KR100751257B1 - Brain waves - Google Patents

Brain waves Download PDF

Info

Publication number
KR100751257B1
KR100751257B1 KR1020070072767A KR20070072767A KR100751257B1 KR 100751257 B1 KR100751257 B1 KR 100751257B1 KR 1020070072767 A KR1020070072767 A KR 1020070072767A KR 20070072767 A KR20070072767 A KR 20070072767A KR 100751257 B1 KR100751257 B1 KR 100751257B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gamma
graph
wave
cognitive function
stimulus
Prior art date
Application number
KR1020070072767A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
최정미
배병훈
김민철
Original Assignee
(주)락싸
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)락싸 filed Critical (주)락싸
Priority to KR1020070072767A priority Critical patent/KR100751257B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100751257B1 publication Critical patent/KR100751257B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/16Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state
    • A61B5/168Evaluating attention deficit, hyperactivity
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/40Detecting, measuring or recording for evaluating the nervous system
    • A61B5/4076Diagnosing or monitoring particular conditions of the nervous system
    • A61B5/4088Diagnosing of monitoring cognitive diseases, e.g. Alzheimer, prion diseases or dementia
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235Details of waveform analysis
    • A61B5/7253Details of waveform analysis characterised by using transforms
    • A61B5/7257Details of waveform analysis characterised by using transforms using Fourier transforms

Abstract

A method for extracting an index related to a high-class recognition function based on brain waves and a method for testing the high-class recognition function are provided to improve user convenience by enabling a user to easily measure the brain wave by simply contacting a band or headset type electrode on a user forehead. A classification task is provided to a user, who wears a brain wave measuring device, such that the brain wave of the user is measured. A gamma wave is extracted by applying a BPF(Band Pass Filter) on the measured brain wave. An absolute value of the extracted gamma wave is obtained and a smoothing process is performed to generate a gamma wave magnitude graph. The gamma magnitude graphs are averaged such that a simulation-induced gamma response graph is obtained. The simulation-induced gamma response graph is differentiated and a lowermost point of the graph is set to zero. Then, uppermost and lowermost peak values are obtained from the differentiated simulation-induced gamma response graph. Biggest positive/negative peaks, which occur in a positive or negative order between 70 and 400 ms after an application of the stimulation, are extracted and a difference between the positive and negative peaks is set as an index of recognition intensity. A cross point between a lowermost point and the positive and negative peaks are set as an index of a recognition speed.

Description

뇌파를 기반한 고차인지기능과 관련된 지표 추출방법 및 고차인지기능 검사방법{Brain waves}Indicator extraction method related to EEG-based high cognitive function and high cognitive function test method {Brain waves}

본 발명은 피검자의 뇌파로부터 고차인지기능과 관련된 지표(인지능력, 집중도, 작업부하도, 좌/우뇌 균형도)를 각각 추출하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for extracting indicators related to high-order cognitive function (cognitive ability, concentration, workload, left / right brain balance) from the brain waves of a subject.

일반적으로 고차인지기능이란 지각(perception), 주의(attention), 기억(memory), 추론(reasoning), 판단(determination)을 포함하는 뇌의 인지과정(cognitive process)으로, 다른 종들에 비해 사람에게 가장 두드러지게 발달되어 있는 대뇌피질 부위가 담당하는 고차적인 뇌기능들을 의미한다.In general, higher-order cognitive function is the brain's cognitive process, which includes perception, attention, memory, reasoning, and determination. Significantly developed higher brain functions that are in charge of the cerebral cortex.

고차인지기능이 우수할수록 외부로부터 정보를 받아들이고 이를 적절하게 처리하는 뇌의 학습과정(learning process)이 더 효율적으로 진행되므로, 이러한 경우 뇌신경효율성(neural efficiency)이 높은 상태로 표현되기도 한다.The higher the higher cognitive function, the more efficient the brain's learning process, which accepts information from the outside and processes it appropriately. In this case, the neural efficiency is sometimes expressed as a high state.

사람의 고차인지기능은 보통 노화가 진행됨에 따라 자연스럽게 퇴화하나, 치매, 뇌졸증, 뇌부위 외상, 만성피로등과 같은 다양한 원인들에 의해 급격히 저하되기도 한다.Higher cognitive function in humans usually deteriorates naturally as aging progresses, but is rapidly deteriorated by various causes such as dementia, stroke, trauma to the brain, and chronic fatigue.

고차인지기능의 저하는 지각능력, 주의력, 기억력 또는 판단력의 저하를 의 미하므로 일상생활에 있어서 정상적인 학습효율성이 낮아지고 삶의 질 역시 급격히 떨어지게 된다. 더구나 한번 저하된 고차인지기능은 좀처럼 원상태로 회복되기 어려우므로 조기에 정확하게 파악하여 더 이상 저하가 진행되지 않도록 예방조치하는 것이 중요하다.The lowering of high cognitive function impairs perceptual ability, attention, memory, or judgment, so that normal learning efficiency is lowered and the quality of life is drastically reduced in daily life. In addition, the high-cognitive function that has been degraded once is rarely recovered to its original state, so it is important to identify it early and prevent any further degradation.

따라서, 이러한 고차인지기능의 저하를 조기에 발견하기 위해서는 무엇보다 정확하고 객관적인 검사도구가 절실히 요구된다. 그런데 기존의 고차인지기능 검사방법들은 대부분 검사시험지 또는 전산화된 형식의 문제풀이에 의한 정신신경학적 테스트(psychoneurological test)방법들이어서, 피검자가 많은 문제를 풀어야하므로 검사시간이 길고, 의도적으로 오답을 적거나 답을 몰라도 찍을 수가 있어 주관적인 영향을 많이 받을 수 있으며, 피검자에게 문제가 노출되면 검사결과가 의미없게 되므로 이후 반복검사가 불가능하다는 단점들이 있었다.Therefore, in order to detect such degradation of high-order cognition early, more accurate and objective test tools are urgently needed. However, the existing high-order cognitive function test methods are mostly test papers or psychoneurological tests by computerized problem solving, and test subjects need to solve many problems. Even if you do not know the answer, you can take a lot of subjective effects, and if the problem is exposed to the subject, the test result is meaningless, there was a disadvantage that it is impossible to repeat the test afterwards.

이러한 기존 정신신경학적 검사법의 여러가지 단점을 극복하기위해 최근 fMRI(기능성자기공명장치), PET(양전자방출영상장치), MEG(뇌자기측정기), EEG(뇌전위측정기)와 같은 뇌기능측정장치를 도입한 객관적인 신경생리학적 검사법들이 다양하게 시도되고 있다. 그러나 fMRI, PET, MEG는 수억내지 수십억수준의 고가이며 정해진 공간에 고정하는 장비여서 보통 큰 병원에서 붙박이 형식으로만 활용이 가능하다. 반면 뇌파측정기라고도 불리는 EEG장비는 가격이 저렴할 뿐만 아니라 휴대가 용이한 크기로의 소형화가 가능하여 일반인들도 쉽게 활용할 수 있도록 대중화가 가능하다는 장점이 있다. In order to overcome various drawbacks of the existing psychological neurological examination methods, brain function measuring devices such as fMRI (functional magnetic resonance device), PET (positron emission imaging device), MEG (brain magnetic measuring device) and EEG (brain potential measuring device) Various objective neurophysiological tests have been tried. However, fMRI, PET, and MEG are hundreds of millions to billions of expensive and fixed equipment in fixed spaces, so they can usually be used only as a built-in type in large hospitals. On the other hand, EEG equipment, also known as electroencephalography, has the advantage that it is not only cheap but can be miniaturized to a size that is easy to carry.

뇌파 분석방법은 크게 자발뇌파(Spontaneous Potential)와 유발뇌파(Evoked or Event-Related Potential) 분석으로 구분된다. 자발뇌파가 그 순간의 여러요인들에 의한 뇌신경세포군의 전기적 활성이 복합되어 반영된 신호라면, 유발뇌파는 주어진 특정 자극에만 기인한 전기적 활성으로 볼 수 있다. 일반적으로 유발뇌파는 특정자극을 반복적으로 제시해야만 얻을 수 있다는 제약이 있지만 자발뇌파가 겪는 복합적인 요인에 기인한 편차들은 피할 수 있어, 반복시행시 재현성이 높다는 장점이 있다. EEG analysis methods are largely divided into spontaneous EEG and Evoked or Event-Related Potential. If spontaneous EEG is a signal reflecting a combination of the electrical activity of the cranial nerve cell group by various factors at the moment, the induced EEG can be seen as an electrical activity due to a given specific stimulus only. In general, induced EEG can be obtained only by repeatedly presenting a specific stimulus. However, deviations due to the complex factors experienced by spontaneous EEG can be avoided, which has the advantage of high reproducibility when repeated.

유발뇌파에 의한 기존의 대표적인 인지능력 평가방법은 주로 사건관련전위(Event-Related Potential, 이하 ERP)분석에 의해 시행되어 왔다. ERP는 시각 또는 청각에 해당하는 자극이 정해진 과제규칙(Task rule)에 따라 피검자에게 반복적으로 제시된 뇌파로부터 추출가능하다. 즉, 각 자극들이 제시된 시점을 기준으로 뇌파를 평균화함으로써 공통된 자극에 의한 뇌전위 반응만을 추출하게 된다. 이렇게 추출된 ERP는 몇 개의 큰 음/양방향 피크들로 구성되는데 주로 자극제시 후 100~900ms 사이에 출현한 피크들이 인지능력 평가시에 주로 활용되어 왔다. 보통 이러한 피크들의 진폭이 클수록 인지강도가 높고 피크의 출현시점이 빠를수록 인지속도가 빠른 것에 해당한다. 따라서 인지강도와 인지속도에 의해 결정되는 인지능력은 인지강도가 높고 인지속도가 빠를수록 더 우수한 것으로 평가하게 된다.Representative methods of cognitive abilities based on induced EEG have been mainly performed by event-related potential analysis (ERP). ERP can be extracted from brain waves repeatedly presented to the subject according to task rules in which stimuli corresponding to sight or hearing are defined. That is, the brain waves are extracted only by the common stimulus by averaging the brain waves based on the time points at which each stimulus is presented. The extracted ERP is composed of several large negative / bidirectional peaks, and peaks appearing between 100 and 900 ms after stimulus presentation have been mainly used for cognitive evaluation. Usually, the larger the amplitude of these peaks, the higher the recognition intensity, and the faster the time of appearance of the peak corresponds to a faster recognition rate. Therefore, the cognitive ability determined by cognitive strength and cognitive speed is evaluated to be superior as the cognitive strength is higher and the cognitive speed is faster.

그러나 이러한 기존 ERP분석법은 다음과 같은 몇가지 문제점이 있어 여전히 대중화된 검사용으로 도입되기엔 어려움이 있어왔다. However, the existing ERP method has some problems as follows, and it is still difficult to be introduced for popular test.

첫째, ERP는 Fz, Cz, Pz에서 같이 머리카락이 위치한 정수리부근에서 피크들이 선명하게 가장 잘 나타나므로, 이 부위에서 뇌파를 측정하기위해서는 머리카락 을 헤치고 피부를 보이게 한 후 전극을 부착해야 하는 불편함이 있다. First, since ERP shows peaks most clearly near the head near Fz, Cz, and Pz, it is inconvenient to attach the electrode after showing the skin through the hair to measure brain waves in this area. have.

둘째, ERP추출과정은 뇌파 그대로를 평균화하는 과정이므로 단 한번의 눈깜박임, 몸움직임등에 의한 잡파혼입에도 민감하게 영향을 받게된다. 따라서 피검자의 눈깜박임에 영향을 많이 받는 전전두엽(앞이마)부분은 제외되는 경우가 많으며, 측정시에도 잡파가 혼입되지 않도록 피검자를 엄격히 통제해야한다는 불편함이 있다.Second, since the ERP extraction process averages the EEG as it is, it is sensitively affected by the mixed wave by only one blink or movement. Therefore, the frontal lobe (frontal forehead), which is frequently affected by the blinking of the subject, is often excluded, and there is an inconvenience in that the subject should be strictly controlled so that no wave is mixed during the measurement.

셋째, ERP는 측정된 뇌파 속에 아주 적은 진폭으로 포함되어있는 신호이므로 최소 수십번이상의 반복자극에 의한 평균화를 통해서만 다른요인들에 기인한 부분들을 상쇄시킬 수 있어, 주어진 자극에만 기인한 반응이 잘 추출될 수 있다. 따라서 같은조건의 자극이 수십번이상 반복제시 되어야하므로 검사시간이 길어지고 지루해지는 불편함이 있다.Third, since ERP is a signal included in the measured EEG with very small amplitude, it is possible to offset parts due to other factors only by averaging by at least several dozen repeated stimuli, so that the response due to a given stimulus is well extracted. Can be. Therefore, the stimulus under the same conditions should be presented more than a few dozen times, so the test time is long and uncomfortable.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 인지능력 지표를 추출하는 방법을 새롭게 제시하고, 그 밖의 집중도, 작업부하도, 좌우뇌활성균형도와 같은 추가적인 고차인지기능 관련지표들을 추출하여 더 종합적이고 효율적인 고차인지기능 검사법을 위한 뇌파를 기반한 고차인지기능과 관련된 지표 추출방법을 제공하는 데 있다.Therefore, the present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to newly present a method for extracting cognitive indicators, and to further increase higher concentrations such as concentration, workload, and left and right brain activity balance. In order to extract cognitive function-related indicators, we provide an index extraction method related to high-order cognitive function based on EEG for a more comprehensive and efficient high-order cognitive function test.

상기와 같은 본 발명의 목적은 뇌파측정기를 장착한 피검자에게 여러개의 자극을 구분하도록 구분과제를 제시하여 뇌파를 측정하는 단계와; 상기 측정뇌파에 감마대역의 대역필터를 적용하여 감마파형을 추출하고, 추출된 감마파형에 절대값을 취한 후 스무딩 작업을 실시하여 감마파 진폭그래프로 변환하는 단계와; 상기 감마파 진폭그래프에서 각 자극들이 제시된 시점을 기준으로 상기 그래프를 평균화하여 제시자극에 반응한 자극유도 감마반응 그래프로 변환하는 단계와; 상기 변환된 자극유도 감마반응 그래프를 미분하고, 상기 그래프의 기저선을 0으로 조정하면서, 자극유도 감마반응의 진폭이 가장 크게 증가한 양의 피크값과 가장 크게 감소한 음의 피크값을 파악할 수 있도록 미분된 자극유도 감마반응 그래프로 변환하는 단계와; 상기 미분된 자극유도 감마반응 그래프에서 자극 제시 후 70 ~ 400ms 사이에 양과 음의 순서로 나타나는 가장 큰 연속 양/음의 피크를 추출한 후 상기 양/음의 피크의 높이차를 인지강도의 지표로 사용하고, 상기 양/음의 피크에서 기저선 0 과 교차하는 지점을 인지속도의 지표로 사용하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 뇌파를 기반한 고차인지기능과 관련된 지표 추출방법과, An object of the present invention as described above comprises the steps of measuring the EEG by presenting a classification task to distinguish a plurality of stimulation to a subject equipped with an EEG; Extracting a gamma waveform by applying a gamma band band filter to the measured brain waves, taking an absolute value of the extracted gamma waveform, and performing a smoothing operation to convert the gamma wave amplitude graph into a gamma wave amplitude graph; Averaging the graph on the basis of the time points at which each stimulus is presented in the gamma wave amplitude graph and converting the graph into a stimulus-induced gamma response graph in response to the presented stimulus; Differentiate the converted stimulus-induced gamma response graph, and adjust the baseline of the graph to 0, to differentiate the amplitude of the stimulus-induced gamma response to the largest positive value and the lowest negative value. Converting the stimulus-induced gamma response graph; In the differential stimulus-induced gamma response graph, after extracting the largest continuous positive / negative peak in positive and negative order between 70 and 400 ms after the stimulus presentation, the height difference of the positive / negative peak is used as an index of cognitive intensity. And using a point crossing the baseline 0 at the positive / negative peak as an index of cognitive velocity; and an index extraction method related to EEG-based high differential cognitive function, comprising:

