc´ı partii je soustˇredˇenost hráˇce naruˇsována konˇc´ıc´ım ˇcasem a moˇznou prohrou, coˇz by opˇet mohlo vyvolávat negativn´ı pocity a nˇejakým zp˚usobem ovlivnit amplitudu alfa frekvenc´ı.

U obou analýz budu vyhodnocovat rozd´ıly mezi levou a pravou hemisfé- rou u stresovˇejˇs´ı ˇcásti hry a porovnávat signály z frontáln´ı ˇcásti mozku mezi rozd´ılnými úseky.

Pˇri vyhodnocován´ı elektrodermáln´ı aktivity se zamˇeˇr´ım naSCR a poˇcet vrchol˚u pˇrevyˇsuj´ıc´ıch 0,01 Hz v prvn´ıch a posledn´ı 50 sekundách partie.

K analýze dat plánuji vyuˇz´ıt Student˚uv párový t-test.

(21)

4 Realizace experimentu

V této kapitole je popsán provedený experiment – jaké nástroje byly vy- uˇz´ıvány, jak prob´ıhala pˇr´ıprava subjekt˚u a samotné mˇeˇren´ı a také je uvedeno celkové zhodnocen´ı pr˚ubˇehu experimentu.

4.1 Vyuˇ z´ıvan´ e pˇ r´ıstroje a programy pˇ ri mˇ e- ˇ ren´ı

• Zesilovaˇc V-AmpTento pˇr´ıstroj slouˇz´ı k mˇeˇren´ıEEG sign´alu. Umoˇz- ˇ

nuje nahrát záznam 16 EEG kanál˚u a obsahuje také 2 porty slouˇz´ıc´ı k pˇripojen´ı dalˇs´ıch extern´ıch pˇr´ıstroj˚u – napˇr´ıklad na mˇeˇren´ı vodivosti k˚uˇze. Byl pˇripojen k notebooku pˇres USB kabel. Viz obr. 4.1.

• Online ˇsachový program na webových stránkách lichess.org Byl vybraný z d˚uvodu jednoduchého designu, moˇznosti nastaven´ı typu hry (blesková/rychlá) a moˇznosti pˇrizvat k partii konkrétn´ıho proti- hráˇce. Ukázka partie je zobrazena na obrázku 4.2.

• Program Open Broadcaster Software Program slouˇz´ıc´ı k nahrá- ván´ı ˇsachové partie.

• Program BrainVision RecorderProgram nahr´avaj´ıc´ı z´aznam partie.

• 2 poˇc´ıtaˇce a notebook Na notebooku jsem mˇela spuˇstˇený Brain- Vision Recorder. Na dvou poˇc´ıtaˇc´ıch jsem mˇela spuˇstˇený poˇc´ıtaˇcový program a na tom, u kterého sedˇel mˇeˇrený hráˇc, nav´ıcOpen Broadcas- ter Software.

(22)

Obr´azek 4.1:Zesilovaˇc V-amp.

Obrázek 4.2:Ukázka rozehrané partie.

(23)

Propojen´ı jednotlivých pˇr´ıstroj˚u vyuˇz´ıvaných v univerzitn´ı laboratoˇri k zaznamenáván´ı biosignál˚u je ukázáno na obrázku 4.3.

Obr´azek 4.3: Sch´ema propojen´ı pˇr´ıstroj˚u v laboratoˇri.

4.2 Pˇ r´ıprava subjekt˚ u

Pˇred samotným mˇeˇren´ım jsem vˇzdy oba pˇr´ıchoz´ı hráˇce (mˇeˇreného a jeho protivn´ıka) pouˇcila o pr˚ubˇehu mˇeˇren´ı. Pˇredstavila jsem jim poˇc´ıtaˇcový program a jeho funkcionality, aby byli dostateˇcnˇe pˇripraven´ı po odstartován´ı samotné hry. ˇRekla jsem jim jakým zp˚usobem a kdy maj´ı maˇckat tlaˇc´ıtko, které bude poloˇzeno pˇred monitorem bl´ızko jejich ruky.

Ke sn´ımán´ı EEG signálu z povrchu skalpu, jsem vyuˇzila EEG ˇcepice (viz obr. 4.4) spolu se zemn´ıc´ı a referenˇcn´ı elektrodou. V laboratoˇri jsou k dispozici 3 druhy velikost´ı ˇcepic na sn´ımán´ı EEG a je nutné vybrat tu vyhovuj´ıc´ı, aby netlaˇcila a neovlivˇnovala tak soustˇredˇen´ı hráˇce a zároveˇn, aby dobˇre pˇriléhala k pokoˇzce hlavy. Aplikac´ı elektrogelu jsem sn´ıˇzila hodnoty

(24)

odporu na elektrod´ach.

Obr´azek 4.4: EEG ˇcepice dostupn´a v laboratoˇri.

Tato pˇr´ıprava trvala promˇenlivou dobu. Pˇredevˇs´ım z poˇc´atku, kdy jsem jeˇstˇe nemˇela moc zkuˇsenost´ı s pˇr´ıpravou EEG ˇcepice, mi trvalo dostateˇcnˇe sn´ıˇzit odpor pokoˇzky hlavy okolo 40 minut. U posledn´ıch hr´aˇc˚u jsem jiˇz pˇr´ıpravu stihla do 25 minut.

