과학기술의 고속화에 따라 종래에는 인간이 더 잘수행하던 지능을 요하는 일들이 점점 컴퓨터에 의해 처리되는 경우가 늘어나고 있다. 그러나 아직도 많은 분야에서 종래의 방식에 의한 한개의 processor나 몇개의 간단한 multiprocessor시스템으로는 너무 많은 시간이 걸려서 처리할 수 없는 일들이 산재해 있다. 예를 들어 image를 인식하는 것이나 언어습득과 번역과 같은 문제들에서 인간의 뇌가 현존하고 있는 어떤 컴퓨터의 성능보다 능가하는 것을 알고 있다. 그 이유는 근본적으로 디지탈 컴퓨터와 인간의 뇌 사이의 정보 처리방식이 틀린점에 기인한다. 대부분의 컴퓨터는 한개 또는 몇개의 main procrssor들이 자료들을 sequential하게 처리하는 데에 반하여, 인간의 뇌는 수천억 개의 neuron들이 정보를 병렬로 처리하고 있다. 따라서 인간의 뇌에 대한 깊이 연구와 그에 따른 새로운 형태의 정보처리 기술의 개발이 시급히 요구되어지고 있다. 최근에 이와같은 massive parallelism을 구현하기 위한 시도가 neural network를 중심으로 일어나고 있다. 여기에서 사용되는 algorithm들은 local information을 실현한다. Neural network에는 여러가지 model들이 있으나 본고에서는 optimization model을 중심으로 그 배경 및 응용을 소개하고자 한다.
목적: 기능적 자기공명영상을 이용하여 숫자 연산과 연관된 뇌영역을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 정상 성인 자원자 6명을 대상으로 연산과제를 이용하여 연산과제와 관계된 대뇌영역 꼭 활성화를 유도하였다. 실험은 실험 I과 실험II로 나누어 진행하였다. 실험 I에서 연산과제는 스크린을 통해 보여주고 계산식이 맞는지를 판단하여 신호하도록 하였고[예:(4+5)$\times$8=72], 대조과제는 십자모양을 집중하여 보도록 하였다. 실험II에서 연산과제는 실험 I과 동일하였고, 대조과제는 화면에 제시되는 세 개의 수가 모두 홀수 또는 짝수일 때 신호하도록 하였다. 기능적 자기공명영상은 1.5T 초전도 자기공명영상장치에서 EPI BOLD 기법을 이용하여 얻었으며 6명에서 얻은 영상을 정상화(normalize)한 후 SPM 프로그램을 이용하여 통계분석을 하였다. 활성화된 뇌 영역은 모형뇌에 지도화하여 두 과제에서 활성화된 뇌 영역을 비교 분석하였다.
고도의 정보화 사회로 대부분 반도체 소자로 이루어진 전기전자기기가 널리 보급되었다. 이러한 전자부품은 저전압에서 구동되고 있어 낮은 전압의 서지라도 오동작을 일으키거나 파괴될 수 있다. 이와 같이 정보통신기기는 물론 가전기기를 둘러싼 환경은 뇌 서지에 매우 취약하여 뇌 보호 대책의 필요성이 높아지고 있다. 뇌 보호 관련 규정이 KS C IEC 62305로 개정되면서 선택사항에 불과했던 내부 뇌보호 시스템인 서지보호기(SPD)가 필수사항이 되었다. 그런데 사용자들이 실제 현장에 설치하였을 때 많은 문제점이 발생되고 있다. SPD가 제대로 작동하는지의 동작상태와 경년에 따른 SPD의 특성 변화를 알 수 없다. 현재 SPD 기술은 단순한 LAMP에 의한 SPD의 소손 여부와 낙뢰 유입 횟수만 알 수 있을 뿐이다. 따라서 서지보호기에 유입되는 서지의 특성을 파악하여 대책 마련을 가능케 하여 규격에 적합한 서지보호 및 적용을 실현하고자 한다.
