undefined

Explainable stress type classification captures physiologically relevant responses in the Maastricht Acute Stress Test

Julkaisuvuosi

2023

Tekijät

Tervonen, Jaakko; Närväinen, Johanna; Mäntyjärvi, Jani; Pettersson, Kati

Abstrakti:

Introduction: Current stress detection methods concentrate on identification of stress and non-stress states despite the existence of various stress types. The present study performs a more specific, explainable stress classification, which could provide valuable information on the physiological stress reactions. Methods: Physiological responses were measured in the Maastricht Acute Stress Test (MAST), comprising alternating trials of cold pressor (inducing physiological stress and pain) and mental arithmetics (eliciting cognitive and social-evaluative stress). The responses in these subtasks were compared to each other and to the baseline through mixed model analysis. Subsequently, stress type detection was conducted with a comprehensive analysis of several machine learning components affecting classification. Finally, explainable artificial intelligence (XAI) methods were applied to analyze the influence of physiological features on model behavior. Results: Most of the investigated physiological reactions were specific to the stressors, and the subtasks could be distinguished from baseline with up to 86.5 % balanced accuracy. The choice of the physiological signals to measure (up to 25 %-point difference in balanced accuracy) and the selection of features (up to 7 %-point difference) were the two key components in classification. Reflection of the XAI analysis to mixed model results and human physiology revealed that the stress detection model concentrated on physiological features relevant for the two stressors. Discussion: The findings confirm that multimodal machine learning classification can detect different types of stress reactions from baseline while focusing on physiologically sensible changes. Since the measured signals and feature selection affected classification performance the most, data analytic choices left limited input information uncompensated.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Tervonen Jaakko Orcid -palvelun logo

Mäntyjärvi Jani Orcid -palvelun logo

Närväinen Johanna

Pettersson Kati Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli:

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

4

Artikkelinumero

1294286

Julkaisu­foorumi

89819

Julkaisufoorumitaso

1

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Kokonaan avoin julkaisukanava

Kustantajan version lisenssi

CC BY

Rinnakkaistallennettu

Ei

Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksu €

1574

Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksun vuosi

2023

Muut tiedot

Tieteenalat

Neurotieteet

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Ei

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.3389/fnrgo.2023.1294286

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä