운전 중 IVIS 조작 상황에서 과제의 난이도와 Motor cue가 과제 전환과 운전 주행에 미치는 영향

유은현 연세대학교 대학원 2018 국내석사

As information technology is more actively incorporated into automobiles, the role of IVIS(In-Vehicle Infotainment System) is becoming increasingly important as the main medium that provides convenience and entertainment for the drivers. However, using the infotainment systems while driving requires task switching between two tasks, as it involves attending to two visual resources simultaneously. We simulated a setting where participants have to drive while interacting with the infotainment system and examined how task difficulty and motor cues impact driver’s task-switching and driving performance, specifically whether the effect of motor cues differ depending on the task difficulty. For the infotainment display, we used two types of number array depending on the congruency between the digit repetition and the chunking unit, while task difficulty was manipulated by the size of the touch-keys. Participants were instructed to dial two numbers on the screen while we recorded the dialing time, lateral position, inter-key press intervals, and steering wheel control. We found that dialing time and lateral position was affected by task difficulty, while the type of number array had no effect. However, the inter–key press intervals between chunked numbers and the steering wheel movement both increased when participants had to dial an incongruent number array, which indicates that if number digits are repeated, chunking is ignored by the drivers. Our findings indicate that in a dual-task condition, motor cues offset the effect of chunking and that motor cues can effectively signal the timing for task switching. 최근 자동차와 IT 기술의 융합으로 차량 내 인포테인먼트 시스템이 운전자에게 편의 및 오락 기능을 제공하며 역할이 중요해지고 있다. 하지만 운전과 인포테인 먼트 시스템을 조작하는 것은 동시에 시각 리소스를 요구하는 과제로 과제를 전환 하며 수행해야 한다. 따라서 본 연구는 운전 중 인포테인먼트 시스템 조작 상황에 서 조작 과제의 난이도와 motor cue 가 과제 전환과 운전 주행능력에 미치는 영향 과 함께, motor cue 의 효과가 조작 과제의 난이도 수준에 따라 차이가 있는지 보 고자 하였다. motor cue 와 조작 과제 난이도의 효과를 살펴보기 위해 반복되는 숫 자가 청크 단위와 일치하는지에 따라 두 종류의 번호를 사용하였으며, 터치 키의 크기로 난이도 수준을 조절했다. 실험에서 참가자들은 모의 주행을 하며 스크린에 번호를 입력하도록 지시받았고, 과제 수행 중 번호 입력시간, 차선 유지능력, 숫자 키 입력 시간 간격과 핸들 움직임을 측정했다. 그 결과, 난이도 수준에 따라 운전 주행 능력과, 번호 입력 시간의 차이가 유의미했고, 번호 종류에 따른 차이는 나타 나지 않았다. 하지만 Incongruent 번호 입력 시, 청크로 구분된 두 숫자를 입력하는 시간의 간격과 핸들 움직임이 크게 증가하였다. 이는 반복된 숫자가 청크로 구분되어도 청크를 무시하고 한 번에 입력하였음을 나타낸다. 종합하면, 다중 과제 상황에서 청크 단위는 motor cue 에 의해 상쇄되며 과제 전환 시점을 결정하는 데 에 motor cue 의 효과가 있음을 시사한다.

