瞳孔径変動のウェーブレット解析に基づいた心理状態推定のための最適周波数帯域の検討

摘要

本研究ではウェーブレット解析に基づいた心理状態推定のために最適な周波数帯域を求めることを目的とした．聴覚刺激を用いて，課題の呈示時間間隔の異なる条件（実験1）及び課題の認知的難易度の異なる条件（実験2）によって作業負荷量をコントロールした状態で計測した瞳孔径データを用い，心理状態と関連する瞳孔径変動に基づいた指標について検討した．その結果，両方の課題において瞳孔径変動の周波数特性（LF／HF）と心理状態，及び瞳孔径変動と心拍変動の周波数特性（LF／HF）との間で有意な相関が見られた．しかし，課題によって，相関が見られる周波数は異なった．これらの結果は，瞳孔径変動が精神的ストレス負荷などの評価指標になる可能性があると共に，指標となる最適周波数帯域が課題の種類に応じて変化する可能性があることを示唆している.%We carried out two experiments to specify optimal frequency band for the estimation of emotional state based on the wavelet frequency transformation analysis of pupil diameter variability. The workload required to the subjects was to categorize words presented auditorily. The load of the task was manipulated by the time interval of the stimulus presentation in Experiment 1 (time-based task) or by the number of category in Experiment 2 (cognitive-based task). Pupil diameter was monitored and recorded using an infrared video camera while observers were performing the tasks. In both experiments, the emotional state was significantly correlated with the frequency characteristic of pupil diameter variability and that of heart rate variability although the frequencies (LF/HF) correlated with the emotional state in each experiment were different from each other. Our results indicate the frequency characteristic of pupil diameter variability is useful as an index for evaluating real-time mental stress, and the optimum frequency of it depends on the kind of task.