Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tot i que els neurolèptics en general milloren el son, no existeix un consens definitiu de si és per l’efecte directe de la medicació o com a conseqüència indirecta de la millora clínica general. Les dades disponibles dels canvis que els neurolèptics provoquen en el electroencefalograma (EEG) de son també són molt dispars, probablement pels diferents límits metodològics i mètodes d’anàlisi del son entre estudis. L’objectiu principal d’aquesta tesi es avaluar l’efecte “per se” dels neurolèptics en el son en l’home. Es realitzen tres estudis per tres objectius específics: 1) Avaluar els efectes de l’administració de dosi única al matí de dos antipsicòtics atípics diferents (olanzapina 5mg i risperidona 1mg) en comparació amb un antipsicòtic típic (haloperidol 3mg) en subjectes sans en un estudi, creuat, randomitzat, doble cec i controlat amb placebo, utilitzant avaluacions subjectives, i objectives per polisomnografia (PSG). L’anàlisi de les variables PSG es realitza amb mètodes d’anàlisi visual i de quantificació de la microestructura del son d’anàlisi espectral. 2) Avaluar la rellevància d’aquests canvis EEG dels antipsicòtics en el continuum vigília-son de 24 hores, investigant si la correlació existent entre els biomarcadors EEG de la homeòstasi del son [activitat theta en vigília i activitat d’ondes lentes (SWA) en vigília en el primer cicle de son de no moviments oculars ràpids (NREM) de nit] observada en condicions experimentals de privació de son, es reprodueix després de l’administració d’olanzapina al matí 3) Avaluar les possibles diferencies entre sexes en els efectes sobre el EEG de son, induïts pels antipsicòtics en voluntaris sans. Els resultats PSG mostren 1) increments significatius en el temps total de son, eficiència de son (SE), son d’ondes lentes (SWS) i en el son de moviments oculars ràpids (REM) amb l’olanzapina, augments de fase 2 de son i disminució de son REM amb la risperidona, i augment de SE amb l’haloperidol. A l’anàlisi espectral, es registren disminucions de la potencia en les freqüències superiors a 10Hz en tots els estats del son i disminucions en la dinàmia de l’activitat freqüencial fusiforme en el segon i quart episodis de son NREM amb la olanzapina. Amb risperidona i haloperidol, s’observen augments en el rang de freqüències de 3.6 a10.8 Hz i superiors a 10Hz respectivament, en els estats de son NREM i fase 2. L’anàlisi subjectiu mostra una millora significativa en la qualitat de son amb l’olanzapina. 2) S’obté un increment significatiu en la potencia absoluta theta durant la vigília i un augment del temps de SWS durant el son de nit, però no es va poder correlacionar l’augment (%) del SWA del primer cicle de son NREM (olanzapina vs. placebo) i la pendent (%/h) de la regressió ajustada entre els increments del poder relatiu theta (olanzapina vs. placebo) i el temps en la vigília. 3) Amb l’administració de dosi única matutina d’olanzapina, s’obtenen interaccions sexe-fàrmac, sobretot en el SWS, amb augment en les dones i disminució en els homes. Els resultats obtinguts permeten extrapolar les conclusions a l’àmbit clínic: 1) Possibilitat de seleccionar un neurolèptic segons l’alteració de son que presenti el pacient, recordant que l’impacte d’aquests fàrmacs en el son de nit es succeeix també si es prescriuen al matí. 2) Aquesta tesis obre una nova línea d’investigació en l’estudi dels índex EEG (de vigília i son) com a marcadors de la propensió al son, evidenciant la necessitat de realitzar més estudis per concretar llur rol i aplicabilitat clínica en l’avaluació dels efectes adversos dels fàrmacs en el sistema nerviós central. 