Perché la mia curva di misurazione appare più liscia di prima?

Con le versioni 8.1.x abbiamo migliorato la rappresentazione dei segnali di misura nell’app eSense. Da allora le curve appaiono più tranquille e più nitide. In questa pagina spieghiamo che cosa c’è dietro e che cosa comporta per la valutazione delle sue misurazioni.

Perché era necessario un livellamento

Ogni misurazione contiene, accanto al segnale corporeo vero e proprio, anche una piccola quota di rumore di misura. Nell’eSense esso nasce al limite di risoluzione del sensore: l’eSense Skin Response risolve a passi di 0,01 microsiemens, l’eSense Temperature a passi di 0,01 gradi Celsius.

Finché i suoi valori sono alti, questo rumore si nota appena. Ma se la sua conduttanza cutanea si colloca tra uno e due microsiemens, il rumore costituisce una parte sensibile delle punte visibili. La curva appare allora irrequieta, benché dal punto di vista fisiologico accada poco. Nell’eSense Temperature lo stesso effetto è particolarmente evidente, perché la temperatura cutanea cambia comunque solo lentamente.

Che cosa fa il filtro

Usiamo un procedimento chiamato filtro One Euro. Si distingue da una semplice media in un punto essenziale: si adatta continuamente alla velocità del segnale.

• Finché il segnale cambia lentamente, il filtro leviga con decisione. Il rumore scompare in gran parte.
• Non appena si verifica un cambiamento reale e rapido, il filtro si apre subito e lo lascia passare inalterato e senza ritardo.

Una media classica non potrebbe farlo. Appiattirebbe ogni reazione e la sposterebbe nel tempo. È proprio ciò che volevamo evitare, perché nel biofeedback conta il riscontro immediato.

Le impostazioni del filtro sono calibrate separatamente per ciascun sensore, perché i segnali si comportano in modo diverso. La conduttanza cutanea cambia diversamente dalla respirazione, e la tensione muscolare diversamente ancora dalla temperatura cutanea.

Che cosa cambia per lei

La curva appare più tranquilla. L’andamento, il livello in microsiemens e tutte le salite marcate restano invariati.

Le reazioni restano pienamente visibili. Una salita della conduttanza cutanea, per esempio dopo un respiro profondo, un rumore o un pensiero, compare altrettanto rapidamente e altrettanto alta di prima.

Il numero di fluttuazioni spontanee può diminuire. L’app eSense conta le fluttuazioni spontanee (skin conductance responses, SCR) e le mostra come SCR al minuto. Questo numero dipende da quanto è irrequieto il segnale. Prima del livellamento, con valori bassi una parte del rumore veniva contata come fluttuazione. Quei conteggi erano troppo alti. Dal livellamento in poi questo non accade più, e per questo il suo tasso di SCR può risultare più basso di prima. Nel Biofeedback Snake compaiono allora più simboli verdi.

La sua attività vegetativa effettiva non cambia per questo. È cambiato soltanto ciò che veniva contato in più.

Come confronto misurazioni vecchie e nuove?

Restano pienamente confrontabili l’andamento della curva, il livello di base in microsiemens, l’escursione tra minimo e massimo e le salite e discese marcate.

Non è confrontabile uno a uno il numero di fluttuazioni spontanee (SCR e SCR al minuto) insieme alla classificazione cromatica che ne deriva, se una misurazione è antecedente e l’altra successiva all’aggiornamento. Ciò riguarda soprattutto le misurazioni con valori bassi.

Dalla versione 8.1.6 si aggiunge un secondo cambiamento che agisce nella stessa direzione: abbiamo rivisto il riconoscimento stesso delle fluttuazioni spontanee. Una salita da un minimo locale al massimo successivo conta ora come SCR se raggiunge almeno 0,02 µS in un intervallo compreso tra 1 e 20 secondi. Insieme, i due cambiamenti fanno sì che non debba mettere direttamente a confronto valori SCR situati ai due lati di questo confine di versione. I dettagli sono in Risposta di conduttanza cutanea (SCR).

Se segue l’andamento del suo allenamento su un periodo lungo, è preferibile confrontare misurazioni dello stesso periodo.

