Skin Conductance Response (SCR)

Was sind Skin Conductance Responses (SCR)?

Skin Conductance Responses (SCR) sind kurze, phasische Schwankungen des Hautleitwerts über dem tonischen Grundniveau. Der eSense Skin Response zählt erkannte SCR pro Minute. Nutzen Sie die SCR/min, um Ihre Reaktionen während des Entspannungstrainings zu beobachten. Verwenden Sie die folgenden bisherigen Mindfield-Erfahrungsbereiche auch bei neueren Sitzungen als grobe Orientierung innerhalb einer Sitzung.

Der Hautleitwert besteht aus einem tonischen, langsam veränderlichen „Level“ und phasischen, kurzzeitigen „Reaktionen“. Diese phasischen Reaktionen heißen Skin Conductance Responses (SCR).

SCR/min beschreibt die Häufigkeit erkannter Reaktionen, µS den gemessenen Hautleitwert. Fachliche Grundlagen zur elektrodermalen Aktivität finden Sie unter [1]. Die bisherigen Mindfield-Erfahrungsbereiche werden vorerst als grobe Praxisorientierung weitergeführt: 0–5 SCR/min eher entspannt, 6–9 SCR/min angeregter, ab 10 SCR/min deutlich stärker angeregt und über 16 SCR/min sehr stark angeregt. Sie entstanden mit der früheren Zählweise bis einschließlich App-Version 8.1.3 und sind keine wissenschaftlichen Normbereiche; eine Neukalibrierung für die ab 8.1.6 dokumentierte Erkennung steht noch aus. Nutzen Sie die Bereiche auch bei neueren Sitzungen zur groben Einordnung innerhalb einer Sitzung. Bewerten Sie Fortschritte im Vergleich mit Ihrem eigenen Ausgangswert bei gleicher Erkennung. Auch freudige Erregung kann den Wert erhöhen. Wird Ihr Wert beim Entspannungstraining höher, legen Sie die Hand ruhig ab, entspannen Sie bewusst und vergleichen Sie den weiteren Verlauf mit Ihrer eigenen Ruhephase.

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[1] Boucsein, W. (2012). Electrodermal Activity (2nd ed.). Springer, New York. DOI: 10.1007/978-1-4614-1126-0.

[2] Boucsein, W., Fowles, D. C., Grimnes, S., Ben-Shakhar, G., Roth, W. T., Dawson, M. E., & Filion, D. L. (2012). Publication recommendations for electrodermal measurements. Psychophysiology, 49(8), 1017–1034.

Beginnen Sie mit einer 10-minütigen Ruhe-Ausgangsmessung, ohne dabei die Werte zu beobachten. Notieren Sie danach SCR/min, den Mittelwert in µS und Ihre empfundene Anspannung. Vergleichen Sie diese Aufzeichnung im App-Archiv mit weiteren gleich langen Ruhe- und Trainingsmessungen: gleiche App-Version und Erkennung, gleicher Elektrodentyp und dieselbe Position, möglichst gleiche Tageszeit und ähnliche Raumtemperatur. Notieren Sie die verwendete App-Version selbst, wenn sie an der Aufzeichnung nicht erkennbar ist. Üben Sie beim Entspannungstraining, Ihre SCR/min über mehrere Sitzungen gegenüber Ihrem eigenen Ausgangswert zu senken; Sie müssen nicht 0 SCR/min erreichen. Legen Sie nach einem Wechsel der Erkennung eine neue Ruhe-Ausgangsmessung an, statt den Unterschied zum alten Zähler als Trainingserfolg zu werten.

Der Mittelwert in µS enthält das Grundniveau und die während der Messung auftretenden SCR. Viele Ausschläge können ihn erhöhen; er ist deshalb nicht dasselbe wie ein isoliert bestimmtes tonisches Grundniveau. Wählen Sie zur Beurteilung Ihres Grundniveaus eine ruhige Phase mit wenigen und kleinen SCR und notieren Sie deren Leitwert. Üben Sie bei Ihrem Entspannungstraining, dieses persönliche Niveau unter gleichen Messbedingungen zu senken. Vergleichen Sie dafür gleich lange ruhige Phasen. Steigt der Wert ohne erkennbaren Grund fortlaufend an, sitzen die Elektroden möglicherweise zu straff und die Haut darunter schwitzt; lockern Sie sie etwas und wiederholen Sie die Messung.