3) Les diferencies farmacodinàmiques observades poden ajudar a determinar dosis òptimes en la prescripció dels antipsicòtics entre ambdós sexes, especialment en relació amb el son. / Antipsychotics in general improve sleep. However, it is still not clear if these effects are direct effects of the compounds on sleep pathophysiology or whether they are indirect, as a consequence of the global clinical improvement. Available electroencephalographic (EEG) sleep data after antipsychotic administration are inconsistence, probably due to the different methodology and analysis methods used among studies. The main objective of the present dissertation was to evaluate the effects of antipsychotic drugs on sleep. Three studies were performed in order to assess three main objectives: 1) To evaluate the sleep effects on objective and subjective sleep variables, of two atypical antipsychotic drugs (olanzapine 5mg and risperidone1mg), in comparison with those of a typical agent (haloperidol 3mg) after one single oral morning administration in healthy volunteers, following a randomised, double-blind, placebo-controlled, four-period cross-over, clinical trial. Polisomnographic (PSG) sleep variables were analysed by traditional visual scoring and by sleep EEG spectral analysis. 2) To asses these EEG antipsychotic changes in the entire 24-hour day/night cycle, investigating if the relationship between the EEG biomarkers of the sleep homeostasis process [theta activity in wakefulness and slow wave activity (SWA) in the first non-rapid eye movement (NREM) sleep episode] observed after sleep deprivation, could be reproduced after an experimental pharmacological intervention. 3) To evaluate possible sex differences in antipsychotic induced effects on sleep EEG in healthy volunteers. PSG results showed 1) Significant increases in total sleep time, sleep efficiency (SE), slow wave sleep (SWS) and rapid eye movement (REM) sleep were observed after olanzapine, an increase in stage 2 and a decrease in REM sleep after risperidone and a tendency to increase SE after Haloperidol. Olanzapine showed decreases in power density in frequencies higher than 10 Hz during all sleep stages and decreases in the dynamics of spindle frequency activity in the second and fourth (NREM) episodes. Risperidone presented increases in the 3.6–10.8 Hz frequency band and Haloperidol in frequencies higher than 10 Hz, both in stage 2 and NREM sleep stages. A significant improvement in subjective sleep quality was observed after olanzapine. Following morning oral olanzapine administration, significant increases in theta activity during wakefulness, and increases in SWS time during sleep were observed. However, a weak and unreliable correlation was observed between the increases (%) of SWA in the first non-REM sleep episode (olanzapina vs. placebo) and the slope (%/h) of the linear least-squares regression between the increases of relative theta power (olanzapina vs. placebo) and wakefulness time. 3) Significant sex-by-drug interactions were obtained after olanzapine in SWS. Women showed an increase in SWS whereas men showed a decrease. Conclusions of these results can be extrapolated in clinical practice: 1) The possibility to select an antipsychotic drug depending on the specific patient’s sleep disturbance, taking into account that the effects on night sleep will occur even when the drug is administered in the morning. 2) The present dissertation opens a new investigation line in the study of the EEG (wake and sleep) index as sleep homeostasis process markers and shows the needed of additional studies to determine their roles and utility in measuring drug central nervous system effects. 3) These sex-based differences in pharmacodynamics may help to determine distinct optimal treatment and doses between men and women.

