KR101610939B1 - 뇌자극을 통한 감각의 변조를 위한 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

뇌자극을 통한 감각의 변조를 위한 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 태양에 따르면, 뇌자극을 통한 감각의 변조를 위한 방법으로서, (a) 전자 장치가, 사람의 뇌의 이차 체성감각피질, 후두정엽피질, 전운동영역, 보조운동영역 또는 상기 이차 체성감각피질, 상기 후두정엽피질, 상기 전운동영역, 상기 보조운동영역 중 적어도 두 개의 영역 사이의 경계영역 중 뇌반응의 변화 정도가 가장 극명한 위치를 타겟 영역으로서 결정하는 단계, (b) 상기 전자 장치가, 상기 사람의 뇌의 일차 체성감각피질에 유도용 자극을 가하는 단계, 및 (c) 상기 전자 장치가, 상기 유도용 자극에 대한 상기 사람의 감각을 변조하는 뇌자극 신호를 생성하고 이를 상기 타겟 영역에 인가하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 본 발명에 의하면, 사람에게 유발된 감각이 사용자의 의도에 맞게 사람의 뇌의 차원에서 후보정될 수 있는 효과가 달성되고, 일차 체성감각피질 등에 대해 직접적으로 자극을 가하는 방식의 낮은 정밀성이 보완될 수 있는 효과가 달성된다.

Description

뇌자극을 통한 감각의 변조를 위한 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체{METHOD, APPRATUS AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM FOR MODULATION OF SENSATION THROUGH BRAIN STIMULATION}
본 발명은 뇌자극을 통한 감각의 변조를 위한 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 사람에게 가해진 자극에 대한 사람의 뇌활동 패턴을 변조함으로써 해당 사람에게 적절한 감각을 전달할 수 있게 하는 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
말초신경단의 촉각 수용기는 피부의 물리적인 변화를 감지한다. 뇌의 체성감각피질(Somatosensory cortex)에서는, 촉각 수용기를 통해 들어온 정보에 토대하여 촉감각을 유발하는 프로세스가 시작된다. 촉각 수용기에서 시작된 정보는 시상(Thalamus)를 거쳐 대뇌의 일차 체성감각피질(Primary somatosensory cortex, S1) 및 이차 체성감각피질(Secondary somatosensory cortex, S2)에 도달한다고 알려져 있다.
상기의 피질들 중 일차 체성감각피질에서는 유입되는 정보에 대해 상대적으로 기계적인 반응이 일어나는 경향이 보인다. 일차 체성감각이 인간이 인지하는 모든 구체적인 촉감각을 직접 디코딩한다고 보기는 어려우며, 지금까지도 인간이 인지하는 구체적인 촉감각은 이차 체성감각 피질 및 후두정엽 피질을 포함하는 연합령에서 이루어진다는 내용의 연구 결과들이 다수 발표되고 있다. 그러나, 구체적으로 뇌의 어떤 영역이 어떤 메커니즘으로 서로 다른 촉감각을 발생시키는 가에 대해서는 많이 알려져 있지 않다.
최근에는, 침습적인 방법 및 비침습적인 방법으로 인간의 뇌에 자극을 가하여 촉감을 유발시키려는 연구가 시작되고 있다. 그러나, 말초신경계를 통한 자극은 전혀 없는 상태에서 인간의 뇌를 직접 자극함으로써 구체적인 촉감을 생성하는 것에 대해서는 아직 많은 연구가 요구된다. 일차 체성감각 혹은 이차 체성감각의 일부에 뇌자극을 가하여 다양한 촉감을 생성하는 방법에 대하여 연구되어 왔다. 그러나, 인간의 뇌의 복잡한 메커니즘을 고려할 때, 이러한 방법으로 구체적인 촉감을 생성하는 것은 아직까지는 기술적으로 힘든 면이 있는 것이 사실이다.
