基于EEG的大學生小額消費可接受價格上限分析

穆振東

（江西科技學院 信息技術研究所，江西 南昌 330029）

基于EEG的大學生小額消費可接受價格上限分析

穆振東

（江西科技學院 信息技術研究所，江西 南昌 330029）

用調查問卷的方法對消費心理和消費可接受價格上限進行研究，雖然在統計層面能得到宏觀趨向性，但是對具體的數值指標則很難確定，而且調查問卷的方法結論的真實性也存在一定的爭議性，出于腦電信號能真實反映受試者真實心理的特性，本文選取腦電信號作為消費可接受價格上限分析工具。用事件誘發電位中的N170和P300為參照，通過對三組不同受試者進行不同組合的金錢數量進行試驗，對比其結果，從而分析大學生對日常小額消費可接受價格上限。

EEG；消費可接受價格上限；ERP；大學生

0 引言

消費可接受價格上限，本文定義為對一次性消費的金錢數量的重視程度。例如買一本書，當定義價格為44元時候，消費者可以毫不猶豫的買下，但是當價格為45元時，消費者就會有短時的思考，可能最終會買，也可能不會，這時，45元就是這個消費者對這本書的消費可接受價格上限。小額，本文定義為50元以內的日常生活中的一次性支出。

經濟的發展帶動著消費水平的發展，對于一次性支出的金錢數量的重視程度也在不斷的變化。但是，因為在消費過程中或多或少的存在攀比心理，出于面子問題，很多人對自己重視的金錢數量又會刻意的隱瞞，大學生對此尤為突出。

大學生作為社會消費群體的一個重要組成部分，他們的消費可接受價格上限具備一定的代表性。對大學生的消費相關的研究，現在主要關注在大學的消費行為、消費觀念和消費現狀的分析，分析手段主要是調查問卷，主要目的是調查大學生的消費狀況是否合理，消費結構如何，消費心理是否健康[1-4]。調查問卷法對于宏觀的數字統計上有一定的積極意義，但是很難定義微觀上的消費可接受價格上限。

腦電（electroencephalogram，EEG）信號產生于大腦神經細胞受刺激后的電位變化。當外界特定的事件發生時，會導致腦電信號發生明顯的變化，對這種腦電信號進行分析，一般被稱之為事件誘發電位腦電分析。事件誘發電位腦電信號產生于腦細胞收到特定刺激信號出現后的極短時間內，因此是人對該刺激信號的真實反映。利用對客觀事物的真實反映這一特點，腦電信號現已被用作身份識別的一種工具[5-7]。

本文利用腦電信號作為工具，研究大學生日常生活中小額消費可接受價格上限。本文分別對3組受試者進行腦電采集實驗，實驗模式被設計為每次顯示5張不同面額的圖片，每個受試者做五組不同的組合。利用Scan軟件對腦電進行處理，疊加計算出不同受試者的腦電信號ERP成分，然后對比計算N170和P300特征，計算不同受試者的消費可接受價格上限。

1 數據采集

本文所用腦電數據是江西科技學院腦機接口實驗室對江西科技學院在校大學生采集的數據，受試者共分3組，其中兩組男生，一組女生，每組5人；為了研究圖片對實驗的影響，本文所用圖片分別設計為兩種，加提醒和不加提醒。其中，加提醒是在圖片上明顯位置加上金錢數量，實驗中所用圖片分為如圖1所示不加提醒和加提醒兩組。

受試者在一個安靜的屏蔽房內放松的坐在一個沒有扶手的軟椅上，看著正前方的電腦屏幕，根據實驗員的安排和屏幕刺激的指示做腦電實驗。開始實驗前，實驗員給受試者描繪一個消費場景，本實驗的試驗場景設計分別有假設受試者買書場景、假設受試者逛超市場景、假設受試者買衣服場景和假設受試者買地攤場景。通過場景來激發起受試者一定的購買情緒，結合屏幕顯示來誘發受試者消費的潛在腦電信號。

圖1 試驗圖片設計

腦電獲取是利用40導Neuroscan放大器，通過scan4.3軟件進行獲取，參考電極方式采用右側乳突作為參考電極，利用1000Hz采樣率，波段采集利用200Hz低通，0.05Hz高通和50Hz陷波。

在被試者面前的電腦屏幕上，會隨機顯示出不同面值的（本文每組安排五種不同面值）圖片。五張圖片在每次實驗顯示相同的次數，在每次實驗中，每次圖片顯示750毫秒，之后電腦黑屏1000毫秒。刺激模式如圖2顯示：

圖2 試驗刺激模式

2 數據處理步驟

ERP可以把刺激事件，比如視覺、聽覺等物理刺激和心理因素以包含某種特征的腦電信號表現出來，因此相關的ERP成分分析是對受試者心理研究的一個有力的工具，在認知心理、精神病學、腦機接口等領域得到廣泛的應用。