뇌파측정기를 장착한 피검자에게 여러개의 자극을 구분하도록 구분과제를 제시하여 뇌파를 측정하는 단계와; 상기 측정뇌파를 FFT(Fast Fourier Transform)로 파워스펙트럼화 하여 감마파 파워값을 추출한 후 좌뇌의 감마파 파워값은 좌뇌활성도라 정의하고, 우뇌의 감마파 파워값은 우뇌활성도라 정의하여 아래의 <수학식>으로 좌우뇌 활성 균형도 지표를 산출하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 뇌파를 기반한 고차인지기능과 관련된 지표 추출방법과,Measuring brain waves by presenting a classification task to distinguish a plurality of stimuli to a subject equipped with an electroencephalogram; The measured brain waves are subjected to power spectrum by FFT (Fast Fourier Transform) to extract gamma wave power values, and the gamma wave power value of the left brain is defined as the left brain activity, and the gamma wave power value of the right brain is defined as the right brain activity. Calculating an index of left and right brain activity balance by using Equation>; and an index extraction method related to a high degree of cognitive function based on brain waves, comprising:

<수학식>Equation

Figure 112007052720805-pat00001
Figure 112007052720805-pat00001

Figure 112007052720805-pat00002
Figure 112007052720805-pat00002

뇌파측정기를 장착한 피검자에게 여러개의 자극을 구분하도록 구분과제를 제시하여 뇌파를 측정하는 단계와; 상기 측정뇌파를 FFT(Fast Fourier Transform)로 파워스펙트럼화 하여 쎄타(Thaeta)파의 파워값과 느린베타(SMR)파의 파워값과, 중간베타(Mid-Beta)파의 파워값을 추출한 후 아래의 <수학식>으로 집중도(BTR) 지표를 산출하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 뇌파를 기반한 고차 인지기능과 관련된 지표 추출방법, 및Measuring brain waves by presenting a classification task to distinguish a plurality of stimuli to a subject equipped with an electroencephalogram; The measured brain waves are subjected to power spectrum by FFT (Fast Fourier Transform) to extract power values of theta (Thaeta) wave, power values of the slow beta (SMR) wave, and power values of the mid beta (Mid-Beta) wave. Calculating a concentration index (BTR) index by <Equation> of the index extraction method associated with the higher order cognitive function based on EEG, comprising the;

<수학식>Equation

Figure 112007052720805-pat00003
Figure 112007052720805-pat00003

뇌파측정기를 장착한 피검자에게 여러개의 자극을 구분하도록 구분과제를 제시하여 뇌파를 측정하는 단계와; 상기 측정뇌파를 FFT(Fast Fourier Transform)로 파워스펙트럼화 하여 상기 파워스펙트럼 분포가 상대적으로 고주파, 또는 저주파쪽으로 편향된 분포인지를 확인하기 위해 상기 파워스펙트럼의 지정된 주파수영역에서 가장 낮은 주파수값에서 가장 높은 주파수값까지 순차적으로 값을 더하여 누적 파워스펙트럼 그래프로 변환하는 단계와; 상기 누적 파워스펙트럼의 최종 누적값을 100%로 스케일링한 후 0 ~ 100% 범위 중 임의의 값에 대응되는 주파수 값을 작업부하도의 지표로 활용하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 뇌파를 기반한 고차인지기능과 관련된 지표 추출방법에 의해 달성된다.Measuring brain waves by presenting a classification task to distinguish a plurality of stimuli to a subject equipped with an electroencephalogram; In order to check whether the measured power wave is a power spectrum with a fast fourier transform (FFT) to determine whether the power spectrum distribution is a relatively high frequency or low frequency biased distribution, the highest frequency at the lowest frequency value in the specified frequency region of the power spectrum. Converting the cumulative power spectrum graph by adding values sequentially up to a value; And scaling a final cumulative value of the cumulative power spectrum to 100% and using a frequency value corresponding to any value in a range of 0 to 100% as an indicator of workload. It is achieved by the index extraction method related to the high order cognitive function.

본 발명에 의한 뇌파를 기반한 고차인지기능과 관련된 지표 추출방법은 전극부착이 편리한 전전두엽을 사용하고 뇌파에 혼입되기 쉬운 잡파들의 영향을 최소화하는 감마세부대역을 사용하고 동시에 재현성이 높은 특정과제 수행시의 활성뇌파를 사용함으로써, 가정에서도 일반인들이 쉽고 빠르게 신경생리학적 기반의 정확한 고차인지기능 검사를 반복적으로 시행할 수 있어 정기적인 검사에 의한 고차인지기능 감퇴여부의 추적관리가 용이하다. The index extraction method related to EEG-based high cognitive function according to the present invention uses the frontal lobe, which is easy to attach the electrode, and uses the gamma subband to minimize the influence of the miscellaneous waves that are easily incorporated into the EEG, and at the same time performs a specific task with high reproducibility By using the active EEG, the general public can easily and quickly carry out the neurophysiological-based accurate high-order cognitive tests repeatedly, it is easy to track and manage whether the high-order cognitive decline by regular tests.

또한, 본 발명은 특정 제시된 자극에 관련하여 피검자의 고차인지활동과 관련된 반응정보를 객관적으로 정량화하는 기술이므로, 과학수사시에 범죄와 관련된 자극과 범죄와 관련되어 있지 않은 자극들에 대한 피검자의 고차인지반응 검사시에도 폭넓게 활용될 수 있다는 장점이 있다.In addition, since the present invention is a technique for objectively quantifying the response information related to the high-order cognitive activity of the subject with respect to a specific presented stimulus, the subject's high degree of the stimulus related to the crime and the stimulus not related to the crime at the time of scientific investigation It can be widely used in cognitive response test.

또한, 본 발명은 각 제시된 개별자극에 대해서도 고차인지능력 점수가 실시간 추출되어 표시가능하므로, 사용자가 화면에 표시된 자신의 고차인지능력 점수를 실시간 모니터링함으로써 스스로 이 수치를 높이려는 자발적인 노력을 하게 된다는 원리의 행동요법인 고차인지기능향상목적의 뇌파기반-바이오피드백 훈련용으로도 활용될 수 있다는 장점도 있다.In addition, since the present invention can extract and display the high cognitive ability scores for each presented individual stimulus in real time, the user will make a voluntary effort to increase this value by monitoring his high cognitive ability score displayed on the screen in real time. It can also be used for EEG-based biofeedback training for higher cognitive functioning.