A che cosa conviene guardare invece

Soprattutto con valori bassi, il numero di fluttuazioni non è la grandezza più significativa. Due altre osservazioni sono più utili:

1. Il livello di base lungo la sessione. La sua curva scende nel corso della misurazione? È un buon indizio di rilassamento crescente.
2. Le escursioni marcate. Se la sua conduttanza cutanea sale chiaramente in un punto e poi torna lentamente a scendere, vale la pena chiedersi che cosa sia successo in quel momento. Reazioni di questo tipo dicono più sulla sua reattività vegetativa di qualsiasi conteggio.

Per quali sensori vale tutto questo?

Il livellamento è attivo per eSense Skin Response, eSense Temperature, eSense Respiration, eSense Muscle ed eSense Pulse, ciascuno con la propria calibrazione.

E l’esportazione CSV? Sono ancora dati grezzi?

Sì. Il filtro agisce anche sui dati registrati, ed è una scelta consapevole.

Il motivo sta in ciò che il filtro rimuove. I sensori eSense Skin Response, Temperature e Respiration trasmettono il loro segnale di misura come segnale audio analogico attraverso la presa jack. L’app converte questo segnale audio in valori di misura. In tale conversione si genera, all’estremo inferiore della risoluzione, un rumore di origine tecnica. Proviene dalla catena di misura, non dal suo corpo. Rimuovendo quel rumore non falsifichiamo quindi i suoi dati, ma li liberiamo da una componente di disturbo che comunque non le appartiene. Il suo segnale fisiologico resta intatto, incluse tutte le reazioni rapide.

Per lei c’è un vantaggio pratico: la curva che vede nell’app durante la misurazione è esattamente la curva che ottiene tracciando il suo file CSV in Excel, Python o MATLAB. Entrambe mostrano la stessa cosa.

Perché tutto ciò resti comprensibile e verificabile, pubblichiamo integralmente il procedimento. Usiamo il filtro One Euro di Casiez, Roussel e Vogel (CHI 2012). L’implementazione di riferimento è pubblicamente disponibile su github.com/casiez/OneEuroFilter. Il filtro è composto da una ventina di righe di codice e può essere riprodotto in qualsiasi linguaggio. Ha tre parametri, che abbiamo scelto in modo diverso per ciascun sensore:

Sensore	minCutoff	beta	dCutoff
eSense Skin Response (µS)	0,3 Hz	0,3	1,0
eSense Temperature (°C)	0,12 Hz	0,007	1,0
eSense Respiration (RA)	1,0 Hz	0,02	1,0

minCutoff è la frequenza di taglio quando il segnale è tranquillo, beta determina quanto il filtro si apre in presenza di cambiamenti rapidi e dCutoff leviga la velocità di variazione usata internamente. Per lo Skin Response, beta è stato scelto volutamente alto, perché le vere fluttuazioni spontanee compaiono rapidamente e devono passare senza ostacoli. Per il Temperature, beta è molto basso, perché la temperatura cutanea cambia comunque lentamente e lì c’è quasi soltanto rumore da rimuovere. Per il Respiration, la frequenza di taglio si colloca volutamente tra la frequenza respiratoria e la banda di rumore, così che la respirazione passi senza attenuazione.

Se lavora scientificamente con i dati e ha domande sul procedimento, si rivolga pure al nostro supporto.

I miei valori sono in generale molto bassi. Che cosa posso fare?

Valori stabilmente inferiori a 1 microsiemens indicano di solito un contatto cutaneo insufficiente. In tal caso verifichi quanto segue:

• Usi elettrodi in gel o adesivi freschi. Le confezioni aperte si seccano nel corso dei mesi e conducono peggio. Le conservi ermeticamente.
• Si lavi le mani con acqua pulita prima della misurazione e le asciughi bene. Disinfettanti e creme per le mani peggiorano il contatto.
• Prema gli elettrodi su tutta la superficie e attenda uno o due minuti dopo averli applicati, prima di avviare la misurazione.

Maggiori dettagli nell’articolo I valori della risposta cutanea eSense sono molto piccoli.