• 한국정보처리학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보처리학회 2023년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.517-518
• /
• 2023

최근 뇌-컴퓨터 인터페이스 분야에서는 뇌파 신호를 이용한 운동 심상 분류 연구가 활발히 이루어지고 있다. 뇌파는 개인별 차이가 큰 생체 신호로, 사용자에 독립적인 경우 추론이 어려워지는 문제가 있어 운동 심상 분류에서는 주로 피험자 종속적인 연구가 행해져 왔다. 본 논문에서는 컨볼루션 신경망 기반의 뇌파 분류 모델인 EEGNet 에 새로운 방식으로 개선한 Squeeze-and-Excitation block 을 적용해 피험자에 대해 독립적인 운동 심상 분류 성능을 향상시키는 방법을 제안하며, 제안한 Squeeze-and-Excitation block 을 적용한 모델이 기존 모델보다 높은 분류 성능을 보여주는 것을 실험적으로 확인하였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보처리학회 2023년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.722-723
• /
• 2023

가속화되는 인구 감소와 COVID-19로 인하여 지방 도시 쇠퇴 현상이 심화되고 있다. 한편, 지역 활성화의 핵심 전략이자 수단이 되는 관광 산업은 트렌드에 맞는 새로운 컨텐츠가 부족하여 어려움을 겪고 있다[1]. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결해보고자 가상현실(VR)과 증강현실(AR) 기술을 적용한 새로운 관광 컨텐츠를 제안한다. 실제 도시를 3D 모델링 한 배경과 3D 페인팅 기능을 통해 작품 만들기 서비스를 구현하였고, GPS 기능과 AR 카메라를 통해 작품 관람하기 서비스를 구현하였다. 이 프로그램은 메타버스 기술을 적용한 관광 컨텐츠의 사례로써 향후 지방 도시 활성화에 기여할 것으로 기대한다.

• 감성과학
• /
• 제26권3호
• /
• pp.149-160
• /
• 2023

본 연구에서는 뇌혈류 신호를 측정할 수 있는 시변자계 기반의 비접촉식 직물센서를 설계하여 뇌혈류 신호 검출 및 감성평가의 가능성을 탐색하고자 하였다. 직물센서는 40 denier의 은사를 30합사 한 후 컴퓨터 기계 자수하여 코일형 센서로 구현하였다. 뇌혈류 측정 실험을 위해 코일형 센서를 경동맥 부위에 부착하고, ECG (Electrocardiogram) 전극과 RSP (Respiration) 측정 벨트를 부착 및 착용하도록 하였으며, 동시에 초음파 진단기기를 사용해 도플러 초음파 검사(Doppler Ultrasonography)를 수행하여 혈류 속도를 측정하였다. 피험자에게 Meta Quest 2를 착용시키고, 실험을 위해 조작된 영상 시각 자극을 보여주면서 혈류 신호를 측정한 후 시각 자극에 대한 감성평가 설문지를 작성하도록 하였다. 측정 결과, 도플러 초음파 검사를 통해 측정된 혈류 속도 신호에 변화가 생길 때 직물센서로 측정한 신호도 함께 변화하는 것으로 나타났다. 이를 통해 코일형 직물센서를 이용하여 뇌혈류활동 신호를 측정할 수 있다는 것을 검증하였다. 또한, 감성평가를 위하여 ECG 신호와 PLL 신호(직물센서 신호)에서 추출한 HRV를 계산해서 비교한 결과, 시각 자극으로 인한 교감신경계와 부교감신경계의 활성화에 따른 비율의 변화에 대해서는 직물센서로 측정한 신호와 ECG 신호를 이용해 계산한 값이 비슷한 경향을 보이는 것으로 나타났다. 결론적으로, 본 연구에서 개발된 시변자계 기반의 코일형 직물 센서를 통해 뇌혈류 변화 측정 및 감성 모니터링이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국음향학회지
• /
• 제40권3호
• /
• pp.228-233
• /
• 2021

본 논문에서는 다양한 음악 템포 자극에 따라 변화하는 다채널 ElectroEncephaloGraphy(EEG)의 특징을 추출하고 분류하는 방식을 제안한다. 제안하는 방식에서 3차원 합성곱 양방향 게이트 순환 신경망은 전처리 과정 통해 변환된 3차원 EEG 입력 표현으로부터 시공간 및 긴 시간 종속적 특징을 추출한다. 실험 결과는 제안된 템포 자극 분류 방식이 기존의 방식보다 우수하며 음악 기반 뇌-컴퓨터 인터페이스를 구축할 수 있는 가능성을 보여준다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
• /
• 한국컴퓨터정보학회 2022년도 제66차 하계학술대회논문집 30권2호
• /
• pp.61-62
• /
• 2022

