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전성찬 교수팀, 원거리 사람 간 음성 대화시 나타나는 뇌 활동을 뇌자도를 이용해 지표화

  • 대외협력팀
  • 등록일 : 2017.12.20
  • 조회수 : 852

□ 그간 주로 질병 진단 및 뇌과학 분야 등에만 사용하는 고해상 시간 분해능 뇌영상 기법을 인간의 상호 작용을 연구하는 사회 신경 과학 연구에 활용하는 방법론이 제안되었다.

 GIST(광주과학기술원, 총장 문승현) 전기전자컴퓨터공학부 전성찬 교수팀은 서울과 대전 간(150Km) 떨어져 있는 두 사람이 숫자를 순서대로 서로 번갈아 세는 대화를 하는 동안 고해상 시간 분해능 뇌 생체 신호 측정 기술인 뇌자도(MEG)*를 활용하여 인간의 상호 작용을 뇌영상 기술로 모니터링 하고 분석하는 방법론을 제안하였다.

* 뇌자도(magentoencephalography:MEG): 두부 밖에서 양자현상을 이용한 초정밀자기센서로 두부내에서 발생하는 자기장을 측정하는 기술. 국내에서는 한국표준연구원의 독자적인 기술로 개발한 뇌자도 장치 2대가 서울과 대전에 설치되어 있음.

□ 최근 사람들 간의 상호 작용을 주되게 연구하는 사회신경과학이 뇌 영상과 접목되어 다학제적 학문으로 발전되어 지고 있다. 주로 이동이 쉬은 뇌전도(일명: 뇌파), fNIRS 등이 사용되고 있으며, 거대 장비인 fMRI 또는 PET 등도 상호 작용 연구에 사용되고 있다.

  ∘ 뇌전도*는 시간 분해능은 우수하지만, 공간 분해능이 떨어지고 잡음으로 인해 30Hz 이상의 고주파 정보의 추출에는 일부 한계가 있다. 그 외의 뇌영상 장비는 시간 분해능이 떨어져 빠르게 변화하는 뇌의 정보 변화를 추적하는 데에 어려움이 있다. 이에 본 연구팀은 뇌자도를 상호 연구에 활용하는 방법론을 제안하였다.

* 뇌전도(electroencephalography:EEG): 두부에 부착된 전극을 통해 두부내에서 발생하는 전기 분포를 측정하는 기술

□ 연구팀은 국내 한국표준과학연구원에서 제작하여 연세 세브란스 병원과 한국표준과학연구원에 설치된 두 대의 뇌자도 장비를 활용해 사람 간의 상호작용 실험을 시도하였다.

 특수 제작된 이어폰 및 마이크를 활용하여 원거리에 있는 두 피험자 간에 숫자를 번갈아 가면서 세도록 하는 실험을 고안하여, 두 피험자의 뇌자도 정보를 측정하였다. 측정된 상호 작용 뇌자도 데이터를 분석하여 알파파 감소(뇌전도 연구결과와 동일) 뿐 아니라 고도의 인지작용시 활성화하는 감마파 증가를 발견하였다. 특히, 뇌자도 감마파 증가는 전두엽(frontal)과 좌 측두엽(left temporal) 영역에서 주로 발생하였다.

∘ 연구팀뇌전도로만 시도되어온 인간 상호 작용 연구에 뇌자도 기술이 활용 가능하며, 뇌전도에서는 발견되지 않던 감마파의 역할을 뇌자도를 통해 새롭게 발견하였다.

□ 전성찬 교수이번 연구는 사회 신경 과학 연구에 뇌자도 기술 활용의 가치를 입증하였으며, 추후 인간 상호작용의 신경생리학적 이해와 근본 기능적 메카니즘 이해에 이바지 할 수 있을 것으로 기대된다고 말했다.

□ 이번 연구는 한국표준과학연구원(김기웅 박사), 연세세브란스병원(장진우 교수), 가톨릭관동대학교(김봉수 교수)와 공동연구로 진행되었고, GIST 연구원(GRI)*에서 지원하고 있는 GIST 창조적 도전과제와 정보통신기술진흥센터 정보통신방송개발지원사업의 지원을 받아 수행됐으며, 논문은 세계적인 뇌영상 권위지인 Human Brain Mapping 127일자로 게재되었다. <>


※ 논문제목 : Interbrain phase synchronization during turn-taking verbal interaction- A hyperscanning study using simultaneous EEG/MEG

- 교신저자 전성찬 교수 (GIST 전기전자컴퓨터공학부),  

- 제1저자 안상태 박사 (Department of Psychiatry, University of North Carolina at Chapel Hill)

콘텐츠담당 : 대외협력팀(T.2024)
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