基于EEG的大学生小额消费可接受价格上限分析

穆振东

（江西科技学院 信息技术研究所，江西 南昌 330029）

基于EEG的大学生小额消费可接受价格上限分析

穆振东

（江西科技学院 信息技术研究所，江西 南昌 330029）

用调查问卷的方法对消费心理和消费可接受价格上限进行研究，虽然在统计层面能得到宏观趋向性，但是对具体的数值指标则很难确定，而且调查问卷的方法结论的真实性也存在一定的争议性，出于脑电信号能真实反映受试者真实心理的特性，本文选取脑电信号作为消费可接受价格上限分析工具。用事件诱发电位中的N170和P300为参照，通过对三组不同受试者进行不同组合的金钱数量进行试验，对比其结果，从而分析大学生对日常小额消费可接受价格上限。

EEG；消费可接受价格上限；ERP；大学生

0 引言

消费可接受价格上限，本文定义为对一次性消费的金钱数量的重视程度。例如买一本书，当定义价格为44元时候，消费者可以毫不犹豫的买下，但是当价格为45元时，消费者就会有短时的思考，可能最终会买，也可能不会，这时，45元就是这个消费者对这本书的消费可接受价格上限。小额，本文定义为50元以内的日常生活中的一次性支出。

经济的发展带动着消费水平的发展，对于一次性支出的金钱数量的重视程度也在不断的变化。但是，因为在消费过程中或多或少的存在攀比心理，出于面子问题，很多人对自己重视的金钱数量又会刻意的隐瞒，大学生对此尤为突出。

大学生作为社会消费群体的一个重要组成部分，他们的消费可接受价格上限具备一定的代表性。对大学生的消费相关的研究，现在主要关注在大学的消费行为、消费观念和消费现状的分析，分析手段主要是调查问卷，主要目的是调查大学生的消费状况是否合理，消费结构如何，消费心理是否健康[1-4]。调查问卷法对于宏观的数字统计上有一定的积极意义，但是很难定义微观上的消费可接受价格上限。

脑电（electroencephalogram，EEG）信号产生于大脑神经细胞受刺激后的电位变化。当外界特定的事件发生时，会导致脑电信号发生明显的变化，对这种脑电信号进行分析，一般被称之为事件诱发电位脑电分析。事件诱发电位脑电信号产生于脑细胞收到特定刺激信号出现后的极短时间内，因此是人对该刺激信号的真实反映。利用对客观事物的真实反映这一特点，脑电信号现已被用作身份识别的一种工具[5-7]。

本文利用脑电信号作为工具，研究大学生日常生活中小额消费可接受价格上限。本文分别对3组受试者进行脑电采集实验，实验模式被设计为每次显示5张不同面额的图片，每个受试者做五组不同的组合。利用Scan软件对脑电进行处理，叠加计算出不同受试者的脑电信号ERP成分，然后对比计算N170和P300特征，计算不同受试者的消费可接受价格上限。

1 数据采集

本文所用脑电数据是江西科技学院脑机接口实验室对江西科技学院在校大学生采集的数据，受试者共分3组，其中两组男生，一组女生，每组5人；为了研究图片对实验的影响，本文所用图片分别设计为两种，加提醒和不加提醒。其中，加提醒是在图片上明显位置加上金钱数量，实验中所用图片分为如图1所示不加提醒和加提醒两组。

受试者在一个安静的屏蔽房内放松的坐在一个没有扶手的软椅上，看着正前方的电脑屏幕，根据实验员的安排和屏幕刺激的指示做脑电实验。开始实验前，实验员给受试者描绘一个消费场景，本实验的试验场景设计分别有假设受试者买书场景、假设受试者逛超市场景、假设受试者买衣服场景和假设受试者买地摊场景。通过场景来激发起受试者一定的购买情绪，结合屏幕显示来诱发受试者消费的潜在脑电信号。

图1 试验图片设计

脑电获取是利用40导Neuroscan放大器，通过scan4.3软件进行获取，参考电极方式采用右侧乳突作为参考电极，利用1000Hz采样率，波段采集利用200Hz低通，0.05Hz高通和50Hz陷波。

在被试者面前的电脑屏幕上，会随机显示出不同面值的（本文每组安排五种不同面值）图片。五张图片在每次实验显示相同的次数，在每次实验中，每次图片显示750毫秒，之后电脑黑屏1000毫秒。刺激模式如图2显示：