ERP（事件相關電位）是指在大腦給予某種外界刺激或者刺激撤銷時，在不同的腦區引起的電位變化。經典的ERP成分如P300，MMN和N170等，P300是Sutton等人1965年發現的，其主要特征是發生在事件300毫秒左右的一個正向波，主要和心里因素相關的內源性成分，其潛伏期主要的物理意義體現在受試者對刺激物的評價或者分類所需的時間，波幅表示反映背景或者記憶的更新，MMN（失匹配負波）主要反映大腦對信息自動加工的能力；N170主要應用于面孔識別的直覺編碼。

本文是從ERP相關成分進行分析，因此在數據分析前首先對數據進行處理，主要的數據處理步驟如下：

1、去漂移較大腦電：所謂漂移，是受試者在數據采集過程中因為肢體動作對腦電產生影響，造成采集到的腦電造成劇烈的抖動。漂移數據會對數據分析造成壞的影響，因此要在數據處理過程中去掉。

2、去除眼電干擾：本文指的去除眼電是指去除垂直眼電對腦電造成的影響。

3、分段：查看刺激的間隔，一般取10%-20%，常見的值是-50，-100；本著不超過下一個事件開始的原則，本文截取的數據段在-200～1600ms。

4、基線校正：由于分段處理的數據很多不在基線上，因此本文共進行了兩次基線校正和一次線性校正。

5、去除偽跡：所采集到的腦電信號進行分類后，有一部分分段由于各種原因造成數據不好，不但對數據分析無益，反而會影響數據的分析，因此要選擇一定的窗口進行篩選，本文采用的窗口是-80～80。

6、疊加：本文主要是對腦電信號進行ERP分析，因此相同刺激類型的腦電信號進行疊加處理。

3 結果與討論

本文通過視覺誘發電位刺激來研究消費價格上限，在實驗過程中，受試者首先根據實驗員所提供的消費場景想象一個消費過程，然后根據電腦屏幕提供的價格假設消費了這么多錢，這和普通鈔票直接消費有所不同，這更加需要實驗者對實驗的理解和配合。如果實驗者不配合，則很難保證結果的正確性，如果實驗者配合，那么這通過研究看電腦鈔票和直接消費鈔票在腦電層面上具有很大的相似性。

實驗者對實驗的配合程度，根據腦電波的特征和雜音的比例可以進行判斷，因此本文選自的實驗者均為實驗員上課的學生。

本文采集腦電分為3組，其中包括兩組男生、一組女生，為了考慮到特殊原因，本文采集腦電包括一個殘疾人。對不同人，不同刺激（本文定義為事件）產生的腦電之間差異性進行分析，可以用腦電事件對比圖作為工具，如圖3為男性受試者對35、40、45、47、50組合下，不同類型事件疊加后，產生的對比圖，圖中左上 Subject：EEG file：money-1.avg 表示此圖是實驗名為money中的1事件和其他四組事件形成的對比圖，Recorded表示此次數據采集產生時間，Rate、HDF、LPF和Notch表示采集腦電的相關參數。圖中HEOG表示水平眼電，VEOG表示垂直眼電，FP1、FP2等表示以10-20標準下不同電極下的腦電不同事件對比。以N170成分為例，從圖中可以看出F4、FC4、P3、CP3、CPZ、C3等電極比較明顯。下面本文就幾個不同方面對數據進行分析。

圖3 不同電極綜合對比圖

1、圖 4 為男生組對 35、40、45、47、50 組合下，五種事件在電極Pz的對比圖，其中money-1為事件1（電極：PZ），對應于35，money-2為事件2，對應于50，money-3為事件3，對應于40，money-11為事件11，對應于 45，money-22為事件 22，對應于 47。圖中x軸為時間，y軸為腦電壓差。如圖所示，在時間坐標為170左右出現一個明顯的指向負方向的峰值，此峰為N170，說明受試者對圖片出現有一個很明顯的反映，在時間為300ms以后，五個事件分別出現了一個指向正方向的峰值，對于五種事件峰值，事件money-3出現的峰值明顯先于其他四個時間，這表示該組受試者對事件3反應較為強烈，即說明按照本文設計的實驗模式下受試者的消費可接受價格上限為40。

圖4 Pz電極下男生不同事件對比圖

2、圖 5 為女生組對 35、40、45、47、50 組合下，五種事件在電極Pz下的對比圖，其中money-1為事件1（電極：PZ），對應于 35，money-2 為事件 2，對應于50，money-3為事件3，對應于40，money-11為事件11，對應于45，money-22為事件22，對應于47。圖中x軸為時間，y軸為腦電壓差。如圖所示N170不是很明顯，出現主要原因在于女性頭發長，因此采集腦電噪音較大，但是從P300出現的時間來看，money-11事件比其他事件出現的明顯且早，即說明按照本文設計的實驗模式下受試者的消費可接受價格上限為45。

