从生物特征信号中分离急性心理应激与体力消耗

急性心理应激广泛存在于日常生活的各种情境中，包括交通、职业环境和体力活动，在这些情境中，对其可靠检测可以实现自适应系统响应并支持人类福祉。自动化应激识别中一个持续的挑战是，如何将急性心理应激的生物特征信号与同时发生的体力消耗的生物特征信号区分开来。本研究考察了五种生理信号（紧张性皮电活动、斜方肌肌电图、心率、心率变异性和呼吸率）如何对认知应激和体力活动做出独立和联合的响应。19 名参与者完成了一项 2x3 的被试内设计，其中通过结合社会压力和金钱奖励的 n-back 算术任务诱发急性心理应激，跨越三种活动条件：静坐、行走和固定自行车骑行。使用多水平线性混合模型和重复测量方差分析来分解每个传感器的主效应和交互作用。紧张性皮电活动对认知应激 (r=0.48) 和体力消耗 (r=0.67) 均表现出稳健的叠加响应，且无交互作用，这使其成为体力活动期间应激检测最有希望的候选指标。心率和斜方肌肌电图几乎完全由体力消耗驱动，对应激任务没有可靠的敏感性。RMSSD 受到体力活动的强烈抑制，仅对认知负荷表现出微弱的敏感性。呼吸率主要由体力活动主导，在主要分析中没有可靠的应激效应。这些发现为现实世界的应激检测提供了一个传感器特异性层次结构，并强调紧张性皮电活动是必须在体力活动人群中识别认知应激时信息最丰富的通道。