Methodological and Empirical Advances in the Quantitative Analysis of Spontaneous Responses in Psychophysiological Time Series

The aim of the present study was to advance the methodology and use of time series analysis to quantify dynamic structures in psychophysiological processes and thereby to produce information on spontaneously coupled physiological responses and their behavioral and experiential correlates. Series of analyses using both simulated and empirical cardiac (IBI), electrodermal (EDA), and facial electromyographic (EMG) data indicated that, despite potential autocorrelated structures, smoothing increased the reliability of detecting response coupling from an interindividual distribution of intraindividual measures and that especially the measures of covariance produced accurate information on the extent of coupled responses. This methodology was applied to analyze spontaneously coupled IBI, EDA, and facial EMG responses and vagal activity in their relation to emotional experience and personality characteristics in a group of middle-aged men (n = 37) during the administration of the Rorschach testing protocol. The results revealed new characteristics in the relationship between phasic end-organ synchronization and vagal activity, on the one hand, and individual differences in emotional adjustment to novel situations on the other. Specifically, it appeared that the vagal system is intimately related to emotional and social responsivity. It was also found that the lack of spontaneously synchronized responses is related to decreased energetic arousal (e.g., depression, mood). These findings indicate that the present process analysis approach has many advantages for use in both experimental and applied research, and that it is a useful new paradigm in psychophysiological research. Keywords: Autonomic Nervous System; Emotion; Facial Electromyography; Individual Differences; Spontaneous Responses; Time Series Analysis; Vagal System

Tutkimuksessa käsiteltiin psykofysiologisten prosessien kvantitatiivista mallintamista aikasarja-analyysin menetelmin. Pyrkimyksenä oli tuottaa tietoa spontaanien fysiologisten vasteiden yhteisvaihtelusta ja sen yhteydestä käyttäytymisen ja kokemuksen tasoilla mitattuun emotionaalisuuteen. Tutkimuksessa analysoitiin sekä simuloituja että empiirisesti mitattuja syketaajuus, ihokonduktanssi ja kasvolihasten elektromyografia (EMG) -mittausten muodostamia aikasarjoja. Tulokset osoittivat, että fysiologisten aikasarjojen ajallinen keskiarvoistaminen paransi synkronisaatio -mittauksen luotettavuutta lisääntyneestä autokorrelaatiosta huolimatta. Erityisesti absoluuttisen kovarianssin mitat tuottivat virheetöntä tietoa spontaanien vastepattereiden esiintyvyydestä. Aikasarja-analyysin menetelmiä sovellettiin tutkittaessa integroitujen fysiologisten vasteiden ja vagaalin järjestelmän toimintatason yhteyttä emotionaaliseen kokemukseen, käyttäytymisen aktiivisuustasoon ja persoonallisuuden piirteisiin. Syketaajuus, ihokonduktanssi ja kasvolihas-EMG mittaukset suoritettiin jatkuvina Rorschach -testauksen aikana N = 37 miehen otokselle. Tulokset osoittivat, että ajallisesti lyhytaikaiset, ilman ulkoista ärsykettä aktivoituvat vasteyhdistelmät olivat monitasoisesti yhteydessä emotionaalisessa ja sosiaalisessa sopeutumisessa ilmeneviin yksilöllisiin eroihin. Tutkimuksessa saatiin erityisesti uutta tietoa vagaalin järjestelmän yhteydestä emotionaaliseen ja sosiaaliseen reagointityyliin sekä emootioiden kasvoekspressioon. Spontaanien vasteyhdistelmien puuttuminen oli yhteydessä madaltuneeseen energeettiseen aktivaatiotilaan. Tutkimus osoittaa, että lyhytaikaisten vasteyhdistelmien prosessianalyysi on toimiva menetelmä sekä kokeellisessa että soveltavassa tutkimuksessa ja muodostaa, yhdistettynä asianmukaiseen mittausasetelmaan, erittäin potentiaalisen psykofysiologisen tutkimuksen paradigman. Avainsanat: Autonominen hermosto; Emootiot; Kasvolihasten elektromyografia; Yksilölliset erot; Spontaanit vasteet; Aikasarja-analyysi; Vagaali järjestelmä