• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.140-147
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• 2021

다양한 수면검사에서 수면단계를 정확히 판단하기 위해 뇌파를 측정한다. 일반적으로 측정은 센서 채널의 개수가 늘어날수록 정확도가 높아지지만, 뇌파는 측정할 때 피부에 전극을 부착하여 수면을 방해하는 요소로 작용한다. 일상생활에서 자가 수면케어를 할 때는 사용자의 불편함과 측정데이터의 정확도를 모두 고려한 최소한의 뇌파 채널 개수를 선택할 필요가 있다. 따라서 본 논문에서는 1개의 채널부터 4개의 채널에 대한 수면단계 분석 모델을 제작하여 1채널은 82.28%, 2채널은 85.77%, 3채널은 80.33%, 4채널은 68.87%의 정확도를 확인했다. 본 연구 결과는 측정 부위가 제한적이라는 한계가 있지만, 채널 개수에 따른 정확도를 비교하여 뇌파 기반 수면분석에서 채널 개수 선정에 대한 정보를 제공한다.

• 인간식물환경학회지
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• 제22권2호
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• pp.127-143
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• 2019

This study investigates the color stimuli of two varieties of foliage plants by extracting electroencephalogram, electrocardiogram and physiology activity data from 30 participants in their 50s or older. Changes in the physiological activity of subjects against six color stimuli were examined. The stimulus to real green plants 'Silver Queen' was set as the control group, and was compared with other groups including the stimulus to real 'Angel' plants and four stimuli to artificial colors (two color images and color schemes of the same green and red plants). Compared to the five groups, the relative theta power spectrum (RT) and the ratio of alpha to high beta (RAHB) increased in the subjects exposed to real green plants. This result demonstrates that the green plant ('Silver Queen') increases the stability, relaxation, and internal concentration of subjects in a proper state of awakening. The result of this experiment showed a statistically significant difference in the level of RT when subjects were exposed to the groups of real green and red plants. This finding indicates that the green plant increases internal concentration more than the red plant. RT and the relative low beta power spectrum (RLB) in the groups of natural colors were higher than the groups of artificial colors when subjects focused their mind on the two types of real plants. However, the level of relative mid beta power spectrum (RMB), ratio of SMR to theta (RST), ratio of mid beta to theta (RMT), relative high beta power spectrum (RHB), and spectral edge frequency 95% were higher when subjects were exposed to the photos and colors scheme of plants than when they were exposed to real plants. The subjects experienced more "comfortable" emotions when they were looking at plants with green colors. Overall, it is recommended to use the natural colors of real plants in places where which stability and relaxation are required. On the contrary, the artificial colors of plants such as their photos and color schemes are useful in places where a high level of concentration is required in a short period of time.

• 수면정신생리
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• 제25권2호
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• pp.82-91
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• 2018