이에, 본 발명자는, 말초신경계를 통하거나, 직접적인 뇌자극을 통해 체성감각피질로 들어온 신호가 뇌의 다른 영역들로 전파될 때, 이차 체성감각피질, 후두정엽피질, 전운동영역 및 보조운동영역 등에서 들어온 신호를 변조함으로써 사용자에게 구체적인 감각을 느낄 수 있도록 유도하는 기술을 개발하기에 이르렀다.
본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 사람에게 가해진 자극에 대한 사람의 뇌활동 패턴을 변조함으로써 해당 사람에게 적합한 자극을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 뇌자극을 통한 감각의 변조를 위한 방법으로서, (a) 전자 장치가, 사람의 뇌의 이차 체성감각피질, 후두정엽피질, 전운동영역, 보조운동영역 또는 상기 이차 체성감각피질, 상기 후두정엽피질, 상기 전운동영역, 상기 보조운동영역 중 적어도 두 개의 영역 사이의 경계영역 중 뇌반응의 변화 정도가 가장 극명한 위치를 타겟 영역으로서 결정하는 단계, (b) 상기 전자 장치가, 상기 사람의 뇌의 일차 체성감각피질에 유도용 자극을 가하는 단계, 및 (c) 상기 전자 장치가, 상기 유도용 자극에 대한 상기 사람의 감각을 변조하는 뇌자극 신호를 생성하고 이를 상기 타겟 영역에 인가하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 뇌자극을 통한 감각의 변조를 위한 장치로서, 사람의 뇌의 이차 체성감각피질, 후두정엽피질, 전운동영역, 보조운동영역 또는 상기 이차 체성감각피질, 상기 후두정엽피질, 상기 전운동영역, 상기 보조운동영역 중 적어도 두 개의 영역 사이의 경계영역 중 뇌반응의 변화 정도가 가장 극명한 위치를 타겟 영역으로서 결정하는 측정부, 및 상기 사람의 뇌의 일차 체성감각피질에 유도용 자극을 가하고, 상기 유도용 자극에 대한 상기 사람의 감각을 변조하는 뇌자극 신호를 생성하고 이를 상기 타겟 영역에 인가하는 자극부를 포함하는 장치가 제공된다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 장치, 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공된다.
본 발명에 의하면, 사람에게 유발된 감각이 사용자의 의도에 맞게 사람의 뇌의 차원에서 후보정될 수 있는 효과가 달성되고, 일차 체성감각피질 등에 대해 직접적으로 자극을 가하는 방식의 낮은 정밀성이 보완될 수 있는 효과가 달성된다.
또한, 본 발명에 의하면, 원하는 감각이 보다 정확하게 사용자에게 전달될 수 있는 효과가 달성된다.
또한, 본 발명에 의하면, 촉감, 시각 및 청각 등의 감각에 대한 변조가 기존의 멀티미디어 기술과 접목됨으로써 보다 실감 있는 가상 현실을 구현할 수 있는 효과가 달성된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감각의 변조의 타깃이 되는 뇌 영역을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사람이 인지할 감각을 제어하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 감각의 억제를 위한 뇌자극 프로토콜을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감각의 활성화를 위한 뇌자극 프로토콜을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 감각의 변조를 위한 뇌자극 프로토콜을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감각 제시 장치의 구조를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감각 제시 장치의 원판의 구조 및 동작을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 서로 상이한 자극들에 대한 뇌반응들의 차이를 나타낸다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
감각의 변조 또는 억제를 위한 뇌자극과 타겟이 되는 뇌의 영역
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감각의 변조의 타깃이 되는 뇌 영역을 도시한다.
본 발명의 실시예에서는, 말초신경계 또는 직접적인 뇌자극을 통해 뇌의 일차 체성감각피질(150)로 들어온 신호가 뇌의 이차 체성감각피질(Secondary somatosensory cortex, S2)(110), 후두정엽피질(PPC: Posterior Parietal Cortex)(120), 전운동영역(Premotor area)(130) 및 보조운동영역(SMA: Supplementary Motor Area)(140) 등의 영역으로 전파될 때, 전파된 신호를 변조하기 위하여 소위 타겟 영역에 뇌자극 신호를 인가함으로써 사용자에게 구체적인 감각을 느낄 수 있도록 유도하는 과정이 설명된다. 여기에서, 감각은 촉감각일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 타겟 영역에 대해서는 자세하게 후술한다.
