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시각 자극의 집중에 따른 뇌유발전위의 공간-주파수 상관 분석
이벽진(ByuckJin Lee),유선국(SunKook Yoo) 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.10
본 논문에서는 인간의 시각집중에 따른 뇌기능을 코히어런스와 바이코히어런스 방법을 이용하여 해석하였다. 집중에 관련된 시각자극 실험을 통하여 유발된 뇌유발전위 데이터와 합성한 모의실험 데이터를 통하여, 바이코히어런스는 고정된 두피에서 서로 다른 주파수 대역간의 위상 동조를 보이는데, 코히어런스는 고정된 주파수 대역에서 서로 다른 두피 위치간의 위상동조를 나타내는데 유효하다는 것을 확인 하였다. 두 방법 모두 자극시점과 첨가된 백색잡음의 크기에 영향을 받았다. 집중관련 자극수행에 대하여 바이코히어런스는 θ, δ, α 대역간의 위상동조를, 코히어런스는 뇌의 전두엽과 두정엽 간의 위상동조를 보였으며, 비집중 자극 수행에 대해서는 위상동조 현상이 두드러지지 않게 관측됨으로써, 인간의 집중과 관련하여 뇌의 기능적인 공간-주파수 간의 차이를 확인할 수 있었다. In this paper, the brain function in relation with human’s visual attention was investigated by means of coherence and bicoherence methods. Throughout experimentation with attentional visual stimulus ERP (Event Related Potential) data and synthesized simulated data with different combinations of parameters, it is demonstrated that bicoherence and coherence can be useful to reveal the phase synchronies between different frequency bands at fixed scalp location, and between different scalp locations at fixed frequency band, respectively. Both methods are also affected by time interval from the onset, and the level of white noise added. The phase coupled relationships among θ, δ, and α bands, and between frontal and central lobes were observed for attentional tasks, while those were little observable for inattentional tasks, which can show brain’s functional spatio-spectral differences associated with human’s attention.
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GA-SVM을 이용한 뇌파신호의 비선형 및 주파수 집중판별 특징선택
이지은(JeeEun Lee),유선국(SunKook Yoo) 한국정보과학회 2013 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.40 No.11
논문은 뇌파신호로부터 추출된 비선형특징과 주파수특징들로부터 집중을 판별하는데 중요한 역할을 하는 특징을 선택하는 것에 목적이 있다. 집중력은 뇌가 자극을 인지하며 일어나는 활동의 한 종류로 학습능력과 밀접한 관련을 가지며 사고 및 질병과도 상관관계를 가진다. 본 논문에서는 비선형분석 및 주파수분석을 통하여 총 13개의 특징을 추출하여주었다. 추출된 특징들은 서포트벡터머신(SVM) 기반의 유전알고리즘(GA)의 입력으로 사용되었으며 분류기를 통하여 집중상태를 분류 및 중요한 특징들을 선택하였다. GA-SVM을 이용하였을 때 분류기의 정확도(약 87%)는 SVM만 이용하였을 경우(약 84%) 혹은 한 종류의 특징들을 사용한 경우보다 높아짐을 확인하였고, 이 때 최종적으로 3개의 주요특징(NRP, δ,θ파의 주파수밴드파워)을 선택되었다. 이에 따라 본 연구는 추후 집중판별을 위한 실시간 분석 시스템에 사용 가능할 것으로 사료된다. The purpose of this paper is to select important features to detect attention stage using non-linear and frequency band features from EEG(Electroencephalographic). Attention is one of brain cognitive activities and has correlation with learning ability, accidents and diseases. In this paper, 13 features were extracted by non-linear and frequency band analysis. The features are used as inputs for GA(Genetic algorithm) based SVM(Support vector machine) to classify attention stage and select critical features. The classification accuracy (87%) of GA-SVM is higher than that of SVM alone (83%) and use of both non-linear and frequency band feature sets improves the classification accuracy in comparison non-linear or frequency band feature sets alone. The optimized selection parameters are NRP(Number of recurrence plot), δ and θ. The reduced set of parameters can be used for a real-time attention classification system.
