基于事件相關電位的手機新聞APP用戶情感體驗研究

王雪霜，李春雨

基于事件相關電位的手機新聞APP用戶情感體驗研究

王雪霜1，李春雨2

（1. 沈陽工業大學 機械工程學院，沈陽 110870；2. 遼寧大學 商學院，沈陽 110136）

從用戶認知角度，研究手機新聞APP的用戶情感認知機制。采用事件相關電位（ERPs）技術探索用戶對手機新聞APP首頁界面的情感加工過程，實驗中要求被試者對刺激材料進行效價和喚醒度（情感體驗的兩個維度）評價，同時記錄被試者的點擊行為數據和腦電數據。被試者對喚醒度進行評價所需的反應時更短，且對低效價做出評價的反應時比高效價更短；高喚醒度界面和高效價界面誘發了更大的P2波；低效價界面比高效價界面誘發了更大的N2波；在中央區右半球，低喚醒度界面誘發了更大的LPP波，在中央區左半球，高效價界面誘發的LPP波更大。在情感刺激加工的早期階段，P2波和N2波可以作為衡量用戶情感體驗差異的顯著指標；在情感刺激的持續加工和編碼的晚期階段，LPP波可以衡量用戶情感體驗的差異。

事件相關電位；效價；喚醒度；情感體驗

隨著移動互聯網的迅猛發展，人們獲取信息的方式正逐漸從電腦端轉移到移動端。根據CNNIC發布的第49次中國互聯網絡發展狀況統計報告，截至2021年12月，我國網絡新聞用戶規模達到7.71億[1]。智能手機隨時隨地獲取新聞資訊的特性滿足了用戶碎片化的閱讀需求，加之手機新聞APP涵蓋的新聞類型廣、數量多等特點，使手機新聞APP成為用戶獲取資訊的主要方式。同時，中國互聯網絡信息中心（CNNIC）2016年關于中國互聯網新聞市場研究報告的相關數據顯示，近1/3的移動新聞用戶表示他們只瀏覽移動新聞APP的首頁界面和新聞標題[2]。光環效應表明，當認知者對一個人的某種特征形成好或者壞的印象后，他傾向于根據此印象推斷該人其他方面的特征。對移動新聞APP來說，如果用戶在打開新聞APP時被首頁界面吸引，則用戶傾向于對該APP作出正向評價，同理，如果用戶不喜歡所呈現的首頁界面，則傾向于對該APP作出負向評價。在信息爆炸的當代，人們每天都面對著大量的用戶界面，了解用戶對手機新聞APP界面的情感體驗過程，有助于揭示情感認知機制，提升用戶的整體體驗水平，為用戶情感的獲取及滿意度提升提供基礎。

1 情感體驗

在“以用戶為中心”背景下，好的APP設計不僅要滿足用戶的功能性需求，而且要考慮用戶的情感性需求[3]。Kensinger[4]指出情感體驗可以描述為效價和喚醒度兩個維度，其中效價是指積極或消極，喚醒度是指冷靜或興奮。移動應用商店APP數量眾多及獲取的免費性使用戶卸載APP的成本越來越低，如果APP用戶體驗效果不好，用戶可以隨時卸載該APP并下載同類體驗效果更佳的APP。用戶對視覺刺激的情感評價是一個快速的過程，而界面誘發得到用戶情感通常比較微弱且強度較低，如何才能有效地了解用戶情感體驗，事件相關電位技術由于其具有高時間分辨率這一特性，能夠迅速捕捉用戶情感的變化，已有研究表明人腦信號及ERPs成分的變化可以看作是用戶情感的反映[5]。例如，Liu等[6]利用事件相關電位技術對網頁界面的用情感體驗進行研究，結果表明在認知加工的早期階段，N1波對情感體驗的喚醒度比較敏感，P2波能夠區分情感效價，LPP波可以作為情感刺激加工晚期階段的指標。Guo等[7]采用事件相關電位方法測量用戶對人形機器人外觀的偏好，結果表明N1波和P2波可以作為早期階段衡量用戶情感偏好的指標，在晚期階段，LPP可以用于衡量用戶情感偏好差異。因此，利用事件相關電位技術研究用戶對手機新聞APP首頁界面的情感體驗加工過程，既有利于用戶情感信息的獲取，還能夠為用戶體驗的提升奠定基礎。

