最早研究臉部表情的研究者為 Darwin 於 1872 年的《人類與動物的表情》一書，動 物產生表情的原因是為了適應環境變化，譬如動物遭遇危險時會疵牙裂嘴，或驚嚇地不 敢移動避免被敵人發覺。人類的演化保留了這些動物情緒在表情上的表達，Darwin 認為 成人的嘆息表情，等同於嬰兒的哭泣，而張開嘴哭泣牽引嘴角的肌肉，使嘴巴停止哭泣 也需要肌肉運動靜止（Andreassi, 2000）。
這些外顯可視的臉部表情在語言或非語言傳播中扮演重要的角色，也因此臉部的皮 膚與肌肉運動十分靈活。Ekman（1973）進行跨文化研究，研究出各國文化共同情緒的 表情有：開心（happiness）、生氣（anger）、恐懼（fear）、噁心（disgust）、傷心（sadness）
和驚喜（surprise）。人只要在內心出現一心像（mental image）臉部會同部產生表情，即 人的表情會反映其心理狀態，因此臉部的肌肉變化能即時反映人的情緒反應。
一、生理原理
人的中樞神經系統（central nervous system；CNS）控制肌肉運動，肌肉的基本運動 由二單位組成：伸（extensor）和屈（flexor）；肌肉依據其運動功能、形狀與附著區域分 為三種：橫紋肌（skeletal）、平滑肌（smooth）和心肌（cardiac），臉部肌肉屬於橫紋肌。
橫紋肌的組成，是由許多肌原纖維（muscle fibers）組成一束的纖維束（fasciculus）， 肌原纖維中具有肌凝蛋白絲（myosin）、肌動蛋白絲（proteins actin）。肌凝蛋白絲形狀較 為厚，控制著放鬆運動，在一個肌束中約有 1500 個；肌動蛋白絲形狀較薄，掌控著收 縮運動，在一個肌束中約有 3000 個。一個運動單元（motor units），包括神經細胞、神 經軸突與包覆在神經上的肌原纖維，肌原纖維中的肌凝蛋白絲和肌動蛋白絲的一收一縮 地運動，會產生動作電位（action potential），肌電儀器即以電位變化，記錄肌肉纖維的 縮放運動（Andreassi, 2000; Hess, 2009）。圖 3-5 說明一個纖維束的肌肉組織。
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圖 3-5：橫紋肌的一個運動單元組織
資料來源：Psychophysiology: Human behavior and physiological response (pp.232) by J. L. Andreassi, 2000, Lawrence Erlbaum Associates.
當中樞神經系統開始傳遞訊息時，接受訊息的神經軸突會釋放一種乙醯膽鹼，致使 三磷酸腺苷（adenosine-triphosphate；ATP）燃燒，ATPase（ATPase pump）會主動使訊 息進出神經元細胞薄膜，即 ATPase 催化水解 ATP 後釋放能量，破壞神經元細胞膜的化 學組成，水解形成二磷酸腺苷（adenosine diphosphate；ADP），訊息傳達至細胞膜外，達 到肌肉收縮的效果。肌電測量的範圍涵蓋大量的運動單位，Hess（2009）建議記錄這些 運動單位的變化之總和。
最先使用 EMG 測量情緒臉部表情的學者 Schwartz，其發現當人想像愉悅的同時，
代表微笑的臉頰旁肌肉會活動，這臉頰旁的肌肉稱為臗大肌（zygomatic major）；相反地，
想像不愉悅的同時，眉毛上方部位的肌肉──皺眉肌（corrugator supercilii）增加活化程 度（Schwartz, Brown, & Ahern, 1980）。Dimberg & Petterson（2000）同樣發現，人看開心 的表情圖片，會增加活化臗大肌的反應；生氣的表情則引發皺眉肌的反應較高。
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綜合以上研究，本研究欲測量之正負面情緒，必須測量臗大肌和皺眉肌二處。
Fridlund & Cacioppo（1986）標準化了每一個臉部肌肉位置，臗大肌與皺眉肌的位置如 圖 3-6 所示。
圖 3-6：臉部肌肉位置
資料來源：“Guidenlines for human electromyographic research.” by A.T. Fridlund, & J. T. Cacioppo, 1986, Psychophysiology, 23(5):567-589.
二、測量方法
偵測肌肉的變化有分侵入式與非侵入式，醫學經常使用皮下針侵入測量；而心理學 大多研究皮膚表面的肌肉變化，則使用非侵入式的銀／氯化銀電極（Ag/AgCl）偵測，
因為肌肉收縮所釋放的電流，會傳送至皮膚表層，所以當肌肉收縮越大，皮膚表層所偵
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測的電流也更強（Andreassi, 2000; Hess, 2009）。電極偵測有分雙極與單極偵測方式，雙 極是測量欲偵測範圍之間的電流差距，單極則是偵測位置與接地線中性的電位差距。大 多使用雙極，雙極優於單極的原因有二：雙極偵測變化較為敏感，和雙極較能測量出肌 肉變化的梯度。
在張貼電極之前，須使用溫和的去角質凝膠，小心地清潔皮膚表面的皮屑、灰塵和 油脂，減低導電的精確度。接著，電極的放置位置，盡量在肌肉區域的正中央，雙極比 鄰而貼。電極中填滿導電的軟膏或凝膠，透過導電凝膠黏貼皮膚，穿過皮膚深入一定程 度的肌肉組織。除了張貼雙極之外，也會有第三個中性接地的單極電極，一般置於額頭 中央。雙極之間要檢查是否二個電極貼得過近，或導電凝膠是否溢出，建立二個電極之 間的通電捷徑（cross talk），造成肌電導電過程失真。
肌電的單位為微伏（microvolt），由於原始的肌電訊號十分微小，必須透過放大器放 大訊號，將雙極之間導電的線路進行放大。訊號的頻率介在 200Hz 之間，其中 10-30Hz 是電機儀器固定發送的電位，50-60Hz 被認為是噪音必須去除（Andreassi, 2000;
Fridlund & Cacioppo, 1986），或是將放大訊號的轉換器等儀器遠離實驗參與者（Hess, 2009）。
由於肌肉運動很少顯示真正的零點，通常會取刺激物出現前的平靜狀態，即基準點。
測量基準點就是在實驗前令實驗參與者放鬆的一段時間，而在每一個實驗試驗（trials）
出現前測一個基準點，稱為「封閉循環」（closed-loop），讓每一個試驗暴露時間內的肌 電反應與前一個基準點比較（Hess, 2009）。
收集完資料後的下一步，先修正原始資料。如前述，雙極是計算所有運動反應的總 合，且原始資料趨近於零，必須調整肌電的原始數據。最常見的修正方法為：平滑（smooth）
與積分（integrate）法，平滑法是較為簡單地將訊號平均平整，使得波形趨於平緩，但會 使得內置的變化波形衰減；積分法是計算一個特定時間內的所有變化累積（Fridlund &
Cacioppo, 1986）。大多研究使用後者積分法對原始數據作修正，計算其均方根（root mean
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square），並將調整之後的數據進行 z 分數標準化，減少個體差異之間的變異量（Tassinary, Cacioppo, & Vanman, 2007）。
除了將均方根值標準化外，Jun-Wen et al.（2012）使用改變比率（ratio）的數值進行 分析。其將「刺激物暴露時間內的平均均方根」除以「刺激物出現前基準點的平均均方 根」，算出刺激物暴露時間內的變化比率。本研究採納此計算方法，分析刺激物出現時間 的肌電反應和基準點的肌電反應。