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응답속도정합-유발전위의 진폭과 응답 속도를 이용한 사이먼효과 분석
김혜진(HyeJin Kim),유선국(SunKook Yoo) 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.9
본 논문에서는 시각에 대해 반응하는 운동 행동의 효과를 분석하기 위해서 응답속도정합-유발전위(RTA-ERP: Response Time Aligned-Event Related Potential)를 모델링하고, RTA-ERP의 진폭과 응답 속도를 이용하여 사이먼 효과를 분석하였다. 건강한 성인 15명(남성 9명, 여성 6명, 평균 연령 31세)을 대상으로, 같은 숫자에 대한 다른 숫자를 찾아 반응하는 ‘양자극방안’ 실험을 7분 동안 수행하였다. 실험결과 제안된 RTA-ERP는 기존의 ERP에 비해 뇌에서의 처리시간 차이에 따른 변이를 보상할 수 있었으며, 향상된 LRP(Lateralized Readiness Potential)와 Pe(Error Related Positivity)를 나타내었다. ‘일치’, ‘불일치’ 시험 패턴에 대하여 ‘일치’에 대한 RTA-ERP의 진폭과 응답속도는 각각 ‘불일치’보다 컸으며 진폭은 0.03 μV 크고 반응속도는 43 ms 만큼 빨랐다. 응답속도에 따른 동기 시점을 보정하여 정합함에 따라, RTA-ERP의 진폭특성은 사이먼 효과의 특징인 ERP의 P300 진폭과 대응함을 확인하였다. In this paper, the RTA-ERP(Response Time Aligned-Evoked Relative Potential) was modelled to analyze the effect of motor activation pattern in response to visual sensory stimuli. Simon effect was analysed using the amplitude response of RTA-ERP and measured response time. The "odd number" experiments, which identify an odd number mixed with same numbers, was performed with 15 healthy adult participants(9 males and 6 females, whose mean age of 31) for 7 minutes for each participant. Throughout experimentation, we observed that the proposed RTA-ERP can compensate the timing variation due to different neural processing procedures in the brain, and shows enhanced LRP(Lateralized Readiness Potential) and Pe(Error Related Positivity). Regarding to "congruence" and "incongruence" testing patterns, the amplitude of RTA-ERP and the response time for the "congruence" are 0.03 μV larger, and 43 ms faster than those for the "incongruence", respectively. The amplitude characteristics of RTA-ERP, obtained by synchronizing the onset times with respect to response time, corresponds more likely to that of P300 in the ERP pattern (the characteristics of the Simon effect).
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이식형 의료기기의 추적 및 회수 관리를 위한 통합전산관리시스템 설계
박순만(Soonmahn Park),유선국(Sunkook Yoo) 大韓電子工學會 2011 電子工學會論文誌-SC (System and control) Vol.48 No.5
본 연구는 유통되는 이식형(implantable) 의료기기의 추적(tracking) 및 회수(recall) 처리를 신속하고 정확하게 수행할 수 있는 통합 전산 관리시스템 설계하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 최신 FDA 규정을 만족하는 시스템을 MSF/CD 설계방법론을 기반으로 설계하였다. 추적과 회수의 주요한 4가지 가상 시나리오를 설정하고 workflow diagram을 작성하여 개념설계하였다. 또한 business workflow를 만족하는 서버의 논리 DB를 개발하여 논리설계 단계까지 시스템을 설계하였다. 제안된 시스템으로 이식형 의료기기의 심각한 부작용 등 문제 발생 시 신속하고 정확한 추적과 회수 처리가 가능하여 이식형 의료기기를 장착한 환자의 생명유지 및 국민 건강 보호를 위한 정부 차원의 효율적인 관리가 가능할 것으로 사료된다. Medical implant devices are one of the targets of the US’s Food & Drug Administration (FDA) for tracking in case of a serious adverse event since they are directly connected to the lives of patients. The US law stipulates that the public health agency shall order implantable device makers to track their product down to the patient level if a serious adverse event has occurred or defects have been discovered; in reality, however, the agency can pass on the responsibility for tracking or recalling faulty devices to the manufacturers or use mass media. This article proposes an efficient tracking and recall management system and examines four main virtual scenarios based on such. This research seeks to suggest a system that enables FDA to perform accurate and prompt tracking and recall management for patients’ enhanced safety.
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