만성 뇌졸중 환자에서 시각적 단서와 인지적 운동과제가 기립자세조절에 미치는 영향

주성광 인제대학교 대학원 2013 국내석사

뇌졸중 환자의 기립자세에서 자세동요를 줄이는 방법으로 많은 연구가 진행되고 있으며, 시각적 되먹임과 인지과제를 포함한 이중과제 수행은 자세동요 감소에 효과적인 것으로 보고되었다. 본 연구의 목적은 만성 뇌졸중 환자를 대상으로 정적 기립자세에서 시각적 단서와 인지적 운동과제가 마비측 하지와 비마비측 하지의 COP와 체중부하에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고 시각적 단서 조건에서 인지적 운동과제를 수행하는 이중과제가 기립자세조절에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 20명의 만성 뇌졸중 환자를 대상으로 정적 기립자세에서 시각적 단서, 인지적 운동과제, 이중과제를 수행 하였을 때 마비측과 비마비측 하지의 COP 총이동거리, 동요속도, 체중부하량을 힘판을 이용하여 측정하였다. 반복 측정된 삼원 분산분석(repeated three-way ANOVA)을 이용하여 과제조건별 COP 총이동거리, 동요속도, 체중부하량을 비교하였다. 연구 결과, 시각적 단서를 제공하였을 때 시각적 단서가 없을 때보다 COP 총이동거리, 동요속도가 유의하게 감소하였다(p<.05). 또한 시각적 단서가 없을 때는 비마비측 하지에 비해 마비측 하지의 COP 총이동거리와 동요속도가 증가하였지만 시각적 단서를 제공하였을 때는 마비측 하지와 비마비측 하지의 유의한 차이가 없었다. 인지적 운동과제를 수행하였을 때에도 인지적 운동과제를 수행하지 않았을 때보다 COP 총이동거리, 동요속도가 유의하게 감소하였다(p<.05). 이중과제 수행 시 하지의 COP 총이동거리, 동요속도는 시각적 단서만 제공한 조건과 유의한 차이가 없었다. 이러한 결과는 만성 뇌졸중 환자의 재활프로그램에서 자세동요를 줄이기 위한 훈련방법으로 시각적 단서와 인지적 운동과제를 사용하는 것이 효과적임을 시사하며, 시각적 단서는 마비측 하지의 조절에 대해 선택적으로 훈련시킬 수 있는 치료의 한 부분으로 사용할 수 있을 것이다. For stroke patients, there has been much research conducted to reduce postural sway in the standing posture, and the visual feedback and the dual task including cognitive task is reported as a effect to reduce postural sway. The purpose of this study is to examine with chronic stoke patients how the visual cue and the cognitive motor task affect COP and weight load of paretic and non-paretic legs in the quiet standing posture and also investigate how the dual task performing a cognitive motor task in the visual cue condition influences standing postural control. With the subjects of 20 chronic stroke patients, this study measured the COP total distance, sway velocity, and weight load of paretic and non-paretic legs, using the force plate when they performed the visual cue, cognitive motor task, and the dual task in the quiet standing posture. The COP total distance, sway velocity, and weight load by the task conditions were compared using a repeated three-way ANOVA. According to the research result, when the visual cue was provided, the COP total distance and sway velocity reduced significantly more than when it was not given (p<.05). Although there was increase the COP total distance and sway velocity of paretic leg than non-paretic leg when the visual cue was not given, there was no significant difference of paretic and non-paretic legs when the visual cue was provided. Also when the cognitive motor task was performed, too, the COP total distance and sway velocity decreased significantly more than when it was not conducted(p<.05). When the dual task performed, COP total distance and sway velocity was no significant difference compared when the visual cue provided. This result implies that for chronic stroke patients, as a way to train them in the rehabilitation program in order to reduce their postural sway, the visual cue and the cognitive motor task can be effective. And the visual cue can be used as a part of treatment to train them for their paretic leg selectively

뇌파-뇌컴퓨터 인터페이스 기반 이종 복합 자극을 이용한 운동 상상의 성능 평가

최동학 연세대학교 대학원 2012 국내박사

본 논문은 뇌파-뇌컴퓨터 인터페이스 (electroencephalography-brain computer interface, EEG-BCI) 기반 이종 복합 자극을 이용한 운동상상의 성능 평가에 관한 연구이다. 뇌파-뇌컴퓨터 인터페이스 (BCI) 기술은 뇌에서 발생한 신호를 측정, 분석하여 컴퓨터 또는 외부기기를 제어하거나 사용자의 의사, 의도를 외부에 전달하기 위한 기술을 통칭한다. 실제 BCI응용의 경우 시각, 청각, 촉각 등 다양한 방법으로 자극(cue)을 제시하고 이를 기반으로 동작할 수 있는데, 현재 많은 연구들은 BCI 알고리즘의 학습데이터와 평가데이터 사이에서 동종 자극만을 사용하여 연구를 진행하였다. 하지만 본 연구는 이종 자극을 사용하더라도 동일한 운동 상상(motor imagery)을 수행한다면 동종 자극을 사용한 것과 동일한 BCI 성능을 나타내는지를 확인하고 무경험자의 정확도가 유경험자 만큼 향상되고 안정화되기 위한 매개변수를 도출하였으며 그 방법을 제안하였다. 본 연구에서는 EEG-BCI를 수행한 경험이 있는 유경험자군(남자: 5명, 여자: 5명, 나이: 23.9±2.5세), 경험이 없는 무경험자군(남자: 20명, 여자: 12명, 나이: 23.5±1.8세)을 대상으로 실험을 실시하였다. 각 실험군에 대해 학습데이터를 3초간 동일한 자극으로 제시한 동종 복합자극의 경우와 4초 혹은 2초간 섞어 서로 다르게 제시한 이종 복합자극의 경우의 정확도를 비교하였는데 이는 국내외적으로 처음으로 시도하는 방법이다. 신호는 비침습식 전극을 두피의 16군데에 직접 부착하여 수집하였고 특징파형은 사건관련비동기화 (ERD)로 분리하였으며, 또한 전처리부는 공통공간패턴 (CSP) 필터를 적용하였고 공간 패턴을 사용하여 다채널 EEG를 처리했으며 분류기는 최소자승법 (LS)을 사용하여 정확도를 추출하였다. 그 결과는 다음과 같다. 1) 무경험자에게 이종 복합자극으로 학습시키고, 시각자극으로 평가한 경우와 시각자극으로 학습시키고 이종 복합자극으로 평가한 경우가 다른 경우에 비해 상대적으로 높은 정확도를 보였다. 2) 이종 복합자극으로 학습시키고, 시각자극으로 평가한 경우는 모든 실험에서 정확도가 가장 높았을 뿐만 아니라 안정적인 성능을 보였으며 정확도 60% 이상인 피검자 비율에 대해서도 유사한 경향을 나타내었다. 3) 유경험자를 대상으로 한 실험이 무경험자를 대상으로 한 실험에 비해 전체적으로 높은 정확도를 나타내었다. 따라서 무경험자를 대상으로한 EEG-BCI 기반의 운동상상 평가 업무를 수행함에 있어 일반성과 안정성, 그리고 높은 정확성을 지속적으로 확보해야 하는 측면에서 볼 때, EEG-BCI의 특성을 일관되게 유지하기 위해서는 학습데이터는 이종 복합자극 즉, 제시 속도의 변화를 주어 피검자의 집중도를 높이는 이종 시청각 자극을 제시하고 평가데이터는 시각자극으로 사용해 상대적으로 높은 정확도와 안정된 결과를 얻을 수 있음을 국내외적으로 처음 확인하였던 바, 이를 일반적인 EEG-BCI 검사 평가 방법으로 사용할 것을 제안하며 향후 복합자극에 대한 추가적인 연구를 통해 EEG-BCI기반의 운동상상 검사의 대중화와 보급 발전에 기여하고자 한다.