Orientadores: Fernando Cendes, Li Li Min / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-10T05:20:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Betting_LuizEduardoGomesGarcia_D.pdf: 9629246 bytes, checksum: a5717d51675609b6835960db129c8d3b (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Epilepsias generalizadas idiopáticas (EGI) constituem de 20-40% das epilepsias e de forma oposta às epilepsias parciais, anormalidades estruturais não são esperadas. De acordo com a idade de início e o tipo principal de crise, as EGI são divididas principalmente em epilepsia ausência infantil e juvenil (EA), epilepsia mioclônica juvenil (EMJ) e epilepsia com crises tônico-clônicas generalizadas (CTCG). Os limites entre estas subsíndromes são imprecisos e a classificação muitas vezes é difícil. Devido às características semelhantes, alguns autores consideram a EGI como uma única patologia com múltiplos fenótipos (continuum biológico). O eletroencefalograma (EEG) auxilia no diagnóstico das EGI especialmente quando evidencia descargas do tipo espícula onda-lenta generalizadas com atividade de base normal. Entretanto, o EEG pode ser normal e até mesmo mostrar focalidades dificultando o diagnóstico. A ressonância magnética (RM) não é realizada de forma rotineira em pacientes com EGI. Contudo, novas técnicas de aquisição e processamento de imagens vêm detectando anormalidades sutis nestes indivíduos. O objetivo deste estudo foi investigar a fisiopatologia das EGI através da análise de características clínicas, eletroencefalográficas e de neuroimagem. Inicialmente, as características dos EEGs de 180 pacientes com diagnóstico clínico de EGI foram avaliadas. 493 exames foram analisados. Em 33% dos pacientes o EEG inicial foi característico e em 22% o exame evidenciou focalidades. Após a identificação de focalidades utilizamos a neuroimagem convencional (análise visual) na avaliação de 134 pacientes com EGI. Observamos anormalidades na RM de 27 (20%) pacientes. A maioria das anormalidades não apresentou relação direta com as crises. Utilizamos a técnica da morfometria baseada em voxel (MBV) para investigar lesões discretas eventualmente não identificadas na neuroimagem de rotina. Esta técnica permite a comparação entre grupos de imagens aumentando a chance de detecção de anormalidades. Observamos aumento na concentração de substância cinzenta (CSC) localizada no córtex frontal de pacientes com EMJ (n=44) e EA (n=24). Observamos também uma maior CSC na região anterior do tálamo nos pacientes com crises de ausência (n=47). Avaliando as focalidades clínicas e de EEG de 22 pacientes com EGI utilizando a MBV, observamos áreas de aumento da CSC em 8 dos 9 (89%) pacientes com EMJ, 5 dos 6 (83%) pacientes com EA e 5 dos 7 (71%) pacientes com CTCG ao despertar. A volumetria do tálamo foi realizada para investigar o aumento de CSC sugerido pela MBV. A comparação entre 147 pacientes e um grupo controle evidenciou um maior volume da região anterior do tálamo nos pacientes com crises de ausência. Nossos resultados revelam que a fisiopatologia das EGI envolve o tálamo e o córtex cerebral. As diversas alterações na neuroimagem quantitativa apresentadas por cada subsíndrome sugerem um diferente mecanismo para as EGI. Este achado fortalece o conceito de diferentes doenças com fenótipos semelhantes. Mais do que isso, nossos achados indicam, uma alteração estrutural no cérebro destes indivíduos. Os diversos fenótipos estão relacionados a diferentes mecanismos fisiopatológicos. As focalidades observadas no EEG e na RM refletem a patogênese das crises em pacientes com EGI / Abstract: Idiopathic generalized epilepsies (IGE) represent 20-40% of all epilepsies and opposed to partial epilepsies, structural abnormalities are not expected. According to the age of onset and the main seizure type, IGE are divided mainly in childhood and juvenile absence epilepsy (AE), juvenile myoclonic epilepsy (JME) and generalized tonic-clonic seizures (GTCS). The limits between these subsyndromes are unclear and sometimes classification is difficult. Because of the similar characteristics, some authors consider IGE as a single pathology with multiple phenotypes (biological continuum). Electroencephalogram (EEG) helps the IGE diagnosis specially when it shows the generalized spike and wave discharges with normal background. However, the EEG may be normal or even disclose focalities difficulting the diagnosis. Magnetic resonance imaging (MRI) is not routinely performed in patients with IGE. In spite of this, new techniques of acquisition and processing of the images are detecting subtle abnormalities in these individuals. The objective of this study was to investigate the pathophysiology of the IGE using the clinical, EEG and neuroimaging features. Initially, the characteristics of the EEGs of 180 patients with clinical diagnosis of IGE were evaluated. 