목 적 : 본 연구는 전 수면 주기 동안 수면단계에 따른 전체 뇌 영역과 수면 관련 뇌 영역들의 뇌기능 연결망의 변화를 살펴보기 위해 동기화된 뇌파(EEG)-자기기능공명영상(fMRI)를 전 수면 주기 동안 측정하고 신호처리 기법을 사용함으로 수면 단계에 따른 뇌 연결망의 탐구가 가능함을 살펴 보기 위해 수행되었다. 방 법 : 정상 성인 피험자 5인을 대상으로 6~7시간의 수면동안 MRI 기계 안에서 안전도, 심전도, 근전도와 EEG-fMRI를 측정하였고 EEG에 발생한 MRI 자장 변화 잡음과 심박관련 잡음을 제거하였다. fMRI에서는 피험자의 움직임에 의해 발생하는 영상 왜곡을 보정하는 부분볼륨활용기법을 제안하여 사용하였다. 잡음이 제거된 수면중 fMRI에 독립성분분석기법을 적용하여 뇌 전체를 68 영역으로 구획하여 수면 연구에 적합한 뇌 구획 지도를 만들고 이를 바탕으로 각 구획들간의 연결성을 계산하였다. 수면관련 뇌심부 영역을 선택하여 연결망 분석을 수행하였다. 결 과 : 뇌파를 비롯한 수면 생리적 신호들은 잡음 제거의 방법을 이용하게 되면 수면단계설정에 문제가 없으며 수면 단계별 뇌 연결망 연구가 가능함을 보여 주었다. 뇌연결망 분석에서 수면 관련 뇌심부 연결망은 렘과 비렘수면에 따라 다른 특성이 나타나는데 비렘수면에서 전반적으로 높은 연결성을 보였다. 대뇌를 포함한 전체 뇌 연결망의 경우 각성에 비해서 수면 중에 뇌 연결성이 떨어지는 양상을 보였다(Kolmogorov-Smirnov 검정 ; p < 0.05, Bonferroni corrected). 결 론 : 본 연구를 통해서 장시간 수면 EEG-fMRI 측정과 수면단계설정이 가능하고 신호처리 기법을 통해서 보정하게 되면 뇌기능 연결망을 이용한 전체 수면 뇌 연구가 가능함을 시사한다.

• 인지과학
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• 제20권2호
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• pp.125-154
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• 2009

본 연구는 이러닝 체제에서 상호작용을 개선할 수 있도록 하기 위하여 사용자의 생리적 데이터 가운데서 뇌파를 통하여 학습자의 인지부하 발생을 파악할 수 있는 지를 연구하고자 하였다. 뇌파를 통하여 인지부하 발생을 알 수 있게 된다면 실시간 이러닝 체제에서 적절한 피드백 제공에 활용될 수 있기 때문이다. 이를 위하여 EEG를 이용하여 학습자의 뇌파를 측정하면서 인지활동을 수행하는 동안 발생되는 인지부하도를 측정하였고 인지과부하를 판별할 수 있는지를 알아보았다. 뇌파 측정을 위하여 언어 관련 작업기억 능력을 측정할 수 있는 듣기회상과제를 제시하였으며, 실험을 통한 과제 정답률 및 뇌파 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 듣기회상과제의 정답률은 회상반응과제에서 1단계는 84.4%, 2단계는 90.6%, 3단계는 62.5%, 4단계는 56.3%를 보였으며, 통계적으로 유의한 차이가 있음을 확인하였다. 즉, 3, 4단계의 경우는 피험자들이 매우 어려움을 겪었던 단계로 인지과부하가 발생했을 것으로 보인다. 둘째, SEF-95% 지표는 1, 2단계에 비해 3, 4단계에서 더욱 높은 값을 보였으며, 이는 피험자들의 인지부하가 3, 4단계에서 높았음을 객관적으로 보여주는 근거이다. 셋째, 감마파의 상대파워는 3, 4단계에서 파워값이 급격히 올라가는 패턴을 보였으며, 통계적으로 유의한 5개의 채널(F3, F4, C4, F7, F8)을 확인하였다. 5개의 채널은 뇌의 브로카 영역(F7, F8) 주위에 위치하고 있으며, 특히 뇌맵핑 분석을 통해 확인한 결과, F8(우반구의 브로카 영역에 해당하는 위치)에서 단계별 난이도가 올라갈수록 활성화의 차이가 크게 나타났다. 넷째, 19채널에 대한 상호 상관 분석을 통해 1, 2단계에 비해 3, 4단계에서 비동기화가 증가하였다. 위의 결과를 통한 본 연구의 결론은 뇌파를 이용하여 인간이 인지활동을 수행하는 동안 인지부하도를 측정할 수 있으며, 인지과부하를 판별해 낼 수 있음을 확인하였다.