(The) effect of an additional cue on the motor skill learning and performance

이슬아 Graduate School, Yonsei University 2008 국내석사

A number of previous studies investigated factors which could affect the acquisition and the performance of the motor skill (e.g., Wulf, Höß, & Prinz ,1998; Beilock, Bertenthal, McCoy, & Carr, 2004; Beilock, Carr, MacMahon, & Starkes, 2002). The present study examined how an additional cue influenced the performance and the learning effect of a motor skill. The Serial Reaction Time (SRT) task was used to measure the learning effect of a motor skill. In Experiment 1, we used the spatial cue as an additional cue and in Experiment 2 and 3, we used the perceptual cue. In Experiment 1 where the spatial cue was used, statistically significant difference in learning effect was not found between the cued condition and the un-cued condition, although there was a significant mean response time (RT) difference between the cued condition and the un-cued condition. In Experiment 2 where the perceptual cue was given, the learning effect and even the mean RT did not differ depending on the cue presence. According to the results from Experiment 1 and 2, there was a possibility that the task difficulty was the reason why there was not a significant difference in learning effect or in RT between the cued condition and the un-cued condition, the perceptual task difficulty was increased in Experiment 3. The results of Experiment 3 showed a significant RT difference depending on the cue presence. More importantly, the learning effect was not observed with an additional informative cue whereas the learning occurred with non-informative cue. These results suggest that the execution of movement depending on the cue could be beneficial to make a faster response in on-line fashion, but it might impair the acquisition of the sequential property of the motor skill. 과거 많은 연구자들이 운동 기술의 획득과 수행에 미치는 요인들에 대한 연구를 해왔다 (예, Wulf, Höß, & Prinz, 1998; Beilock, Bertenthal, McCoy, & Carr, 2004; Beilock, Carr, MacMahon, & Starkes, 2002). 본 연구에서는 추가적인 단서가 운동 기술의 수행과 학습 효과에 미치는 영향을 알아보았다. 운동 기술 학습 효과를 측정하기 위해 연속 반응 시간(Serial Reaction Time; SRT) 과제를 사용하였다. 실험 1에서는 추가적인 단서로 공간적 단서를 사용하였으며, 실험 2와 3에서는 지각적인 단서를 사용하였다. 공간적 단서를 사용하였던 실험 1에서는 단서의 유무에 따른 반응시간의 차이는 발견되었으나 단서의 유무 따른 학습 효과의 차이는 발견되지 않았다. 지각적 단서를 사용하였던 실험 2에서는 단서의 유무에 따른 집단 간 학습 효과 및 반응 시간의 차이가 모두 발견되지 않았다. 실험 1과 2에서 단서의 유무에 따른 학습 효과의 차이 또는 반응시간의 차이가 발견되지 않은 까닭이 과제의 난이도 때문일 가능성이 있기 때문에 실험 3에서는 과제의 지각적 난이도를 높였다. 실험 3 결과, 단서의 유무에 따른 유의미한 반응시간의 차이가 발견되었다. 또한 정보가가 있는 단서가 제공되었던 집단에서는 학습 효과가 관찰되지 않은 반면 정보가가 없는 단서가 나타났던 집단에서는 유의미한 학습효과가 발견되었다. 이러한 결과는 단서에 의존한 운동의 집행은 실시간으로 행해질 때는 빠른 반응으로 이어지는 이득이 있으나, 운동 기술을 학습하는데 중요한 요인 중에 하나인 순서적 속성을 학습하는 것에는 방해가 될 수도 있다는 것을 시사한다.