알츠하이머성 치매는 현존하는 치료법이 없어 경도인지장애 단계에서의 예방이 중요하다. 지금까지의 알츠하이머 연구는 대부분이 뇌영상 마커와 뇌척수액 마커에 집중되어 있었으며, 경도 인지 장애 단계에서의 탐색은 더욱 적었다. 이러한 점에서 혈액 유전자 발현을 이용한 경도 인지장애 단계 예측은 인지 능력에 따른 관련 유전자 식별과 접근 가능한 진단 및 치료 바이오 마커 탐색에 기여할 수 있다. 그러나 유전자 발현 데이터의 경우 환자 수에 비해 높은 차원을 가지기 때문에 과적합을 막고 질병 관련 유전자를 식별하기 위해서는 데이터에서의 의미 있는 차원만을 뽑아내는 차원 축소가 선행되야 한다. 본 연구는 유전자 발현데이터에서의 인지장애 분류를 위해 차원 축소기법과 신경망을 적용하여 인지 장애 정도를 예측하였다. 그 결과, Lasso 이용 차원축소와 신경망을 이용하여 97%의 정확도로 정상과 조기 경도 인지장애, 후기 경도 인지장애 환자를 분류 할 수 있었으며, 더 적은 차원에서도 분류가 가능했다. 이는 혈액 유전자 발현을 이용해 경도 인지장애 단계를 예측한 첫 번째 연구이며, 인지능력 저하에 따른 혈액 유전자 발현의 연관성을 확인하고 향후 조기 진단, 치료 표적 탐색에 기여한다.

• 전자공학회논문지CI
• /
• 제46권6호
• /
• pp.1-6
• /
• 2009

본 논문에서는 명암도 기반의 의료영상 정합을 위한 최적화 방법을 소개하고자 한다. 제안하는 최적화 방법은 조건부 확률의 엔트로피에 기반한 측도를 사용함으로써 수행된다. 본 논문에서는 정합을 수행하기 위해서 주어진 두 영상의 명암도에 대한 조인트 히스토그램으로부터 계산된 조건부 엔트로피를 개선하여 새로운 정합 방법의 측도로써 정의한다. 그리고 기존의 명암도 기반의 방법들 즉, 명암도 차이 측정을 이용한 방법, 상관계수를 이용한 방법, 상호정보량을 이용한 방법 등과 비교 실험을 수행한다. 단일 모달리티 뇌 MR 영상을 이용한 실험과 서로 다른 모달리티 뇌 MR 영상과 CT 영상의 정합 결과를 통해서 성능을 평가한다. 실험결과에 의하면 제안한 방법이 기존의 최적화 방법들 널다 최적화 하는데 소요되는 시간이 더 빠르고 정확한 정합이 됨을 알 수 있다.

• 생물정신의학
• /
• 제6권1호
• /
• pp.12-20
• /
• 1999

뇌공학 분야에서 개발된 연상기억의 능력을 가지는 Hopfield 신경망을 구성하고, 신경정신질환 중에서 시냅스의 손실과 관련이 되어서 생기는 치매와 일부 정신분열증의 모델로 변형시키기 위하여 인공신경망의 시냅스를 Hoffman의 시냅스 제거법칙과 무작위 방법에 따라 제거하면서, 그에 따른 기억능력의 변화를 관찰하였다. 구성된 컴퓨터모델에서 기억능력의 저하는 시냅스의 감소가 상당히 진행되어야 나타났으며, Hoffman의 시냅스 제거법칙에 따랐을 때는 80% 제거를 기점으로 급격하게 나타났으며, 무작위 제거시는 더 적은 시냅스 제거율인 40% 제거 때부터 점진적으로 나타나는 양상을 보였다. 컴퓨터 모델의 기억력저하 양상이 실제환자에서 관찰되는 기억력저하 양상을 설명할 수 있기 위해서는 증상이 발현되는 시점의 시냅스 소실의 정도는 얼마나 되는지, 또한 시냅스의 소실은 어떤 규칙에 의해 일어나는지 아니면 무작위로 일어나는지에 관한 생물학적 실험의 필요성이 부각되었다. 이와 같이 컴퓨터모델을 이용하여 모의실험을 하고 연구의 방향을 잡은 후에 생물학적 실험으로 검증해 나간다면, 매우 효율적인 이론과 실험의 공조체제를 이루어 신경정신질환의 이해를 도울 수 있을 것이다.