• 감성과학
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• 제6권4호
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• pp.9-14
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• 2003

수면단계는 수면감을 평가하는 데 있어서 중요한 생리지표로서 사용되어 왔다. 그러나 수면다원검사를 이용한 전통적 수면단계 분류방법은 뇌전도(electroencephalogram : EEG), 안전도(electrooculogram : EOG), 심전도(electrocardiogram : ECG), 근전도(electromyogram : EMG) 등을 종합적으로 측정하므로 수면단계를 비교적 정확히 분류할 수 있지만 피험자에게 심한 구속감을 주는 문제가 있다. 본 연구에서는, 각성상태에서 교감신경계가 지배적인 반면에 수면 중에는 부교감 신경계가 더 활동적인 점에 착안하여 수면단계를 간단히 분류할 수 있는 방법을 찾고자 수면단계에 따른 심박동변이도(heart rate variability : HRY)를 분석하였다. 이 실험에는 건강한 대학생 6명이 2일씩 전체 12회의 야간수면에 참여하였다. 수면다원검사 장치를 이용하여 피험자들이 수면을 취하고 있는 동안, EEG, EOG, ECG, EMG(턱 및 다리)를 측정하여 수면단계를 "Standard scoring system for sleep stage"에 따라 자동으로 분류하였다. 그런 뒤, 본 연구를 통하여 제작된 Sleep Data Acquisition/Analysis 시스템을 이용하여 수면다원검사 장치로부터 ECG신호만 추출하여 HRV의 전력스펙트럼을 3개의 영역[저주파수대역(low frequency : LF), 중간주파수대역(medium frequency : MF), 고주파수대역(high frequency : HF)]으로 나누어 분석하였다. 단일채널 ECG를 이용하여 수면단계별로 HRV의 LF/HF를 분석한 결과, W(wakefulness)단계가 2단계에 비하여 325%높게(p＜.05), 3단계에 비하여 628%높게(p＜.001), 4단계에 비하여 800%높게(p＜.001) 나타났으며, 4단계는 REM(rapid eye movement)단계에 비하여 427% 낮게(p＜.05), 1단계에 비하여 418% 낮게(p＜.05) 나타났다. 또한 LF/HF가 수면단계에 따라 변화하는 양상은 W, REM, 1, 2, 3, 4단계의 순으로 단조 감소하였다. 한편, 수면단계별 MF/(LF+HF)의 차이는 유의하지 않았으나 표본집단의 기술통계치를 살펴본 바 REM단계와 3단계의 평균치가 가장 높았다.치가 가장 높았다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.429-434
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• 2012

본 논문에서는 사지가 마비되어 신체를 움직이지 못하지만 뇌의 기능은 정상적인 대 마비 환자들을 위한, 생각만으로 외부의 장치를 제어할 수 있도록 하는 BCI(Brain-Computer Interface) 시스템 제어기술을 연구하였다. 사지를 움직이는 상상을 할 경우, 뇌의 운동 감각 피질 영역에서 발생하는 뮤리듬(${\mu}8$-12Hz)에서 증가되는 신호의 패턴인 Event-Related Synchronization (ERS)를 Short-Time Fourier Transform (STFT)과 Particle Swarm Optimization (PSO)를 이용하여 검출 하는 방법을 시도 하였다. ERS는 사람마다 다른 주파수 영역에서 발생하며, 본 논문에서는 ERS가 가장 많이 발현되고 전압이 큰 주파수를 검출하기 위해 8-12Hz 주파수영역의 EEG평균에서 PSO를 이용하여 가장 큰 진폭을 가지는 주파수를 확인 한 후, 해당 주파수를 사용하여 C3, C4채널에서 동작 상상 시 나타나는 ERS의 특징을 PSO를 이용하여 찾는 것이며. 개개인 마다 다른 주파수 영역에서 나타나는 ERS의 특징을 가장 많이 발현되는 주파수영역으로 고정하여 움직임 분석을 시도 하였다. 실험 결과에 사용된 data는 BCI competition IV data set의 실험자 b data를 사용 하였고, 하나의 주파수 대역만을 사용한 결과 왼손 40%, 오른손 38% 검출 정확도를 보였다.