Na pˇredlokt´ı ruky, kterou hráˇc nepouˇz´ıval k taˇzen´ı figurek, jsem mu pˇri- pevnila elektrody od GSR modulu slouˇz´ıc´ıho k mˇeˇren´ı vodivosti k˚uˇze. Vy- brala jsem pˇredlokt´ı, protoˇze vˇetˇsina hráˇc˚u maˇckala tlaˇc´ıtko rukou, kterou netáhla figurky a na prstech nebo dlani by elektroda mohla pˇrekáˇzet.

4.3 Pr˚ ubˇ eh experimentu

Celkem jsem provedla 17 mˇeˇren´ı. Poˇcet parti´ı na jedno mˇeˇren´ı se liˇsil podle psychického a fyzického stavu hráˇc˚u. Pokud si hráˇc zaˇcal po odehrané partii stˇeˇzovat na nepohodl´ı, které ho rozptylovalo, nemˇelo smysl v mˇeˇren´ı dále pokraˇcovat. Mˇeˇren´ı druhé, tˇret´ı, sedmé, osmé a ˇctrnácté sestávalo ze tˇr´ı parti´ı, mˇeˇren´ı ˇsestnácté ze dvou a zbylá po ˇctyˇrech.

Pr˚ubˇeh experimentu se liˇsil u prvn´ıch tˇr´ı subjekt˚u a tˇech zb´yvaj´ıc´ıch.

Prvn´ı tˇri ˇsachisté byli mˇeˇreni v komoˇre, která izoluje od negativn´ıch vliv˚u – naruˇsován´ı signálu elektronickými pˇr´ıstroji, hluku z m´ıstnosti a vizuáln´ıch podnˇet˚u. Hráˇc ˇc´ıslo 3 odehrál tˇriF partie a poté si stˇeˇzoval na podm´ınky, které byly nezvyklé oproti klasickému hran´ı. Nevyhovoval mu st´ısnˇený pro-

(25)

stor, monitor vzdálený pˇribliˇznˇe 2 metry od obliˇceje a nepohodl´ı. Po zpra- cován´ı vˇsech prozat´ım namˇeˇrených dat se ukázalo, ˇze je signál v pr˚umˇeru zat´ıˇzen z 29 % artefakty a protoˇze byla d˚uleˇzitá fyzická a psychická pohoda mˇeˇrených subjekt˚u, rozhodla jsem se pˇresunout mˇeˇren´ı ven z komory. Dal- ˇs´ıch 14 mˇeˇren´ı tedy prob´ıhalo u stolu pˇred monitorem v laboratoˇri. Prvn´ıho a tˇret´ıho hráˇce se mi podaˇrilo pˇremˇeˇrit znovu pˇri nových podm´ınkách.

Dalˇs´ı vˇec´ı, která nebyla provádˇena stejným zp˚usobem po celou dobu prob´ıhán´ı experimentu, bylo mˇeˇren´ı rapid hry, která je delˇs´ı neˇz blesková – v rozmez´ı 10 aˇz 60 minut. P˚uvodnˇe jsem plánovala mˇeˇrit pouze bleskovou hru, ale hráˇc ˇc. 7 po dvou parti´ıch poznamenal, ˇze nedokáˇze hrát dostateˇcnˇe dobˇre, protoˇze na ni nen´ı zvyklý a nedokáˇze se soustˇredit. Krátký ˇcasový

´

usek mu nedovol´ı pˇr´ıliˇs zamˇeˇrit pozornost. Proto, aby byly i u hráˇc˚u s men- ˇs´ımi zkuˇsenostmi s bleskovou hrou rozpoznatelné rozd´ıly v následné analýze, rozhodla jsem se od mˇeˇren´ı ˇc. 7 mˇeˇrit u kaˇzdého subjektu také jednu rapid hru, kterou jsem nastavila na 10 minut.

Prvn´ı a tˇret´ı hr´aˇc pˇriˇsli opˇetovnˇe na v poˇrad´ı 14. a 17. mˇeˇren´ı. Prvn´ı ˇsachista byl zmˇeˇren 29.3. a posledn´ı 18.5. Doba pˇr´ıpravy subjekt˚u i se vˇsemi odehran´ymi partiemi trvala od 75 do 105 minut.

4.3.1 Postup mˇ eˇ ren´ı

Nejprve jsem musela pˇrem´ıstit vybaven´ı laboratoˇre, následnˇe propojit pˇrihláˇsené hráˇce v ˇsachové hˇre na dvou poˇc´ıtaˇc´ıch, nastavit poˇzadovaný typ hry (rapid ˇsach/bleskový ˇsach), nastavit nové prostˇred´ı na BrainVision Re- corderu a nastavit nové nahráván´ı v programu Open Broadcaster Software.

Po pˇr´ıchodu hráˇce bylo nutné z´ıskat jeho podpis na dokumentu potvrzu- j´ıc´ım souhlas s mˇeˇren´ım a zpracován´ım osobn´ıch údaj˚u a nˇekolik informac´ı:

jméno, pˇr´ıjmen´ı, pohlav´ı, datum narozen´ı, zdravotn´ı stav, dosaˇzené vzdˇe- lán´ı, dominantn´ı ruka, zkuˇsenosti s hran´ım ˇsach˚u – zaˇcátek hran´ı a celková doba hran´ı ˇsach˚u v letech a Elo k 1.1.2016. Jejich osobn´ı údaje nejsou nikde zveˇrejnˇeny.

