穆振東

（江西科技學(xué)院 信息技術(shù)研究所，江西 南昌 330029）

基于EEG的大學(xué)生小額消費(fèi)可接受價格上限分析

穆振東

（江西科技學(xué)院 信息技術(shù)研究所，江西 南昌 330029）

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

EEG；消費(fèi)可接受價格上限；ERP；大學(xué)生

0 引言

消費(fèi)可接受價格上限，本文定義為對一次性消費(fèi)的金錢數(shù)量的重視程度。例如買一本書，當(dāng)定義價格為44元時候，消費(fèi)者可以毫不猶豫的買下，但是當(dāng)價格為45元時，消費(fèi)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(fèi)者對這本書的消費(fèi)可接受價格上限。小額，本文定義為50元以內(nèi)的日常生活中的一次性支出。

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動著消費(fèi)水平的發(fā)展，對于一次性支出的金錢數(shù)量的重視程度也在不斷的變化。但是，因?yàn)樵谙M(fèi)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(shù)量又會刻意的隱瞞，大學(xué)生對此尤為突出。

大學(xué)生作為社會消費(fèi)群體的一個重要組成部分，他們的消費(fèi)可接受價格上限具備一定的代表性。對大學(xué)生的消費(fèi)相關(guān)的研究，現(xiàn)在主要關(guān)注在大學(xué)的消費(fèi)行為、消費(fèi)觀念和消費(fèi)現(xiàn)狀的分析，分析手段主要是調(diào)查問卷，主要目的是調(diào)查大學(xué)生的消費(fèi)狀況是否合理，消費(fèi)結(jié)構(gòu)如何，消費(fèi)心理是否健康[1-4]。調(diào)查問卷法對于宏觀的數(shù)字統(tǒng)計上有一定的積極意義，但是很難定義微觀上的消費(fèi)可接受價格上限。

腦電（electroencephalogram，EEG）信號產(chǎn)生于大腦神經(jīng)細(xì)胞受刺激后的電位變化。當(dāng)外界特定的事件發(fā)生時，會導(dǎo)致腦電信號發(fā)生明顯的變化，對這種腦電信號進(jìn)行分析，一般被稱之為事件誘發(fā)電位腦電分析。事件誘發(fā)電位腦電信號產(chǎn)生于腦細(xì)胞收到特定刺激信號出現(xiàn)后的極短時間內(nèi)，因此是人對該刺激信號的真實(shí)反映。利用對客觀事物的真實(shí)反映這一特點(diǎn)，腦電信號現(xiàn)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(xué)生日常生活中小額消費(fèi)可接受價格上限。本文分別對3組受試者進(jìn)行腦電采集實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ奖辉O(shè)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(jìn)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(fèi)可接受價格上限。

1 數(shù)據(jù)采集

本文所用腦電數(shù)據(jù)是江西科技學(xué)院腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)室對江西科技學(xué)院在校大學(xué)生采集的數(shù)據(jù)，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(shí)驗(yàn)的影響，本文所用圖片分別設(shè)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(shù)量，實(shí)驗(yàn)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(nèi)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(jù)實(shí)驗(yàn)員的安排和屏幕刺激的指示做腦電實(shí)驗(yàn)。開始實(shí)驗(yàn)前，實(shí)驗(yàn)員給受試者描繪一個消費(fèi)場景，本實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)場景設(shè)計分別有假設(shè)受試者買書場景、假設(shè)受試者逛超市場景、假設(shè)受試者買衣服場景和假設(shè)受試者買地攤場景。通過場景來激發(fā)起受試者一定的購買情緒，結(jié)合屏幕顯示來誘發(fā)受試者消費(fèi)的潛在腦電信號。

圖1 試驗(yàn)圖片設(shè)計

腦電獲取是利用40導(dǎo)Neuroscan放大器，通過scan4.3軟件進(jìn)行獲取，參考電極方式采用右側(cè)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(jī)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(shí)驗(yàn)顯示相同的次數(shù)，在每次實(shí)驗(yàn)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(yàn)刺激模式

2 數(shù)據(jù)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(xiàn)出來，因此相關(guān)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(rèn)知心理、精神病學(xué)、腦機(jī)接口等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

ERP（事件相關(guān)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(qū)引起的電位變化。經(jīng)典的ERP成分如P300，MMN和N170等，P300是Sutton等人1965年發(fā)現(xiàn)的，其主要特征是發(fā)生在事件300毫秒左右的一個正向波，主要和心里因素相關(guān)的內(nèi)源性成分，其潛伏期主要的物理意義體現(xiàn)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(fù)波）主要反映大腦對信息自動加工的能力；N170主要應(yīng)用于面孔識別的直覺編碼。

本文是從ERP相關(guān)成分進(jìn)行分析，因此在數(shù)據(jù)分析前首先對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，主要的數(shù)據(jù)處理步驟如下：

1、去漂移較大腦電：所謂漂移，是受試者在數(shù)據(jù)采集過程中因?yàn)橹w動作對腦電產(chǎn)生影響，造成采集到的腦電造成劇烈的抖動。漂移數(shù)據(jù)會對數(shù)據(jù)分析造成壞的影響，因此要在數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)段在-200～1600ms。