本研究是以事件相關電位技術為手段，對用戶的情感認知過程進行剖析，探索新聞類手機APP首頁界面是如何誘發用戶情感的認知加工過程的，對情感的兩個維度效價和喚醒度進行評價時，所需時間長短是否存在差異，以及在情感刺激加工和持續編碼的各個階段，效價和喚醒度是如何影響用戶腦電波變化的，據此探析手機新聞APP首頁界面用戶情感體驗的認知機制。

2 實驗方法

2.1 實驗被試者

實驗被試者為16名健康的在校大學生（8名男性，8名女性），年齡在22～34歲（平均年齡24.06歲，標準差3.75歲）。所有被試者均為右利手，視力或矯正視力正常，無精神病史，且實驗前被試者未進行劇烈的體力及腦力活動。

2.2 實驗材料

色彩是人們日常生活中不可分割的一部分，它的存在在人們所感知到的一切事物中都很明顯[8]，它能夠在短時間內快速吸引用戶注意。同時通過對應用程序商店中移動新聞APP首頁界面的分析可知，不同手機新聞APP的界面主色調并不一致，因此選擇顏色作為界面設計要素之一。另外，根據目前移動應用市場的手機新聞APP首頁界面設計，新聞內容呈現區域最明顯的區別主要是首頁界面中新聞文本和圖片的相對位置。因此，選擇界面布局作為另一設計要素。綜上所述，根據現有手機新聞類APP界面設計特點，設計兩款代表不同效價和喚醒度的手機新聞APP首頁界面（見圖1），控制導航欄新聞內容及圖片相同，只有界面布局及界面背景色存在差異。正式實驗前，邀請30名被試者對設計的兩個實驗材料進行效價和喚醒度高低評價，調查結果表明左圖代表高效價高喚醒度，右圖代表低效價低喚醒度。由于本次實驗刺激疊加是根據被試者對不同手機新聞APP首頁界面的效價和喚醒度水平評價進行，故只要實驗材料的效價和喚醒度水平存在差異即可。為避免用戶對實驗刺激材料產生記憶效應，在保證其他設計要素不變的前提下，變換各條新聞的位置。比如，將圖1兩個實驗材料的第一條新聞與第二條新聞交換位置得到兩個新的刺激材料，同理，根據新聞位置不同的240種排列組合方式，得到240個（各120）新聞界面。手機新聞APP首頁界面以圖片形式（.jpg）呈現，大小為425×855像素，被試者的水平視角10.5°，垂直視角7.5°。

圖1 實驗材料

2.3 實驗任務和程序

實驗分為兩部分，即對所呈現實驗刺激材料進行效價評價部分和喚醒度評價部分，每部分設置兩個實驗刺激材料隨機呈現，每個刺激呈現60次，兩部分共呈現240次，每次呈現最長時間為1 500 ms，被試者在1 500 ms內做出反應刺激材料立即消失，并呈現持續時間為1 500～2 000 ms隨機的空白屏。效價評價部分實驗要求被試者對所呈現界面進行效價高低評價，如果被試者認為所呈現界面效價高則單擊鼠標左鍵，認為效價低則單擊鼠標右鍵；喚醒度評價部分實驗要求被試者對所呈現界面進行喚醒度高低評價，若被試者認為呈現界面喚醒度高則單擊鼠標左鍵，認為喚醒度低則單擊鼠標右鍵。兩個評價任務的先后順序在被試者之間進行隨機分配。正式實驗前，被試者先進行預實驗從而了解實驗任務，預實驗的實驗材料與正式實驗不同。實驗后，要求被試者對實驗材料的效價和喚醒度進行1-7級打分。

