Aktywność
elektryczna
skóry
9
Mniej więcej w tym samym czasie francuski neurolog Charles
Féré i rosyjski fizjolog Tarchanoff zaobserwowali, że różne
bodźce fizyczne i emocjonalne powodują zmiany właściwości
elektrycznych skóry. Procedura pomiarowa zastosowana przez
Féré’ego polegała na przepuszczeniu przez skórę prądu pod
wpływem niewielkiego napięcia przyłożonego do dwóch elek-
trod przyczepionych do skóry i pomiarze przewodności (od-
wrotność rezystancji) elektrycznej skóry. Zaobserwował on
wzrost przewodności skóry pod wpływem bodźców wzroko-
wych, słuchowych oraz bodźców naładowanych emocjonalnie.
Zjawisko to nazwano odruchem skórno-galwanicznym, termi-
nem, który wychodzi współcześnie z użycia, przede wszystkim
dlatego, że wiemy obecnie, iż nie jest to ani odruch, ani skóra
nie jest elementem galwanicznym (Boucsein, 1992). Tarcho-
noff natomiast mierzył prąd przepływający między dwoma
elektrodami bez stosowania zewnętrznego źródła napięcia i
obserwował zmiany tego napięcia pod wpływem stymulacji
osoby badanej.
Pomiary przewodnictwa skóry stanowią przykład najbardziej,
jak do tej pory, spektakularnego zastosowania psychofizjologii
w praktyce. Niemal sto lat temu Munsterberg (1908) zapropo-
nował, aby wskaźniki psychofizjologiczne zastosować do od-
różniania, czy podejrzany jest winny, czy nie. U podstaw tego
pomysłu leży założenie, że kłamstwo w zeznaniach prowadzi
do znacznie większego wzrostu poziomu emocji niż mówienie
152 Piotr
Jaśkowski - Zarys psychofizjologii
prawdy i że wskaźniki psychofizjologiczne są w stanie wykryć takie
emocje. Przypuszczenie Munstergerga okazało się bardzo zasad-
ne i wkrótce zaczęto stosować „wykrywacze kłamstw” w praktyce,
w tym również jako dowody sądowe. Najczęściej stosowanym
wskaźnikiem kłamstwa są zmiany elektrodermalne.
Pomiar aktywności
elektrodermalnej
Przewodność skóry
Odkrycia Féré’ego i Tarchonoffa stanowią podstawę dwóch metod
pomiaru aktywności elektrycznej skóry. Metodą Féré’ego mierzy
się przewodność albo rezystancję skóry (metoda egzosomatycz-
na), natomiast metodą Tarchonoffa potencjał elektryczny skóry
(metoda endosomatyczna), czy dokładniej różnicę potencjałów
między dwoma punktami.
Przewodnictwo skóry wygodnie jest opisywać za pomocą dwóch
wielkości: poziomu przewodnictwa (ang. skin conductance level)
oraz reakcji konduktancji skóry (ang. skin conductance respon-
se). Pierwsza wielkość określa poziom podstawowy przewodności
i podlega bardzo powolnym zmianom. Na ten poziom nakładają
się szybkie zmiany konduktancji skóry wywołane różnymi czynni-
kami, w tym również czynnikami psychologicznymi. Trzeba jednak
pamiętać, że w obu przypadkach chodzi o tę samą wielkość fizycz-
ną, mianowicie przewodnictwo skóry.
W pomiarze przewodnictwa skóry wykorzystuje się albo techni-
kę stałonapięciową, albo technikę stałoprądową. W pierwszej z
nich do elektrod przyczepionych do skóry przykłada się stałe na-
pięcie U. Pod wpływem tego napięcia między elektrodami zaczyna
płynąć prąd, który zgodnie z prawem Ohma ma natężenie I okre-
ślone wzorem I = U/R, gdzie R = 1/C, jest rezystancją (opornością)
skóry (mierzoną w ohmach (
Ω), natomiast C – przewodnością
mierzoną w Simensach (1 S = 1/
Ω). Tak więc, znając przyłożone
napięcie oraz mierząc prąd płynący między elektrodami, możemy
9.
