본 연구는 실제 행동과 운동 심상으로 팔과 다리 동작 인식을 위한 BCI 패러다임을 제안하고 유도성 분석을 한다. 이 페러다임은 각 팔과 양다리의 특정 움직임을 인식하기 위해 ERP를 기반 페러다임을 구성한다. BCI 페러다임은 왼팔, 오른팔, 양다리를 움직이는 영상 자극을 주며 이를 기반으로 왼팔, 오른팔, 양다리 움직임에 대한 인식을 한다. 거울뉴런은 실제 행동과 실제 행동을 보았을때와 운동심상을 통한 자극을 받았을 때 같은 뉴런이 활성화된다는 성질을 가지고 있다. 이러한 성질을 이용하여 운동심상만과 실제 행동을 동시에 학습할 경우를 유도성 분석을 진행한다. 또한 유도성 특징 분석을 통해 나타난 결과를 바탕으로 BCI 패러다임을 제안한다.
판매직에 종사하는 여성을 대상으로 100%의 Basil oil, Lavender oil, Lemon oil, Jasmin oil, Ylang-ylang oil (KIMEX co. Ltd), Skatole의 총 6가지 종류의 천연향을 사용하여 자극하였을 때의 상호 정보량을 분석, 비교하였다. 그 결과, 선호도가 낮은 Basil과 Skatole을 자극할 때 무향에 비해 상호 정보량이 많고, 향간의 비교에서도 선호도가 낮은 향에 대한 상호 정보량이 선호도가 높은 향에 비해 더 많음을 보여주었다. 이는 뇌에서 상호 정보량이 향에 대한 선호도와 관련이 있고, 특히 선호도가 낮은 향의 경우, 정보량의 증가 경향이 확인되었다.
최근 신경과학 분야에서 대뇌피질 영역 간 연관성 분석은 신경학적 질병 (자폐증, 간질, 정신 분열증)의 분석 및 진단에 적용되고 있다. 기존 대뇌피질 영역 간 연관성 분석은 뇌전도 (EEG), 기능적 자기공명영상 (fMRI), 뇌자도 (MEG)등이 이용되었지만, 뇌전도의 낮은 공간분해능, 기능적 자기공명영상의 낮은 시분해능 등은 영역 간 연관성 분석에 단점으로 작용되고 있다. 반면, 근적외선 분광법(NIRS)은 대뇌피질에서의 혈류변화(oxy-, deoxy-hemoglobin)를 비침습적이며 빠른 시분해능으로 측정할 수 있는 방법으로 최근 신경과학 분야에 응용되고 있다 [1-2]. 본 논문에서는 근적외선 분광법을 이용한 대뇌피질영역 간 연관성 분석의 효용성을 입증하기 위해, 쥐의 수염자극 시 대응되는 지역 (일차-, 이차 체감각피질, 일차 운동피질 영역)에서의 혈류변화 신호의 영역 간 연관성 분석을 하였다. 본 연구결과에 의하면 수염자극 시 일차-, 이차 체감각피질 영역에서의 방향성은 확인할 수 없었고, 일차-, 이차 체감각피질 영역에서 일차 운동피질영역으로의 방향성은 확인할 수 있었다. 본 결과는 기존 수염자극 시 활성화되는 전기신호의 패턴과 일치하며, 향후 신경과학적 질병의 분석 및 진단에 근적외선을 이용한 대뇌피질 영역 간 연관성 분석이 유용할 수 있음을 보여준다.
