L'attività elettrodermica (in inglese electrodermal activity o EDA), talvolta nota come risposta galvanica cutanea (galvanic skin response o GSR) o conduttanza cutanea (skin conductance o SC), è un termine generico che indica la misura delle continue variazioni nelle proprietà di conduttanza elettrica della pelle, in risposta alla secrezione di sudore da parte delle ghiandole sudoripare eccrine. Sia l'EDA che l'attività sudomotoria sono modulate autonomamente dall'attività del sistema nervoso simpatico (SNS), una componente del sistema nervoso autonomo (SNA), che interviene nel controllo delle funzioni corporee involontarie, nonché degli stati cognitivi ed emotivi. L'attività elettrodermica è legata alla regolazione della temperatura corporea interna e all'eccitazione psicologica-emotiva della persona. Quando una persona è psicologicamente eccitata o emozionata, il sistema nervoso simpatico si attiva notevolmente, l'attività delle ghiandole sudoripare eccrine, innervate dai nervi simpatici sudomotori aumenta, e di conseguenza anche la conduttanza cutanea. L'EDA offre dunque una visione diretta della regolazione emotiva autonoma.
Storia e sviluppo Il termine “attività elettrodermica” deriva da un susseguirsi di definizioni precedentemente coniate riguardo ai fenomeni elettrodermici che portarono la comunità scientifica alla richiesta di un termine comune che eliminasse confusioni ed equivoci tra gli studiosi.
Prima del 1900 furono condotti diversi studi empirici riguardanti l'attività elettrodermica; l'interesse partì dal neurologo francese Jean-Martin Charcot, famoso per i suoi lavori sull'isteria e sull'ipnosi. Vigouroux, un suo collaboratore, influenzato dalle teorie di Charcot riguardo alle nozioni sul magnetismo animale del 1800, fu il primo ad osservare il fenomeno elettrodermico, associandolo a fattori psicologici. Egli misurò i livelli di resistenza cutanea tonica (indicante il valore assoluto della resistenza elettrica cutanea e costituente un indice dello stato generale di attivazione del sistema nervoso) in vari gruppi di pazienti, valutandola come un segno clinico diagnostico; inoltre, egli propose la “teoria vascolare” dell'EDA, che associa i cambiamenti di resistenza cutanea ai cambiamenti del flusso sanguigno.
Nello stesso laboratorio, il medico francese Féré, nel 1888, scoprì che dal passaggio di una debole scarica di corrente elettrica, attraverso due elettrodi posti sulla superficie della pelle, era possibile ottenere la misura momentanea del decremento della risposta di resistenza cutanea dovuto a vari stimoli (visivi, uditivi, olfattivi). Da questo dedusse che la pelle, in presenza di stimoli esterni, può momentaneamente diventare un migliore conduttore di elettricità. Tra il 1870 ed il 1880, Hermann dimostrò che il processo di secrezione delle ghiandole eccrine era associato ad una generazione di potenziale; nel 1890, un fisiologo russo, Tarchanoff, dedusse che la misurazione dei cambiamenti dei potenziali elettrici, tra due elettrodi posti sulla pelle, potesse avvenire anche senza il ricorso a stimoli esterni. Tarchanoff, a differenza di Vigouroux, propose una “teoria secretoria”, che associava l'EDA all'attività delle ghiandole sudoripare. La teoria fu supportata da Darrow, nel 1927, che misurò l'EDA e la secrezione sudoripara simultaneamente, riscontrando risultati che associavano le due misurazioni. Era noto, ai tempi, che il sistema nervoso autonomo, attraverso la catena simpatica, innervasse le ghiandole palmari sudoripare e, da questo, si presuppose che l'EDA fosse il riflesso di un'attivazione simpatica. Agli inizi del 1900, il neurologo Veraguth introdusse il concetto di “riflesso psicogalvanico” (psychogalvanic reflex o PGR). Tale processo dimostrò la risposta palmare della ghiandola sudoripara in presenza di una stimolazione sensoriale. Diversi studi vennero condotti anche dal noto psichiatra e psicoanalista Carl Gustav Jung che, influenzato da Veraguth, iniziò ad utilizzare la misurazione dell'EDA, associandola ai concetti psicologici di emozione, arousal ed attenzione.
