뇌에서 얻은 시계열 신호들은 대부분 불규칙하고 복잡한 파형을 가지고 있으며, 1980년대 중반까지만 해도 이러한 신호들은 확률론 과정(stochastic process)으로 발생된 '소음'(noise)으로 여겨졌다. 하지만 최근 들어 뇌에 관한 연구가 활발히 진행되었고 EEG를 이용한 생체신호의 비선형 분석에 관한 연구가 진행되면서 뇌에서 발생되는 신호는 의미 있는 신호로 분석되어지고 있다. 이에 비선형 분석방법인 상관차원을 이용하여 라벤더 향기 전과 향기 후의 뇌파의 변화를 분석하고, 주파수 대역별로 delta파, theta파, alpha파, beta파로 나누어서 라벤더 향이 뇌에 미치는 영향을 분석한다. 즉, 뇌에서 발생되는 신호의 특징을 찾기 위해 다른 향보다 강하게 반응하는 라벤더 향을 후각 자극으로 제시하여 EEG를 측정한 후, 16채널에 대한 상관차원을 구하고 라벤더 향이 뇌에 미치는 영향을 분석한다.
뇌에서 얻은 시계열 신호들은 대부분 불규칙하고 복잡한 파형을 가지고 있으며, 1980년대 중반까지만 해도 이러한 신호들은 확률론 과정(stochastic process)으로 발생된 '소음'(noise)으로 여겨졌다. 하지만 최근 들어 뇌에 관한 연구가 활발히 진행되었고 EEG를 이용한 생체신호의 비선형 분석에 관한 연구가 진행되면서 뇌에서 발생되는 신호는 의미 있는 신호로 분석되어지고 있다. 이에 비선형 분석방법인 상관차원을 이용하여 라벤더 향기 전과 향기 후의 뇌파의 변화를 분석하고, 주파수 대역별로 delta파, theta파, alpha파, beta파로 나누어서 라벤더 향이 뇌에 미치는 영향을 분석한다. 즉, 뇌에서 발생되는 신호의 특징을 찾기 위해 다른 향보다 강하게 반응하는 라벤더 향을 후각 자극으로 제시하여 EEG를 측정한 후, 16채널에 대한 상관차원을 구하고 라벤더 향이 뇌에 미치는 영향을 분석한다.
Signals produced from the brain had been considered as a noise that is caused by the stochastic process until 1980. The recent non-linear dynamic theory researches, however, reported that these signals are meaningful and deterministic chaos signals in which they show how the brain deals with various...
Signals produced from the brain had been considered as a noise that is caused by the stochastic process until 1980. The recent non-linear dynamic theory researches, however, reported that these signals are meaningful and deterministic chaos signals in which they show how the brain deals with various information Since this report a wide range of researches has been carried out and still in progress. Thus, by using the correlational dimension, one of the non-linear analytical methods, the characteristics of the brain signals can be analyzed. In this thesis, the scent of lavender, which stimulates the olfactory sense, is introduced to measure EEG with the International 10-20 electrode system on 16 channels, and to analyze the interrelationship between the original signals before the stimulation and the changed signals after the stimulation. Finally, the effect of the scent stimulation to the brain is analyzed. The purpose of this thesis is to apply these analyzed results to the computerized mapping of the brain signals and possible ways of specifying the source of the brain signals through various medical applications.
Signals produced from the brain had been considered as a noise that is caused by the stochastic process until 1980. The recent non-linear dynamic theory researches, however, reported that these signals are meaningful and deterministic chaos signals in which they show how the brain deals with various information Since this report a wide range of researches has been carried out and still in progress. Thus, by using the correlational dimension, one of the non-linear analytical methods, the characteristics of the brain signals can be analyzed. In this thesis, the scent of lavender, which stimulates the olfactory sense, is introduced to measure EEG with the International 10-20 electrode system on 16 channels, and to analyze the interrelationship between the original signals before the stimulation and the changed signals after the stimulation. Finally, the effect of the scent stimulation to the brain is analyzed. The purpose of this thesis is to apply these analyzed results to the computerized mapping of the brain signals and possible ways of specifying the source of the brain signals through various medical applications.