Aktywność elektryczna skóry
153
wyliczyć oporność i przewodność skóry. W technice stałoprądowej
z kolei dobiera się tak napięcie, aby płynący prąd miał określone
natężenie. I znowu, znając wartości obu tych wielkości, możemy
wyliczyć przewodność.
Potencjał skórny
Potencjał można mierzyć tylko względem innego potencjału, który
przyjmujemy jako potencjał zerowy czy potencjał odniesienia. Cho-
ciaż mówimy o odprowadzeniu jednoelektrodowym, faktycznie
musimy użyć dwóch elektrod, z których jedna – elektroda aktywna
– przyklejana jest w miejscu pomiaru, natomiast druga – elektro-
da odniesienia – umieszczana jest w miejscu nieaktywnym, tzn.
elektroda odniesienia
elektrody aktywne
elektroda odniesienia
elektrody aktywne
Rys. 9.1 Umiejscowienie
elektrod przy pomiarze
przewodności i potencjału
skóry.
154 Piotr
Jaśkowski - Zarys psychofizjologii
takim, którego potencjał nie zmienia się pod wpływem oddziały-
wań eksperymentalnych. Najczęściej wybiera się płatki uszu jako
miejsce odniesienia.
Umiejscowienie elektrod
Aktywność elektryczną skóry można mierzyć za pomocą odprowa-
dzeń jedno– i dwubiegunowych. W pierwszym przypadku elektro-
dy aktywne umieszcza się w miejscu o dużej aktywności elektro-
dermalnej, natomiast elektrodę odniesienia w miejscu o małej
aktywności. Tę metodę stosuje się do pomiaru potencjału skórne-
go, a zmierzona wartość określa różnicę potencjałów między miej-
scem aktywnym a miejscem odniesienia. W przypadku dwubiegu-
nowych odprowadzeń obie elektrody umieszcza się w miejscach
dużej aktywności. Taki pomiar stosuje się do pomiaru przewodno-
ści skóry. Według zaleceń Venablesa i Christie (1980), elektrody
aktywne powinny być umieszczone na paliczkach dwóch sąsiadu-
jących palców, zwykle wskazującego i dużego, tak jak pokazuje
rysunek 9.1.
Budowa skóry
Skóra składa się z dwóch warstw. Wierzchnia warstwa, naskórek
ma tylko 1 mm grubości. Jest to bariera chroniąca głębiej położo-
ne tkanki przed wpływem środowiska zewnętrznego. Naskórek
składa się z kilku warstw. Najbardziej zewnętrzna nazywa się war-
stwą rogową, natomiast najbardziej wewnętrzna — warstwą pod-
stawową. Druga warstwa skóry zwana jest skórą właściwą. Tuż
pod skórą znajduje się podskórna tkanka tłuszczowa.
Gruczoł potowy ma kształt podłużnego kanalika. Jeden koniec
tego kanalika, zwany ciałem gruczołu, wygląda jak kłębek wełny
chaotycznie pozwijany i znajduje się w tkance podskórnej. Drugi
przebija skórę oraz naskórek i ma swoje ujście na powierzchni
skóry. Ujście to jest nazywane otworem potowym.
Istnieją dwa typy gruczołów potowych — gruczoły ekrynowe i
apokrynowe. Gruczoły apokrynowe znajdują się głównie w miesz-
kach włosowych włosów pod pachami i łonowych. Ich udział w
9.
Aktywność elektryczna skóry
155
czynności elektrodermalnej jest marginalny (Hugdahl, 2001). Gru-
czoły ekrynowe są rozmieszczone nierównomiernie na powierzch-
ni całego ciała. Najwięcej, bo około 300-400 /cm
2
, znajduje się
na powierzchni stóp i dłoni (z tego powodu elektrody aktywne
umieszcza się na wewnętrznych częściach dłoni). Na kończynach i
tułowiu jest ich 3-4-krotnie mniej (Sosnowski, 1993).
Pot składa się głównie z wody i chorku sodu (NaCl); pozostałe
substancje stanowią jedynie 0,5% składu wagowego, i jest on pro-
dukowany w ciele gruczołu.