이하, 본 발명의 양호한 실시예를 도시한 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하되, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 하며, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings showing a preferred embodiment of the present invention will be described in detail, in adding reference numerals to the components of each drawing, the same components are possible even if displayed on different drawings It should be noted that the same reference numerals are used. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

뇌파는 크게 여러가지 리듬으로 구성되어 있으며, 느린리듬부터 빠른리듬순 서로 델타파(0-3.99Hz), 쎄타파(4-7.99Hz), 알파파(8-12.99Hz), 베타파(13-29.99Hz), 감마파(30-50Hz)로 구분되어 불리기도 한다. 과거엔 주로 델타, 쎄타, 알파, 베타파 위주로 활용되어왔으나 1990년대 후반 경부터 감마파대역 리듬과 인지활동의 관련가능성이 여러 실험결과들을 통해 언급되기 시작하면서, 감마파는 다양한 측면에서의 고차인지과정과 관련되어 급격히 주목받기 시작하고는 있으나, 아직 임상적으로 정확하게 평가할 수 있는 고차인지기능 검사방법으로까지 발전이 진행되지 않은 상태이다.EEG is composed of various rhythms, delta wave (0-3.99Hz), theta wave (4-7.99Hz), alpha wave (8-12.99Hz), beta wave (13-29.99) Hz) and gamma wave (30-50 Hz). In the past, mainly delta, theta, alpha, and beta waves were used, but since the late 1990s, the possibility of gamma wave band rhythm and cognitive activity has been mentioned through various experimental results. Although it has been rapidly attracting attention, the development of high cognitive function test method that can be evaluated clinically accurately has not progressed yet.

먼저, 본 발명은 새로 고안한 감마파 분석법인 사건관련 유도감마반응의 미분패턴지표들을 도입함으로써, 상기 언급된 기존 인지능력 평가방법들의 문제점들을 다음과 같이 모두 해결한 더 효율적인 뇌파를 기반한 고차인지기능과 관련된 지표 추출방법 및 고차인지기능 검사방법을 제시하고자 한다.First, the present invention introduces differential pattern indicators of event-related induced gamma response, which is a newly devised gamma wave analysis method, and solves all the problems of the aforementioned cognitive evaluation methods as follows. In this paper, we propose an index extraction method and a high cognitive test method.

첫째, 사건관련 유도감마반응은 전전두엽(앞이마)에서 가장 우세하게 나타난다는 장점을 이용하여 밴드나 헤드셋 형식의 전극으로 단순접촉함으로써 뇌파를 측정함으로 종래의 방식보다 편리하다.First, the event-related induced gamma response is more convenient than the conventional method by measuring EEG by simply contacting with a band or headset type electrode by using the advantage that the prefrontal lobe is most predominant.

둘째, 뇌파에서 감마대역에 포함된 빠른 주파수의 신호만을 사용하므로, 대부분 느린 주파수 대역을 오염시키는 피검자의 눈움직임이나 몸움직임에 기인한 잡파의 영향도 거의 받지 않아 피검자 통제 없이도 정확한 검사결과를 얻을 수 있게 된다.Second, since EEG uses only the high frequency signals included in the gamma band, it is almost unaffected by crosstalk caused by eye movement or body movement of the subject, which contaminates the slow frequency band. Therefore, accurate test results can be obtained without subject control. Will be.

셋째, 감마파는 인지활동시 뇌파의 주요성분 중의 하나로 비교적 큰 비중으로 포함되어있어 몇 번에 해당하는 소량 자극에 대한 평균화과정만으로도 사건관련 유도감마반응을 선명하게 검출할 수 있어, 기존 방법에 비해 검사시간을 획기적으로 줄일 수 있게 된다.Third, gamma wave is one of the main components of EEG during cognitive activity, and it is included in a relatively large proportion, so it is possible to clearly detect event-related induction gamma response only by averaging the small amount of stimulus several times. The time can be drastically reduced.

이를 위해 본 발명은 피검자에게 여러 개의 자극을 구분하도록 하는 비교적 간단한 형식의 구분과제(discrimination task)를 제시한다. 이러한 구분과제는 기본적으로 지각(perception), 주의(attention), 기억(memory), 추론(reasoning), 판단(determination)에 해당하는 뇌의 고차인지과정이 동반되도록 설계되어야 한다.To this end, the present invention proposes a relatively simple type of discrimination task for distinguishing a plurality of stimuli from a subject. These divisional tasks should be designed to accompany the higher-order cognitive processes of the brain, which are basically perception, attention, memory, reasoning, and determination.

구분과제는 보통 피검자의 반응을 요구하는 적극적(active) 방식의 시각, 청각과 같은 여러 감각모드로 제시될 수 있으며, 구분과제시의 자극제시는 한 자극이 먼저 보여지고 잠시 후 다른 자극이 보여지는 형식이거나 두 자극이 동시에 제시될 수도 있다. 이때 두 자극이 정해진 기준에 따라 서로 일치하다고 판단되면 지정되어있는 한 반응키를 누르고, 일치하지 않다고 판단되면 다른 지정된 반응키를 누르는 방식으로 진행되는 것이 일반적이다. The classification task can be presented in several sensory modes such as visual and auditory, which are usually required to respond to the subject's response. It may be formal or both stimuli may be presented at the same time. In this case, if it is determined that the two stimuli match each other according to a predetermined criterion, the reaction key is pressed as long as it is designated.

또한, 피검자에게 제시되는 자극의 형태는 도형,그림과 같은 단순 패턴일수도 있고 숫자,단어와 같은 의미가 강조된 자극일 수도 있으며 순음, 음향과 같은 소리자극등일 수도 있고, 또는 단어글자(시각)와 단어소리(청각)가 혼합되어 두 자극이 일치하는지 여부를 구분과제로 제시되기도 한다. 비교적 간단하면서 난이도가 낮은 구분과제는 oddball task로 알려져 있는 데, 한 자극(표준자극)은 흔한 빈도로 제시되고 다른 자극(목표자극)은 드문 빈도로 제시되며 피검자가 드문빈도의 자극에만 반응키를 누르거나 드문빈도의 자극 출현횟수를 세는 방식으로 진행된다.In addition, the form of the stimulus presented to the subject may be a simple pattern such as a figure or a picture, a stimulus with a meaning such as a number or a word, or a stimulus such as a pure sound or a sound, or a word character (visual). And word sounds (hearing) may be mixed to suggest whether two stimuli coincide. A relatively simple and low difficulty classification task is known as the oddball task, where one stimulus (standard stimulus) is presented at a common frequency, the other stimulus (target stimulus) is presented at a rare frequency, and the subject responds only to rare stimuli. This can be done by pressing or by counting the incidence of rare stimuli.

이와 같이 피검자에게 구분과제를 제시하고 이를 통해 측정되는 뇌파를 도 1 에 나타내었으며 구분과제 수행시 측정된 피검자의 뇌파로부터 자극유도 감마반응을 분석하는 세부과정은 다음과 같고 이를 통해 인지능력(인지강도와 인지속도) 지표를 추출할 수 있다.As shown in FIG. 1, the brain waves measured by the subjects were presented to the subject, and the detailed process of analyzing the stimulus-induced gamma response from the brain waves of the subjects measured when performing the subject tasks was as follows. And cognitive velocity) can be extracted.