4、基線校正：由于分段處理的數(shù)據(jù)很多不在基線上，因此本文共進(jìn)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(jìn)行分類后，有一部分分段由于各種原因造成數(shù)據(jù)不好，不但對數(shù)據(jù)分析無益，反而會影響數(shù)據(jù)的分析，因此要選擇一定的窗口進(jìn)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(jìn)行ERP分析，因此相同刺激類型的腦電信號進(jìn)行疊加處理。

3 結(jié)果與討論

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

實(shí)驗(yàn)者對實(shí)驗(yàn)的配合程度，根據(jù)腦電波的特征和雜音的比例可以進(jìn)行判斷，因此本文選自的實(shí)驗(yàn)者均為實(shí)驗(yàn)員上課的學(xué)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(chǎn)生的腦電之間差異性進(jìn)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(chǎn)生的對比圖，圖中左上 Subject：EEG file：money-1.avg 表示此圖是實(shí)驗(yàn)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(shù)據(jù)采集產(chǎn)生時間，Rate、HDF、LPF和Notch表示采集腦電的相關(guān)參數(shù)。圖中HEOG表示水平眼電，VEOG表示垂直眼電，F(xiàn)P1、FP2等表示以10-20標(biāo)準(zhǔn)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(shù)據(jù)進(jìn)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(yīng)于35，money-2為事件2，對應(yīng)于50，money-3為事件3，對應(yīng)于40，money-11為事件11，對應(yīng)于 45，money-22為事件 22，對應(yīng)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(biāo)為170左右出現(xiàn)一個明顯的指向負(fù)方向的峰值，此峰為N170，說明受試者對圖片出現(xiàn)有一個很明顯的反映，在時間為300ms以后，五個事件分別出現(xiàn)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(xiàn)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(yīng)較為強(qiáng)烈，即說明按照本文設(shè)計的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较率茉囌叩南M(fèi)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(yīng)于 35，money-2 為事件 2，對應(yīng)于50，money-3為事件3，對應(yīng)于40，money-11為事件11，對應(yīng)于45，money-22為事件22，對應(yīng)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(xiàn)主要原因在于女性頭發(fā)長，因此采集腦電噪音較大，但是從P300出現(xiàn)的時間來看，money-11事件比其他事件出現(xiàn)的明顯且早，即說明按照本文設(shè)計的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较率茉囌叩南M(fèi)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(shí)驗(yàn)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(yīng)于 35，money-2為事件2，對應(yīng)于50，money-3為事件3，對應(yīng)于40，money-11為事件11，對應(yīng)于45，money-22為事件22，對應(yīng)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(xiàn)有一個很明顯的反映，但是從P300出現(xiàn)的時間來看，money-1事件比其他事件出現(xiàn)的明顯且早，即說明按照本文設(shè)計的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较率茉囌叩南M(fèi)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(jié)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(xué)生對金錢的敏感度更是最高。出現(xiàn)女生消費(fèi)可接受價格上限高于男生的原因在哪？從試驗(yàn)后對受試者身份、家庭和日常生活習(xí)慣上了解，受試者的家庭經(jīng)濟(jì)背景類似，但是女生周平均購物次數(shù)高于男生，普通男生周平均購物次數(shù)高于殘疾男生。因此，交易的頻繁度是影響消費(fèi)可接受價格上限的一個原因。

從圖1實(shí)驗(yàn)圖片所示，本文實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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(jìn)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(xiàn)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(jié)論

小額消費(fèi)主要發(fā)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(fèi)心理，而大學(xué)生的消費(fèi)更具時代的代表性。對大學(xué)生的消費(fèi)由于缺乏有效的手段，因此現(xiàn)階段的研究還停留在調(diào)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(jìn)行測試，對獲取的腦電信號進(jìn)行ERP成分分析，從而對受試者小額消費(fèi)可接受價格上限進(jìn)行研究。

實(shí)驗(yàn)表明女生組消費(fèi)可接受價格上限停留在45，也就是說在日常消費(fèi)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(fèi)可接受價格上限停留在40，而殘疾男子的消費(fèi)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(jìn)行對比試驗(yàn)表明，加提示會對受試者判斷產(chǎn)生一定的影響。

本文試圖用腦電來對消費(fèi)心理進(jìn)行研究，具有一定的先進(jìn)性，但是本文的結(jié)果如何從日常行為上進(jìn)行解釋，為何會產(chǎn)生這樣的結(jié)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(jìn)行研究，結(jié)果是否帶有普遍性是下一步要研究的方向。

[1]葉益英.大學(xué)生消費(fèi)現(xiàn)狀的調(diào)查與分析——以寧波大紅鷹學(xué)院為例[J].寧波教育學(xué)院學(xué)報,2012（01）：27-29.

[2]林媛媛,高宏博.綜合院校與專業(yè)藝術(shù)院校大學(xué)生消費(fèi)狀況比較——基于遼寧省1946名大學(xué)生的調(diào)查[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版),2012（04）：436-438.

[3]詹莉.論當(dāng)代大學(xué)生的消費(fèi)價值觀[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版),2011（08）：168-170.

[4]呂建萍.當(dāng)代上海市大學(xué)生消費(fèi)狀況的調(diào)查研究[J].阜陽師范學(xué)院學(xué)報 (社會科學(xué)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(zé)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(xué)院信息技術(shù)研究所，碩士。

研究方向：計算機(jī)應(yīng)用、腦機(jī)接口。

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