Kdyˇz byl hráˇc pˇripraven k mˇeˇren´ı, poˇzádala jsem ho, aby mi dovolil odloˇzit sv˚uj mobiln´ı telefon kv˚uli moˇznému vlivu na pr˚ubˇeh namˇeˇreného signálu a následnˇe jiˇz mohla být rozehrána ˇsachová partie.

Ukonˇcen´ı prob´ıhaj´ıc´ıho stádia mˇeˇren´ı nastalo po v´ıtˇezném tahu nebo po ubˇehnut´ı vymˇeˇreného ˇcasu u jednoho z hráˇc˚u. Po zjiˇstˇen´ı psychické a fyzické pohody obou ˇsachist˚u, pˇredevˇs´ım toho, který byl pˇripojen k pˇr´ıstroj˚um, jsem se rozhodla zda odstartovat dalˇs´ı partii.

Po kaˇzdém mˇeˇren´ı jsem odpojila hráˇce od pˇr´ıstroj˚u a laboratoˇr uvedla do p˚uvodn´ıho stavu, aby byla pˇripravená k dalˇs´ımu vyuˇzit´ı.

(26)

4.3.2 Zhodnocen´ı pr˚ ubˇ eh˚ u mˇ eˇ ren´ı

Mˇeˇren´ı hráˇc˚u ˇsachu pˇri hˇre je velmi náchylné na mnoho okolnost´ı, které by mohly ovlivnit výsledek. Jeden hráˇc napˇr´ıklad, pˇrestoˇze byl upozornˇen na maˇckán´ı tlaˇc´ıtka, na nˇej pˇri prvn´ı partii zapomnˇel. To samé se stalo u dvou dalˇs´ıch hráˇc˚u, ale naˇstˇest´ı pouze u prvn´ıch nˇekolika tah˚u parti´ı. D˚uvodem bude pravdˇepodobnˇe to, ˇze jsou ˇsachisté zvykl´ı maˇckat hodiny pouze u stoln´ı hry a nˇekdo m˚uˇze m´ıt problém se zvyknut´ım si na nové podm´ınky.

Dalˇs´ı problematickou vˇec´ı, kterou jsem jiˇz uvedla výˇse, bylo, ˇze ne kaˇzdý hráˇc byl zvyklý na bleskové hry. Pˇri takové partii mus´ı ˇsachista jednat mnohem rychleji a je pod vˇetˇs´ım tlakem neˇz pˇri déletrvaj´ıc´ı hˇre, a to bude otázka tréningu. Pˇri dalˇs´ım mˇeˇren´ı v budoucnu by bylo nejsp´ıˇs vhodnˇejˇs´ı realizovat pouze rapid ˇsach.

Jednou z nepˇr´ıjemnost´ı, které se nejsp´ıˇse úplnˇe vyhnout nedá, jsou projevy emoc´ı hráˇc˚u. Pokud se ˇclovˇek soustˇred´ı tak hluboce, jako ˇsachisté pˇri hˇre, tak nebude úplnˇe schopný vyvarovat reakc´ım, na které je zvyklý. I pˇres upozornˇen´ı na d˚uleˇzitost nehýbán´ı s mˇeˇr´ıc´ımi pˇr´ıstroji a nutný klid, aby bylo mˇeˇren´ı co nejpˇresnˇejˇs´ı, se nemohlo mnoho hráˇc˚u ubránit hlasitˇejˇs´ım projev˚um zklamán´ı pˇri odehrán´ı ˇspatného tahu a kroucen´ı hlavy. Na dru- hou stranu nen´ı vhodné se snaˇzit pˇri sn´ımán´ı emoc´ı jejich reakce potlaˇcovat, pˇrestoˇze se pak objev´ı vyˇsˇs´ı mnoˇzstv´ı artefakt˚u. Pˇri nˇekolika mˇeˇren´ıch pro- b´ıhala interakce mezi hráˇci, kteˇr´ı sice sedˇeli kaˇzdý naproti svému poˇc´ıtaˇci, ale aby mohli oba maˇckat tlaˇc´ıtko, byli vzdáleni maximálnˇe 2 metry od sebe.

Zabr´anit by se tomu dalo pˇrep´aˇzkou mezi nimi.

Dalˇs´ı nevyhovuj´ıc´ı záleˇzitost´ı byl volný vstup do laboratoˇre bˇehem mˇe- ˇren´ı. Dveˇre vydávaj´ı pˇri otevˇren´ı hlasitý zvuk a to mohlo hraj´ıc´ı ˇsachisty vyruˇsit. Stávalo se to i nˇekolikrát bˇehem mˇeˇren´ı. Vzhledem k tomu, ˇze experiment nakonec neprob´ıhal v komoˇre, ale v m´ıstnosti u stolu, mˇelo toto ruˇsen´ı významˇejˇs´ı vliv.

Z nezjiˇstˇených pˇr´ıˇcin se mi pˇri nastaven´ı dalˇs´ıho nahráván´ı obrazovky v programuOpen Broadcaster Software objevovala pouze ˇcerná plocha. Kv˚uli tomu jsem nenahrála nˇekolik parti´ı.