493 exams were analyzed. In 33% of the patients the initial EEG was characteristic and in 22% the exam revealed focalities. After the identification of the focalities, we used conventional neuroimaging (visual analysis) on the evaluation of 134 patients with IGE. We observed abnormalities in the MRI of 27 (20%) patients. Most of the abnormalities were not directly related to the seizures. We used the voxel base morphometry (VBM) technique to evaluate the images. This technique allows comparisons between groups of images increasing the chances of detecting abnormalities. We observed increased gray matter concentration (GMC) localized in the frontal cortex of patients with JME (n=44) and AE (n=24). We also observed increased GMC in the anterior thalamic region of patients with absence seizures (n=47). Evaluating the clinical and EEG focalities of 22 patients with IGE using VBM, we observed areas of increased GMC in 8 of 9 (89%) patients with JME, 5 of 6 (83%) patients with AE and 5 of 7 (71%) patients with GTCS on awakening. The volumetry of the thalamus was performed to investigate the increased GMC suggested by the VBM. The comparison between 147 patients with a control group showed increased volume of the anterior thalamic region in patients with absence seizures. Our results revealed that the pathophysiology of the IGE involves the thalamus and the cerebral cortex. The several abnormalities on the neuroimage presented by each subsyndrome suggest a different mechanism for the IGE. This finding strengths the concept of multiple diseases with similar phenotypes. Furthermore, our findings indicate a structural abnormality in the brain of these individuals. The several phenotypes are related with different pathophysiological mechanisms. The focalities present on the EEG and in the MRI reflect the pathogenesis of the seizures in patients with IGE / Doutorado / Neurociencias / Doutor em Fisiopatologia Medica

[EN] Emotional regulation strategies determine the way in which people feel, express and regulate their emotions. These regulation strategies affect all aspects of life. Currently, numerous scientific studies indicate the role that these regulation strategies play in the development and maintenance of adaptive and healthy behavior. On the other hand, deficiencies or deficits in emotional regulation are considered to be relevant factors in the origin and maintenance of numerous behavioral and emotional disorders. There are different instruments that have been traditionally used to train and evaluate emotional regulation capabilities. They are usually based on subjective questionnaires. Although these questionnaires have proven to be useful, they present some limitations that make them little suitable for certain groups who are especially reluctant to be assessed, such as adolescents. Currently, new systems based on man-machine interfaces, such as virtual reality and physiological sensors, are starting to be used for training emotional regulation strategies. The purpose of the research reported in this thesis is to address the issues related to the instruments used to train and evaluate the emotional regulation strategies. Specifically, the aim of this work is to study the combined use of virtual reality and serious games with non-invasive physiological monitoring in the emotional regulation field in adolescent population. For this reason, this document shows the results obtained from three studies, with three different virtual environments where participant were able to train different emotional regulation strategies while their cardiac signal or brain activation were recorded. The aim of this thesis is to make a contribution to the emotional regulation field providing a new research framework through the use of new technologies, such as virtual reality, and through more objective assessment instruments such as physiological signals. / [ES] Las estrategias de regulación emocional determinan la forma en que las personas sienten, expresan y regulan sus emociones. Estas estrategias influyen prácticamente en todos los aspectos de la vida. En la actualidad existen numerosas investigaciones que destacan el papel que juegan estas estrategias de regulación emocional en el desarrollo y el mantenimiento de una conducta sana y adaptativa. Por el contrario, carencias o déficits en dichas estrategias de regulación pueden ser consideradas como un factor relevante en el origen y mantenimiento de numerosos trastornos emocionales y de comportamiento. Existen diversos instrumentos que se han utilizado tradicionalmente para evaluar las capacidades de regulación emocional y que están basados en cuestionarios subjetivos. Estos cuestionarios, aunque son muy útiles y prácticos, presentan algunas limitaciones que los hacen poco apropiados, sobre todo para ciertos colectivos que son especialmente reacios a ser evaluados, como podrían ser los adolescentes. Actualmente están empezando a usarse nuevos sistemas basados en tecnologías hombre-máquina, como pueden ser la realidad virtual