Wir haben die SCR/min in der eSense App farblich gegenzeichnet. Wenige SCR/min sind grün bzw. gelb und hohe SCR/min sind orange oder rot. Während einer Messung werden die erkannten SCR/min in der Kurve direkt passend eingefärbt. Zwei Beispiele direkt aus unserer App sehen Sie hier:

Die rechten Diagramme zeigen die Zeitanteile mit steigenden, fallenden und gleichbleibenden Messwerten. Vergleichen Sie gleich lange Ruhe- und Übungsphasen: Probieren Sie ruhiges, angenehmes Atmen oder bewusstes Lockern der Muskeln aus und beobachten Sie, ob der Leitwert häufiger fällt oder gleich bleibt und weniger SCR auftreten. Notieren Sie, welche Übung Ihnen dabei hilft. Kehren Sie nach einer Phase mit deutlichen Anstiegen wieder zur Ruhe zurück und prüfen Sie die Erholung. Steigende Werte können auch Interesse oder positive Aufregung begleiten; beurteilen Sie den Verlauf zusammen mit der Situation und Ihrem Empfinden.

Wie die App eine Spontanfluktuation erkennt (ab Version 8.1.6)

Ab App-Version 8.1.6 ist folgende Erkennung dokumentiert: Die App betrachtet den Anstieg von einem lokalen Minimum zum darauf folgenden Maximum. Er zählt als SCR, wenn er mindestens 0,02 µS erreicht und seine Anstiegszeit zwischen 1 und 20 Sekunden liegt. Prüfen und notieren Sie vor einer Vergleichsreihe Ihre App-Version. Die weiter unten beschriebene Vier-Schritte-Erkennung gilt für die frühere Erkennung bis einschließlich 8.1.3. Zusätzlich enthält die App eine Plausibilitätsprüfung gegen Kontakt- und Sättigungsartefakte. Prüfen Sie bei unplausiblen Zählwerten zuerst den Elektrodenkontakt und halten Sie die Hand ruhig.

Boucsein et al. (2012, Abschnitt 3.1)[2] beschreiben Amplitudenkriterien von 0,01 bis 0,05 µS, deren Wahl von den Messbedingungen und dem Geräterauschen abhängt. Die Herstellerdokumentation beschreibt für den eSense Skin Response Schritte von 0,01 µS und begründet die Schwelle von 0,02 µS damit, dass ein einzelner Auflösungsschritt noch nicht als Reaktion gezählt werden soll. Für den Anstieg vom Reaktionsbeginn bis zum Maximum nennen Boucsein et al. typischerweise 0,5 bis 5 Sekunden. Das für die App ab Version 8.1.6 dokumentierte Fenster von 1 bis 20 Sekunden weicht davon ab. Die Publikation validiert weder die Geräteauflösung noch die Erkennungskriterien der App.

Praktisch heißt das: Die SCR-Rate hängt jetzt weit weniger davon ab, wie ruhig oder unruhig das Signal insgesamt ist. Bei niedrigen Messwerten wurde vorher ein Teil des Messrauschens als Fluktuation mitgezählt. Halten Sie die Messhand ruhig und prüfen Sie bei sprunghaften, unplausiblen Änderungen zuerst den Elektrodenkontakt. Werten Sie eine niedrigere SCR-Rate direkt nach einem App-Wechsel nicht allein als bessere Entspannung.

Lassen sich ältere und neuere Messungen vergleichen?

SCR-Werte aus Messungen vor Version 8.1.6 lassen sich nicht eins zu eins mit neueren vergleichen. Das betrifft die Anzahl der Spontanfluktuationen, den Wert SCR pro Minute und die daraus abgeleitete Farbeinstufung. Der Kurvenverlauf, das Grundniveau in Mikrosiemens sowie die deutlichen Anstiege und Abfälle bleiben dagegen vergleichbar. Beginnen Sie für die Bewertung weiterer Fortschritte eine neue Ausgangsmessung mit Ihrer verwendeten Version.

Eine zweite Änderung wirkt in dieselbe Richtung. Seit den Versionen 8.1.x glättet die App das Messsignal mit einem adaptiven Filter, wodurch die Anzahl der gezählten Fluktuationen ebenfalls geringer ausfallen kann. Was dieser Filter tut und was er nicht tut, erklären wir unter Warum sieht meine Messkurve glatter aus als früher?.

Für den Archivvergleich von SCR/min und Farbeinstufung wählen Sie Messungen mit derselben App-Version und Erkennung sowie möglichst gleichen Messbedingungen; die zeitliche Nähe allein genügt dafür nicht. Kurvenverlauf, Grundniveau in µS und deutliche Anstiege und Abfälle können Sie auch mit älteren Aufzeichnungen vergleichen. Ist die frühere Version unbekannt, legen Sie für den Vergleich der SCR/min eine neue Ausgangsmessung an.