(27)

5 Zpracov´ an´ı dat

Experimentu se zúˇcastnilo 12 muˇz˚u a 3 ˇzeny ve vˇekovém rozmez´ı 12 – 54 let. Pr˚umˇerný vˇek hráˇc˚u byl 28 let. Vˇsichni ˇsachisté mˇeli dominantn´ı pravou ruku a kaˇzdý z nich hrál aktivnˇe ˇsachy minimálnˇe 7 let (nejniˇzˇs´ı uvedené ˇ

c´ıslo). Hodnota Ela nez´avisela na zkuˇsenostech s hran´ım ˇsach˚u. V tabulce 5.1 jsou zobrazena kompletn´ı z´ıskan´a data.

Tabulka 5.1:Souhrn z´ıskan´ych dat od mˇeˇren´ych subjekt˚u.

Subjekt ˇc. Pohlav´ı Vˇek Zdravotn´ı stav

Nejvyˇsˇs´ı dosaˇzen´e vzdˇel´an´ı

Dominantn´ı ruka

Vˇek zaˇc´atku hran´ı ˇsach˚u

Celkov´a doba hran´ı v letech

Elo k 1.1.2016

1 M 23 Dobr´y VˇS P 12 11 1647

2 M 23 Dobr´y SˇS s M. P 9 14 1939

3 M 54 Br´yle VˇS P 17 37 2210

4 Zˇ 26 Dobr´y VˇS P 6 19 2010

5 M 22 Dobr´y VˇS P 4 9 1557

6 M 23 Dobr´y SˇS s M. P 7 16 1960

7 M 37 Dobr´y VˇS P 10 27 1917

8 M 21 Dobr´y SˇS s M. P 6 9 1000

9 Zˇ 22 Dobr´y VˇS P 5 9 1250

10 M 21 Br´yle SˇS s M. P 4 10 1800

11 M 54 Dobr´y VˇS P 10 45 1000

12 M 37 Dobr´y VˇS P 18 18 2230

13 M 12 Dobr´y Z´ˇadn´e P 5 8 1723

14 M 23 Dobr´y VˇS P 13 7 1700

15 Zˇ 23 Dobr´y VˇS P 6 17 1811

5.1 Pˇ redzpracov´ an´ı sign´ alu

V této kapitole je uveden postup pˇredzpracován´ı EEG a EDA signál˚u a nástroje, které k tomu úˇcelu byly vyuˇzity.

5.1.1 EEG sign´ al

Z d˚uvodu vyuˇzitelnosti dat pro následné zpracován´ı jsem nejprve musela signál u jednotlivých mˇeˇren´ı frekvenˇcnˇe upravit. Následnˇe bylo nutné z´ıskat z dat povaˇzované úseky (prvn´ıch a posledn´ıch 50 s a ˇcásti po a pˇred odehrán´ım tahu) a odstranit z nich ˇcásti s artefakty.

K tomuto úˇcelu jsem se rozhodla vyuˇz´ıt nástroj˚u, které jsou spouˇstˇené v programu Matlab –EEGLAB a jeho rozˇs´ıˇren´ıERPLAB.

Po importov´an´ı dat, vytvoˇren´ych v programuBrainVision Recorder, jsem provedla filtraci. Vyuˇzila jsem v EEGLABu dostupnou IIR Butterworth fil-

(28)

traci. Spodn´ı hranici frekvenˇcn´ıho p´asma jsem nastavila na 0,1 Hz a horn´ı na 40 Hz.

Po vyfiltrován´ı dat jsem pomoc´ı funkce EEGLABu pop_select() vybrala úseky, které mˇe zaj´ımaly kv˚uli následné analýze. Jako parametry funkce staˇcilo zadat ˇcasové úseky v milisekundách ohraniˇcené stˇredn´ıky. Pro porov- nán´ı dat po a pˇred odehrán´ım tahu hráˇce jsem musela nejprve z´ıskat ˇcasy znaˇcek ze soubor˚u s pˇr´ıponou .vmrk.

N´aslednˇe jsem odstranila artefakty s v´yˇskou amplitudy nad 100 µV.

Tuto funkcionalitu nab´ızelERPLAB. Ukázka signálu s oznaˇcenými artefakty viz obr. 5.1. Data jsem následnˇe jeˇstˇe prohlédla, abych pˇr´ıpadnˇe odstranila dalˇs´ı artefakty, které nebyly automatickou funkc´ı zachyceny. Vˇsechny kroky bylo moˇzné provést pˇres grafické rozhran´ı nebo pomoc´ı skript˚u spouˇstˇených v matlabském editoru. Kv˚uli zvýˇsen´ı rychlosti pˇr´ıpravy dat jsem vyuˇzila skripty. Takto vypadá skript pro jednu z parti´ı (5.1):

Výpis 5.1: Pˇredzpracován´ı EEG signálu.