영상의 구성물질에 따른 정확한 분할은 질병의 유무를 판단하는데 매우 중요하다. 그러나 영상에서 구성물질들을 정확하게 분할하기란 쉬운 문제가 아니다. 그리고 많은 연구들이 뇌의 실질적인 량을 고려하지 못한 상태서 분할이 이루어지고 있다. 따라서 뇌의 실질적인 량과 비교할 때 가장 근접한 방법 의 개발이 필요하다고 볼 수 있다. 본 논문은 fat을 소거한 T2 영상과 T1 영상을 이용하여 조직에 따르는 명암 분포가 각각 다르게 분포되어 있는 것을 이용하여 평활화한 후 두 영상의 차로 백질, 회백질, 뇌척수액을 분리하는 방법을 제안한다. 이 방법을 이용하여 정상이의 뇌 MR 영상 이용하여 (19 Slice) 백질, 회백질, 뇌척수액을 분리하는 방법을 제시하였다.
뇌전도 기반 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술은 신체 움직임이 불가능하거나 불편한 사람에게 새로운 의사전달 수단이 될 수 있으며 일반인에게도 상상만으로 컴퓨터 혹은 기계에 명령을 내릴 수 있게 하는 기술이다. 본 논문에서는 뇌-컴퓨터 인터페이스 연구 분야에 잘 알려진 Common Spatial Pattern (CSP), Invariant Common Spatial Pattern (iCSP) 그리고 Common Spatio-Spectral Pattern (CSSP) 알고리즘들의 성능을 비교 분석하였고, CSSP에 불변성(invariant)을 고려한 iCSSP를 제안하였다. 9명의 피험자로부터 상상움직임 실험을 통해 18셋의 뇌전도 데이터를 측정하였고, 4가지 알고리즘들을 성능 면에서 비교하였다. 그 결과 CSSP의 성능과 차이가 크지는 않지만, 본 연구에서 제안한 노이즈를 고려하여 최적의 필터를 구성하는 iCSSP에 대하여 더 나은 성능을 보여주는 결과들을 확인할 수 있었다.
외부의 자극에 따른 인간 감성 변화의 실체를 파악하고자 심리학, 생리학, 의공학 등의 분야에서 많은 연구가 이루어져 왔다. 본 논문은 fMRI의 기본 원리와 지금까지 저자들의 fMRI 연구 내용을 중심으로 감성 변화의 측정에 이용 또는 응용 가능성이 있는 실험 결과들에 대해서 서술하고자 한다. 먼저 자극강도에 따른 해당피질에서의 활성화 영역의 분석을 통해 외부 자극과 반응 영역간의 정량적인 측정이 가능하다는 것을 보였다. 둘째로 시간축 신호의 해석을 통해 감성 변화의 추이를 관찰할 수 있다는 것을 보였다. 마지막으로 간섭요인 (소음)이 뇌기능에 미치는 영향에 대한 분석을 통해 감성의 변화가 이의의 뇌기능 수행에 미치는 영향을 유추해 보았다.
인간 활동의 전 영역을 총괄하는 대뇌정보기능을 대표하는 뇌파는 대뇌피질에서 발현된다고 알려져 있다. 의학적인 연구 결과에 의하면 인지 사고 등의 역동적인 지식 활동, 다양한 감성 행동, 및 고차원적인 정신활동까지도 뇌파 분석을 통해서 어느 정도는 기계적인 인식이 가능한 것으로 알려져 있다. 뇌-컴퓨터 인터페이스는 인간 중심의 시스템을 위한 핵심 연구로서 뇌파 신호 분석에 의한 사용자 의도 인식 시스의 개발을 목표로 한다. 이에 따라서, 범용적으로 적용 가능한 뇌파신호 분석 기법 및 자동 처리 시스템에 관한 연구가 활발히 진행 중이다. 특히, 뇌는 부위별로 그 기능이 세분화 되어 있으며 의식 상태와 정신활동에 따라 뇌파가 수시로 변하면서 특정한 패턴을 갖는다. 이러한 뇌의 정보처리 메커니즘을 밝혀내면 전자장치와의 통신 인터페이스를 통해 기기를 제어할 수 있다. 본 논문은 사용자의 의도를 분석하는 방법과 이를 통해 다른 장치의 인터페이스를 제어할 수 있는 시스템을 설계했다.