상술된 것과 같은 관찰의 특성에 토대하여, 하기와 같은 본 발명의 기능 및 구성에 관련하여 실시예들이 설명된다.
i) 본 발명의 일 실시예에 따르면, 말초신경계의 발화 또는 직접적인 일차 체성감각피질(Primary somatosensory cortex, S1)(150)로부터 유발된 자극에 관련된 뇌신호는 자극이 제시되는 동안에 상기에서 언급된 영역들(즉, 110 내지 140 중 적어도 일부)에 대한 비침습적 뇌자극 및 침습적 뇌자극 중 적어도 하나를 통해 궁극적으로 요구되는 사람의 감각으로 미세 조정될 수 있다.
ii) 예를 들어, 이차 체성감각피질(110) 및 후두정엽피질(120)의 경계면에서는 거친 촉감 및 매끄러운 감촉 등과 같은 서로 상이한 자극들에 대한 뇌반응들이 40~120Hz 정도의 주파수 영역에서 큰 차이를 보일 수 있다. 이러한 차이에 기반하여, 본 발명의 실시예에서는, 자극이 제시될 때 상기의 영역에서 발생하는 해당하는 주파수 영역의 뇌활동을 유도하기 위한 뇌반응의 활성화(Excitation) 또는 억제(Inhibition)의 전기 자극이 가해질 수 있고, 전기 자극을 통해 감각의 변조가 결과적으로 유도될 수 있다.
신호의 측정 및 신호를 통한 자극을 위한 전자 장치
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(200)의 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 측정부(210) 및 자극부(220)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 측정부(210)는 사람에게 실제의 물리적인 감각이 제시된 경우에서의 사람의 뇌의 반응을 측정할 수 있다. 여기서, 실제의 물리적인 감각이 제시되는 경우의 예는 추후 도 7 및 도 8을 참조로 설명된다. 한편, 자극부(220)는 사람이 인지할 감각을 제어할 수 있다. 또한, 자극부(220)는 상기의 제어를 위해 측정부(210)의 측정에 의해 획득된 데이터를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 측정부(210)는 자극 생성부(211) 및 신호 처리부(212)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자극 생성부(211)는 사람에게 자극을 가할 수 있다. 자극 생성부(211)에 의해 가해지는 자극은 상기의 자극이 가해졌을 경우에 사람의 뇌의 반응을 측정하기 위한 측정용 자극일 수 있다. 가령, 자극 생성부(211)에 의해 가해지는 측정용 자극이 인가되는 위치는 사람의 뇌 영역 중 소위 타겟 후보군 영역일 수 있다. 여기서, 타겟 후보군 영역은 이차 체성감각피질, 후두정엽피질, 전운동영역 및 보조운동영역의 뇌 영역들 중 적어도 하나의 영역이거나 이차 체성감각피질, 후두정엽피질, 전운동영역 및 보조운동영역 중 적어도 두 개의 영역 사이의 경계 영역을 포함할 수 있으며, 이 들 타겟 후보군 영역 중 후술할 방법에 의하여 타겟 영역이 결정될 수 있을 것이다. 이에 대해서는 자세하게 후술한다. 또한, 사람에 따라 뇌반응이 나타나는 위치가 상이할 수 있으므로, 측정용 자극의 타겟 후보군 영역은 사람의 뇌 중 일차 체성감각피질의 일부 및 전전두엽을 포함할 수도 있다. 즉, 사람에 따라 일차 체성감각피질의 일부 및 전전두엽이 타겟 후보군 영역에 포함될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자극 생성부(211)에 의해 가해지는 측정용 자극은 실제의 물리적인 자극일 수 있다. 예를 들면, 상기의 자극은 촉각에 대한 자극일 수 있으며, 자극 생성부(211)는 사람의 손가락이나 기타 사람의 신체의 일부분에 자극을 가할 수 있다. 예를 들어, 자극 생성부(211)는 도 7과 같은 촉감 제시 장치일 수 있다. 