EEG = p o p _ l o a d b v (’ C :\ B r a i n V i s i o n D a t a \ s a c h y _ e m o c e \ M ˇe ˇr en ´ı no .15 \ P a r t i e 3\ ’, ’ c h e s s _ e m o t i o n _ M _ 3 _ V _ 2 8 . 0 4 . 2 0 1 6 0 0 5 8 . vhd r ’,

[1 7 635 00] , [1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 7 ] ) ; EEG . s e t n a m e = ’ m e r 1 5 p a r 4 _ n e w ’;

EEG = p o p _ c h a n e d i t ( EEG , ’ l o o k u p ’,’ C :\\ P r o g r a m F i l e s \\ M A T L A B \\

R 2 0 1 0 a \\ t o o l b o x \\ e e g l a b 1 2 _ 0 _ 2 _ 6 b \\ e e g l a b 1 2 _ 0 _ 2 _ 6 b \\ p l u g i n s \\

d i p f i t 2 .2 \\ s t a n d a r d _ B E S A \\ sta nda rd -10 -5 - c a p 3 8 5 . elp ’);

EEG = p o p _ b a s i c f i l t e r ( EEG , 1: 17 , ’ B o u n d a r y ’, ’ b o u n d a r y ’,

’ C u t o f f ’, [ 0.1 40] , ’ D e s i g n ’, ’ b u t t e r ’, ’ F i l t e r ’, ’ b a n d p a s s ’,

’ O r d e r ’, 2 , ’ R e m o v e D C ’, ’ on ’ ); % GUI : 03 - Jun - 2 0 1 6 1 7 : 5 1 : 3 1 EEG = p o p _ s e l e c t ( EEG ,’ tim e ’,[0 50] );

EEG = p o p _ c o n t i n u o u s a r t d e t ( EEG , ’ a m p t h ’, 100 , ’ c h a n A r r a y ’, 1:16 , ’ c o l o r s e g ’, [ 1 0 . 9 7 6 5 0.5 294 ] , ’ f o r d e r ’, 100 , ’ s t e p m s ’, 100 , ’ w i n m s ’, 300 ); % GUI : 03 - Jun - 2 0 1 6 1 7 : 5 2 : 5 0

EEG = p o p _ s a v e s e t ( EEG , ’ f i l e n a m e ’,’ m e r 1 5 p a r 3 _ b e z A r _ 5 0 . set ’,

’ f i l e p a t h ’, ’ C :\\ B r a i n V i s i o n D a t a \\ s a c h y _ e m o c e \\ M ˇe ˇr en ´ı no . 1 5 \ \ P a r t i e 3\\ E E G L A B \\ ’); EEG = e e g _ c h e c k s e t ( EEG );

(29)

Obrázek 5.1:EEG signál s oznaˇcenými artefakty. 17. kanál je záznam EDA, který byl z procesu vynechán.

5.1.2 EDA sign´ al

K vyhodnocen´ıEDA signálu jsem se rozhodla vyuˇz´ıvat program zamˇe- ˇrený pˇr´ımo na elektrodermáln´ı aktivitu – Ledalab. Je to dalˇs´ı nástroj do- stupný v Matlabu.

Protoˇze nástroj nepodporuje data s pˇr´ıponou .vhdr z´ıskaná z programu BrainVision Recorder, musela jsem je nejprve nahrát do programu BrainVi- sion Analyzer, kde jsem je exportovala do formátu Mat-file. Takto vygene- rovaná data jsem poté mohla importovat do Ledalabu.

Data jsem následnˇe dala vzorkovat na 100 Hz a provedla jsem korekci baseline, nebot’ signál dosahoval negativn´ıch hodnot. Tyto funkce byly do- stupné v GUI Ledalabu.

5.2 Anal´ yza z´ıskan´ ych dat

Pro vˇsechny hypotézy jsem se rozhodla pouˇz´ıt Student˚uv t-test, který testuje rozd´ıly 2 stˇredn´ıch hodnot. Podle statistické významnosti u jednot- livých dvojic soubor˚u budu moci urˇcit, zda jsou mé pˇredpoklady potvrzeny, ˇ

ci vyvr´aceny.

(30)

Student˚uv t-test nab´ız´ı v´ıce zp˚usob˚u testován´ı. Pro m˚uj experiment je vhodný dvojvýbˇerový párový test, který porovnává data, jeˇz tvoˇr´ı ”spáro- vané variaˇcn´ı ˇrady”, tzn. pocház´ı od subjekt˚u, u kterých jsou analyzovány informace za dvou r˚uzných podm´ınek.

Nejprve jsem urˇcila hladinu významnosti testu α = 0,05, která urˇcuje pravdˇepodobnost zam´ıtnut´ı nulové hypotézy. Následnˇe jsem ze vztahu:

t = |x|¯

qs² n

(5.1) vypoˇc´ıtala testovac´ı krit´erium (statistiku)

t

. Symbol x pˇredstavuje arit- metick´y pr˚umˇer rozd´ıl˚u mezi soubory dat,s² znaˇc´ı rozptyl anje poˇcet dvojic dat.

Z´ıskanou statistiku jsem nakonec porovnala s tabulkovou kritickou hodnotou pro zvolenou hladinu v´yznamnosti a vyhodnocovan´y poˇcet subjekt˚u.

Pokud je vypoˇctená hodnota menˇs´ı neˇz tabulková kritická hodnota, znamená to, ˇze nen´ı zam´ıtnuta nulová hypotéza, tedy, ˇze stˇredn´ı hodnota prvn´ıho souboru dat se neliˇs´ı od stˇredn´ı hodnoty druhého souboru. V opaˇcném pˇr´ıpadˇe je nulová hypotéza zam´ıtnuta a rozd´ıl mezi daty se dá povaˇzovat za statisticky významný.