인지능력(인지강도와 인지속도) 지표 추출방법Cognitive ability (cognitive strength and speed) index extraction method

감마파 필터링 과정,Gamma wave filtering process,

도 2는 도 1의 뇌파로부터 감마파 필터링을 거쳐 얻어진 감마파형을 나타낸 도면으로써, 피검자의 뇌파에 감마대역의 대역필터(Band Pass Filter)를 적용하여 이루어진다. 이때 사용하는 감마대역은 전체 감마대역인 30-50Hz를 사용할 수도 있고, 감마대역내의 세부대역만을 선별하여 사용할 수도 있다. 근전도잡파에 가장 덜 영향을 받는 34-40Hz 대역만을 사용할 수도 있으며, 해당 피검자가 과제수행시 가장 활성화되는 피크감마 주파수의 전후 3Hz이내에 해당하는 영역을 사용할 수도 있다. 상기 어떤 것을 사용해도 전반적인 검사결과는 비슷하게 나타난다. FIG. 2 is a diagram illustrating a gamma waveform obtained through gamma wave filtering from the EEG of FIG. 1. The gamma band band filter is applied to an EEG of a subject. In this case, the gamma band used may use 30-50 Hz, which is the entire gamma band, or may select and use only the subbands within the gamma band. Only the 34-40 Hz band, which is least affected by EMG, may be used, and the subject may use an area within 3 Hz before and after the peak gamma frequency most active when performing the task. The overall test results are similar for any of the above.

감마진폭 그래프 추출과정,Gamma amplitude graph extraction process,

도 3은 도 2의 감마파형에 절대값(Absolute)을 취한 후 얻어지는 그래프를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 그래프에 스무딩(Smoothing) 작업을 실시하여 이루어진 감마파 진폭그래프를 나타낸 도면으로써, 상기과정에 의해 추출된 감마파형에 절대값(Absolute)을 취한 후, 감마파의 진폭그래프(Envelope)만 추출하기위해 스무딩(Smoothing)을 함으로써 이루어진다. 이러한 스무딩과정은 Moving Window Averaging기법을 적용하거나 저주파통과필터(Low Pass Filter)를 적용해도 좋으며, 진폭라인만을 추출하는 목적의 다른 처리기법들을 적용해도 좋다.3 is a diagram illustrating a graph obtained after taking an absolute value of the gamma waveform of FIG. 2, and FIG. 4 is a diagram of a gamma wave amplitude graph formed by performing a smoothing operation on the graph of FIG. 3. The absolute value (Absolute) is taken to the gamma waveform extracted by the above process, and then smoothed to extract only the amplitude graph of the gamma wave. The smoothing process may be a moving window averaging technique, a low pass filter, or other processing techniques for extracting only amplitude lines.

자극유도 감마반응 그래프 추출과정,Stimulus-induced gamma response graph extraction process,

도 5는 상기 감마진폭 그래프에서 각 자극들이 제시된 시점을 기준으로 그래프를 단순평균화함으로써 제시자극에만 반응한 사건관련 유도감마진폭 그래프를 추출한 것으로, 경우에 따라선 피검자가 반응키를 누른 시점을 기준으로 본 평균화과정을 수행할 수도 있다. 만약 과제자극이 일회만 제시된 경우에도 미세하긴 하지만 자극유도 감마반응은 어느정도 감지되는 수준이므로 본 자극 평균화과정이 생략되더라도 이후 분석진행은 가능하다. FIG. 5 is a graph of an event-related induction gamma amplitude graph that responds only to a presentation stimulus by simply averaging the graph based on a time point at which each stimulus is presented in the gamma amplitude graph. Averaging can also be performed. If the task stimulus is presented only once, the stimulus-induced gamma response is detected to some extent, but the analysis is possible even if this stimulus averaging process is omitted.

한편, 뇌파를 여러부위에서 측정했다면 각 부위별 사건관련 유도감마진폭 그래프를 모두 평균화하여 공간적으로 평균화된 자극유도 감마반응 그래프를 추출한다. 특히 구분과제수행에 의한 고차인지기능 평가시엔 좌, 우 전전두엽 부위의 공간적 평균화과정이 선호된다. 만약 측정부위가 한 부위라면 이 과정은 생략될 수 있으며, 이와 같은 그래프는 도 6에 나타내었다.On the other hand, if EEG is measured at various sites, the graphs of the spatially averaged stimulus-induced gamma response are extracted by averaging all event-related induced gamma amplitude graphs for each site. In particular, the spatial averaging of the frontal and right frontal lobes is preferred when evaluating high-order cognitive function. If the measurement site is one site, this process can be omitted, such a graph is shown in FIG.

미분에 의한 인지강도, 인지속도 지표의 추출과정,Extraction process of cognitive strength and cognitive velocity index by differentiation

도 7은 상기 추출된 자극유도 감마반응 그래프(도 5, 또는 도6)를 미분함으로써, 그래프의 전반적인 기저선을 0으로 조정하면서, 유도감마진폭이 가장 크게 증가한 정도와 가장 크게 감소한 정도를 각각 양의 피크값과 음의 피크값으로부터 쉽게 파악할 수 있는 미분된 자극유도 감마반응 그래프이다.7 is differentiating the extracted stimulus-induced gamma response graph (FIG. 5, or FIG. 6), while adjusting the overall baseline of the graph to 0, while increasing the induced gamma amplitude to the greatest increase and the greatest decrease, respectively. Differentiated stimulus-induced gamma response graphs can be easily identified from peak and negative peak values.

미분된 자극유도 감마반응 그래프에서 사건자극제시 후 70~400ms 사이에 양과 음의 순서로 나타나는 가장 큰 연속 양/음피크를 찾은 후, 반응강도에 해당하는 두 피크간의 높이차이를 추출하여 과제수행시의 인지강도 지표로 활용한다. 인지강도 지표가 크다는 것은 과제수행시 지각,주의,기억,추론,판단과정에 해당하는 인지과정이 뇌에서 효율적으로 잘 수행되었음을 의미한다. 한편 양피크와 음피크사이에서 0의 값을 교차하는 반응시점을 인지활동이 일어난 시점으로 활용하며, 이는 인지속도에 대한 정보를 준다. 즉 인지시점이 빨리 나타날수록 인지속도가 빠르다고 볼 수 있다. In the differential stimulus-induced gamma response graph, find the largest continuous positive / negative peak in the order of 70-400 ms after the event stimulus presentation, and then extract the height difference between the two peaks corresponding to the response intensity. It is used as an index of cognitive strength. The large cognitive strength indicators indicate that the cognitive processes corresponding to the perception, attention, memory, reasoning, and judgment processes performed efficiently in the brain. On the other hand, the response time that crosses the value of zero between positive and negative peaks is used as the point of cognitive activity, which gives information about cognitive velocity. That is, the faster the recognition time appears, the faster the recognition speed.

집중도 지표추출 방법Concentration Index Extraction Method

일반적으로 구분과제수행을 위한 집중상태에서는 의식저하수준을 반영하는 쎄타(Theta)리듬은 줄어들면서, 주변을 경계하는 주의집중력(unfocused attention)을 의미하는 느린베타(SMR)리듬(12-15Hz)과 하나의 대상에 몰입하는 몰입집중력(focused attention)을 의미하는 중간베타(Mid-Beta)리듬(16-20Hz)이 증가하게 된다. 따라서 전체 집중도 지표는 다음 <수학식1>과 같이 쎄타파에 대한 느린베타와 중간베타파의 파워합의 비율지표인 Beta-Theta Ratio(BTR)지표에 의해 정량화할 수 있다.In general, the concentration of theta, which reflects the level of consciousness, decreases in the concentration state for performing the task, while the slow beta (SMR) rhythm (12-15 Hz), which means unfocused attention, Mid-Beta rhythm (16-20Hz), which means focused attention, is immersed in one subject. Therefore, the total concentration index can be quantified by the Beta-Theta Ratio (BTR) index, which is a ratio of the power sum of the slow beta and the medium beta wave to theta wave as shown in Equation 1 below.