목 적 : 눈깜작임은 뇌에서 감각을 조절하는 기능과 관계된 개인의 인지능력과 성격에 따라 달라질 수 있다. 저자들은 이러한 성격이 눈깜작임과 증감뇌유발전위 등과 상호 어떠한 연관이 있는지를 연구하려고 하였다. 방법 : 44 명의 정상 대학생에게 증감뇌유발전위, 눈깜작임과 Zuckerman 의 감각추구척도와 Eysenck 성격설문지 동을 조사하여 그 상호관계를 분석하였다. 결 과 : 증감뇌유발전위에서 빛의 강도가 증가할수록 눈깜작임이 증가하였다. 대부분의 성격척도에서 눈깜작임과 유의한 역상관관계를 보였으며 신경증척도만이 정상관관계를 보였다. 눈깜작임과 증감유발전위의 기울기와 가장 강한 정상관관계를 보인 뇌의 부위는 우측 후 측두엽이었다. 결 론 : 감각추구경향이 강할수록 눈을 적게 깜작이었다. 유발전위보다 눈깜작임이 성격과 더 높은 상관관계를 보여 눈깜작임이 더 일차적인 필터 역할을 한다고 생각된다. 그리고 우측 후 측두엽은 여러 뇌 부위 중 시각을 조절하는데 가장 중요한 역할을 하는 것으로 유추된다.
뇌의 조화로운 개발은 시대를 막론한 고유의 목표였고 이를 위한 다양한 훈련 프로그램들이 교육현장에서 그리고 상업적 시장에서 선보여 왔다. 그러나 이러한 훈련방법들은 뇌 생리적(neurophysiology) 견지에서 그리고 뇌 개발의 방법론적인 견지에서 바라본다면, 다소 편협되고 뇌의 전인격적인 개발에 반하는 요소들이 내재되어 있다는 점을 지적하고 싶다. 그럼으로 뇌로 하여금 전인격적인 다양한 자극에 반응하여 스스로 학습하고 생성을 계속하게 하며 하며, 뇌세포 간 무수한 시냅스(synapse)를 창조 강화케 하며, 그로 인해 뇌신경회로를 형성케 하는 것이 바람직한 뇌 훈련 프로그램이다. 본 연구는 특정한 목적에 맞게 제작된 multimedia를 이용한 두뇌 훈련 프로그램을 사용하였을 때 실제로 두뇌개발 효과가 있는지의 여부를 뇌파를 직접 측정함으로써 훈련효과의 여부를 보다 객관적으로 정량적으로 분석한 것이다.
이 연구는 일본 중서부 지방에서 1996년 겨울철에 발생한 뇌우의 관측 자료를 분석한 것이다. 관측기간 중 35 회의 뇌우가 발생하였으며 발생된 뇌 방전 수는 4426개였다. 관측된 뇌 방전 수를 뇌 방전 종별로 구분하여 그 발생비율을 구하였고, 뇌 방전의 종류와 기압배치와의 관계도 분석하였다. 그 결과 구름 뇌 방전의 비율은 약 78%이었으며, 양극성 낙뢰가 42.3%로 나타났다. 동계의 낙뢰활동은 미약하나 0${\sim}$5시에 가장 강하였다. 또한, 낙뢰는 북서 계절풍이 강한 경우에 활발하게 발생되고 있음을 알 수 있었다. 다중뇌와 다지점 낙뢰의 분석결과 평균 다중도는 1.4이고, 평균 다지점 낙뢰는 1.2로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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