• 인지과학
• /
• 제29권1호
• /
• pp.61-84
• /
• 2018

본 논문은 신경윤리의 철학적 의미와 인지 패러다임 안에서의 독자적 위치를 검토하고, 신경윤리의 쟁점들을 고찰하는 것을 목적으로 한다. 뇌과학의 발전은 인간 정신에 대한 보다 직접적인 탐구와 개입을 가능하게 하여 전통적인 물질과 정신의 경계를 약화시키고, 인간 본성에 대한 새로운 철학적 질문들을 제기한다. 신경윤리는 기존 법적, 사회적 체계에서 포괄하기 어려운 뇌과학과 관련된 윤리적 문제들을 다루기 위하여 학제적이고 통합적 관점을 취한다. 신경윤리의 쟁점들 중에는 일부 고전적 생명윤리 쟁점과 겹치는 부분도 있지만 뇌과학과의 관련성 안에서만 특수하게 발견할 수 있는 문제들이 더 많다. 신경윤리의 고유 쟁점은 대체로 두뇌활동의 관찰과 복호화를 통한 마음읽기와 두뇌활동에 대한 개입을 통한 인지향상과 관련되어 있는데, 이러한 문제들을 다루기 위해서는 생명윤리 하위 분야를 넘어서는 독자적 분야로서의 신경 윤리가 필요하다는 주장도 제기되고 있다. 최근 뇌과학 연구 동향과 발전 단계를 고려할 때, 국내에서도 본격적인 신경윤리 논의와 관련 분야 전문가들의 협력을 시작할 필요가 있다.

• 정신신체의학
• /
• 제9권1호
• /
• pp.3-15
• /
• 2001

오늘날 '기억(memory) '이라는 용어는 일반적인 의미 이외에도, 컴퓨터공학의 메모리, 유전자생물학에서 쓰이는 메모리 등의 예에서 보듯 여러 분야에서 광범위한 의미로도 쓰이고 있다. 영어의 'memory' 라는 용어는 어원적으로는 앵글로-색슨어 'gemund' 에서 유래된 말로 gemund은 원래 mind(마음)의 의미라고 한다. 어떻든 전형적인 의미에서 기억이란 과거에 경험한 일들을 회상하고, 이러한 일들에서 학습된 여러 사실과 관념을 마음속으로 다시 가져와 상기시킬 수 있는 능력을 뜻하는데, 다시 말해 기억이란 현재의 도움으로 과거를 일깨워 주는 것이라고 정의될 수 있겠다. 최근에 이루어진 신경생물학적 연구의 발전은 이런 기억이나 학습이 뇌의 어떤 활동 또는 기능과 관련이 있는가를 어느 정도 밝힐 수 있는 단계로까지 이를 수 있게 해주었는데, 그 결과 기억은 단순히 기계적인 기억을 하는 기능만이 아닌 여러 뇌기능에 작용하는 다양한 인지기능의 핵심적인 요소라는 사실이 밝혀졌다. 오늘날 기억은 진화론적 입장에서 인간존재 자체나, 지(智) 정(情) 의(意)로 대별되는 인간정신세계의 가장 핵심적인 요소로서 관심의 대상이 되고 있다. 본 논문에서는 기억 및 기억연구의 개념, 역사, 그리고 신경생물학적 기억연구를 비롯한 최근의 연구경향을 총괄적으로 살펴보고, 향후 이루어져야 할 기억연구의 과제나 방향을 제시하고자 한다.

• 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
• /
• 제3권10호
• /
• pp.421-428
• /
• 2014

파킨슨병은 뇌의 흑질 영역에서 도파민계 신경이 파괴되는 질병으로 알츠하이머병과 함께 대표적인 퇴행성 뇌 질환이다. 현재까지 병을 완치시킬 수 있는 치료법은 없지만 병의 진행을 완화시킬 수 있는 치료법이 존재하기 때문에 병의 진단이 굉장히 중요하다. 파킨슨병을 진단하기 위한 과거의 연구는 대부분 단일 바이오마커를 이용한 것으로 이러한 방법은 파킨슨병 환자를 높은 정확도로 진단할 수 있지만 정상인에 대한 진단은 상대적으로 낮은 성능의 한계성이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 생화학적 바이오마커인 뇌척수액 내의 ${\alpha}$-synuclein 단백질 수치와 영상학적 바이오마커인 확산 텐서 영상의 여러 모수들을 결합하여 특징으로 사용하는 파킨슨병 진단 모델을 개발하고 성능을 평가하였다. 진단을 위해 개발된 모든 모델은 10-fold cross validation 성능평가에서 정확도가 최고 91.3%의 높은 성능을 보였으며, test 성능평가에서는 확산 텐서 영상의 모수들 중 FA와 ${\alpha}$-synuclein 단백질 수치가 결합된 모델, MO와 ${\alpha}$-synuclein 단백질 수치가 결합된 두 모델에서 최고 72%의 정확도 성능을 보여 파킨슨병의 진단에 유용하게 사용될 수 있는 가능성을 제시하였다. 파킨슨병의 진단을 위해 개발된 모델의 영상학적 특징 벡터를 통하여 파킨슨병 환자와 정상인의 신경섬유 경로의 특징을 분석하였다.