Abstract
We investigated the qualitive and quantitative properties in EEG signal which responds to auditory stimulus with increaing the sound-cutting frequency from 2 Hz to 20 Hz by 2 Hz step units, by chaotic dynamics. To bigin with, general chaotic properties such as fractal mechanism, 1 If frequency spectrum and positive Lyapunov exponent are discussed in EEG signal. For evoked potential with given auditory stimulus, the route to chaos by bifurcation diagram and the changes in geometrical property of Poincare sections of 2-dimensional psedophase space is observed. For that containing spontaneous potential, seen as the random background signal, the chaotic attractors in 3-dimensional phase space are found containing the same infomation as the above mentioned evoked potential. Finally the chinges of Lyapunov exponent by various sound-cutting frequencies of stimulus and by the various spatial positions (occipital region) in a brain surface to be measured, are illustrated meaningfully.
1Hz에서 20Hz까지의 단속 주파수를 지닌 청각자극을 가해 얻은 EEG 신호에서 자극에 따른 신호의 정성적이고 정량적인 특성을 카오스 분석방법을 통해 밝혔다. 먼저, 뇌전위 신호에 전반적으로 나타나는 일반적인 카오스 특징(fractal mechanism, I/f frequency spectrum, positive Lyapunov exponent 등등)을 확인하였다. 유발전위에 대해서는 자극의 주파수에 따른 주기배증을 경유한 카오스로 가는 길(route to chaos)과 2차원 pseudo-Phase portrait의 뿌앙까레 단면에서의 기하학적 모양(topological property)의 변화를 관찰하였고, 자발전위가 포함된 유발전위에 대해서는 적절한 bases를 지닌 3차원 phase space에서 기이한 끌개(chaotic attractor)가, 유발전위의 정보를 지닌채 보여졌다. 끝으로 자극 주파수(단속 주파수)변화와 측정이 이루어진 머리표면에서의 공간적 위치에 따른 Lyapunov exponent값 변화를 의미있게 해석하였다. 이 결과는 무질서하게 보이는 뇌전위신호에서 주어진 청각자극에 대한 정보를 얻는 새로운 방법을 제시하게 된다.