y los sensores fisiológicos, para el entrenamiento de las estrategias de regulación emocional. La investigación presentada en esta tesis tiene como propósito abordar los aspectos relacionados con los instrumentos utilizados en el entrenamiento y en la evaluación de las estrategias de regulación emocional. Concretamente, el objetivo del presente trabajo es estudiar el uso combinado de la realidad virtual y los juegos serios con la monitorización fisiológica no invasiva en el campo de la regulación emocional en población adolescente. Para ello se presentan y se detallan los resultados obtenidos de tres estudios realizados, con tres entornos virtuales diferentes, donde los participantes pudieron entrenar diferentes estrategias de regulación emocional mientras se les registraban la señal cardíaca o la activación cerebral. Con la presente Tesis Doctoral se pretende hacer una contribución al campo de la regulación emocional, proporcionando un nuevo marco de investigación a través del uso de nuevas tecnologías como la realidad virtual y a través de instrumentos de evaluación más objetivos, como son las señales fisiológicas. / [CAT] Les estratègies de regulació emocional determinen la manera en què les persones senten, expressen i regulen les seves emocions. Aquestes estratègies influeixen pràcticament en tots els aspectes de la vida. En l'actualitat existeixen nombroses recerques que destaquen el paper que juguen aquestes estratègies de regulació emocional en el desenvolupament i el manteniment d'una conducta sana i adaptativa. Per contra, mancances o dèficits en aquestes estratègies de regulació poden ser considerats com un factor rellevant en l'origen i manteniment de nombrosos trastorns emocionals i de comportament. Existeixen diversos instruments que s'han utilitzat tradicionalment per avaluar les capacitats de regulació emocional i que estan basats en qüestionaris subjectius. Aquests qüestionaris, encara que són molt útils i pràctics, presenten algunes limitacions que els fan poc apropiats, sobretot per a certs col¿lectius que són especialment poc inclinats a ser avaluats, com podrien ser els adolescents. Actualment, estan començant a usar-se nous sistemes basats en tecnologies home-màquina, com pot ser la realitat virtual i els sensors fisiològics, per a l'entrenament de les estratègies de regulació emocional. La investigació presentada en aquesta tesi té com a propòsit abordar els aspectes relacionats amb els instruments utilitzats en l'entrenament i en l'avaluació de les estratègies de regulació emocional. Concretament, l'objectiu del present treball és estudiar l'ús combinat de la realitat virtual i els jocs seriosos amb el monitoratge fisiològic no invasiu en el camp de la regulació emocional en població adolescent. Per a això, es presenten i es detallen els resultats obtinguts de tres estudis realitzats, amb tres entorns virtuals diferents, on els participants van poder entrenar diferents estratègies de regulació emocional mentre se'ls registraven el senyal cardíac o l'activació cerebral. Amb la present Tesi Doctoral es pretén fer una contribució al camp de la regulació emocional, proporcionant un nou marc de investigació a través de l'ús de noves tecnologies com la realitat virtual i a través d'instruments d'avaluació més objectius, com són els senyals fisiològics. / Rodríguez Ortega, A. (2015). Aportaciones de las nuevas tecnologías combinadas con monitorización fisiológica en el campo de la regulación emocional [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/51588 / TESIS

Tesis por compendio / [ES] El uso de la realidad virtual (RV) se ha incrementado notablemente en la comunidad científica para la investigación del comportamiento humano. En particular, la RV inmersiva ha crecido debido a la democratización de las gafas de realidad virtual o head mounted displays (HMD), que ofrecen un alto rendimiento con una inversión económica. Uno de los campos que ha emergido con fuerza en la última década es el Affective Computing, que combina psicofisiología, informática, ingeniería biomédica e inteligencia artificial, desarrollando sistemas que puedan reconocer emociones automáticamente. Su progreso es especialmente importante en el campo de la investigación del comportamiento humano, debido al papel fundamental que las emociones juegan en muchos procesos psicológicos como la percepción, la toma de decisiones, la creatividad, la memoria y la interacción social. Muchos estudios se han centrado en intentar obtener una metodología fiable para evocar y automáticamente identificar estados emocionales, usando medidas fisiológicas objetivas y métodos de aprendizaje automático. Sin embargo, la mayoría de los estudios previos utilizan imágenes, audios o vídeos para generar los estados emocionales y, hasta donde llega nuestro conocimiento, ninguno de ellos ha desarrollado un sistema de reconocimiento emocional usando RV inmersiva. Aunque algunos trabajos anteriores sí analizan las