• 수면정신생리
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• 제28권2호
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• pp.78-85
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• 2021

목 적 : 노년기 우울증 환자에서 우울증상이 알츠하이머병의 전구 증상으로 나타났는지를 감별하는 것은 중요한 임상적 과제이다. 본 연구에서는 정량화 뇌파(quantitative EEG) 지표가 노년기 우울증 환자의 알츠하이머병 병리를 예측할 수 있는 바이오마커로 기능할 수 있는지 확인하고자 하였다. 방 법 : 치매로 진단 받지 않은 55세 이상의 우울증 환자 63명이 본 연구에 포함되었다(여성 76.2%; 평균 연령 ± 표준편차 73.7 ± 6.87세). 연구 대상자들은 [¹⁸F] florbetabenPET 결과에 따라 아밀로이드 양성(Aβ+, n = 32)과 음성으로(Aβ-, n = 31) 분류하였다. 뇌파는 7분 간의 눈을 감은 상태(eye-closed, EC)와 3분 간의 눈을 뜬 상태(eye-open, EO)로 촬영하였으며, 푸리에 변환(Fourier transform)을 이용하여 스펙트럼 분석을 시행하였다. 선행연구 결과에 따라 안구 개폐 알파파 반응성 지표(EC-to-EO alpha reactivity index)가 노년기 우울증 환자의 아밀로이드 침착을 예측할 수 있는 신경생리학적 마커가 될 수 있는지 검증하였다. 알파 밴드 파워에서 아밀로이드 침착 여부(Aβ+ vs. Aβ-), 안구 개폐 조건(EC vs. EO), 지형학적 요인(laterality, polarity) 간의 상호작용을 확인하고 사후 분석을 시행하였다. 결 과 : Aβ+군과 Aβ-군에서 각 주파수 밴드의 평균 파워 스펙트럼 밀도 중 EO phase의 알파 밴드 파워에서만 유의미한 차이가 관찰되었다(F = 6.258, p = 0.015). 알파 밴드에서의 Group (Aβ+ vs. Aβ-) × Condition (EC vs. EO) × Laterality (Left, midline, or right) 3-way interaction이 연령, 성별, 교육 연수, 전반적 인지 기능, 약물 사용, MRI상 백질 고신호강도를 보정한 뒤에도 유의하였다(F = 3.720, p = 0.030). 하지만 대뇌 관심영역 별로 아밀로이드 침착에 따른 알파파 반응성을 비교한 사후 분석에서는 유의한 수준의 차이가 관찰되지 않았다. 결 론 : 노년기 우울증 환자에서 EO phase의 알파 밴드 파워 증가가 대뇌 아밀로이드 침착과 관련이 있었다. 하지만 본 연구에서 검증하고자 했던 안구개폐 알파파 반응성 지표는 알츠하이머병 병리를 예측하지는 못했다. 보다 많은 대상자를 포함한 추후 연구로 해당 결과를 재검증할 필요가 있다.

• 대한감각통합치료학회지
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• 제14권1호
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• pp.19-30
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• 2016

목적 : 본 연구는 상호작용식 메트로놈(Interactive Metronome: IM) 훈련이 지적장애 아동의 집중력과 단기기억력에 미치는 영향에 대해 알아보고자 하였다. 연구방법 : 지적장애로 진단 받은 아동 2명을 대상으로, 개별실험 연구방법(single-subject experimental research design)중 ABA 설계 사용하였다. 총 18회기로 매주 2회기씩 총 9주 진행하였다. 기초선 기간에는 IM 훈련을 하지 않은 상태에서 Electroencephalogram(EEG)를 부착하여 단축형 검사(short form test)로 뇌파를 측정하였으며, 대상자가 무작위(random)로 선택한 단기기억 과제로 측정을 실시하였다. 중재기 12회기는 IM 훈련을 40~50분간 실시한 후 단기기억 과제(shot-term memory test)를 측정 하였으며, 단축형 검사를 측정하였다. 재기초선 3회기에도 기초선 기간과 동일하게 진행하였다. 결과 : 상호작용식 메트로놈 훈련 후 집중력의 향상과 뇌파에서 변화를 보였으며, 단기기억 과제에서도 향상된 결과를 보였다. 결론 : 상호작용식 메트로놈 훈련은 지적장애 아동에게 집중력과 단기기억력의 향상을 위한 중재방법으로 기대되며, 본 연구는 이를 위한 근거 자료로 사용될 수 있을 것이다.

