Table Of ContentWolfram Boucsein
Elektrodermale
Aktivitat
Grundlagen, Methoden und Anwendungen
Mit einem Anhang
zur Hamburger EDA-Auswertung
von Eckart Thorn
Mit 54 Abbildungen
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
Professor Dr. WOLFRAM BOUCSEIN
Universitat Wuppertal
Lehrstuhl fur Physiologische Psychologie
Max-Horkheimer-Strasse 20
D-5600 Wuppertal
ISBN 978-3-662-06969-1 ISBN 978-3-662-06968-4 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-06968-4
CIP-Titelaufnahme der Deutschen Bibliothek. Boucsein, Wolfram: Elektrodermale Aktivitiit : Grundla
gen, Methoden u. Anwendungen / Wolfram Boucsein. Mit e. Anh. zur Hamburger EDA-Auswertung
von Eckart Thom. -
Berlin; Heidelberg; New York; London; Paris; Tokyo: Springer, 1988.
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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1988
UrsprOnglicli erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 1988.
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Me'iner Frau
Vorwort
Die Registrierung der elektrodermalen Aktivitat (EDA) - fruher als haut
galvanische Reaktion (HGR) oder Galvanic skin reaction (GSR) bezeichnet -
stellt wohl die am haufigsten verwendete Methode zur Erfassung physiologischer
Korrelate psychischer Vorgange dar. Seit ihrer Entdeckung vor etwa 100 Jahren
haben sich zwar mehrere tausend Publikationen mit der EDA beschaftigt, doch
konnen die ihr zugrundeliegenden Vorgange noch keineswegs als verstanden gel
ten. Der hierfiir notwendigen interdisziplinaren Zusammenarbeit von Physiolo
gie, Psychophysiologie und Physik mangelt es nicht nur an einer Tradition,
sondern auch an fundierten, gut verstandlichen Gesamtdarstellungen, die dem
an der EDA Interessierten einen umfassenden Einblick in deren Grundlagen und
Anwendungen geben konnten.
Ein Ziel der vorliegenden Monografie ist es daher, diese Lucke zu schlieBen,
und nicht nur solchen Physiologen, Psychologen, Physikern oder Biologen, die
unmittelbar an der EDA-Forschung beteiligt sind, sondern auch Anwendern
wie Dermatologen und Klinischen sowie Medizinischen Psychologen ein Stan
dardwerk zur Verfiigung zu steIlen, das aIle Aspekte der EDA einschlieBlich der
Moglichkeiten und Probleme ihrer Anwendung beriicksichtigt. Andererseits solI
sie nicht nur den an der EDA-Forschung Interessierten und praktischen Anwen
dern, sondern auch Studierenden der Psychologie, der Medizin und der Biologie
als umfassende Einfiihrung in die betreffenden Forschungs- und Anwendungs
gebiete dienen. Damit dieses Buch auch als Nachschlagewerk verwendet werden
und yom jeweiligen Leserkreis - je nach Interessenlage und Stand der Vorkennt
nisse - von unterschiedlichen Stellen aus bearbeitet werden kann, wurde der
Text mit zahlreichen Querverweisen versehen.
1m ersten Teil des Buches wird nach einleitenden Ausfiihrungen zur Termi
nologie und zur Geschichte der EDA-Forschung im Kapitel1.1 eine integrative
Zusammenfassung von Beitragen der einzelnen beteiligten Disziplinen - Anato
mie im Kapitel 1.2, Physiologie im Kapitel 1.3 und Physik bzw. Systemtheorie
im Kapitell.4 - zu den Grundlagen der EDA vorgenommen. Dabei wird beson
deres Gewicht auf eine Vermittlung des Verstandnisses zentraler und peripherer
Mechanismen der EDA einschlief31ich der entsprechenden Modellvorstellungen
gelegt.
Der zweite Teil des Buches befaBt sich mit der EDA-Messung. MeBsysteme,
Elektroden, Elektrolyte und Abieitstellen sowie Auswertung und elektronische
Datenverarbeitung werden beschrieben, wobei auch die einzelnen MeBtechniken
Vln Vorwort
mit ihren Vor- und Nachteilen, z. B. endosomatische gegenuber exosomatischen
Messungen, Verwendung von Leitfiihigkeit oder Widerstand als Einheiten oder
Vorteile und Probleme des Einsatzes von Wechselspannungsmethoden sowie die
vielfiiltigen Moglichkeiten der Parameterbildung dargestellt werden. Ziel die
ses zweiten Teils ist es, dem Leser sowohl eine EinfUhrung in die insbesondere
in den letzten 15 J ahren gefuhrten Methodendiskussionen als auch praktische
Anleitungen zur EDA-Messung zu geben.