5.2.1 EEG sign´ al

Ze zpracovaných 14 mˇeˇren´ı se u pˇeti z nich pro kaˇzdou partii objevilo pˇr´ı- liˇsné mnoˇzstv´ı artefakt˚u pˇresahuj´ıc´ıch 50 procent délky signálu. Konkrétnˇe ˇslo o mˇeˇren´ı ˇc. 7, 8, 12, 13 a 16, která z tohoto d˚uvodu nebyla do následné analýzy zapoˇc´ıtána.

K analýze EEG signálu jsem vyuˇzila fourierovu transformaci dostupnou v nástroji EEGLAB. Zpracovat jsem nechala frekvenˇcn´ı spektrum v rozmez´ı od 0 do 40 Hz u jednotlivých mˇeˇren´ı, nejprve pro elektrody ve frontáln´ı ˇcásti mozku u vˇsech ˇcást´ı hry a následnˇe zvláˇst’ v levé a pravé frontáln´ı ˇcásti pro stresovˇejˇs´ı úseky.

Nástroj EEGLAB umoˇzˇnuje vytvoˇrit spoleˇcné grafy spektráln´ı analýzy pro v´ıce subjekt˚u nebo podm´ınek, ˇcehoˇz jsem vyuˇzila a z´ıskala jsem t´ım pro kaˇzdého ˇsachistu celkem ˇsest graf˚u: jeden pro rozd´ıly ve frontáln´ı ˇcásti mozku po odehrán´ı a pˇred odehrán´ım tahu, dále opˇet z frontáln´ı ˇcásti pro prvn´ıch a posledn´ıch 50 s hry a koneˇcnˇe jeden graf z levé frontáln´ı ˇcásti a jeden z pravé pro obˇe stresovˇejˇs´ı ˇcásti hry.

Z vygenerovaných graf˚u jsem poté následuj´ıc´ım skriptem spouˇstˇeným v programu Matlab z´ıskala hodnoty kˇrivek:

(31)

V´ypis 5.2: Skript v jazyce Matlabu na generov´an´ı hodnot na kˇrivce.

h = f i n d o b j (gca,’ Typ e ’,’ l ine ’) x =get( h ,’ X d a t a ’)

y =get( h ,’ Y d a t a ’) y {1}

A koneˇcnˇe z hodnot fourierovy funkce jsem mohla vypoˇc´ıtat obsah plochy pod kˇrivkou, která mi poslouˇzila ke koneˇcnému zpracován´ı.

Prvn´ıch a posledn´ıch 50 sekund hry

Z´ıskané grafy ukazovaly podle pˇredpokladu rozd´ıly mezi kˇrivkami rozd´ıl- ných ˇcást´ı parti´ı (viz obr. 5.2, 5.3 a 5.4).

Obr´azek 5.2:Mˇeˇren´ı 6. – prvn´ıch a posledn´ıch 50 s.

(32)

Obr´azek 5.3: Mˇeˇren´ı 14. – prvn´ıch a posledn´ıch 50 s.

Obr´azek 5.4: Mˇeˇren´ı 17. – prvn´ıch a posledn´ıch 50 s.

(33)

Namˇeˇrené hodnoty pásma alfa pro prvn´ıch a posledn´ıch 50 s ve frontáln´ı ˇ

c´asti mozku jsou uvedeny v tabulce 5.2

Tabulka 5.2: Hodnoty p´asma alfa pro prvn´ıch a posledn´ıch 50 s ve front´aln´ı ˇ

c´asti mozku.

Mˇeˇren´ı ˇc. Prvn´ıch 50 s

Posledn´ıch 50 s

4 324,76 328,06

5 308,34 309,74

6 313,96 316,83

9 294,92 299,91

10 323,16 326,35

11 303,23 304,27

14 318,30 327,16

15 296,42 301,53

17 311,65 323,39

Z uvedené tabulky je zˇrejmé, ˇze se u vˇsech subjekt˚u potvrdil pˇredpoklad o vyˇsˇs´ıch hodnotách pásma alfa v posledn´ı ˇcásti hry. Jako dalˇs´ı krok jsem provedla Student˚uv párový t-test.

Testovac´ı kritérium vyˇslo 4,03, coˇz vzhledem k tomu, ˇze tabulková kri- tická hodnota pro hladinu významnosti 0,05 u dev´ıti subjekt˚u je 1,86, mohu ˇr´ıct, ˇze hypotéza se potvrdila a ˇze rozd´ıl mezi dvojicemi dat je statisticky významný.

V tabulce 5.3 jsou uvedeny hodnoty pro levou a pravou ˇcást frontáln´ı sféry u posledn´ıch 50 s hry.

(34)

Tabulka 5.3:Hodnoty pásma alfa pro levou a pravou ˇcást hemisféry frontáln´ı ˇ

c´asti mozku u posledn´ıch 50 s hry.