2.4 腦電記錄和數據處理分析

采用NeuroScan公司的EEG/ERP多導聯神經電生理分析定位系統對被試者進行數據采集，設置采樣頻率為1 000 Hz/導，濾波帶通0.05～100 Hz。使用64導電極帽記錄腦電數據，設置參考點擊為左側乳突（M1）同時記錄右側乳突（M2）的數據，垂直眼電通過左眼眶上下1 cm處安放的電極進行記錄，雙眼外側1 cm處安放電極記錄水平眼電，實驗中控制每個電極點阻抗在5 KΩ以下。實驗中記錄的其他電極點，見圖2。

圖2 記錄電極點及總平均波形

數據離線分析時將記錄的左右乳突電位的算術平均作為參考，對原始數據進行濾波、去偽跡等處理。選擇分析時程為800 ms，以刺激呈現前200 ms的腦電平均波幅為參考進行基線校準，對每個被試者的腦電數據再進行高斯濾波（0.05～30 Hz）以去除高頻偽跡，去除波幅超過±100 μV的垂直眼電信號。

3 結果

3.1 行為數據

根據被試者對效價和喚醒度做出的點擊評價，對反應時進行配對樣本檢驗，結果表明：被試者在進行效價評價時，低效價刺激的反應時（695.889± 119.280 ms）明顯比高效價刺激的反應時（733.461± 148.219 ms）更短[(15)=3.818，=0.002]，說明被試者對消極刺激能夠迅速識別，所需的反應時間更短。而進行喚醒度評價時，高喚醒度（585.753±112.215ms）和低喚醒度（590.503±96.850ms）的反應時沒有顯著差異[(15)=0.092，=0.928]。對喚醒度（588.128± 101.687 ms）進行評價的反應時，明顯比對效價（714.674±130.863 ms）進行評價的反應時更短。

3.2 腦電數據

根據被試者對手機新聞類APP首頁界面的效價和喚醒度點擊評價進行腦電數據疊加平均，分別得到不同效價和喚醒度水平下的ERPs總平均圖，見圖2。根據ERPs總平均圖可以看出，波形差異主要體現在185～265 ms時間窗枕區（O1、OZ、O2）的P2波；185～265 ms時間窗額區（F3、FZ、F4）和中央區（C3、CZ、C4）的N2波；320～500 ms時間窗中央區（C3、CZ、C4）和頂區（P3、PZ、P4）的LPP。對P2波、N2波和LPP波的平均波幅分別進行效價（高、低）×大腦偏側性（左半球、中線、右半球）和喚醒度（高、低）×大腦偏側性（左半球、中線、右半球）的被試者內重復測量方差分析。采用Greenhouse-Geisser對自由度和進行校正，水平均取0.05。不同條件效價和喚醒度水平下，各腦區電極點腦電成分的平均波幅值，見表1。P2波、N2波和LPP波重復測量方差分析的顯著主效應和交互效應見表2。

對185～265 ms時間窗內枕區的P2波的平均波幅，喚醒度的主效應顯著[(1，15)=9.285，=0.008，2=0.382]，腦區的主效應不顯著，交互效應也不顯著。效價的主效應顯著[(1，15)=7.299，=0.016，2=0.327]，腦區的主效應不顯著，交互效應也不顯著。成對比較結果表明，高喚醒度比低喚醒度誘發了更大的P2波，高效價比低效價誘發了更大的P2波。

對185～265 ms時間窗內的N2波的平均波幅，額區和中央區喚醒度的主效應均不顯著，腦區的主效應在額區顯著[(2，30)=18.888，<0.001，2=0.557]，中央區的交互效應顯著[(2，30)=5.024，=0.013，2=0.251]。簡單效應分析表明，喚醒度高時，中線平均波幅顯著大于左半球和右半球，喚醒度低時，中線平均波幅最大，右半球平均波幅最小；額區和中央區效價的主效應顯著[額區(1，15)=5.848，=0.029，2=0.280；中央區：(1，15)=6.738，=0.020，2=0.310]，成對比較結果顯示低效價誘發了更負的N2波，腦區的主效應顯著[額區：(2，30)=17.852，<0.001，2=0.543；中央區：(2，30)=30.312，<0.001，2=0.669]，中線的N2波顯著大于左半球和右半球，但是左半球和右半球N2波平均波幅沒有顯著差異，額區和中央區的交互效應不顯著。