Derjenige Leser, der sich zunachst weniger konzeptuell mit der EDA befas
sen, sondern vor allem die von ihm verwendete EDA-Mefitechnik uberprufen
oder eine Laboreinrichtung zur DurchfUhrung entsprechender Messungen schaf
fen mochte, kann das grundlegend einfUhrende Kapitel2.1 bis auf den Abschnitt
2.1.4 iiberspringen. Er wird dann mit dem Studium der Kapitel 2.2 und 2.3
beginnen und ggf. dort auch die sich auf weniger hiiufig verwendete Techni
ken beziehenden Abschnitte 2.2.3, 2.2.5 und 2.2.8 auslassen. Da das Buch mit
zahlreichen Querverweisen versehen ist, lassen sich bei dieser Vorgehensweise
die relevanten grundlegenderen Ausfiihrungen auch im Nachhinein problemlos
auffinden. Bei einer Jnterpretation der mit Hilfe von EDA-Messungen erhalte
nen Ergebnisse sollten die entsprechenden Teile des Kapitels 2.5 hinzugezogen
werden. Der bereits mit der EDA-Messung vertraute und vor allem an den
grundsiitzlichen Methodendiskussionen interessierte Leser wird dagegen u. U.
mit dem Kapitel 2.6 beginnen und nur bei Bedarf auf die technischen Details
der verschiedenen Methoden zuriickgreifen.
Der dritte Teil des Buches befafit sich mit den Problemen und Ergebnissen
der Anwendung der EDA in verschiedenen Bereichen von Forschung und Pra
xis. Schwerpunktmiifiig wurden dabei in den Kapiteln 3.1 bis 3.4 die Gebiete der
allgemeinen, differentiellen und klinischen Psychophysiologie einschliefilich der
Psychiatrie behandelt. 1m Kapitel 3.5 finden sich Darstellungen arbeitspsycho
logischer und forensischer Anwendungen sowie solcher in Nachbardisziplinen wie
Dermatologie, Neurologie und Innerer Medizin. Wegen der uniiberschaubaren
Fiille der vorliegenden Originalliteratur konnten hierbei nur die wichtigsten Fra
gestellungen - und dort hiiufig auch nur neuere und besonders relevante Ar
beiten - beriicksichtigt werden. Auch wurde der Darstellung methodologischer
Probleme der Vorzug gegeniiber einer Sammelreferat-ahnlichen Zusammenfas
sung der ohnehin meist eher divergierenden Einzelergebnisse gegeben. Damit
soli dem Anwender der EDA-Messung in erster Linie das notwendige Metho
denbewufitsein vermittelt werden. Daneben finden sich jeweils Hinweise auf zu
sammenfassende Ergebnisdarstellungen in der Literatur.
Mein Dank fiir die Mithilfe bei der Bearbeitung der umfangreichen Literatur,
fUr Diskussion der Mefikonzepte und fur Erganzungs- sowie Korrekturvorschliige
gilt insbesondere meinen Mitarbeitern Dr. R. Baltissen, Dr. W. Kuhmann,
Dr. F. Schaefer und Frau Dipl.-Psych. Annette Valentin sowie Frau cando psych.
Christina Weimann. Insbesonders zu den klinisch orientierten Abschnitten des
Vorwort IX
Teils 3 hat Frau Valentin ganz entscheidende Beitrage geleistet. Fur das Schrei
ben und Editieren des Manuskripts bin ich Frau Ulrike Hillmann zu besonderem
Dank verpfiichtet. Bei der technischen Herstellung haben mich zudem Frau Sa
bine Leenen und Herr P.Hensel unterstiitzt.
Ferner danke ich fur Diskussionsbeitrage und Erganzungen sowie Korrektu
ren: Dr. B. Andresen, Dipl.-Phys. Priv.-Doz. Dr. M. Euler, Frau Dipl.-Biol.
Dr. Hiltrud Lemke, Dr. med. Dr. phil. F. Muthny, Dipl.-Math. F. Foerster,
Dipl.-Ing. W. Muller, Dr. G. Stemmler, Prof. Dr. P. Walschburger sowie
Dipl.-Phys. E. Thom, der aufierdem mit seinem Anhang eine wertvolle Ergan
zung zu diesem Buch beigesteuert hat.