Mˇeˇren´ı ˇc. L P

4 329,99 332,71

5 310,46 311,81

6 318,37 321,04

9 307,68 308,37

10 334,71 324,35

11 302,27 308,34

14 340,28 331,76

15 303,82 309,48

17 339,93 330,35

Data pro pravou a levou hemisféru jsou mnohem ménˇe jednoznaˇcná neˇz u pˇredchoz´ı analýzy. Testovac´ı kritériumt = 0,47, coˇz znamená, ˇze nemohu zam´ıtnout nulovou hypotézu.

Po a pˇred odehr´an´ım tahu

Ze z´ıskaných graf˚u s kˇrivkami porovnávaj´ıc´ımi dobu po a pˇred odehrán´ım tahu jsem mohla poznat, ˇze rozd´ıly mezi obˇema ˇcástmi hry jsou minimáln´ı, pˇr´ıpadnˇe se liˇs´ı napˇr´ıˇc ˇsachisty. Na obrázku 5.5, 5.6 a 5.7 jsou ukázky z´ıskaných frekvenˇcn´ıch spekter.

Obr´azek 5.5:Mˇeˇren´ı 5. – po a pˇred odehr´an´ım.

(35)

Obr´azek 5.6:Mˇeˇren´ı 9. – po a pˇred odehr´an´ım.

Obr´azek 5.7: Mˇeˇren´ı 14. – po a pˇred odehr´an´ım

Následuj´ıc´ı tabulky 5.4 a 5.5 ukazuj´ı hodnoty pásma alfa pro jednotlivé analýzy.

ProvedenýStudent˚uv t-test potvrdil nulové hypotézy u obou analýz (hodnoty 1,54 pro frontáln´ı ˇcást pˇred odehrán´ım tah˚u a 1,23 pro porovnán´ı levé a pravé hemisféry).

(36)

Tabulka 5.4: Hodnoty pásma alfa pro ˇcásti hry po a pˇred odehrán´ım tah˚u.

Mˇeˇren´ı ˇc. Po

odehr´an´ı Pˇred

odehr´an´ım

4 331,35 343,48

5 313,49 321,39

6 319,73 329,36

9 300,53 299,50

10 322,90 324,34

11 308,79 307,27

14 330,18 328,38

15 299,93 300,91

17 325,00 322,78

Tabulka 5.5:Hodnoty pásma alfa pro levou a pravou ˇcást hemisféry frontáln´ı ˇ

cásti mozku u ˇcásti pˇred odehrán´ım tah˚u.

Mˇeˇren´ı ˇc. L P

4 317,06 342,29

5 312,19 314,78

6 317,72 321,73

9 303,01 295,99

10 325,68 323,01

11 304,57 309,97

14 329,90 326,86

15 298,81 303,00

17 317,06 324,04

(37)

Dalˇs´ı pozorov´an´ı

Vzhledem k tomu, ˇze fourierova transformace byla provedena pro hodnoty 0 Hz – 40 Hz, mohla jsem pozorovat také zmˇeny v jiných frekvenˇcn´ıch pásmech. Na grafech uvedených v pˇredchoz´ıch kapitolách je zˇretelnˇe poznat, ˇ

ze pro frekvence nad 14 Hz se jednotlivé kˇrivky také liˇs´ı, u nˇekterých subjekt˚u dokonce v´ıce neˇz alfa hodnoty. Do budoucna by bylo zaj´ımavé provést výzkum i pro vyˇsˇs´ı frekvenˇcn´ı pásma.

5.2.2 EDA sign´ al

Kv˚uli ˇspatnˇe nastavené citlivosti se v programu Ledalab objevovalo mˇe- ˇr´ıtko vodivosti v tis´ıc´ıch mikrosiemens m´ısto jednotek. Jednotky vodivosti jsou transponovanými jednotkami odporu, proto jsem u kaˇzdého signálu po- ˇ

c´ıtala se vztahem 25 mV = 1 µS.

Pravdˇepodobnˇe z d˚uvodu ˇspatné pˇrilnavosti elektrod k povrchu k˚uˇze, se u subjekt˚u ˇc. 7, 14 a 16 vyskytly oblasti s enormnˇe vysokými hodnotami vodivosti k˚uˇze nebo naopak minimáln´ımi po celou dobu mˇeˇren´ı. Jejich data jsem proto nezapoˇc´ıtala do analýzy.

Vyuˇzila jsem nab´ıdku kontinuáln´ı analýzy, kterou nab´ızel program Le- dalab. Tato funkce poskytovala typ zpracován´ı signálu, který jsem potˇrebo- vala – vygenerován´ı fázické sloˇzky (viz obr. 5.8).

Obrázek 5.8: Fázická sloˇzka EDA signálu.

Po z´ıskán´ı graf˚u s fázickou sloˇzkou jsem jiˇz mohla vypoˇc´ıtat poˇcty vrchol˚u v prvn´ıch a posledn´ıch 50 s partie. Jako hranici pro zapoˇc´ıtán´ı vrchol˚u jsem zvolila minimáln´ı výˇsku amplitudy 0,01 µS. Souhrn vˇsech mˇeˇren´ı s pr˚u- mˇernými poˇcty vrchol˚u je ukázán v tabulce 5.6.

(38)

Tabulka 5.6:Pr˚umˇern´y poˇcet vrchol˚u EDA sign´alu v prvn´ıch a posledn´ıch 50 s hry.