Figure 112007052720805-pat00004
Figure 112007052720805-pat00004

이 지표가 통계적 해석이 가능한 정규분포특징을 갖도록, BTR에 로그를 취하거나 제곱근을 취한 값을 집중도 지표로 활용하는 것이 바람직하다.In order for this index to have a normal distribution feature that can be statistically interpreted, it is desirable to log the BTR or use the square root value as the concentration index.

작업부하도 지표추출 방법Workload Index Extraction Method

도 8은 피검자로부터 측정되는 뇌파를 푸리에 변환을 통해 파워스펙트럼화한 파워스펙트럼 그래프와, 상기 파워스펙트럼 그래프의 최대값을 100으로 조정한 누적스펙트럼 그래프를 나타낸 도면으로써 작업부하도를 추출하기 위한 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating a power spectrum graph obtained by power spectrumizing brain waves measured from a subject through a Fourier transform, and a cumulative spectrum graph adjusted to a maximum value of the power spectrum graph to 100. FIG. .

작업부하도는 피검자가 과제를 수행할 때에 느끼는 정신적인 부하정도로 작업시의 정신적 스트레스 수준 또는 작업에 의해 유도된 뇌파각성 수준을 의미한다. 이러한 작업부하가 높은 상태시엔 수면이나 의식저하를 반영하는 뇌파의 느린 리듬(저주파성분)들은 줄어들면서 주의, 각성이나 복잡한 인지활동을 의미하는 상대적으로 빠른 리듬(고주파성분)들은 증가하는 특징을 나타낸다. Workload is the degree of mental stress that a subject feels when performing a task, and means the level of mental stress at work or the level of brain arousal induced by the work. When the workload is high, the slow rhythms (low frequency components) of the brain waves reflecting sleep or consciousness decrease, while the relatively fast rhythms (high frequency components), which mean attention, awakening or complex cognitive activity, increase.

따라서 작업부하도 지표는 뇌파의 스펙트럼 분포가 상대적으로 고주파쪽으로 많이 편향된 분포인지를 정량화하는 SEF-A%(Spectral Edge Frequency)지표나 MEF(Median Frequency), MF(Mean Frequency)지표들을 활용해서 정량화할 수 있다. 이 지표들은 스펙트럼상 지정된 주파수영역에서 값분포가 상대적으로 높은 주파수쪽으로 편향되어있는지 아니면 낮은 주파수쪽으로 편향되어 있는지를 민감하게 반 영하는 일반적인 수학지표로 알려져 있다. 한편 MEF와 MF로 알려진 지표들은 각각 SEF-50%, SEF-Mean%로 SEF-A%지표에 포함되는 개념이므로, SEF지표를 계산하는 방법만 기술하고자 한다. Therefore, the workload index can be quantified using SEF-A% (Spectral Edge Frequency) index, MEF (Median Frequency), and MF (Mean Frequency) index, which quantify whether the EEG spectrum distribution is relatively biased toward the high frequency. Can be. These indicators are known as general mathematical indicators that sensitively reflect whether the value distribution is biased toward a relatively higher or lower frequency in the specified frequency region of the spectrum. Meanwhile, the indicators known as MEF and MF are included in the SEF-A% index as SEF-50% and SEF-Mean%, respectively. Therefore, only the method of calculating the SEF index will be described.

먼저 스펙트럼의 지정된 주파수영역에서 가장 낮은 주파수값에서 가장 높은 주파수값까지 차례로 값을 더하여 표시하면 누적스펙트럼 그래프를 얻을 수 있다. 이러한 그래프에서 최대값이 총 누적값을 의미하게 되고, 이후 계산이 편리하도록 이 값을 100%라는 수치에 대응되도록 스케일을 조정하면 다음과 같은 그래프 형태가 된다. 이때 "SEF-A%"지표는 이러한 누적스펙트럼에서 값이 A%에 해당하는 지점의 주파수값으로 정의된다. 예를들면 SEF-50%의 경우, 누적스펙트럼에서 값이 50%일때의 주파수값에 의해 결정되고, 이는 스펙트럼 분포에서 중앙에 위치한 주파수값을 의미하므로 가운데주파수 또는 중간주파수(Median Frequency, MEF)라고 일컫기도 한다. SEF-A%지표는 뇌파의 파워스펙트럼 뿐만 아니라 진폭스펙트럼, 진폭밀도스펙트럼, 파워밀도스펙트럼, 웨이블렛 스펙트럼들과 같이 시계열 데이터가 주파수공간으로 변환되어진 스펙트럼 형태라면 모두 같은 절차로 추출가능하며, 해당 값들은 유사한 의미를 갖게 된다. A cumulative spectrum graph can be obtained by first adding the values from the lowest frequency value to the highest frequency value in the designated frequency region of the spectrum. In this graph, the maximum value means the total cumulative value, and if the scale is adjusted to correspond to the value of 100% for convenient calculation, the graph form is as follows. The "SEF-A%" index is defined as the frequency value at the point where the value corresponds to A% in this cumulative spectrum. For example, in the case of SEF-50%, it is determined by the frequency value when the value is 50% in the cumulative spectrum, which is called the center frequency or median frequency (MEF) because it means the center value in the spectral distribution. Also called. The SEF-A% index can be extracted using the same procedure as long as the time series data is transformed into frequency space, such as amplitude spectrum, amplitude density spectrum, power density spectrum, and wavelet spectra, as well as the power spectrum of EEG. It has a similar meaning.

좌/우뇌활성 균형도 지표추출 방법Left / Right Brain Activity Index Extraction Method

구분과제수행과 같은 고도의 인지활동이 높을수록 감마파가 우세해지므로 좌,우뇌의 활성도는 각각 좌뇌와 우뇌에서 측정된 뇌파의 감마파 파워에 반영된다. 이때 감마파 파워수치가 통계적 해석이 가능한 정규분포특징을 갖도록, 감마파 파 워에 로그를 취하거나 제곱근을 취한 값을 좌, 우뇌 활성도 지표로 활용하는 것이 바람직하다. The higher the cognitive activity, such as the classification task, the higher the gamma wave, so the activity of left and right brain is reflected in the gamma wave power of EEG measured from the left and right brain, respectively. In this case, it is preferable to use the logarithmic or square root values of gamma wave power as left and right brain activity indicators so that the gamma wave power value has a normal distribution feature that can be statistically interpreted.

이때 좌우뇌활성 균형도 지표는 다음 수학식과 같이 상기의 좌뇌 활성도 지표에 대한 우뇌 활성도 지표의 상대적인 비율에 의해 정량화할 수 있다.At this time, the left and right brain activity balance indicator can be quantified by the relative ratio of the right brain activity indicator to the left brain activity indicator as shown in the following equation.

Figure 112007052720805-pat00005
Figure 112007052720805-pat00005

Figure 112007052720805-pat00006
Figure 112007052720805-pat00006

도 1은 피검자로부터 측정되는 뇌파의 일예를 나타낸 도면이고,1 is a view showing an example of an EEG measured from a subject,

도 2는 도 1의 뇌파로부터 감마파 필터링을 거쳐 얻어진 감마파형을 나타낸 도면이고,FIG. 2 is a diagram illustrating a gamma waveform obtained through gamma wave filtering from the brain waves of FIG. 1.