Die bisherigen Mindfield-Erfahrungsbereiche 0–5, 6–9, ab 10 und über 16 SCR/min werden vorerst auch für neuere Sitzungen als grobe Praxisorientierung weitergeführt. Sie entstanden mit der früheren Zählweise; eine Neukalibrierung für die ab Version 8.1.6 dokumentierte Erkennung steht noch aus. Sie sind keine wissenschaftlichen Normbereiche. Ordnen Sie damit den Verlauf innerhalb einer Sitzung grob ein und bewerten Sie Ihren Trainingsfortschritt am eigenen Ausgangswert unter gleichen Bedingungen und bei gleicher Erkennung. Mischen Sie die beiden Zählweisen nicht in einer Fortschrittsbewertung.

So funktionierte die Erkennung bis Version 8.1.3

Die frühere Beschreibung lassen wir stehen, weil viele Anwenderinnen und Anwender Messreihen besitzen, die über diese Versionsgrenze hinausreichen. Bis einschließlich Version 8.1.3 war das Erfassen und Berechnen der SCR ein Kreislauf aus vier Schritten:

1. Überwachungs-Zustand
2. Ermitteln ob ein Signalanstieg tatsächlich ein SCR ist
3. Erfassen und Berechnen der SCR und asynchrones Abhören der SCR-Erholungsphase
4. Erholungsphase und Ende der Fluktuation

Überwachungs-Zustand		Ermitteln ob ein Signalanstieg tatsächlich ein SCR ist
Erholungsphase und Ende der Fluktuation		Erfassen und Berechnen der SCR und asynchrones Abhören der SCR-Erholungsphase

Die 4 Schritte im Detail

1. Überwachungs-Zustand

Der Zyklus beginnt im ersten Schritt, dem Überwachungs-Zustand („listening state“ in Englisch). Dies ist der Standardzustand.

2. Signalerhöhung ermitteln

Es gibt zwei Möglichkeiten den Start eines SCR zu erkennen. Die Werte können entweder mit einem kleinen Schritt langsam oder mit einer großen Amplitude sehr schnell ansteigen. Dies schafft die folgenden Bedingungen:

1. Das Signal steigt ständig für 2 Sekunden an
2. Die Differenz zwischen dem aktuellen Signal und dem vorgeblichen Basiswert (dem Wert, der als erster Wert im ansteigenden Wert angenommen wird. Auf dieser Stufe wird er jedoch noch nicht als Basiswert bestätigt) und ob dieser größer als 0,5 Mikrosiemens ist.
   In einfachen Worten, die App reagiert auf eine plötzliche Werterhöhung und bestätigt diese, wenn die Schwankung beginnt und wartet nicht 2 Sekunden (wie bei der ersten Bedingung oben).

Wenn das Signal während einer Erhöhung nur um 0,1 Mikrosiemens fällt, steigt die App aus diesem zweiten Schritt heraus und kehrt zum ersten Schritt (dem Überwachungs-Zustand) zurück. Andernfalls wird mit den nächsten beiden Schritten 3 und 4 fortgefahren.

3. Erfassung und Berechnung der SCR (Fluktuation)

Wenn eine der beiden Bedingungen aus dem zweiten Schritt oben erfüllt ist, leitet die App in diesem dritten Schritt die Fluktuation ein. Das erste Signal der Fluktuationsperiode ist der Basiswert eines Fluktuationssignals. Während der gesamten Fluktuationsperiode detektiert die App die sich ständig ändernde Amplitude. Anschließend berechnet die App die SCR-Ereignisse global und innerhalb eines ein-minütigen Zeitfensters. So kommt auch der Wert SCR/min zustande.

4. Einleitung der Erholungsphase

Es wird angenommen, dass die Fluktuation in die Erholungsphase (dem Ende der Fluktuation) eintritt, wenn das Signal um mehr als 50% von der größten Amplitude der Fluktuationsperiode abfällt.

Dies ist auch der Schritt, bei dem die Farbe im Diagramm geändert wird (basierend auf der Anzahl der aufgetretenen SCR-Ereignisse). Die Farben für den SCR-Hintergrund werden ebenfalls berechnet (durch Unterteilen der Zeitintervalle in gleiche Segmente und Abrufen der Summe der SCR-Ereignisse von jedem Segment).