respuestas fisiológicas en RV inmersivas, estos no presentan modelos de aprendizaje automático para procesamiento y clasificación automática de bioseñales. Además, un concepto crucial cuando se usa la RV en investigación del comportamiento humano es la validez: la capacidad de evocar respuestas similares en un entorno virtual a las evocadas por el espacio físico. Aunque algunos estudios previos han usado dimensiones psicológicas y cognitivas para comparar respuestas entre entornos reales y virtuales, las investigaciones que analizan respuestas fisiológicas o comportamentales están mucho menos extendidas. Según nuestros conocimientos, este es el primer trabajo que compara entornos físicos con su réplica en RV, empleando respuestas fisiológicas y algoritmos de aprendizaje automático y analizando la capacidad de la RV de transferir y extrapolar las conclusiones obtenidas al entorno real que se está simulando. El objetivo principal de la tesis es validar el uso de la RV inmersiva como una herramienta de estimulación emocional usando respuestas psicofisiológicas y comportamentales en combinación con algoritmos de aprendizaje automático, así como realizar una comparación directa entre un entorno real y virtual. Para ello, se ha desarrollado un protocolo experimental que incluye entornos emocionales 360º, un museo real y una virtualización 3D altamente realista del mismo museo. La tesis presenta novedosas contribuciones del uso de la RV inmersiva en la investigación del comportamiento humano, en particular en lo relativo al estudio de las emociones. Esta ayudará a aplicar metodologías a estímulos más realistas para evaluar entornos y situaciones de la vida diaria, superando las actuales limitaciones de la estimulación emocional que clásicamente ha incluido imágenes, audios o vídeos. Además, en ella se analiza la validez de la RV realizando una comparación directa usando una simulación altamente realista. Creemos que la RV inmersiva va a revolucionar los métodos de estimulación emocional en entornos de laboratorio. Además, su sinergia junto a las medidas fisiológicas y las técnicas de aprendizaje automático, impactarán transversalmente en muchas áreas de investigación como la arquitectura, la salud, la evaluación psicológica, el entrenamiento, la educación, la conducción o el marketing, abriendo un nuevo horizonte de oportunidades para la comunidad científica. La presente tesis espera contribuir a caminar en esa senda. / [EN] In recent years the scientific community has significantly increased its use of virtual reality (VR) technologies in human behaviour research. In particular, the use of immersive VR has grown due to the introduction of affordable, high performance head mounted displays (HMDs). Among the fields that has strongly emerged in the last decade is affective computing, which combines psychophysiology, computer science, biomedical engineering and artificial intelligence in the development of systems that can automatically recognize emotions. The progress of affective computing is especially important in human behaviour research due to the central role that emotions play in many background processes, such as perception, decision-making, creativity, memory and social interaction. Several studies have tried to develop a reliable methodology to evoke and automatically identify emotional states using objective physiological measures and machine learning methods. However, the majority of previous studies used images, audio or video to elicit emotional statements; to the best of our knowledge, no previous research has developed an emotion recognition system using immersive VR. Although some previous studies analysed physiological responses in immersive VR, they did not use machine learning techniques for biosignal processing and classification. Moreover, a crucial concept when using VR for human behaviour research is validity: the capacity to evoke a response from the user in a simulated environment similar to the response that might be evoked in a physical environment. Although some previous studies have used psychological and cognitive dimensions to compare responses in real and virtual environments, few have extended this research to analyse physiological or behavioural responses. Moreover, to our knowledge, this is the first study to compare VR scenarios with their real-world equivalents using physiological measures coupled with machine learning algorithms, and to analyse the ability of VR to transfer and extrapolate insights obtained from VR environments to real environments. The main objective of this thesis is, using psycho-physiological and behavioural responses in combination with machine learning methods, and by performing a direct comparison between a real and virtual environment, to validate immersive VR as an emotion elicitation tool. To do so we develop an experimental protocol involving emotional 360º environments, an art exhibition in a real museum, and a