도 3은 도 2의 감마파형에 절대값(Absolute)을 취한 후 얻어지는 그래프를 나타낸 도면이고,FIG. 3 is a diagram illustrating a graph obtained after taking an absolute value of the gamma waveform of FIG. 2.

도 4는 도 3의 그래프에 스무딩(Smoothing) 작업을 실시하여 이루어진 감마파 진폭그래프를 나타낸 도면이고,FIG. 4 is a diagram illustrating a gamma wave amplitude graph obtained by performing a smoothing operation on the graph of FIG. 3.

도 5는 도 4의 감마파 진폭그래프에서 각 자극들이 제시된 시점을 기준으로 그래프를 단순 평균화하여 제시자극에만 반응한 것을 자극유도 감마반응 그래프로 나타낸 도면이고,FIG. 5 is a graph illustrating a stimulus-induced gamma response graph that simply averages a graph based on a time point at which each stimulus is presented in the gamma wave amplitude graph of FIG.

도 6은 도 4의 여러부위에서 측정된 뇌파에 대한 자극유도 감마반응 그래프를 모두 평균화한 그래프를 나타낸 도면이고,FIG. 6 is a graph showing an average of all the stimulus-induced gamma response graphs for EEG measured at various parts of FIG. 4.

도 7은 도 5, 또는 도 6의 자극유도 감마반응 그래프를 미분하여 얻어진 그래프를 나타낸 도면이고,7 is a graph showing a graph obtained by differentiating the stimulus-induced gamma response graph of FIG.

도 8은 피검자로부터 측정되는 뇌파를 푸리에 변환을 통해 파워스펙트럼화한 파워스펙트럼 그래프와, 상기 파워스펙트럼 그래프의 최대값을 100으로 조정한 누적스펙트럼 그래프를 나타낸 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating a power spectrum graph obtained by power spectrumizing brain waves measured from a subject through a Fourier transform, and a cumulative spectrum graph obtained by adjusting a maximum value of the power spectrum graph to 100. FIG.

Claims (7)

뇌파측정기를 장착한 피검자에게 여러개의 자극을 구분하도록 구분과제를 제시하여 뇌파를 측정하는 단계(S10)와;Measuring brain waves by presenting a classification task to distinguish a plurality of stimuli to an examinee equipped with an electroencephalogram (S10); 상기 측정뇌파에 감마대역의 대역필터를 적용하여 감마파형을 추출하고, 추출된 감마파형에 절대값을 취한 후 스무딩 작업을 실시하여 감마파 진폭그래프로 변환하는 단계(S20)와;Extracting a gamma waveform by applying a gamma band band filter to the measured brain waves, taking an absolute value of the extracted gamma waveform, and performing a smoothing operation to convert the gamma waveform into a gamma wave amplitude graph (S20); 상기 감마파 진폭그래프에서 각 자극들이 제시된 시점을 기준으로 상기 그래프를 평균화하여 제시자극에 반응한 자극유도 감마반응 그래프로 변환하는 단계(S30)와;Averaging the graph on the basis of the time points at which each stimulus is presented in the gamma wave amplitude graph and converting the graph into a stimulus-induced gamma response graph in response to the presented stimulus; 상기 변환된 자극유도 감마반응 그래프를 미분하고, 상기 그래프의 기저선을 0으로 조정하면서, 자극유도 감마반응의 진폭이 가장 크게 증가한 양의 피크값과 가장 크게 감소한 음의 피크값을 파악할 수 있도록 미분된 자극유도 감마반응 그래프로 변환하는 단계(S40)와;Differentiate the converted stimulus-induced gamma response graph, and adjust the baseline of the graph to 0, to differentiate the amplitude of the stimulus-induced gamma response to the largest positive value and the lowest negative value. Converting into a stimulus-induced gamma response graph (S40); 상기 미분된 자극유도 감마반응 그래프에서 자극 제시 후 70 ~ 400ms 사이에 양과 음의 순서로 나타나는 가장 큰 연속 양/음의 피크를 추출한 후 상기 양/음의 피크의 높이차를 인지강도의 지표로 지정하고, 상기 양/음의 피크에서 기저선 0과 교차하는 지점을 인지속도의 지표로 지정하는 단계(S50);From the differential stimulus-induced gamma response graph, after extracting the largest continuous positive / negative peak in positive and negative order between 70 and 400 ms after the stimulus presentation, the height difference of the positive / negative peak is designated as an index of cognitive intensity. (S50) designating a point that intersects the baseline 0 in the positive / negative peak as an index of recognition speed; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 뇌파를 기반한 고차인지기능과 관련된 지표 추출방법 및 고차인지기능 검사방법.Indicator extraction method and high cognitive function test method associated with EEG-based high cognitive function, characterized in that comprises a. 뇌파측정기를 장착한 피검자에게 여러개의 자극을 구분하도록 구분과제를 제시하여 뇌파를 측정하는 단계(S10)와;Measuring brain waves by presenting a classification task to distinguish a plurality of stimuli to an examinee equipped with an electroencephalogram (S10); 상기 측정뇌파를 FFT(Fast Fourier Transform)로 파워스펙트럼화 하여 감마파 파워값을 추출한 후 좌뇌의 감마파 파워값은 좌뇌활성도라 정의하고, 우뇌의 감마파 파워값은 우뇌활성도라 정의하여 아래의 <수학식>으로 좌우뇌 활성 균형도 지표를 산출하는 단계(S60);The measured brain waves are subjected to power spectrum by FFT (Fast Fourier Transform) to extract gamma wave power values, and the gamma wave power value of the left brain is defined as the left brain activity, and the gamma wave power value of the right brain is defined as the right brain activity. Calculating left and right brain activity balance indicators by using Equation &gt; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 뇌파를 기반한 고차인지기능과 관련된 지표 추출방법 및 고차인지기능 검사방법.Indicator extraction method and high cognitive function test method associated with EEG-based high cognitive function, characterized in that comprises a. <수학식>Equation
Figure 112007052720805-pat00007
Figure 112007052720805-pat00007
Figure 112007052720805-pat00008
Figure 112007052720805-pat00008
뇌파측정기를 장착한 피검자에게 여러개의 자극을 구분하도록 구분과제를 제시하여 뇌파를 측정하는 단계(S10)와;Measuring brain waves by presenting a classification task to distinguish a plurality of stimuli to an examinee equipped with an electroencephalogram (S10); 상기 측정뇌파를 FFT(Fast Fourier Transform)로 파워스펙트럼화 하여 쎄타(Thaeta)파의 파워값과 느린베타(SMR)파의 파워값과, 중간베타(Mid-Beta)파의 파 워값을 추출한 후 아래의 <수학식>으로 집중도(BTR) 지표를 산출하는 단계(S70);Power spectrum of the measured brain waves by FFT (Fast Fourier Transform) to extract the power value of the Thaeta wave, the power value of the slow beta (SMR) wave, and the power value of the mid-beta wave, and then Calculating a concentration (BTR) index by using Equation (S70); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 뇌파를 기반한 고차인지기능과 관련된 지표 추출방법 및 고차인지기능 검사방법.Indicator extraction method and high cognitive function test method associated with EEG-based high cognitive function, characterized in that comprises a. <수학식>Equation
Figure 112007052720805-pat00009
Figure 112007052720805-pat00009
뇌파측정기를 장착한 피검자에게 여러개의 자극을 구분하도록 구분과제를 제시하여 뇌파를 측정하는 단계(S10)와;Measuring brain waves by presenting a classification task to distinguish a plurality of stimuli to an examinee equipped with an electroencephalogram (S10); 상기 측정뇌파를 FFT(Fast Fourier Transform)로 파워스펙트럼화 하여 상기 파워스펙트럼 분포가 상대적으로 고주파, 또는 저주파쪽으로 편향된 분포인지를 확인하기 위해 상기 파워스펙트럼의 지정된 주파수영역에서 가장 낮은 주파수값에서 가장 높은 주파수값까지 순차적으로 값을 더하여 누적 파워스펙트럼 그래프로 변환하는 단계(S80)와;In order to check whether the measured power wave is a power spectrum with a fast fourier transform (FFT) to determine whether the power spectrum distribution is a relatively high frequency or low frequency biased distribution, the highest frequency at the lowest frequency value in the specified frequency region of the power spectrum. Step S80 of sequentially adding the values up to the values and converting the values into cumulative power spectrum graphs; 상기 누적 파워스펙트럼의 최종 누적값을 100%로 스케일링한 후 0 ~ 100% 범위 중 임의의 값에 대응하는 주파수 값을 작업부하도의 지표로 활용하는 단계(S90);Scaling a final cumulative value of the cumulative power spectrum to 100% and using a frequency value corresponding to an arbitrary value in a range of 0 to 100% as an indicator of workload; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 뇌파를 기반한 고차인지기능과 관련된 지표 추출방법 및 고차인지기능 검사방법.Indicator extraction method and high cognitive function test method associated with EEG-based high cognitive function, characterized in that comprises a. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 피검자의 뇌파측정은 전전두엽, 또는 전두엽 부위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 뇌파를 기반한 고차인지기능과 관련된 지표 추출방법 및 고차인지기능 검사방법.EEG measurement of the subject is the frontal lobe, or the index extraction method associated with the high-order cognitive function and high-cognitive function test method characterized in that the frontal lobe region. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 감마대역은 피검자가 구분과제 수행시 가장 활성화된 감마주파수를 추출한 후 그 주파수의 전후 3Hz 이내 이거나, 30 ~ 50Hz 이거나, 34 ~ 40Hz 이거나, 36 ~ 41Hz 중 선택되는 어느 하나의 감마대역인 것을 특징으로 하는 뇌파를 기반한 고차인지기능과 관련된 지표 추출방법 및 고차인지기능 검사방법.The gamma band is any one of gamma bands selected from within 3 Hz, 30 to 50 Hz, 34 to 40 Hz, or 36 to 41 Hz before and after the frequency after the subject extracts the most active gamma frequency. Index extraction method and high cognitive function test method related to high cognitive function based on brain waves. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 파워스펙트럼화는 잡파(눈깜빡임과 몸움직임)에 의한 왜곡 영향이 적은 4Hz 이상의 측정뇌파로 이루어지는 것을 특징으로 하는 뇌파를 기반한 고차인지기능과 관련된 지표 추출방법 및 고차인지기능 검사방법.The power spectrum is an index extraction method and a high differential cognitive function test method related to the brain wave-based high-order cognitive function, characterized in that consisting of more than 4 Hz measured brain waves with less influence of distortion due to cross-border (blink and body movement).
KR1020070072767A 2007-07-20 2007-07-20 Brain waves KR100751257B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070072767A KR100751257B1 (en) 2007-07-20 2007-07-20 Brain waves