表1 各成分在不同效價和喚醒度水平下各電極點腦電波的平均波幅值

Tab.1 Average amplitudes of ERPs components under different valence and arousal level

表2 P2波、N2波和LPP波重復測量方差分析的顯著主效應和交互效應

Tab.2 Significant main effects and interactions obtained from repeated measures ANOVAs carried out on P2, N2 and LPP

注：*<0.05 **；<0.01 ***；<0.001；n.s表示不顯著。

對320～500 ms時間窗內的LPP波平均波幅進行重復測量方差分析結果表明，中央區和頂區的喚醒度主效應均不顯著，腦區的主效應在頂區顯著[(2，21)=9.512，=0.003，2=0.388]，右半球的LPP波平均波幅顯著大于中線，中央區的交互效應顯著[(2，30)=44.874，<0.001，2=0.749]。簡單效應分析顯示，在右半球，低喚醒度比高喚醒度誘發了更大的LPP波；在高喚醒度時，右半球的LPP波顯著大于中線；在低喚醒度時，右半球的LPP波顯著大于左半球和中線。中央區效價的主效應顯著[(1，15)=4.674，=0.047，2=0.238]，腦區的主效應顯著[中央區：(2，30)=12.243，<0.001，2=0.449；頂區：(2，30)= 12.261，<0.001，2=0.450]，成對比較結果表明，在頂區，左半球和右半球的LPP波幅顯著大于中線。交互作用在中央區顯著[(2，30)=7.519，=0.002，2=0.334]，簡單效應分析結果表明，在左半球，高效價刺激比低效價刺激誘發了更大的LPP波；在高效價時，右半球的LPP波大于中線；在低效價時，右半球的LPP波顯著大于左半球和中線的LPP波。

3.3 主觀數據

根據被試者對兩款手機新聞APP首頁界面的效價和喚醒度評價結果，繪制效價及喚醒度平均分見圖3，并對效價和喚醒度得分進行配對樣本檢驗，分析結果見表3。結果表明，兩款實驗材料在效價和喚醒度方面存在顯著差異，實驗材料1的效價和喚醒度得分較高。

圖3 兩款手機新聞APP首頁界面的效價和喚醒度評價平均分

表3 兩款手機新聞APP首頁界面的效價和喚醒度評價得分的配對樣本檢驗

Tab.3 Paired-sample T test of valence and arousal evaluation ratings on homepage interfaces of two mobile news APPs

4 討論

在信息過載的當代，人們每天面對著大量的用戶界面，了解用戶對界面的情感體驗有助于更好地提升用戶的整體體驗。本研究利用時間相關電位技術獲取用戶進行情感加工時的腦電信號，由行為數據分析結果可知，被試者對手機新聞APP首頁界面進行效價和喚醒度評價的反映時存在顯著差異，對喚醒度的評價所需反應時間更短；在對效價進行評價時，高效價界面所需反應時比低效價界面更長，即對低效價界面的識別速度更快；在對喚醒度進行評價時，高喚醒度界面和低喚醒度界面所需的反應時間沒有顯著差異。主觀數據的研究結果表明，兩款實驗材料所誘發的效價和喚醒度水平存在顯著差異，另外通過對被試者的訪談及其對效價和喚醒度評價的平均分可知，被試者對不同實驗材料進行評價時，認為實驗材料的喚醒度差異比效價差異更明顯，即對高喚醒度和低喚醒度刺激進行評價時，評價得分高低差異大，對高效價和低效價刺激進行評價時，評價得分高低差異小。這與行為數據相吻合，即被試者對高低差異大的喚醒度評價時所需時間更短。腦電數據分析結果表明，不同效價和喚醒度水平誘發的腦電成分平均波幅之間存在顯著差異，主要表現為以下幾個方面：185～265 ms時間窗內枕區的P2波、額區和中央區的N2波，320～500 ms時間窗內中央區的LPP波。