highly-realistic 3D virtualization of the same art exhibition. This thesis provides novel contributions to the use of immersive VR in human behaviour research, particularly in relation to emotions. VR can help in the application of methodologies designed to present more realistic stimuli in the assessment of daily-life environments and situations, thus overcoming the current limitations of affective elicitation, which classically uses images, audio and video. Moreover, it analyses the validity of VR by performing a direct comparison using highly-realistic simulation. We believe that immersive VR will revolutionize laboratory-based emotion elicitation methods. Moreover, its synergy with physiological measurement and machine learning techniques will impact transversely in many other research areas, such as architecture, health, assessment, training, education, driving and marketing, and thus open new opportunities for the scientific community. The present dissertation aims to contribute to this progress. / [CA] L'ús de la realitat virtual (RV) s'ha incrementat notablement en la comunitat científica per a la recerca del comportament humà. En particular, la RV immersiva ha crescut a causa de la democratització de les ulleres de realitat virtual o head mounted displays (HMD), que ofereixen un alt rendiment amb una reduïda inversió econòmica. Un dels camps que ha emergit amb força en l'última dècada és el Affective Computing, que combina psicofisiologia, informàtica, enginyeria biomèdica i intel·ligència artificial, desenvolupant sistemes que puguen reconéixer emocions automàticament. El seu progrés és especialment important en el camp de la recerca del comportament humà, a causa del paper fonamental que les emocions juguen en molts processos psicològics com la percepció, la presa de decisions, la creativitat, la memòria i la interacció social. Molts estudis s'han centrat en intentar obtenir una metodologia fiable per a evocar i automàticament identificar estats emocionals, utilitzant mesures fisiològiques objectives i mètodes d'aprenentatge automàtic. No obstant això, la major part dels estudis previs utilitzen imatges, àudios o vídeos per a generar els estats emocionals i, fins on arriba el nostre coneixement, cap d'ells ha desenvolupat un sistema de reconeixement emocional mitjançant l'ús de la RV immersiva. Encara que alguns treballs anteriors sí que analitzen les respostes fisiològiques en RV immersives, aquests no presenten models d'aprenentatge automàtic per a processament i classificació automàtica de biosenyals. A més, un concepte crucial quan s'utilitza la RV en la recerca del comportament humà és la validesa: la capacitat d'evocar respostes similars en un entorn virtual a les evocades per l'espai físic. Encara que alguns estudis previs han utilitzat dimensions psicològiques i cognitives per a comparar respostes entre entorns reals i virtuals, les recerques que analitzen respostes fisiològiques o comportamentals estan molt menys esteses. Segons els nostres coneixements, aquest és el primer treball que compara entorns físics amb la seua rèplica en RV, emprant respostes fisiològiques i algorismes d'aprenentatge automàtic i analitzant la capacitat de la RV de transferir i extrapolar les conclusions obtingudes a l'entorn real que s'està simulant. L'objectiu principal de la tesi és validar l'ús de la RV immersiva com una eina d'estimulació emocional usant respostes psicofisiològiques i comportamentals en combinació amb algorismes d'aprenentatge automàtic, així com realitzar una comparació directa entre un entorn real i virtual. Per a això, s'ha desenvolupat un protocol experimental que inclou entorns emocionals 360º, un museu real i una virtualització 3D altament realista del mateix museu. La tesi presenta noves contribucions de l'ús de la RV immersiva en la recerca del comportament humà, en particular quant a l'estudi de les emocions. Aquesta ajudarà a aplicar metodologies a estímuls més realistes per a avaluar entorns i situacions de la vida diària, superant les actuals limitacions de l'estimulació emocional que clàssicament ha inclòs imatges, àudios o vídeos. A més, en ella s'analitza la validesa de la RV realitzant una comparació directa usant una simulació altament realista. Creiem que la RV immersiva revolucionarà els mètodes d'estimulació emocional en entorns de laboratori. A més, la seua sinergia al costat de les mesures fisiològiques i les tècniques d'aprenentatge automàtic, impactaran transversalment en moltes àrees de recerca com l'arquitectura, la salut, l'avaluació psicològica, l'entrenament, l'educació, la conducció o el màrqueting, obrint un nou horitzó d'oportunitats per a la comunitat científica. La present tesi espera contribuir a caminar en aquesta senda. / Marín Morales, J. (2020). Modelling human emotions using immersive virtual reality, physiological signals and behavioural responses [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/148717 / TESIS / Compendio