Mˇeˇren´ı ˇc. Prvn´ıch 50 s

Posledn´ıch 50 s

4 8,5 7,5

5 6 5,5

6 11,25 13,75

8 25,67 20,67

9 27,25 30,75

10 7,5 7,25

11 3,5 2,75

12 14,25 9,5

13 3,5 4,5

15 5,75 3,75

17 5,75 5,5

Vypoˇctená hodnota testovac´ıho kritéria se rovná 0,61, coˇz zdaleka nepˇre- vyˇsuje tabulkovou kritickou hodnotu t Studentova t-testu pro 11 subjekt˚u – 1,812. Hypotéza, ˇze v posledn´ı ˇcásti hry bude poˇcet vrchol˚u vyˇsˇs´ı se nepo- tvrdila.

(39)

6 Z´ avˇ er

Problematika, kterou jsem se zabývala v rámci bakaláˇrské práce, se tý- kala detekován´ım emoc´ı z mozkových vln a elektrodermáln´ı aktivity (EDA) u hraj´ıc´ıch ˇsachist˚u. Ke splnˇen´ı c´ıle jsem u namˇeˇrených dat porovnávala r˚uzné ˇcásti partie, které se liˇsily v emoˇcn´ım proˇz´ıván´ı a zkoumala jsem roz- d´ıly ve frekvenˇcn´ım spektru v pásmu alfa ve frontáln´ı ˇcásti mozku a také rozd´ıly v poˇctu odezev koˇzn´ı vodivosti (SCR).

Mým pˇredpokladem bylo, ˇze se budou liˇsit namˇeˇrené hodnoty signálu mozkové ˇcinnosti v prvn´ıch a posledn´ıch 50 sekundách partie, v ˇcástech hry po a pˇred odehrán´ım a zároveˇn, ˇze bude rozpoznatelný rozd´ıl v pravé a levé hemisféˇre frontáln´ı ˇcásti mozku pro nároˇcnˇejˇs´ı ˇcásti hry (posledn´ıch 50 sekund a ˇcást pˇred odehrán´ım). Dále jsem pˇredpokládala, ˇze poˇcet SCR bude rozd´ılný v prvn´ıch a posledn´ıch 50 sekundách partie.

Jako nejvhodnˇejˇs´ı typ statistické analýzy jsem vybrala Student˚uv párový t-test. Hypotéza byla potvrzena pro rozd´ıl ve frekvenˇcn´ım spektru u zaˇcátku a konce parti´ı. Hodnoty t-testu u dalˇs´ıch hypotéz, týkaj´ıc´ıch se frekvenˇcn´ıho spektra, byly pˇr´ıliˇs n´ızké, aby se rozd´ıly daly povaˇzovat za významné. U ana- lýzy poˇctu SCR a rozd´ılech v pravé a levé hemisféˇre v posledn´ıch 50 s hry jsem z´ıskala dokonce ˇc´ıslo menˇs´ı neˇz 1, coˇz ukazuje na pˇr´ıliˇs velký rozptyl hodnot.

Mˇeˇren´ı ˇsachist˚u se ukázalo být pomˇernˇe komplikované z hlediska dosa- ˇ

zen´ı optimáln´ıch podm´ınek, aby nebyli hráˇci rozptylováni bˇehem hry. Do budoucna by bylo ideáln´ı d˚ukladnˇeji zajistit soukrom´ı v laboratoˇri a oddˇelit oba hraj´ıc´ı ˇsachisty pˇrepáˇzkou. Pro dalˇs´ı mˇeˇren´ı za podobných podm´ınek bych doporuˇcila zajistit propojen´ı hardwarových signál˚u maˇckané myˇsi pˇri odehrán´ı tahu s programem, který zaznamenává stimuly, aby bylo moˇzné realizovat vyhodnocován´ıERP. Také bude vhodnˇejˇs´ı mˇeˇrit delˇs´ı partie neˇz jsou u bleskového ˇsachu, protoˇze ne kaˇzdý ˇsachista má s tak rychlou hrou zkuˇsenosti. Pro nahráván´ı parti´ı bych volila kvalitnˇejˇs´ı software.

(40)

Seznam tabulek

5.1 Souhrn z´ıskaných dat od mˇeˇrených subjekt˚u. . . 22 5.2 Hodnoty pásma alfa pro prvn´ıch a posledn´ıch 50 s ve frontáln´ı

ˇ

cásti mozku. . . 28 5.3 Hodnoty pásma alfa pro levou a pravou ˇcást hemisféry fron-

táln´ı ˇcásti mozku u posledn´ıch 50 s hry. . . 29 5.4 Hodnoty pásma alfa pro ˇcásti hry po a pˇred odehrán´ım tah˚u. 31 5.5 Hodnoty pásma alfa pro levou a pravou ˇcást hemisféry fron-

táln´ı ˇcásti mozku u ˇcásti pˇred odehrán´ım tah˚u. . . 31 5.6 Pr˚umˇerný poˇcet vrchol˚u EDA signálu v prvn´ıch a posledn´ıch

50 s hry. . . 33

(41)

Seznam v´ ypis˚ u

5.1 Pˇredzpracován´ı EEG signálu. . . 23 5.2 Skript v jazyce Matlabu na generován´ı hodnot na kˇrivce. . . . 26