인공 신경망은 체계적인 알고리즘으로 풀기 어려운 문제들을 해결하는데 사용되어오고 있다. 이는 인간의 뇌세포가 외부자극에 대해 반응하는 과정을 컴퓨터 시스템 상에서 구현한 것으로 새 인간과 컴퓨터의 상호작용을 연구하는데 흥미로운 접근방식이다. 본 논문에서는 신경망의 접근방법을 이용하여 인간행위 인식시스템을 구현하였다. 신경망을 이용해 구현된 컴퓨터 인식 시스템이 인간의 두 가지 정서 하에서 일어난 세가지 서로 다른 행동을 보고 행위자의 성별이나 강정상태를 얼마나 인식해낼 수 있는지 실험해 보았다. 특히, 성별 인식 실험에서는 신호탐지 이론에서 사용하는 인장도(discriminability)를 이용해 사람에 대한 이 시스템의 효율도를 계산하였다
한 아이가 태어나서 말을 배우고 글을 읽고 쓰게 되기까지에는 여러 가지 요인들이 성공적으로 작용해야 한다. 아동이 해부학적으로 정상적 뇌, 조음 관련 기관, 감각-운동기관을 가져야 하며. 사회적으로 언어적 자극속에 노출되어야 하고. 또 문제 해결이나 의사소통을 위해 말 또는 글이라는 도구를 사용할 수 있어야 한다(Fletcher 1973 ; Kent 1976 ; Kent 1984 ; Spreen et al. 1984 ; Vygotsky 1978). 언어 발달의 기간도 매우 길어 기본적 말의 틀이 3년에서 5년 정도 걸려 완성된 이후 본격적으로 성인언어에 가까운 문법이나 조음 능력을 가지는 데에는 또 여러 해가 더 필요하다(Bloom 1970 ; Bloom 1991 ; Bloom and Lahey 1978 ; Bruner 1983 ; Pinker 1984 ; Radford 1990). (중략)
목적: Writer's cramp를 가진 환자와 정상 성인에서 뇌 활성화를 비교 하고자 한다. 대상 및 방법: Writer's cramp를 가진 1명의 환자와 정상 성인 4명에서 글을 쓰는 과제를 시행하여 관련된 대뇌영역의 활성화를 유도하였다. resting, writering을 반복하는 자극을 시행하였다. 자기공명영상은 3.0T 초전도 자기공명 영상장치에서 EPI BOLD기법을 이용하여 얻었다. 영상 후 처리는 SPM 분석 프로그램을 사용하였다.
정신분열병은 망상이나 환각과 같은 양성증상과 감정적 둔마와 같은 음성증상이 대표적인 사고장애로서 외부입력 정보를 통합하거나 체계적으로 처리하는 능력이 매우 부족하다. 즉, 정신분열병 환자는 시각, 청각, 촉각 등의 자극을 종합하고 통합하여 인지하지 못한다. 본 연구에서는 뇌 인지 통합 모델(Brain Multimodal Integration Model)에 기반하여 정신분열병 환자의 인지 능력을 측정하기 위한 가상현실시스템을 제안한다. 정신분열병 환자의 지각, 인지, 운동능력을 측정하기 위한 가상현실시스템은 환자에게 시각과 청각의 멀티모달 자극을 제시하여, 환자로 하여금 일정시간 동안 자극을 기억하고 처리하여 주어진 과제를 수행하도록 하였다. 수행 결과를 통해 환자의 멀티모달 자극 통합능력 및 작업기억 통합능력, 네비게이션 능력을 평가한다. 임상연구를 통해 개발된 가상현실시스템을 WCST과 같은 기존 검사방법들과 비교하여 검증하였는데, 가상현실로 측정한 파라미터와 WCST의 파라미터 및 SPM 점수 사이에 매우 유의미한 상관관계를 보여 가상현실시스템의 유용성을 확인할 수 있었다.
본 논문은 XR 콘텐츠나 인터페이스 환경에서 활용할 수 있는 음향 자극의 종류를 고찰하고, 청각 자극 기반의 감성 유발이 뇌과학적으로 실효성을 가지는지에 대해 논의하였다. 외부 청각자극, 감성변화 및 뇌연결성의 상관관계 규명에 초점을 맞추어, XR 환경에서 사용자 경험을 제고하기 위한 기계학습 기반 개인 맞춤형 사운드 트랙 제공 서비스 개발이 필요하다는 시사점을 도출하였다. 또한, 짧은 음향자극으로 감성을 유발할 수 있는지를 테스트하여 청각자극에 의해 유발된 각성상태에서 우측 전두엽이나 전두엽, 두정엽, 후두엽 네트워크에서 뇌의 기능적 연결성이 강화되고 이완시에는 상반된 패턴을 보이는 것을 확인하였다. 본 연구에서 도출된 결과는 보다 입체적인 XR 상호작용 경험을 제시하고 사용자의 XR 인지수용성을 제고하여, 현장에서 실질적으로 적용될 수 있는 초실감 XR 사운드 바이오피드백 시스템 개발에 활용될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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