Tarkka, mitattu tieto stressitasoista auttaa ylikuormitustilojen ennaltaehkäisyssä. Stressin pitkäkestoinen seuranta on mahdollista. Siihen on tarjolla käyttäjäystävällisiä ja normaaliarkeen sopivia menetelmiä.
Laboratoriossa mitattu stressi ei kerro arkielämästä
Laboratoriomittaukseen soveltuvia stressinseurannan menetelmiä on ollut saaatavilla vuosikymmenien ajan. Näitä ovat esimerkiksi monilla tarkoilla sensoreilla tehtävä syke- ja sykevälinvaihtelun mittaus, erikoisosaamista vaativat mittaukset (sydänsähkökäyrän ja verenpaineen pitkäaikaisrekisteröinnit, autonomisen hermoston testit) sekä biokemialliset määritykset (hormonaaliset ja immunologiset määritykset verestä, syljestä, virtsasta).
Laboratorio-olosuhteissa tehdyissä mittauksissa saadaan monipuolista ja tarkkaa tietoa. Laboratoriomittareilla on kuitenkin mahdotonta mitata stressitason vaihteluja arkielämässä.
Kannettavat laitteet soveltuvat pitkäkestoiseen mittaukseen
Stressin pitkäkestoinen seuranta on mahdollista vain kannettavilla laitteilla, joista ei koidu käyttäjälleen kohtuutonta vaivaa. Aktiivisuus- ja muut hyvinvointimittarit ovat tuoneet mahdollisuuden ymmärtää omaa fysiologiaa jokaisen ulottuville. Osa mittareista tekee päätelmiä myös käyttäjän stressitasosta.
Kliinisessä käytössä olevia fysiologisia mittausmenetelmiä stressin viikkoja tai kuukausia kestävään seurantaan ei vielä ole.
Korostus: Tällä hetkellä jatkuvaa ja pitkäaikaista stressin seurantaa voi tehdä sykevälivaihtelua tai ihon sähkönjohtavuutta mittaamalla.
Sykevälivaihtelu
eng. heart rate variability (HRV)
Terve sydän ei syki jatkuvasti samaan tahtiin. Sykevälivaihtelu tarkoittaa peräkkäisten sydämenlyöntien välisen ajan variaatiota. Sykeväli vaihtelee levossa kymmenistä jopa sataan millisekuntia.
Miksi sykeväli vaihtelee?
Sykevälivaihtelu on kehon keino säädellä optimaalista verenkiertoa erityisesti aivoihin. Mitä enemmän vaihtelua lyöntien välissä on, sitä suurempi on parasympaattisen hermoston aktiivisuus – eli elimistön palauttavat toiminnot tekevät tehtäviään hyvin. Esimerkiksi pakene tai taistele -reaktio aktivoi sympaattisen hermoston, ja parasympaattinen toiminta menee pois päältä. Tällöin sykevälivaihtelu pienenee sydämen takoessa jatkuvasti samaa tahtia, sillä taistelussa pyritään pysymään hengissä eikä hienosäätämään kehon toimintoja.
Sykeväliin vaikuttavat tekijät
Sydämen sykevälivaihteluun vaikuttavat eniten ikä, sukupuoli ja syketaajuus. Mitä korkeampi ikä ja leposyke, sitä pienempi vaihtelu. Sykevälivaihteluun vaikuttavat lisäksi mm. henkinen ja fyysinen stressi, tupakointi, alkoholi ja kahvi, ylipaino, verenpaine, veren rasvaprofiili, sokeriarvot, tulehdustekijät, masennus ja ahdistuneisuus. Myös perimä vaikuttaa sykevälivaihteluun voimakkaasti. Yksilöllinen vaihtelu on suurta, siksi sykevälivaihtelulle ei voi asettaa selkeitä raja-arvoja. Mittauksissa tärkeää on huomioida lepo ja rasitus: kun syke kohoaa fyysisessä kuormituksessa korkealle, sykevälivaihtelu pienenee.
Sykevälivaihtelun mittaus ja mittauksen tarkkuus
Sykevälivaihtelu on ilmiönä tunnettu 1960-luvulta asti ja terveydenhuollossakin sitä on käytetty jo pitkään. Tarkin tapa mittaukseen on sydänsähkökäyrä (elektrokardiogrammi eli EKG). Hyvinvointikäyttöön on tarjolla useita erilaisia laitteita, joista rinnasta mittaavat, esim. pannat tai liimattavat sensorit ovat tarkimpia. Ranteesta tai sormesta tehtynä mittauksen tarkkuus kärsii liikkeestä erityisesti korkeilla syketaajuuksilla.
Mittauksessa sydänkäyrältä lasketaan perättäisten jaksojen saman vaiheen välinen aika. Yleensä mitataan perättäisten R-piikkien (sydämen vasemman kammion supistuminen) välistä aikaa, R-R -intervallia. Sykevaihtelun analysoinnissa käytetään matemaattisia menetelmiä. Kehittyneellä algoritmiikalla sykevälivaihtelusta voidaan tehdä päätelmiä henkilön psyykkisestä ja fyysisestä kuormituksesta.
Sydämen sykevälivaihtelu on levossa ja rentoutuneena suurta, kun ihminen on nuori, terve, hyväkuntoinen ja -vointinen. Alhainen sykevälivaihtelu perusterveellä aikuisella voi antaa indikaatiota stressistä.