圖5 Pz電極下女生不同事件對比圖

3、圖6為該次實驗所選取殘疾受試者對35、40、45、47、50組合下，五種事件在電極Pz下的對比圖，其中 money-1為事件 1（電極：PZ），對應于 35，money-2為事件2，對應于50，money-3為事件3，對應于40，money-11為事件11，對應于45，money-22為事件22，對應于47。圖中x軸為時間，y軸為腦電壓差。此峰為N170，說明受試者對圖片出現有一個很明顯的反映，但是從P300出現的時間來看，money-1事件比其他事件出現的明顯且早，即說明按照本文設計的實驗模式下受試者的消費可接受價格上限為35。

圖6 Pz電極下殘疾男生不同事件對比圖

從以上分析可以得出以下結論：女生對金錢的敏感度要低于男生，由于自身條件的限制，殘疾學生對金錢的敏感度更是最高。出現女生消費可接受價格上限高于男生的原因在哪？從試驗后對受試者身份、家庭和日常生活習慣上了解，受試者的家庭經濟背景類似，但是女生周平均購物次數高于男生，普通男生周平均購物次數高于殘疾男生。因此，交易的頻繁度是影響消費可接受價格上限的一個原因。

從圖1實驗圖片所示，本文實驗數據分兩大組，一組是帶提示的，一組是不帶提示的，為了研究加提示對受試者的影響，本文對兩組腦電進行對比研究，如圖所示，money-1為不加提示，1為加提示。從N170成分上來看，帶提示的N170明顯比不帶提示的出現的早；從P300成分來看，帶提示的比不帶提示的要明顯。表明提示對腦電有一定的影響。

圖7 Pz電極下兩組不同模式對比圖

4 結論

小額消費主要發生在日常生活中，雖然金額小，但是能充分反映出人的日常生活水平和消費心理，而大學生的消費更具時代的代表性。對大學生的消費由于缺乏有效的手段，因此現階段的研究還停留在調查問卷為主的方法上。本文以腦電為工具，通過對不同類型受試者進行測試，對獲取的腦電信號進行ERP成分分析，從而對受試者小額消費可接受價格上限進行研究。

實驗表明女生組消費可接受價格上限停留在45，也就是說在日常消費過程中，如果定價在45元時候，女生付賬之前會有短暫的猶豫；男生組消費可接受價格上限停留在40，而殘疾男子的消費可接受價格上限則停留在35。同時，在對兩種不同刺激模式進行對比試驗表明，加提示會對受試者判斷產生一定的影響。

本文試圖用腦電來對消費心理進行研究，具有一定的先進性，但是本文的結果如何從日常行為上進行解釋，為何會產生這樣的結果是本文研究要深入的地方，另外由于受試人群較少，本文只對3組受試者進行研究，結果是否帶有普遍性是下一步要研究的方向。

[1]葉益英.大學生消費現狀的調查與分析——以寧波大紅鷹學院為例[J].寧波教育學院學報,2012（01）：27-29.

[2]林媛媛,高宏博.綜合院校與專業藝術院校大學生消費狀況比較——基于遼寧省1946名大學生的調查[J].遼寧工程技術大學學報(社會科學版),2012（04）：436-438.

[3]詹莉.論當代大學生的消費價值觀[J].西南農業大學學報(社會科學版),2011（08）：168-170.

[4]呂建萍.當代上海市大學生消費狀況的調查研究[J].阜陽師范學院學報 (社會科學版),2012（04）：117-122.

[5]ZhengdongMu，JianfengHu. （2009）Research of EEG Identification Computing Based on AR Model.2009 international conference on future biomedical information engineering,2009：366-368.

[6]Research on EEG identification computing based on photo imagesMu,Zhendong;Hu,Jianfeng Advanced MaterialsResearch,v217-218,p1366-1371,2011,High Performance Structures and Materials Engineering.

[7]EEG identification computing based on photo stimulationMu,Zhen-dong;Jiang,De-rong;Yin,Jing-hai，International Journal of Digital Content Technology and its Applications,v 6,n 13,p 549-556,July 2012.

（責任編輯：陳 輝）

Analysis of Limit of Acceptable Price of College Students Small Consumption Based on EEG

MU Zhen-dong
(Institute of Information Technology,Jiangxi University of Technology,Nanchang 330029,China)

Study on consumer psychology and consumer limit of acceptable price usually used questionnaire method,this method is very good at solving the macro problem,however,to specific numerical value index,used questionnaire method is difficult to determine,and there is always a certain doubt about the correctness of the results from the questionnaire method.Because EEG can be true reflection of the true psychological characteristics of the subjects,the paper selects EEG analysis tool as the consumer limit of acceptable price.Subjects are tested with different combination of the different quantity of money,three sets of subjects are analyzed with this EEG data.By applying the time and amplitude of the N170 and P300 as reference,the paper studies the limit of acceptable price of college students'small consumption index in their daily life.

electroencephalogram;limit of acceptable price;event-related potential;college students

TP391

A

123（2014）01-0037-05

2013-04-07

穆振東（1975-），男，河南上蔡人，江西科技學院信息技術研究所，碩士。

研究方向：計算機應用、腦機接口。

江西省科技廳科技課題“基于腦電信號的身份識別關鍵技術研究”（No.20122BAB201049）。