Wydzielanie potu ma ważne znaczenie termoregulacyjne. Wraz
z potem odprowadzane są nadwyżki ciepła. Oprócz tego pot wy-
dzielany jest pod wpływem bodźców psychicznych. Jaka jest funk-
cja takich reakcji gruczołów potowych? Według Edelberga (1972)
otwór potowy
przewód potowy
warstwa
zrogowaciała
warstwa
ziarnista
skóra
właściwa
tkanka
podskórna
otwór potowy
przewód potowy
warstwa
zrogowaciała
warstwa
ziarnista
skóra
właściwa
tkanka
podskórna
Rys. 9.2. Budowa skóry
(na podstawie Dawson,
Schell & Filion, 2000)
156 Piotr
Jaśkowski - Zarys psychofizjologii
jest to jedna z odpowiedzi organizmu na stan zagrożenia, której
zadaniem miałoby być pokrycie ciała warstwą wody ułatwiającej
wyślizgnięcie się napastnikowi i optymalizację chwytu dłońmi.
Skąd się bierze aktywność
elektryczna skóry?
Lader i Montahu (1962) wykazali, że reakcja konduktancji skóry
nie pojawia się po podaniu atropiny, która blokuje mechanizmy
wydzielnicze unerwione za pomocą włókien cholinergicznych. Do-
wodzi to faktu, że za zmiany potencjału oraz przewodności skór-
nej odpowiedzialna jest aktywność gruczołów potowych, a nie np.
zmiany w obwodowych naczyniach krwionośnych.
Za Montagu i Colesem (1968; patrz również Sosnowski, 1993)
przyjmuje się, że gruczoły wypełnione potem (wodnym roztworem
soli) lepiej przewodzą prąd elektryczny niż wtedy, gdy skóra jest
sucha. Tak więc skóra zachowuje się jak układ elektryczny z wie-
loma opornikami połączonymi równolegle: gruczoły aktywne prze-
wodzą prąd, a nieaktywne zachowują się jak izolatory. Zatem im
więcej aktywnych gruczołów tym mniejsza wypadkowa oporność
skóry, czyli rośnie przewodność.
Model Edelberga
Edelberg (1993) zaproponował następujący mechanizm powsta-
wania aktywności skórno-galwanicznej.
•
Przewód potowy jest pusty, a otwór potowy jest zamknięty.
Pobudzenie powoduje jego wypełnienie się potem. Zgodnie
z tym, co powiedziano powyżej, prowadzi to do zwiększenia
przewodności.
•
W zależności od aktywności układu współczulnego docho-
dzi do wzrostu ciśnienia wewnątrz przewodu, które wpycha
pot coraz głębiej w warstwę rogową skóry. Im wyższy po-
ziom potu, tym mniejsza rezystancja i większa przewod-
ność.
9.
Aktywność elektryczna skóry
157
•
W pewnej chwili ciśnienie wewnątrz przewodu przekracza
ciśnienie wywierane przez warstwę rogową. Zakończenie
kanału potowego rozszerza się i otwiera. W tym momencie
przewodność skóry jest największa.
•
Wylanie się potu powoduje spadek ciśnienia wewnątrzprze-
wodowego i towarzyszące temu obniżenie przewodności.
Kanalik potowy się zamyka.
Mechanizm ośrodkowy
aktywności
elektrodermalnej
Mechanizmy neuronalne kontrolujące aktywność gruczołów poto-
wych są nie do końca jeszcze poznane. Wiadomo, że gruczoły są
unerwiane przez współczulny układu autonomiczny, którego poza-
zwojowe nerwy wydzielają acetylocholinę, choć znaleziono rów-
nież włókna wydzielające adrenalinę (Shields, MacDowell, Fair-
latencja (1-3 s)
poziom konduktancji (2-20
µS)
amp
lit
uda
(1
-3
µ
S)
czas narastania (1-3 s)
bodziec
latencja (1-3 s)
poziom konduktancji (2-20
µS)
amp
lit
uda
(1
-3
µ
S)
czas narastania (1-3 s)
bodziec
Rys. 9.3 Przebieg fazowej reakcji elektrodermalnej. Wartości wskazane na rysunku zaczerp-
nięto z tabeli 1 w (Dawson et al., 2000).
