Modelli di regressione multivariati per la predizione delle emozioni sulla base del segnale elettroencefalografico

Le emozioni possono essere definite come un'esperienza positiva o negativa associata ad un particolare modello di attività fisiologica. L'utilizzo di protocolli di stimolazione al fine di analizzare tali esperienze è attuato in diversi ambiti e con finalità specifiche. Lo scenario immaginato, nonchè quello reale, vede lo stato emotivo un fattore caratterizzante ogni singola azione o pensiero durante la vita di tutti i giorni e, proprio per questo motivo, la sua indagine può risultare importante in una vasta gamma di settori, tra cui quello del marketing. La stima delle emozioni, infatti, è un potente strumento in tale campo, in quanto, monitorando gli stati emotivi, può fornire informazioni utili al miglioramento delle strategie di business di una azienda.
Il progetto riguarda la definizione di un protocollo che consenta la classificazione dello stato emotivo di un soggetto. Questo studio è strettamente legato al segnale elettroencefalografico, il quale viene utilizzato per comprendere cosa effettivamente accada a livello neurocognitivo in risposta a determinati stimoli emozionali. Viene quindi restituito un protocollo operativo che, studiando la risposta di più soggetti alla visualizzazione di immagini, sia in grado di definire un modello che interpreti pienamente i valori di Valence ed Arousal dello stimolo presentato, nonostante la forte soggettività del pool di addestramento.
I metodi utilizzati a tal scopo riguardano l'elaborazione del segnale acquisito e la successiva definizione di indici fisiologici atti alla caratterizzazione della variabile di risposta. L'indagine effettuata si sviluppa su più livelli, indagando differenti aspetti in merito all'attività basale di ogni soggetto ed agli effettivi valori presentati dal segnale stesso. Un obiettivo è quindi quello di ricercare una metodologia focalizzata sul rendere confrontabili tutti i soggetti acquisiti. Importanza rilevante viene affidata anche alla ricerca di una pesatura ottimale della risposta fisiologica allo stimolo emozionale, in modo da favorire la definizione di una finestra temporale adatta a catturare l'intera risposta allo stimolo, risaltandone le porzioni più significative.
In questa ricerca sono stati adoperati i modelli lineari ad effetti misti al fine di garantire una descrizione pressochè completa della risposta fisiologica analizzata, valutandola sia in termini di fattori fissi e quindi su di un dataset comprendente tutti i soggetti, sia come effetti random, caratterizzandoli mediante una suddivisione soggetto per soggetto. I modelli cosi ottenuti sono stati poi messi a confronto utilizzando un'analisi statistica che permettesse di evincere quale fosse il modello più consistente dal punto di vista descrittivo.
Viene inoltre analizzata la capacità predittiva dei modelli selezionati a fronte delle considerazioni effettuate su differenti tipologie di raggruppamento (clustering) degli effetti random e su di una suddivisione in genere del campione di soggetti.
L'analisi statistica dei modelli ottenuti ha evidenziato la significatività di alcuni indici valutati in intervalli temporali differenti nei due casi in questione (Valence e Arousal). Più precisamente, si nota una particolare preferenza degli indici valutati in prossimità della presentazione dell'immagine per quanto riguarda il modello di Arousal, mentre, diversamente, nel successivo intervallo temporale per il modello di Valence. Questo risultato è in linea con il concetto per il quale, presentato uno stimolo, il soggetto, in primo luogo, sviluppi un'attivazione a tale stimolo (Arousal) e, solo successivamente, sia in grado di evidenziare caratteristiche di piacere o sgradevolezza (Valence).