Ihon sähkönjohtavuuden muutos
eng. electrodermal activity (EDA), galvanic skin response (GSR), skin conductance response (SCR)
Sykevälivaihtelua pidempään tunnettu ilmiö on ihon sähkönjohtavuuden muutos. Psykologisten tekijöiden vaikutuksen ihon sähkönjohtavuuteen löysivät lähes samaan aikaan ranskalainen neurologi Féré (1888) ja venäläinen fysiologi Tarchanoff (1889). Ensimmäiset havainnot oli tehnyt jo kymmenen vuotta aiemmin ranskalainen terapeutti Vigouroux. Ilmiön lukuisista nimeämiskäytännöistä on englanniksi vakiintunut termi electrodermal activity (EDA).
Ihon sähkönjohtavuus kasvaa, kun hikirauhasten aktiivisuus lisääntyy ja ihon pinnalle nousee hikeä. Sympaattinen autonominen hermosto aktivoi ihon pienet hikirauhaset (eccrine sweat glands) osana pakene tai taistele -reaktiota. Tämä tekee ihon sähkönjohtavuuden ilmiöstä tärkeää stressin seurannan kannalta. Lisäksi on huomattavaa että ihon sähkönjohtavuutta säätelee autonomisen hermoston eri puolista vain sympaattinen osa. Parasympaattinen puoli ei vaikuta tähän toisin kuin muihin tahdosta riippumattomiin toimintoihin (1).
Ihon sähkönjohtavuus kasvaa, kun sympaattinen hermosto aktivoituu. Sympaattisen hermoston aktivaatio kertoo virittäytymisestä, eli positiivisesta tai negatiivisesta stressistä. Ihon sähkönjohtavuuden muutosta mittaamalla saa käsityksen henkilön stressitasosta.
Ihon sähkönjohtavuuden muutoksen mittaus
Mittaamiseen on kautta aikojen ollut tarjolla paljon laitteita, joilla voidaan tehdä laboratoriotason mittausta. Yleensä mittaus tehdään kämmenestä tai sormenpäistä elektrodeilla, jotka on johtimin yhdistetty vahvistimeen. Käsittelemätön signaali on hyvin herkkä liikkeelle, joten useimmissa testiasetelmissa henkilön pitää olla liikkumatta. Tämä on aiemmin rajoittanut mittauksen laboratorioihin.
Viime aikoina puettavan teknologian kehitys on tuonut parannuksia myös ihon sähkönjohtavuuden seurantaan. Kehittyneet algoritmit ja signaalinkäsittely ovat pystyneet kompensoimaa liikeartefaktoja, ja puettavia ihon sähkönjohtavuuden mittareita on tullut markkinoille.
Kannettavuus on kiinnostavaa sekä psykologian että kliinisen käytön näkökulmasta (2). Psykologian piirissä kannettavat sensorit sallivat mittaukset henkilön normaalissa elämänpiirissä, mikä tuo arviointiin uutta näkökulmaa. Etuna on tutkimusprojektien kannalta lisäksi kannettavien laitteiden kohtuullinen kustannus.
Mittausyksikkö, parametrit ja mittauksen tarkkuus
Ihon sähkönjohtavuuden mittaus rekisteröi resistanssin eli sähköisen vastuksen (mittayksikkö ohmi) käänteisarvon konduktanssin (mittayksikkö siemens) kahden ihon pisteen välillä (3). Signaalilla on kaksi komponenttia: hitaasti muuttuva ihon johtavuustaso (skin conductance level, SCL) ja piikkimäinen ihon johtavuusvaste (skin conductace response, SCR), jonka amplitudi ja esiintymistiheys kertovat henkisestä vireystilasta (1). Ihon sähkönjohtavuuden muutos ei kerro henkilön tunnetilasta, eli vireystilan nousu voi johtua yhtä hyvin innostuksesta, paniikista kuin ärsyyntymisestä.
Mittaustarkkuus riippuu käytettävästä laitteesta, ympäristöstä sekä mistä kohtaa kehoa mitataan. Kämmenistä ja jalkapohjista saadaan paras vaste (4). Ikä ja sukupuoli vaikuttavat ihon sähkönjohtavuuden arvoihin jonkin verran. Ulkoinen lämpötila ja henkilön liikkeet vaikuttavat mittaussignaaliin, jota pitää oikeiden johtopäätösten tekemiseksi ymmärtää hyvin.
Ihon sähkönjohtavuuden mittaus saadaan hyvin tarkaksi myös kannettavassa muodossa. Sitä voi jo tällä hetkellä tehdä kenttätutkimuskelpoisilla laitteilla.
Sovellutukset
Ihon sähkönjohtavuudella on paljon kliinisiä ja käytännön sovellutuksia, joista tunnetuin lienee valheenpaljastustesti. Ilmiön mittausta on sovellettu psykologian tutkimuksessa 1800-luvulta asti, myöhemmin esimerkiksi peli- ja käyttäjätutkimuksessa ja huippu-urheilussa.
Stressin pitkäkestoinen seuranta ihon sähköjohtavuuden mittausta käyttäen on uutta. Moodmetric-älysormus on kehitetty erityisesti tähän tarkoitukseen.
Seuraavassa artikkelissa kerromme, miten Moodmetric-älysormus mittaa ihon sähkönjohtavuutta.
Lähteet:
(1) Electrodermal Activity (Boucsein, 2012)
(2) Feasibility of an Electrodermal Activity Ring Prototype as a Research Tool (Torniainen, Cowley, Henelius, Lukander, Pakarinen, 2015)
(3) A short review and primer on electrodermal activity in human computer interaction applications (Benjamin Cowley, Jari Torniainen, 2016)
(4) Electrodermal Activity Sensor for Classification of Calm/Distress Condition (Zangróniz et al., 2017)