對185～265 ms時間窗內枕區的P2波，重復測量方差分析結果表明高喚醒度比低喚醒度更大，高效價比低效價更大。P2波是刺激呈現后200 ms左右的正波，反映了對刺激的早期視覺識別[9]，與情感刺激的加工有關[6]，反映了情感刺激的早期加工階段快速、粗糙的意資源分配過程[7,10]，也可以解釋為對動機相關刺激進行的快速注意力調度[11]。已有研究表明P2波可能主要受到刺激的喚醒度調節而不受刺激效價水平的影響，且高喚醒度刺激誘發的P2波比低喚醒度刺激誘發的P2波更大[12]，本研究也表明高喚醒度刺激比低喚醒度刺激誘發了更大的P2波，說明被試者對高喚醒度刺激分配的注意資源更多，更能吸引用戶的注意力。也有研究表明P2波還受刺激效價的影響，且消極刺激比積極刺激誘發的P2波更大[13]，這種消極偏好可以解釋為對消極刺激快速的注意力分配[14]，或者是對存在威脅的刺激的快速識別。然而，本研究得到相反的結果，即積極刺激比消極刺激誘發了更大的P2波，造成這種不一致的原因可能是，已有研究的實驗材料基本選自國際情緒圖片庫，所選實驗材料的效價高低差異比較大，而本研究是對手機新聞APP首頁界面進行的效價評價，由界面誘發的用戶情感體驗強度較弱，沒有情緒圖片誘發的用戶效價那么明顯。Handy等[15]對商標的評價過程進行的研究表明，積極狀態誘發的P2波比消極狀態更大，Righi等[16]對工具的實用性和享樂性評價的認知過程進行研究，結果表明高實用性工具比低實用性工具誘發了更大的P2波。另外，Cao等[17]對手機圖標的認知過程研究結果表明，有吸引力的擬人化圖標比非擬人化圖標誘發了更大的P2波，分配了更多的認知資源。這與本研究所得結論基本吻合，可以解釋為在刺激呈現的早期階段，用戶能夠識別出具有不同效價的刺激，且對能夠誘發積極情感的界面分配的注意資源更多。

N2波反映了對任務相關刺激屬性（顏色、形狀等）或者生物相關刺激（存在潛在危險的刺激）的偏好性的選擇性注意[18]，也能夠反映情感刺激的差異[19]，對刺激的效價比較敏感[20]，且消極刺激比積極刺激誘的N2波更大[21]。本研究也得到了類似的結論，對185～265 ms時間窗內額區和中央區的N2波，重復測量方差分析結果表明低效價刺激比高效價刺激誘發了更負的N2波。已有研究表明N2波反映了對顯著刺激的自動的和控制的注意力分配[22]，可見被試者在對手機新聞APP首頁界面進行效價評價時，低效價（消極）刺激吸引了更多的注意力，占用了更多的注意資源。也有研究表明N2波存在喚醒度效應，即高喚醒度的刺激比低喚醒度的刺激誘發了更大的N2波[23]，但本研究高喚醒度刺激和低喚醒度刺激誘發的N2波并未發現顯著差異，這說明當被試者在對手機新聞APP首頁界面進行喚醒度高低評價時，投入的注意資源相差不大。