Wuppertal, im August 1987 W. Boucsein
Inhalt sverzeichnis
1. Grundlagen elektrodermaler Aktivitiit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Allgemeines zur elektrodermalen Aktivitiit .............. . 2
1.1.1 Definitionen und Terminologie .......................... . 2
1.1.2 Anfange der Erforschung elektrodermaler Aktivitat ..... . 5
1.1.3 Weiterentwicklung der Grundlagenforschung zur
elektrodermalen Aktivitat .............................. . 7
1.2 Zur Anatomie der Haut und der SchweiBdriisen ......... . 9
1.2.1 Vertikale Struktur der Haut ............................ . 9
1.2.1.1 Die Epidermis .......................................... . 11
1.2.1.2 Dernlis und Subcutis ................................... . 14
1.2.1.3 GefaBsystem der Haut .................................. . 15
1.2.2 Horizontale Struktur der Haut ................... '" .... . 16
1.2.3 Vorkommen und Bau der Schweii3drusen ................ . 16
1.2.4 Weitere effektorische und sensible Organe in der Haut ... . 19
1.3 Physiologie der Haut, der SchweiBdriisen und der
elektrodermalen Aktivitiit .............................. . 20
1.3.1 Efferente Innervation der Haut ......................... . 20
1.3.2 Innervation der Schweii3drusen .......................... . 23
1.3.2.1 Periphere Anteile der Schweii3druseninnervation ......... . 23
1.3.2.2 Zentrale Anteile der Schweif3druseninnervation .......... . 25
1.3.2.3 Fragen der Doppelinnervation und Ruheaktivitat
der Schweif3driisen ...................................... . 28
1.3.2.4 Besonderheiten der Schweii3driiseninnervation in
verschiedenen Hautregionen ............................ . 29
1.3.3 Funktionen der Schweif3driisenaktivitat ................ , . 31
1.3.3.1 Mechanismus der Schweif3absonderung und Salzgehalt
des Schweii3es .......................................... . 31
1.3.3.2 Thermoregulatorische Funktion des Schwitzens und ihr
Zusammenhang mit der Hautdurchblutung .............. . 32
1.3.3.3 Weitere Funktionen und Besonderheiten des
Schwitzens ............................................. . 34
1.3.4 Spezifische der elektrodermalen Aktivitat zugrunde-
liegende physiologische Mechanismen ................... . 36
1.3.4.1 Auslosung elektrodermaler Phanomene im
Zentralnervensystem .................................... . 36
XII lnhaltsverzeichnis
1.3.4.2 Membraneigenschaften der Haut und lokale
physiologische Erscheinungen in der Haut bei
Schweil3driisenHitigkeit ................................. . 39
1.3.5 Mogliche biologische Bedeutung der elektrodermalen
Aktivitiit ............................................... . 42
1.4 Physikalische und systemtheoretische Grundlagen
e1ektrodermaler Aktivitat ............................... . 46
1.4.1 Grundlegendes zu Systemen aus Widerstiinden und
Kapazitiiten ............................................ . 47
1.4.1.1 Einige elektrische Grunddimensionen ................... . 47
1.4.1.2 Verhalten von RC-Schaltungen beim Anlegen von
Gleichspannung ........................................ . 49
1.4.1.3 Verhalten von RC-Schaltungen beim Anlegen von
Wechelspannung ........................................ . 55
1.4.1.4 Ermittlung von Systemeigenschaften unbekannter
RC-Systeme ............................................ . 61
1.4.2 Elektrophysikalische Eigenschaften der Haut und
der SchweiBdriisen ...................................... . 65
1.4.2.1 Widerstandseigenschaften der Haut und der
SchweiBdriisen .......................................... . 65
1.4.2.2 Kapazitative Eigenschaften der Raut und der
SchweiBdriisen .......................................... . 69
1.4.2.3 Entstehung der verschiedenen Komponenten
elektrodermaler Phiinomene ............................ . 70
1.4.3 Modelle des elektrodermalen Systems ................... . 76
1.4.3.1 Modelle auf der Basis von Widerstiinden ................ . 76
1.4.3.2 Modelle unter EinschluB kapazitativer Eigenschaften .... . 78
1.4.3.3 Spezifische Beitriige von Wechselstromuntersuchungen
zur Modellbildung ...................................... . 82
2. Methoden zur Erfassung der elektrodermalen Aktivitiit . . . . 89
2.1 Grundlegendes zur Technik der Messung
elektrodermaler Aktivitat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
2.1.1 Messungen nach dem Prinzip des Spannungsteilers.... ... 91
2.1.2 Messungen durch Regelschaltungen mittels
Operationsverstiirkern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
2.1.3 Schaltungen zur Trennung von elektrodermalen
Niveau- und Reaktionswerten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
2.1.4 Spezifische Probleme bei der Messung elektrodermaler
Aktivitiit im Vergleich zu anderen Biosignalen . . ... ... . . . 101
2.1.5 Wechselstrommessungen der elektrodermalen
Aktivitiit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Description:Die Messung der elektrodermalen Aktivität stellt wohl die mit Abstand am häufigsten verwendete Methode zur Erfassung physiologischer Begleiterscheinungen psychischer Vorgänge dar. Mit dieser Monographie wird erstmals eine Gesamtdarstellung vorgelegt: in ihr sind die anatomischen, physiologischen,
