Arduino窥视无意识的镜子

描述

从 KGJung 到当代测谎师的漫长道路。进步是显而易见的，但也许失去了一些重要和必要的东西？让我们试着用 Arduino 弄清楚并解决问题。

“啊哈，进入无意识状态的镜子！” ——卡尔·荣格

如果你有兴趣，Arduino板，一些便宜的组件，有耐心去理解几个简单但基本的规律，那么你就有机会像Jung 一样拥有同样令人印象深刻的设备和方法。

这个故事是关于认真观察人类皮肤的皮肤电活动- 100 多年来最流行的心理生理反应。

皮肤电活动 (EDA) 的科学研究始于 1900 年代初期。CG Jung于 1906 年出版的题为“词分析研究”的书是第一个提到在精神分析中使用 EDA 工具的书。 . 荣格对 EDA 监控印象深刻，据称他哭了，“啊哈，窥视无意识的镜子！” 荣格在他的书中描述了他在咨询中使用该设备的情况，并且这种使用一直持续到各种从业者身上。

荣格和他的追随者正在研究的方法是什么，硬件是什么？第一个发现精神状况对电流计影响的教授是 Tarchanoff 教授，他于 1890 年在Pflugers Archiv fur Physiologie 上发表了一篇论文，题为“人体皮肤中的电流现象与感觉器官的刺激和各种形式的心理有关活动”。他使用管状不可极化粘土电极，通过吸湿棉垫与皮肤连接，长 10 至 15 厘米，用盐溶液饱和。它们连接到迈斯纳和迈耶斯坦检流计上。

镜子的偏差通过距离检流计三米的望远镜记录下来。刻度在零点的每一侧被划分为 50 厘米，这些又被划分为毫米。检流计非常敏感，以至于青蛙坐骨神经的神经流使镜子偏转得如此之多，以至于刻度上的所有分区都被忽略了。电极在不同时间被施加到身体的不同部位，例如手和手指、脚和脚趾、脸、鼻子、耳朵和背部。

请注意，这是前电子和前计算机的时代。但是我们在荣格书中有一些关于这个时代的记录。

让我们暂时搁置一下，看看当电子设备进来时发生了什么。看维基百科的图片（电皮肤活动）。

以及现代测谎仪的记录：

很相似，不是吗？哪个更准确，哪个更符合实际？事实证明，要明确回答这样一个问题并不容易。你必须试着去理解事物的本质。但首先 - 另一个记录 - 现在来自我使用 Arduino 和 Processing 的项目。

又是一个类似的，只是好像更清晰和更确定的图像。现在我们将非常详细但简短地处理实质内容。

首先，出现了一个基本问题。这 4 张（图 3 - 图 6）图片中的任何一张都是真实的吗？这些图片中是否至少有一张显示了电极下皮肤上发生的电过程？答案是：明确而明确——不！然后，我们是否在理论上知道，我们是否可以实际记录那里发生的事情？答案是——是的！下图显示了我使用 Arduino 对 EDA 的原始注册。

这是什么？它是不同频率和强度的连续电磁场产生的交流电压在人体皮肤电极间电阻上的感应，也称为测量噪声。这就是使高质量生物信号记录仪变得非常复杂和昂贵的设备的原因，例如所有心电图仪、脑电图仪、肌电图仪，以及更接近我们的测谎仪 - 执行高度标准化和经过认证的测谎过程的设备。

你如何与之抗争？正如我们将立即看到的，这与我的项目直接相关。

首先，需要将一个人放在一个特殊的金属笼子里来记录高质量的电生理参数，而这在大约 30-40 年前是绝对必要的。这也是我个人科学经验的一部分。

但主要的东西一直是，而且今天实际上仍然是唯一的——它是极其复杂的电子产品。在各种滤波器的帮助下，它执行将有用信号从噪声中分离出来的主要任务，方法是预先对其进行非常强烈的放大，然后将其直接传输到写入设备或深入分析到计算机。

通常，计算机会接收已过滤和纯化的信息。

因此，为了更好地理解我的项目的新颖性，让我们以以下框图的形式展示这个过程：1）原始信号 ---> 2）放大 ---> 3）从噪声中分离 ---> 4）计算机处理---> 5）显示。在我们的示例（图 4 和图 5）中，数据是直接从该方案中获得的。

现在让我们问自己一个有趣的问题。为什么荣格的记录（图 3）是干净的？答案是出乎意料的——镜子电流计电缆的惯性提供了清晰的图像——它的同相振荡能力只有在皮肤电的最慢变化时才会发生，而不是在快速有害的交流电势时。尽管当时科学家们自己可能并不知道，但正是一个成功的巧合使他们能够做出根本性的发现。

现在——直接回到我的项目。又是一个有趣的问题——但为什么我的记录（图 6）是干净的？我不像荣格那样使用惰性电流计。我也没有任何电子奇迹作为测谎仪。如果我们看一下框图，我们就会发现没有其他东西存在——它只能通过计算机程序来实现。

那么有人要问了——如果仅用计算机就已经有可能获得如此干净和信息丰富的数据，那么为什么要花费精力和金钱来制造所有这些极其复杂的电子生物电位放大器呢？

答案很明确——电脑太慢了。你的本能反应更有可能是明确的抗议——不可能！现在我们又回到了我的项目中。好吧，我们现在必须了解在这种特殊情况下什么是慢，什么是快，什么是很多，什么是一点。然后至少荣格可用的选项将掌握在您手中。更重要的是，你的机会会更高！