LPP波是反映情感反應的一個比較顯著的成分[24]，對320～500 ms時間窗內中央區和頂區的LPP波進行的重復測量方差分析結果表明，在中央區右半球，低喚醒度刺激比高喚醒度刺激誘發了更大的LPP波；在中央區左半球，高效價刺激比低效價刺激誘發了更大的LPP波。LPP波反映了對情感刺激的選擇性加工，反映了大腦動機系統的激活，并隨喚醒度的變化而變化，且高喚醒度情感刺激比低喚醒度刺激誘發了更大的LPP波[25]。本研究中LPP波在大腦左半球對刺激的效價比較敏感，在右半球對刺激的喚醒度更敏感，且低喚醒度和高效價誘發了更大的LPP。造成這種不一致的原因可能是，本研究實驗材料為手機新聞類APP首頁界面，界面所誘發的用戶喚醒度雖然存在差異但是強度較弱，故可將實驗刺激界面理解為低喚醒度的刺激，而Feng等[12]的研究表明，對低喚醒度的刺激，積極刺激比消極刺激誘發了更大的LPP波，與本研究結論相吻合。另有研究表明LPP波與情感加工晚期階段的注意資源分配有關，反映了對情感刺激的自上而下的注意[22]，可見，用戶對高效價和低喚醒度刺激，投入了更多的注意資源，從而誘發了更大的LPP波。

5 結語

本研究利用事件相關電位技術對手機新聞APP首頁界面的用戶情感體驗過程進行研究，分別對情感體驗的兩個維度—效價和喚醒度進行評價，探究情感體驗的認知過程。行為數據研究結果表明，被試者對喚醒度進行評價所需的反應時更短，且對低效價界面做出評價的反應時比高效價更短。腦電數據研究結果表明，高喚醒度界面和高效價界面誘發了更大的P2波；低效價界面比高效價界面誘發了更大的N2波；在中央區右半球，低喚醒度界面誘發了更大的LPP波，在中央區左半球，高效價界面誘發的LPP波更大。由此可知，在對手機新聞APP首頁界面進行的有意識的情感體驗評價過程中，用戶對界面的喚醒度進行評價時所需的時間更短，且被試者能夠迅速識別出低效價的界面。在情感刺激加工的早期階段，P2波和N2波可以作為衡量用戶情感體驗差異的顯著指標；在情感刺激的持續加工和編碼的晚期階段，LPP波可以衡量用戶情感體驗的差異。

用戶體驗中，用戶的情感信息通常不易獲取，利用事件相關電位技術能夠準確獲取不同刺激誘發的腦電信號的變化，從而推斷用戶不同的心理變化并獲取用戶情感，進一步達到提升用戶體驗的目的。未來可以將界面的設計要素對用戶情感的影響加以考慮進來，探索對用戶影響較大的設計要素及水平，通過腦電信號更準確地反映用戶的情感變化。

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Users' Affective Experience of Mobile News APPs Based on Event Related Potentials

WANG Xue-shuang1, LI Chun-yu2

(1.School of Mechanical Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China; 2.Business School, Liaoning University, Shenyang 110136, China)

The work aims to investigate the users' affective cognition mechanism on mobile news APPs from the perspective of user cognition. The event-related potentials (ERPs) technology was used to explore the users' affective processing process on homepage interfaces of mobile news APPs. In the experiment, the subjects were asked to evaluate the level of valence and arousal which were the two dimensions of affective experience for experimental stimuli, and the behavior and ERPs data were recorded at the same time. The behavioral results showed that the reaction time for arousal evaluation was shorter than that for valence evaluation, and the reaction time for low valence was shorter than that for high valence. The ERPs results showed that enhanced P2 was evoked by high arousal interface than low arousal interface, and greater N2 was found for low valence interface than high valence interface. Furthermore, enhanced LPP were evoked for low arousal interface in the right hemisphere of central region and for high valence interface in the left hemisphere of the central region.In the early stage of emotional stimulus processing, P2 and N2 can be used as significant indicators to measure the difference of users' affective experience; in the late stage of continuous processing and encoding of emotional stimuli, LPP can measure the difference of users' affective experience.

ERPs; valence; arousal; affective experience

TB472

A

1001-3563(2023)12-0198-07

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.12.021

2023–01–06

遼寧省社會科學規劃基金項目（L21CXW008）

王雪霜（1989—），女，博士，講師，主要研究方向為人因工程、人機交互。

李春雨（1990—），女，博士，講師，主要研究方向為工業工程、精益生產。

責任編輯：陳作