• 동의생리병리학회지
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• 제28권6호
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• pp.674-682
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• 2014

The purpose of this study was to identify the effect of applying oriental music therapy and reliability of electroencephalogram(EEG) equipment. The study was approved by the critical trial judge committee from ${\bigcirc}{\bigcirc}$(IRB No. 2013-07) university. In order to measure test-retest reliability for 15 subjects, EEG for same participants were measured using same method mentioned above after 2 hours from the first measurement. Same provider implemented to each person at same time. Firstly, EEG was measured for 5 minutes after the subject with attached electrodes sat on chair comfortably for 10 minutes. Then, the subject was given mental stress using the four fundamental arithmetic operations for 5 minutes, and measured EEG for another 5 minutes. After that the subject sat on the chair comfortably listening oriental medicine music therapy for 5 minutes, and EEG was measured for 5 minutes again. There was no side effect regarding music therapy reported. Raw data, which was measured in each step, were converted through FFT(fast fourier transform) and analyzed after divided into certain frequency including ${\alpha}$ wave, ${\beta}$ wave, ${\theta}$ wave, immersion wave, stabilization wave, sef100 wave, and sef95 wave. Data were analyzed using wilcoxon signed rank test, Intraclass correlation coefficient(ICC), repeated measures ANOVA with the SPSS program. In test-retes method, there were significantly differences in ${\alpha}$ wave, ${\beta}$ wave, immersion wave, stability wave, ${\theta}$ wave, sef100 wave, sef95 wave. ICC has shown a high degree of reliability that it was ${\alpha}$ wave .877, ${\beta}$ wave .855, ${\gamma}$ wave .895, immersion wave .897, stability wave .816, ${\theta}$ wave .904, sef100 wave .910, sef95 wave .776. Also, there was a statistically significant difference in ${\alpha}$ wave after applying oriental music therapy. Based on these results, it is considered that average of the channel EEG and application of oriental music therapy would be practiced by increase of sample size using this machine.

• 수면정신생리
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• 제5권2호
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• pp.185-193
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• 1998

연구배경 : 양성 및 음성 정신분열병 환자간의 뇌파를 비선형적으로 분석하고 그 결과를 대조군과 비교하여 뇌파의 비선형 분석을 통한 정신분열병의 병태생리를 이해하기 위하여 양성 정신분열병 환자 8명, 음성 정신분열병 환자 9명과 정상 대조군 8명을 대상으로 하여 16전극에서 뇌파를 기록하여 비선형 분석을 시행하였다. 결과 : 좌측측두부 최대 양수 리아프노프 지수 값이 음성 정신분열병군에서 양성 정신분열병군과 정상 대조군에 비하여 유의하게 낮았으며, 일부 전극에서 양성증상은 좌측 두뇌의 카오스적 성상과 정상관이 있었으며 우측두뇌의 카오스적 성상과는 역상관이 있었다. 결론 : 본 연구결과를 통하여 정신분열병 환자의 두뇌 기능을 조사하는 데에 있어서 카오스적 역동을 응용한 뇌파분석이 임상적 유용성이 있음을 알 수 있었으며, 임상적 변인을 잘 통제한 연구가 필요하다는 것을 확인할 수 있었다.