此时，问题就变得非常具体了——我们到底想记录和理解什么？这在原则上是否可行，具体的路径是什么最好的。简单明了——我们想通过身体产生的信号来了解我们的精神、情绪和潜意识，这些信号可以客观地为我们记录下来。该信号是一种定向反应，或者特别是它的植物成分，即交感神经系统的活动，它与人类手脚汗腺的活动高度相关。

出汗可以通过多种方式测量，但最常见的是测量皮肤电阻或电导率。我们坚持下去。因此，虽然非常简短，但有必要具体了解 - 汗腺功能中的哪些过程对应于 EDA 曲线。

皮肤很厚，但只有它的顶部 - 角质层具有高电阻。但它被汗腺穿透。喇叭层本身的阻力实际上不会因为我们感兴趣的临时情绪变化而改变。汗腺独立工作 - 汗液不是均匀分布的，而是以单个部分的形式，在该区域的所有腺体中同步发生。

一部分汗液的形成和随后通过汗腺出口的排放被电反映为皮肤的单一电流反应（皮肤电活动 (EDA) 的特定成分）。出口开口的扩大导致阻力急剧下降，随后通道缓慢、指数地变窄，这与我们感兴趣的过程几乎没有关系——它几乎完全取决于皮肤的弹性。电阻随时间变化的这种发展（我附上的图表，图 6）具有如此独特的形状，它不能与其他任何东西混淆，肉眼很容易看到。

现在 - 一个非常基本的方法问题 - 我们应该有多少测量（参考点），以便我们可以用自己的眼睛和理解来最佳和充分地感知这个过程，以便获得有关我们感兴趣的过程的正确信息。如果我们目前对所谓的潜伏期不是特别感兴趣，那么实践表明，我们将结果以图形方式每 200-1000 毫秒延迟一次就足够了，即每秒 1-5 次。这一领域的大多数科学研究都证实了这一点。

通过一个简单的程序，借助 Arduino Uno，我们每秒可以进行多达 4000 次测量，因此 - 在 200 毫秒内进行 800 次测量，在 0.5 秒内进行 2000 次测量。事实证明，这足以获得非常高质量的 EDA 记录，并且可以用作许多不同的更深层次的自我知识和自我开发程序的基础，包括便携式设备和具有处理的计算机屏幕投影程序。我的此类程序范围达到几十个。

作为通过这种方式将 EDA 曲线从有害层中完全移除的演示，我将展示一些图像。积分曲线红点之间的距离为 0.5 秒。您可以清楚地看到并数出 2 个红点之间的 25 次振荡，这是很自然的，因为这种有害感应的主要部分是由电网引起的干扰，即 - 50 Hz。

技术推荐。这些图像（图 7、9-11）是通过将非集成数据传输到计算机获得的，即传输每个 Arduino 测量值。这样做并不明智，这里仅使用该技术来获取这些演示图像。在实际工作中，这是以不同的方式完成的——主要数据处理由 Arduino 执行，已经处理的数据被发送到计算机——每 200-1000 毫秒一次。它正在发生得更好、更安全、更清洁。它适用于我的许多程序，其中一些见解可以在随附的图片中找到。

例如，借助程序（图 12），我们可以轻松地以图形方式观察这些主动和被动阶段 - 红色条表示主动阶段，绿色 - 被动阶段。压力越大，红色越多，因此绿色条越少。

这种相分离打开了将整个测量时间分为两部分的可能性 - 主动和被动，允许创建几个特殊的抗压力认知和训练计划（图 13、14）。

最后，我当然想说，我们被排除在许多物理、生物物理和心理生理学细节的讨论之外。这样做是为了使该描述不会变得不可读。请注意，我们只触及了过程的表面。皮肤的电现象实际上是非常多才多艺的、深刻的和耐人寻味的。如果有这样的条件，我会讲很多，并在其他项目中演示。

由于篇幅关系，我也不再继续分析：从荣格到现在——重要的东西是否还没有丢失。答案：是迷失的，事实、科学作品的分析、测量、计算清楚地证明了这一点。我希望在未来的项目中逐步做到这一点。

为了表明上述考虑是基于现实的，我将展示一个带有特定程序的具体设备：

动态应力水平指示器

设备有一个标准的塑料外壳，上面有两个电极，可以放置一只手的两个手指。上表面有 10 个 LED，5 个红色和 5 个黄色。这就是与这个特定项目相关的全部内容。由于这个设备是为了实现很多类似的程序，所以除了输入、输出等之外，它还包含了几个开关，这里我就不具体描述了。

读数每 200 毫秒更改一次。程序计算平均 EDA 电平并始终记住以前的 EDA 数据。如果当前值（皮肤电导率）高于之前的值，则认为在此测量中自发 EDA 是固定的。程序计算 10 个测量周期内的自发反应次数，并显示如下：如果自发 EDA 固定 10 秒，则不亮。如果在 10 秒内检测到 1 个自发 EDA - 九个灯亮，因此所有五个都是黄色的，剩下的四个是绿色的。等等。最后，如果在单次测量中没有自发反应，那么所有十个灯都亮着——这是根据这个 ALGAL16 程序可以记录的最大安静状态。此外，张力（应力）越低，声音越低

警告！

理论材料和设备仅用于自学目的。它们不用于诊断或治疗目的，也不能用于其他人，每个人都只能在自己身上尝试，承担所有可能的风险。如果有人有兴趣在此基础上构建更广泛适用和可认证的设备，那么我会对不同类型的合作感兴趣。

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推荐读物

用检流计和呼吸计对正常和精神错乱的人进行心理物理调查。大脑，第二部分，1907 年，由纽约哥伦比亚大学精神病学临床教授 F. Peterson 医学博士和苏黎世精神病学私人讲师 C. Jung 医学博士（来自苏黎世精神病学诊所），第 154-218 页。

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