Skin Conductance Response (SCR)

Der Hautleitwert besteht im Wesentlichen aus zwei Komponenten, einem tonischen, statischen „Level“ und den phasischen, fluktuierenden „Reaktionen“, üblicherweise als „Skin Conductance Responses“ (SCR) bezeichnet.

Während sich das „Level“ gut im Mittelwert der Messwerte widerspiegelt, misst der eSense Skin Response auch die Anzahl ihrer Skin Conductance Responses (SCR) pro Minute. Prinzipiell deutet eine höhere Zahl von SCR pro Minute auf mehr Stress hin. Erfahrungswerte, die sich mit der Fachliteratur[1] decken, ergeben, dass ein „entspannter“ Bereich zwischen 0 und 5 SCR pro Minute liegt. Bei 6-9 SCR/min beginnt ein angeregterer Zustand. Ab 10 und gar über 16 SCR pro Minute kann man von hohem, beziehungsweiße sogar sehr hohem Stress ausgehen.

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[1] Boucsein, W. B. (2011). Electrodermal Activity (2. Aufl.). Berlin, Deutschland: Springer.

[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.

Die SCR eignen sich hervorragend, um Biofeedback-Sitzungen untereinander zu vergleichen. Wenn Ihr Trainingsziel eine Stressreduktion ist, sollten Sie die Anzahl an SCR/min über mehrere Sitzungen verringern. Im Archiv der App können Sie Ihre Sitzungen untereinander vergleichen.

Der Mittelwert in µS einer Sitzung ist ein Indikator für das „Level“, also wie hoch Ihr Grundniveau an Anspannung oder Entspannung ist. Auch dieses sollten Sie im Verlauf eines Stressreduktions-Trainings versuchen zu verringern. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass der Mittelwert auch die SCR einschließt und damit bei vielen SCR/min verfälscht wird. Sie sollten also eine möglichst ruhige Phase mit kleinen SCR-Wert nutzen um Ihr eigenes „Stresslevel“ in µS zu bestimmen.

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:

In den rechten Diagrammen ist zusätzlich das Verhältnis der Zeiten zu sehen, in denen die Messwerte gestiegen, gefallen oder gleichgeblieben sind. Mit zunehmendem Stress steigt die Kurve häufiger und länger an, als dass sie gleichbleibt oder abfällt. Auch dies ist ein idealer Parameter zur Auswertung und zum Vergleich von Biofeedback Sitzungen.

Wie die App eine Spontanfluktuation erkennt (ab Version 8.1.6)

Mit der App-Version 8.1.6 haben wir die Erkennung der Spontanfluktuationen überarbeitet. Die App betrachtet jetzt den Anstieg von einem lokalen Minimum zum darauf folgenden Maximum. Dieser Anstieg zählt als SCR, wenn er mindestens 0,02 µS erreicht und zwischen 1 und 20 Sekunden dauert.

Die Amplitudenschwelle orientiert sich an den Publikationsempfehlungen der Society for Psychophysiological Research[2]. Dort wird für Geräte mit feiner Auflösung eine Untergrenze von 0,01 µS genannt. Der eSense Skin Response löst in Schritten von 0,01 µS auf; mit 0,02 µS liegen wir eine Stufe darüber, damit ein einzelner Auflösungsschritt nicht bereits als Reaktion gilt. Das Zeitfenster von 1 bis 20 Sekunden ist weiter gefasst als die dort für Laborbedingungen genannten 1 bis 5 Sekunden, damit auch langsamere Anstiege erfasst werden.

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.

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.

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?.

Wenn Sie Ihren Trainingsverlauf über einen längeren Zeitraum verfolgen, vergleichen Sie am besten Messungen aus demselben Zeitraum miteinander.

Zu den Bändern von 0 bis 5, 6 bis 9, 10 bis 15 und ab 16 SCR pro Minute gehört ein offener Hinweis: Sie wurden gegen die frühere Zählweise kalibriert. Wir prüfen sie erneut, sobald genügend Messungen mit der neuen Erkennung vorliegen.

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).