心理实验室正在进入“多模态”时代。研究者不再满足于采集单一的生理信号,而是通过多传感器融合实现脑电、心电、肌电、皮肤电、呼吸、眼动、行为等多维度数据的同步采集。多模态采集的核心价值在于“1+1>2”。单一的生理信号——比如仅采集心率——只能提供有限的信息维度。而当研究者同时采集脑电的神经响应、多导生理记录仪的自主神经反应和眼动的视觉注意轨迹时,就可以从多个层面全面理解一个心理过程。
中国科学院心理研究所的闭环生理多模态系统是这一理念的典型实践。系统由生理多导模块(MP200)、脑电采集模块(Active3 Base 64+8导)和眼动追踪模块(Tobii Spectrum 600)三部分组成。系统可同步记录人体的心电、呼吸、肌电、皮电、脉搏、脑电信号以及眼动数据。
闭环生理多模态系统的核心突破在于硬件级时间同步。传统多设备数据融合的最大痛点是多源信号之间的时间延迟——脑电的采样率高达数千赫兹,眼动的采样率为数百赫兹,而生理信号的采样率可能只有几十到几百赫兹。不同设备各自拥有独立的时钟,导致数据对齐时出现数毫秒甚至数十毫秒的偏差。对于研究脑电的事件相关电位(ERP)或眼跳等时间敏感的高频信号而言,这样的偏差足以使研究结论失效。
系统支持通过刺激软件(E-Prime/Matlab)自动发送TTL标记,实现刺激呈现与多模态数据采集的闭环控制。研究者可以通过一个统一的平台,同时采集脑电的神经响应、生理信号的自主神经反应和眼动的视觉注意轨迹——三者在同一时间轴上完美对齐。
清华大学心理与认知科学系的生理多导系统同样体现了这一趋势。系统可支持脑电以及心电、皮电、血氧、脉搏、心率等生理数据的同步采集,同时配置九轴运动数据。无需复杂的编程、布线以及实验设置,即能够实现多源信号的同步,所有数据均在同一软件中采集、显示。系统整体采用便携、可穿戴式设计,解决了大部分实验不能实现全移动和同时测试多种其他生理信号的问题。
擎烽启航超越系列智能心测系统的多道生理同步测量引擎,正是为多模态采集而设计。通过统一时钟源驱动,系统确保不同生理信号的时间轴完全对齐。二代产品的交流激励技术确保皮肤电、呼吸、脉搏等生理信号的采集质量。智能研判系统则基于深度学习模型对多导生理数据进行多维特征提取与综合分析。三代腕表式产品将这一能力浓缩于腕表大小,实现了多模态生理采集的便携化。
多导生理记录仪
从单一生理信号到多模态同步采集,从实验室台式设备到腕表式便携设备,擎烽启航正在推动多导生理记录仪进入“多模态”时代。当脑电的神经响应、皮肤电的自主神经反应和呼吸的模式变化在同一时间轴上完美对齐时,心理实验室的研究才真正进入了“多模态”时代。
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