Metodi e strumenti di registrazione La resistenza elettrica, o il suo reciproco, la conduttanza, indicano la misura in cui un passaggio di corrente è favorito; la resistenza elettrica cutanea viene misurata attraverso la collocazione di due elettrodi sulla pelle, in genere posizionati su due dita vicine, applicando un potenziale elettrico tra i due punti di contatto sulla cute e misurando il flusso di corrente risultante tra di essi. L'attività conduttiva della pelle (skin conductance activity o SCA) è dovuta all'apertura delle ghiandole sudoripare eccrine, che diminuiscono la resistenza al passaggio della corrente attraverso il derma, il quale genera un voltaggio da cui è possibile calcolare la resistenza della pelle.
I vecchi sistemi di registrazione rilevavano il segnale di conduttanza cutanea in forma analogica, il quale veniva poi inviato ad un record cartaceo. Nella maggior parte dei sistemi di registrazione odierni, il segnale viene digitalizzato e memorizzato su un computer, ed il ricercatore seleziona i momenti da cui il computer inizierà a campionare l'EDA. Storicamente, alla presentazione di uno stimolo sperimentale seguiva la finestra temporale di campionamento, che comprendeva un intervallo di pochi secondi, per cui i dati registrati al di fuori della sezione considerata venivano persi. Successivamente, è divenuto possibile campionare l'EDA in modo continuo, e contrassegnare eventi critici, attraverso la pressione di un tasto o l'utilizzo di un segnale programmato, fornendo una stampa continua della sessione sperimentale. Vengono utilizzati numerosi tipi di dispositivi EDA: da quelli indossabili, portatili e alimentati a batteria, a quelli incorporati (ad esempio, nel mouse di un computer o nel volante di un'auto), dotati di elettrodi umidi (gelificati) o asciutti e con o senza unità di elaborazione del segnale di base.
Scegliendo un sistema di registrazione EDA, è necessario considerare le capacità di elaborazione e gli eventuali problemi relativi ai software utilizzati. È fondamentale, inoltre, prestare particolare attenzione alla selezione degli elettrodi di registrazione, alle paste o gel elettrodici, al posizionamento degli elettrodi e alle condizioni ambientali generali.
Gli elettrodi sono un collegamento elettrico tra la pelle umana e il circuito di misurazione per il monitoraggio dei parametri EDA. I tipi di elettrodi più tipicamente utilizzati sono quelli realizzati in argento o cloruro di argento (Ag/AgCI), prodotti in laboratorio o disponibili in commercio, poiché riducono al minimo lo sviluppo di potenziali di polarizzazione e depolarizzazione; un'alternativa è rappresentata dagli elettrodi in solfato di zinco-zinco.
Questi elettrodi possono essere facilmente posizionati mediante l'uso di fasce biadesive, che hanno anche lo scopo di aiutare a controllare le dimensioni dell'area cutanea che viene a contatto con la pasta dell'elettrodo: è l'area di contatto, più che la dimensione dell'elettrodo, ad influire sui valori di conduttanza. In generale, gli elettrodi più utilizzati sono gli elettrodi umidi riutilizzabili, comunemente realizzati in cloruro d'argento sintetizzato (AgCl), i quali richiedono l'utilizzo di un gel specifico che riduca al minimo la polarizzazione, assicurando un contatto elettrico ottimale e prevenendo gli effetti dell'elettrolisi; gli elettrodi monouso, venduti con un'apposita spugnetta imbevuta di gel; gli elettrodi a secco, che non prevedono l'aggiunta di gel, dedicati ad un'applicazione di lunga durata, giorni o settimane, e realizzati in vari materiali tra cui piombo, zinco, cromo, acciaio inossidabile e oro, supportati da fasce elastiche con velcro per il fissaggio.