图2 试验刺激模式

2 数据处理步骤

ERP可以把刺激事件，比如视觉、听觉等物理刺激和心理因素以包含某种特征的脑电信号表现出来，因此相关的ERP成分分析是对受试者心理研究的一个有力的工具，在认知心理、精神病学、脑机接口等领域得到广泛的应用。

ERP（事件相关电位）是指在大脑给予某种外界刺激或者刺激撤销时，在不同的脑区引起的电位变化。经典的ERP成分如P300，MMN和N170等，P300是Sutton等人1965年发现的，其主要特征是发生在事件300毫秒左右的一个正向波，主要和心里因素相关的内源性成分，其潜伏期主要的物理意义体现在受试者对刺激物的评价或者分类所需的时间，波幅表示反映背景或者记忆的更新，MMN（失匹配负波）主要反映大脑对信息自动加工的能力；N170主要应用于面孔识别的直觉编码。

本文是从ERP相关成分进行分析，因此在数据分析前首先对数据进行处理，主要的数据处理步骤如下：

1、去漂移较大脑电：所谓漂移，是受试者在数据采集过程中因为肢体动作对脑电产生影响，造成采集到的脑电造成剧烈的抖动。漂移数据会对数据分析造成坏的影响，因此要在数据处理过程中去掉。

2、去除眼电干扰：本文指的去除眼电是指去除垂直眼电对脑电造成的影响。

3、分段：查看刺激的间隔，一般取10%-20%，常见的值是-50，-100；本着不超过下一个事件开始的原则，本文截取的数据段在-200～1600ms。

4、基线校正：由于分段处理的数据很多不在基线上，因此本文共进行了两次基线校正和一次线性校正。

5、去除伪迹：所采集到的脑电信号进行分类后，有一部分分段由于各种原因造成数据不好，不但对数据分析无益，反而会影响数据的分析，因此要选择一定的窗口进行筛选，本文采用的窗口是-80～80。

6、叠加：本文主要是对脑电信号进行ERP分析，因此相同刺激类型的脑电信号进行叠加处理。

3 结果与讨论

本文通过视觉诱发电位刺激来研究消费价格上限，在实验过程中，受试者首先根据实验员所提供的消费场景想象一个消费过程，然后根据电脑屏幕提供的价格假设消费了这么多钱，这和普通钞票直接消费有所不同，这更加需要实验者对实验的理解和配合。如果实验者不配合，则很难保证结果的正确性，如果实验者配合，那么这通过研究看电脑钞票和直接消费钞票在脑电层面上具有很大的相似性。

实验者对实验的配合程度，根据脑电波的特征和杂音的比例可以进行判断，因此本文选自的实验者均为实验员上课的学生。

本文采集脑电分为3组，其中包括两组男生、一组女生，为了考虑到特殊原因，本文采集脑电包括一个残疾人。对不同人，不同刺激（本文定义为事件）产生的脑电之间差异性进行分析，可以用脑电事件对比图作为工具，如图3为男性受试者对35、40、45、47、50组合下，不同类型事件叠加后，产生的对比图，图中左上 Subject：EEG file：money-1.avg 表示此图是实验名为money中的1事件和其他四组事件形成的对比图，Recorded表示此次数据采集产生时间，Rate、HDF、LPF和Notch表示采集脑电的相关参数。图中HEOG表示水平眼电，VEOG表示垂直眼电，FP1、FP2等表示以10-20标准下不同电极下的脑电不同事件对比。以N170成分为例，从图中可以看出F4、FC4、P3、CP3、CPZ、C3等电极比较明显。下面本文就几个不同方面对数据进行分析。

图3 不同电极综合对比图

1、图 4 为男生组对 35、40、45、47、50 组合下，五种事件在电极Pz的对比图，其中money-1为事件1（电极：PZ），对应于35，money-2为事件2，对应于50，money-3为事件3，对应于40，money-11为事件11，对应于 45，money-22为事件 22，对应于 47。图中x轴为时间，y轴为脑电压差。如图所示，在时间坐标为170左右出现一个明显的指向负方向的峰值，此峰为N170，说明受试者对图片出现有一个很明显的反映，在时间为300ms以后，五个事件分别出现了一个指向正方向的峰值，对于五种事件峰值，事件money-3出现的峰值明显先于其他四个时间，这表示该组受试者对事件3反应较为强烈，即说明按照本文设计的实验模式下受试者的消费可接受价格上限为40。