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070072767A KR100751257B1 (en) 2007-07-20 2007-07-20 Brain waves

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100751257B1 true KR100751257B1 (en) 2007-08-23

Family

ID=38615084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070072767A KR100751257B1 (en) 2007-07-20 2007-07-20 Brain waves

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100751257B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160020017A (en) * 2014-08-12 2016-02-23 울산과학기술원 산학협력단 Eeg-based neurofeedback method and apparatus for emotion regulation training
KR20170073557A (en) * 2017-06-08 2017-06-28 인체항노화표준연구원 주식회사 Dementia early diagnosis screening device based on the aging-levels of biosignals
KR101962258B1 (en) * 2017-12-20 2019-03-26 고려대학교 산학협력단 Cognitive testing device based on electroencephalogram and method for cognitive testing same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030002677A (en) * 2001-06-29 2003-01-09 림스테크널러지주식회사 Wireless telemetric system and method for neurofeedback training using parameters of electroencephalogram(EEG)
KR20050054149A (en) * 2003-12-04 2005-06-10 한국전자통신연구원 Method for calibrating eeg signal individually

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030002677A (en) * 2001-06-29 2003-01-09 림스테크널러지주식회사 Wireless telemetric system and method for neurofeedback training using parameters of electroencephalogram(EEG)
KR20050054149A (en) * 2003-12-04 2005-06-10 한국전자통신연구원 Method for calibrating eeg signal individually

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160020017A (en) * 2014-08-12 2016-02-23 울산과학기술원 산학협력단 Eeg-based neurofeedback method and apparatus for emotion regulation training
KR101648120B1 (en) 2014-08-12 2016-08-17 울산과학기술원 Eeg-based neurofeedback method and apparatus for emotion regulation training
KR20170073557A (en) * 2017-06-08 2017-06-28 인체항노화표준연구원 주식회사 Dementia early diagnosis screening device based on the aging-levels of biosignals
KR101920024B1 (en) 2017-06-08 2018-11-20 인체항노화표준연구원 주식회사 Dementia early diagnosis screening device based on the aging-levels of biosignals
KR101962258B1 (en) * 2017-12-20 2019-03-26 고려대학교 산학협력단 Cognitive testing device based on electroencephalogram and method for cognitive testing same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8712514B2 (en) Neurophysiological central auditory processing evaluation system and method
Cao et al. Application of a novel measure of EEG non-stationarity as ‘Shannon-entropy of the peak frequency shifting’for detecting residual abnormalities in concussed individuals
US7570991B2 (en) Method for real time attitude assessment
KR100846397B1 (en) Method and apparatus for estimating degree of neuronal impairment in brain cortex
JP2006514570A (en) Anesthesia and sedation monitoring system and method
CN104135920B (en) Correlating brain signal to intentional and unintentional changes in brain state
US20180279938A1 (en) Method of diagnosing dementia and apparatus for performing the same
US20220280096A1 (en) Ssvep-based attention evaluation method, training method, and brain-computer interface
Iadarola et al. Analysis of galvanic skin response to acoustic stimuli by wearable devices
CN110192874B (en) Lie detection method based on multi-lead electroencephalogram signal margin factors
Anwar et al. Use of portable EEG sensors to detect meditation
Kanoh et al. A brain-computer interface (BCI) system based on auditory stream segregation
CN109222906B (en) Method for constructing pain state prediction model based on brain electrical signals
CN114246589A (en) Memory cognitive ability evaluation method and system
CN113143208A (en) Pain sensitivity assessment system and method based on multi-dimensional measurement
KR100751257B1 (en) Brain waves
KR101498812B1 (en) Insomnia tests and derived indicators using eeg
Hayashi et al. Prediction of individual finger movements for motor execution and imagery: An EEG study
Fattah et al. Evaluation of different time and frequency domain features of motor neuron and musculoskeletal diseases
JP3223851B2 (en) Mental stress judgment device
Fathima et al. Wavelet based features for classification of normal, ictal and interictal EEG signals
CN110192875B (en) Lie detection method based on multi-lead electroencephalogram signal form factor
Boashash et al. Time-frequency methodology for newborn electroencephalographic seizure detection
Huupponen et al. Fuzzy detection of EEG alpha without amplitude thresholding
Heravi et al. Recurrence quantification analysis of electrooculography signal to a control question test: A new approach for the detection of deception

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120712

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130814

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150807

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160721

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170808

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180725

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190722

Year of fee payment: 13