158 Piotr
Jaśkowski - Zarys psychofizjologii
child & Campbell, 1987). Działanie tych nerwów jest modulowane
przez wyższe ośrodki. Wang (1964) stwierdził, że do pojawienia
się reakcji konduktancji skóry prowadzi stymulacja przedniej czę-
ści podwzgórza oraz układu limbicznego. Natomiast udział układu
brzeżnego (limbicznego) w generowaniu reakcji elekrodermalnej
jest mniej poznany. Wiadomo, że drażnienie hipokampa powoduje
obniżenie podatności na wywołanie reakcji elektrodermalnej, na-
tomiast ciała migdałowatego zwiększa amplitudę tych reakcji.
Drugi obszar odpowiedzialny za regulację reakcji elektrodermalnej
obejmuje korę i zwoje podstawy mózgu (głównie skorupa i jądro
ogoniaste). Pierwsza droga, pobudzająca, zstępuje z kory przedru-
chowej (pole 6 Broadmanna) drogą piramidową, druga, wpływają-
ca na gruczoły zarówno pobudzająco, jak i hamująco, z kory
przedczołowej. Po drodze impulsy z kory są modulowane przez
zwoje podstawy mózgu. Na najniższym szczeblu wśród obwodów
kontrolujących gruczoły potowe znajduje się twór siatkowaty pnia
mózgu. Jego pobudzenie prowadzi do pojawienia się reakcji elek-
trodermalnej (Hugdahl, 2000; Dawson et al., 2000).
Według Hugdahla (2000) te trzy systemy sterujące związane są
z różnymi funkcjami. Znaczenie podwzgórza dla aktywności gru-
czołów potowych jest zrozumiałe, ponieważ pełni ono m.in. rolę
ośrodka regulującego temperaturę. Podobnie udział układu lim-
bicznego jest związany z procesami afektywnymi. Aktywność elek-
trodermalna kontrolowana przez korę przedruchową występuje w
sytuacjach wymagających dokładnego sterowania ruchowego. Na-
tomiast kora przedczołowa odpowiada za reakcję elektrodermaną
związaną z odruchem orientacyjnym i uwagą (patrz rozdz. 10).
Literatura
Boucsein, W. (1992). Electrodermal activity. New York, Plenum Press.
Dawson, M. E., Schell, A. M., & Filion, D. L. (2000). The electrodermal system. [W:]
J.T.Cacioppo, L.G.Tassinary i G.G.Berntson (red.), Handbook of Psycho-
physiology (s. 200-223). Cambridge, Cambrdige University Press.
Edelberg, R. (1972). Electrical activity of the skin: Its measurement and uses in psy-
chophysiology. [W:] N.S.Greenfield i R.A.Sternberg (red.) Handbook of psycho-
physiology (s. 367-418), New York, Holt, Rinehart, and Winston.
Edelberg, R. (1993). Electrodermal mechanisms: A critique of the two-effector hy-
9.
Aktywność elektryczna skóry
159
160 Piotr
Jaśkowski - Zarys psychofizjologii
pothesis and a proposed replacement. [W:] C.Roy, W.Boucsein, D.C.Fowles i
J.H.Gruzelier (red.), Progress of electrodermal research (s. 7-30). New York,
Plenum Press.
Hugdahl, K. (2001). Psychophysiology. The mind-bodyperspective. Cambridge, Mas-
sachusetts, London, Harward University Press.
Lader, M. H. & Montagu, J. D. (1962). The psycho-galvanic reflex: A pharmacologi-
cal study of the peripheral mechanism. Journal of Neurological and Neurosurgi-
cal Psychiatry, 25, 126-133.
Montagu, J. D. & Coles, M. G. H. (1968). Mechanism and measurement of the gal-
vanic skin response: An addenum. Biological Bulltein, 69, 74-76.
Munsterberg, H. (1908). On the witness stand. New York, Doubleday, Page & Co.
Shields, S. A., MacDowell, K. A., Fairchild, S. B. & Campbell, M. L. (1987). Is media-
tion of sweating cholinergic, adrenergic, or both? A comment of the literature.
Psychophysiology, 24, 312-319.
Sosnowski, T. (1993). Aktywność elektrodermalna. [W:] T.Sosnowski i K.Zimmer
(red.), Metody psychofizjologiczne w badaniach psychologicznych (s. 182-216).
Warszawa, Wydawnictwo Naukowe PWN.
Wang, G. H. (1964). The neural control of sweating. Madison, University of Wiscon-
sin Press.