말하자면, 자극 생성부(211)는 물리적인 자극을 직접 생성할 수 있는 자극 제시 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 신호 처리부(212)는 측정용 자극에 대한 사람의 뇌의 반응을 나타내는 뇌반응 신호를 수신할 수 있고, 측정용 자극의 변화에 따른 신호의 변화를 검출할 수 있다. 말하자면, 신호 처리부(212)는 자극 생성부(211)에 의해 가해지는 자극에 대한 뇌의 반응을 나타내는 뇌반응 신호를 측정할 수 있다. 신호 처리부(212)는 사람의 뇌 중 타겟 후보군 영역(즉, 이차 체성감각피질, 후두정엽피질, 전운동영역 및 보조운동영역 중 적어도 하나의 영역 또는 이차 체성감각피질, 후두정엽피질, 전운동영역 및 보조운동영역 중 적어도 두 개의 영역 사이의 경계 영역)에서 뇌반응 신호를 수신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 신호 처리부(212)는 침습적인 뇌활동 측정 방식 및 비침습적인 뇌활동 측정 방식 중 적어도 하나의 방식을 사용하여 자극에 대한 뇌반응 신호를 측정할 수 있다. 예를 들면, 신호 처리부(212)는 침습적인 뇌활동 측정 방식의 뇌피질 뇌파기(ECoG: Electrocorticography)를 포함할 수 있다. 또는, 신호 처리부(212)는 비침습적인 뇌활동 측정 방식의 뇌자도 측정기(MEG: Magnetoencephalography), 뇌전도(EEG: Electroencephalography) 측정기 또는 기능성 자기공명영상(fMRI: functional Magnetic Resonance Imaging) 측정기를 포함할 수 있다. 침습적인 뇌활동 측정 방식이 사용될 경우, 신호 처리부(212)는 사람의 신체와 연결된 하나 이상의 전극들을 포함할 수 있다. 비침습적인 뇌활동 측정 방식이 사용될 경우, 신호 처리부(212)는 사람의 신체와 연결된 하나 이상의 신호 입력부들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 신호 처리부(212)는 자극 생성부(211)에 가해지는 자극에 따른 사람의 뇌의 반응을 나타내는 뇌반응 신호를 측정할 수 있다. 또한, 신호 처리부(212)는 자극 생성부(211)에 의해 가해지는 자극이 변함에 따라 사람의 감각이 변화하면, 자극의 변화에 따른 뇌반응 신호의 변화를 측정할 수 있는데, 특히 타겟 후보군 영역 중 가장 극명하게 뇌반응 신호의 변화가 측정되는 영역을 결정하고 이러한 영역을 타겟 영역으로 선정할 수 있다. 예를 들면, 자극 생성부(211)에 의해 가해지는 촉각적인 자극인 거칠음, 매끄러움, 부드러움 또는 딱딱함의 정도가 변함에 따라 사람의 촉감각이 변화하면, 신호 처리부(212)는 상기의 촉감각의 변화에 따른 뇌반응 신호의 변화하는 정도를 측정하고, 특히 가장 극명하게 변화하는 영역을 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상술된 신호의 변화의 정도를 측정함에 있어서, 침습적인 뇌활동 측정 방식을 사용하는 신호 처리부(212)는 하나 이상의 전극들 중 신호의 변화가 발생한 전극 및 신호의 변화가 발생한 전극에서의 신호 패턴을 확인할 수 있다. 말하자면, 침습적인 뇌활동 측정 방식이 사용되는 경우(예를 들면, 뇌의 피질의 바로 위에서 뇌의 반응을 측정하는 뇌피질 뇌파기가 사용되는 경우), 전극이 어떤 뇌 영역을 측정하고 있는 지가 분명하므로, 신호원에 대한 별도의 분석이 요구되지 않는다. 반면, 비침습적인 뇌활동 측정 방식의 경우, 두피 및 두개골의 밖에서 측정이 이루어지기 때문에, 측정된 신호를 토대로 어떤 신호가 뇌의 어떤 영역에서 유발되었는 가에 대한 추정(말하자면, 뇌 신호원 국지화)가 요구된다. 