La pasta per elettrodi è il mezzo conduttivo tra gli elettrodi e la pelle. È importante che la pasta per elettrodi scelta conservi le proprietà elettriche del sistema di risposta di interesse senza alterarle. Per questo motivo, è raccomandato l'uso di una pasta che contiene un gradiente di salinità simile al sudore; la pasta deve essere quindi isotonica per cui non devono sussistere differenze nella concentrazione e nella pressione osmotica tra essa e il sudore.
La misurazione registra un piccolo flusso di corrente che passa attraverso la pelle, e la pasta interagisce con il tessuto su cui è posizionato l'elettrodo. Due elettrodi vengono collocati su zone attive, effettuando una registrazione bipolare, e la direzione in cui scorre la corrente non è importante. Le registrazioni sono in genere effettuate sui palmi delle mani, poiché presentano una maggiore quantità di ghiandole sudoripare rispetto ad altre parti del corpo, e possono essere accettabili diversi posizionamenti. I più comuni sono le eminenze tenari, ovvero il complesso di tre muscoli situati sui palmi delle mani, alla base del pollice, e la superficie anteriore o volare delle falangi mediali o distali delle dita. Per quanto riguarda la mano su cui viene effettuata la registrazione, la mano non dominante è favorita, perché meno probabilmente presenterà tagli o calli, e perché permette alla mano dominante di essere libera di eseguire eventuali attività. Nella registrazione EDA è fondamentale preservare le proprietà elettriche del sistema di risposta; i siti degli elettrodi non necessitano di alcuna preparazione, come pulizia con alcol o abrasione, che potrebbe ridurre le naturali proprietà resistive o conduttive della pelle. È sufficiente lavarsi le mani con un sapone non abrasivo prima di applicare gli elettrodi, e mantenere la pelle pulita e asciutta. La temperatura dell'ambiente e l'ora del giorno sono due fattori ambientali che andrebbero considerati. Poiché l'EDA è influenzata dall'idratazione del corneo, la conduttanza tende ad aumentare all'aumento della temperatura dell'ambiente. Si raccomanda, quindi, una temperatura di circa 23 °C. Allo stesso modo, l'umidità della stanza andrebbe mantenuta costante, all'incirca tra 50% e il 65%, poiché gli effetti diurni potrebbero influenzare la misurazione dell'EDA.
Misurazione del segnale L'EDA è tipicamente suddivisa in due componenti, che considerano il livello di conduttanza cutanea (skin conductance level o SCL) e la risposta di conduttanza cutanea (skin conductance response o SCR). La prima componente è quella basale o tonica, che varia gradualmente, nel corso di alcuni minuti, e si ritiene rappresenti le condizioni ambientali che contribuiscono al livello basale di riempimento delle ghiandole. La seconda è la componente fasica, che si sovrappone a quella tonica, e consiste in eventi di rilascio pulsatile del sudore. Questi eventi sono distribuiti su una scala temporale di pochi secondi, e si ritiene corrispondano più strettamente all'attività del sistema nervoso simmetrico.
La componente tonica, lenta, del segnale costituisce un indice del livello di base dell'attivazione simpatica e dell'attività delle ghiandole eccrine e rappresenta il valore assoluto della resistenza elettrica cutanea. Gli impulsi fasici, veloci, invece, indicano il parametro costituito dalle risposte rapide provocate da stimoli specifici di natura emozionale, sensoriale o ideativa, e riflettono un aumento della conduttanza causato dall'attivazione simpatica in risposta a uno stimolo. Il valore SCL indica il livello di eccitazione psicologica del soggetto, mentre il valore SCR rappresenta una misura dell'eccitazione momentanea del soggetto e gli impulsi nel segnale di conduttanza cutanea.