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문제 정의
그러므로 뇌에서 발생되는 EEG 신호의 특징을 찾기 위해 다른 향보다 강하게 반응하는 라벤더 향을 후각 자극으로 제시하여 EEG를 측정한 후, 비선형 분석을 통해 16채널에 대한 상관차원을 구하여 향기 맡기 전과 후의 뇌의 상태에 어떤 변화가 있는지에 대해 연구하고자 한다 [7].
제안 방법
EEG 생체 신호 측정을 위해 펜티엄4 1.6Ghz, 윈도 2000 환경에서 측정하였고, EEG 측정장비는 grass-telefactor사의 Aurora 시스템을 이용하였으며 최대 32채널까지 측정 가능하고, 초당 400개의 샘플링이 가능한 시스템이다[11].
EEG 신호를 측정하기 위해 모든 실험은 소음이나 빛, 전기적 잡음을 최소로 하는 쉴드룸을 이용하여 artifact를 최소화 시켰다. 또한, EEG측정 대상은 20〜30세의 정상인 20명을 대상으로 향기전, 후에 대하여 각각 60초 이상 기록하였으며, 초당 400 샘플링으로 측정하였다.
이때 향기 전에 대하여 먼저 측정한 후, 5분 후에 라벤더 향을 맡게 하고, 동일한 방법을 적용하여 측정하였다.
대상 데이터
시켰다. 또한, EEG측정 대상은 20〜30세의 정상인 20명을 대상으로 향기전, 후에 대하여 각각 60초 이상 기록하였으며, 초당 400 샘플링으로 측정하였다.
실험 방법으로는 정신 질환이 없는 20〜30세의 정상인 20명을 대상으로 하였으며, 잡음을 최대한 줄이기 위해쉴드룸(shield room)에서 측정하여 artifact를 최소화 시켰다.
데이터처리
[그림3.1]에 나와있는 전극 부착위치에 16채널(EPI, F7, F3, T3, C3, T5, P3, 01, Fp2, F8, F4, T4, C4, P4, 02, T16)을 연결하고 A/D 컨버터를 이용해 데이터를 추출한 후 상관차원을 구해 통계처리 프로그램인 SPSS 11.0을 사용하여 t-test로 분석한 결과 값은 [표4.1]와 같다.
이론/모형
EEG 측정방법으로는 국제 전극 배치법인 International 10-30 dectrode system을 적용하여 단극유도법으로 16채널에 대하여 측정하였고, 주파수 샘플링은 초당 400Hz로 측정하였다[8].
[그림3.1]의 16 채널을 선택하여 전극을 부착하였고, Jasper(1958)에 의해 처음으로 발표된 국제 전극 배치법인 International 10-20 electrode system을 적용하여 단극유도법으로 뇌파를 측정하였다.
성능/효과
beta파에서도 유의한 값이 T3 즉, 대뇌 변연계 연합영역에서 나왔으므로 향이 후각을 받아들이는 부위와 감각을 담당하는 영역에 영향을 주며, 유의한 값이 모두 증가하는 결과가 나왔다.
또한, alpha파는 T3, 이에서 유의한 값이 나왔는데, T3 는 대뇌 변연계 연합영역, 01은 시각 연합영역으로 이중 T3는 변연계에 속하는 구조로 1차 감각인 후각(olfaction) 을 받아들이는 부위들이 있는 곳이기 때문에 높은 상관성을 보였으며, 01은 향에 대한 기억 연상 작용으로 유의한 상관 차원 값이 나왔다.
마지막으로 [표4.5]은 beta파의 분석결과로 거의 대부분 채널에서 beta파가 중가하였으며, T3에 유의한 값이 나왔다.
분석결과를 해석해 보면, delta파에서 유의한 값이 나온 C4는 1차 감각영역으로 향에 대한 기억의 연상작용과 감성적 자극이 전달되어 유의한 값이 나왔다.
후속연구
그러므로 EEG 장비를 이용한 객관화된 뇌파분석 자료로 자극을 제시하여 분석하거나, 뇌파 신호를 증폭하고 비선형 분석방법을 적용하여 분석하면 뇌파신호의 시간에 따른 파형별 뇌 부위의 변화 특성을 찾는 의미 있는 분석 방법이 될 것이라고 판단된다.
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