图4 Pz电极下男生不同事件对比图

2、图 5 为女生组对 35、40、45、47、50 组合下，五种事件在电极Pz下的对比图，其中money-1为事件1（电极：PZ），对应于 35，money-2 为事件 2，对应于50，money-3为事件3，对应于40，money-11为事件11，对应于45，money-22为事件22，对应于47。图中x轴为时间，y轴为脑电压差。如图所示N170不是很明显，出现主要原因在于女性头发长，因此采集脑电噪音较大，但是从P300出现的时间来看，money-11事件比其他事件出现的明显且早，即说明按照本文设计的实验模式下受试者的消费可接受价格上限为45。

图5 Pz电极下女生不同事件对比图

3、图6为该次实验所选取残疾受试者对35、40、45、47、50组合下，五种事件在电极Pz下的对比图，其中 money-1为事件 1（电极：PZ），对应于 35，money-2为事件2，对应于50，money-3为事件3，对应于40，money-11为事件11，对应于45，money-22为事件22，对应于47。图中x轴为时间，y轴为脑电压差。此峰为N170，说明受试者对图片出现有一个很明显的反映，但是从P300出现的时间来看，money-1事件比其他事件出现的明显且早，即说明按照本文设计的实验模式下受试者的消费可接受价格上限为35。

图6 Pz电极下残疾男生不同事件对比图

从以上分析可以得出以下结论：女生对金钱的敏感度要低于男生，由于自身条件的限制，残疾学生对金钱的敏感度更是最高。出现女生消费可接受价格上限高于男生的原因在哪？从试验后对受试者身份、家庭和日常生活习惯上了解，受试者的家庭经济背景类似，但是女生周平均购物次数高于男生，普通男生周平均购物次数高于残疾男生。因此，交易的频繁度是影响消费可接受价格上限的一个原因。

从图1实验图片所示，本文实验数据分两大组，一组是带提示的，一组是不带提示的，为了研究加提示对受试者的影响，本文对两组脑电进行对比研究，如图所示，money-1为不加提示，1为加提示。从N170成分上来看，带提示的N170明显比不带提示的出现的早；从P300成分来看，带提示的比不带提示的要明显。表明提示对脑电有一定的影响。

图7 Pz电极下两组不同模式对比图

4 结论

小额消费主要发生在日常生活中，虽然金额小，但是能充分反映出人的日常生活水平和消费心理，而大学生的消费更具时代的代表性。对大学生的消费由于缺乏有效的手段，因此现阶段的研究还停留在调查问卷为主的方法上。本文以脑电为工具，通过对不同类型受试者进行测试，对获取的脑电信号进行ERP成分分析，从而对受试者小额消费可接受价格上限进行研究。

实验表明女生组消费可接受价格上限停留在45，也就是说在日常消费过程中，如果定价在45元时候，女生付账之前会有短暂的犹豫；男生组消费可接受价格上限停留在40，而残疾男子的消费可接受价格上限则停留在35。同时，在对两种不同刺激模式进行对比试验表明，加提示会对受试者判断产生一定的影响。

本文试图用脑电来对消费心理进行研究，具有一定的先进性，但是本文的结果如何从日常行为上进行解释，为何会产生这样的结果是本文研究要深入的地方，另外由于受试人群较少，本文只对3组受试者进行研究，结果是否带有普遍性是下一步要研究的方向。

[1]叶益英.大学生消费现状的调查与分析——以宁波大红鹰学院为例[J].宁波教育学院学报,2012（01）：27-29.

[2]林媛媛,高宏博.综合院校与专业艺术院校大学生消费状况比较——基于辽宁省1946名大学生的调查[J].辽宁工程技术大学学报(社会科学版),2012（04）：436-438.

[3]詹莉.论当代大学生的消费价值观[J].西南农业大学学报(社会科学版),2011（08）：168-170.

[4]吕建萍.当代上海市大学生消费状况的调查研究[J].阜阳师范学院学报 (社会科学版),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.

（责任编辑：陈 辉）

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

穆振东（1975-），男，河南上蔡人，江西科技学院信息技术研究所，硕士。

研究方向：计算机应用、脑机接口。

江西省科技厅科技课题“基于脑电信号的身份识别关键技术研究”（No.20122BAB201049）。