신호 처리부(212)는, 가령 전기적 소스 지역화(Electric source localization) 방식 등을 사용하는, 신호원의 분석을 통해 신호가 정확하게 뇌의 어떤 뇌 영역에서 유발된 것인지 추정할 수 있고, 상기의 신호원의 분석을 통해 요구되는 정확한 뇌 영역으로부터의 신호를 획득할 수 있다. 전기적 소스 지역화로서, 에스로레타(sLORETA) 및 빔 포머(Beamformer) 등의 방법이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자극부(220)는 자극 생성부(221), 신호 생성부(222) 및 신호 출력부(223)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자극 생성부(221)는 사람에게 실제의 물리적인 자극 또는 사람의 뇌에 대한 뇌자극을 가할 수 있다. 뇌자극은 사람의 뇌의 일차 체성감각피질을 직접 자극하는 것일 수 있다. 여기에서, 자극 생성부(221)에 의해 가해지는 자극은 사람의 감각을 1차적으로 유도하기 위한 유도용 자극일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 측정부(210)의 자극 생성부(211) 및 자극부(220)의 자극 생성부(221)는 물리적으로는 하나의 장치일 수 있다. 다만, 측정부(210)의 자극 생성부(211)는 뇌 신호의 측정을 위해 실제의 물리적인 자극을 가하는 것에 비해, 자극부(220)의 자극 생성부(221)는 자극을 생성하기 위해 실제의 물리적인 자극 외에도 사람의 뇌에 대한 뇌자극을 가할 수 있다는 점에서 기능적으로 구분될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 신호 생성부(222)는 자극 생성부(221)에 의해 사람에게 가해진 유도용 자극에 기인한 사람의 감각을 변조하기 위한 뇌자극 신호를 생성할 수 있다. 측정부(210)에서 실제 물리적인 촉감각을 제시할 때의 뇌반응을 측정함에 따라 얻어진 신호 패턴에 기반하며, 신호 생성부(222)는 뇌자극 신호를 생성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌자극 신호의 생성 방법이 하기에서 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 신호 출력부(223)는 생성된 뇌자극 신호를 타겟 영역에 인가할 수 있다. 즉, 타겟 영역에 인가된 뇌자극 신호에 의해 사람의 뇌활동 패턴이 변조될 수 있다. 상기의 인가를 통해, 자극 생성부(221)에 의해 사람에게 가해진 유도용 자극과는 다른 감각, 즉 상기의 변조에 대응하는 다른 감각이 유발될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 신호 출력부(223)는 침습적인 뇌자극 방식 및 비침습적인 뇌자극 방식 중 적어도 하나의 뇌자극 방식을 사용하여 생성된 뇌자극 신호를 사람의 신체로 출력할 수 있다. 예를 들면, 신호 출력부(223)는 침습적인 뇌자극 방식의 뇌피질 뇌파기를 포함할 수 있다. 또는, 신호 출력부(223)는 비침습적인 뇌자극 방식의 경두개자기자극기(TMS: Transcranial Magnetic Stimulation), 경두개직류전기자극기(tDCS: transcranial Direct Current Stimulation) 또는 초음파 뇌자극기를 포함할 수 있다. 신호 출력부(223)의 뇌자극 방식이 어떤 방식인가에 따라 뇌자극의 프로토콜은 상이할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자극 생성부(221)에 의해 사람에게 가해지는 유도용 자극이 사람의 뇌의 일차 체성감각피질을 직접 자극하는 뇌자극일 때, 신호 출력부(223)는 타겟 영역에 대한 추가적인 뇌자극을 통해 사람의 감각을 변조할 수 있다. 다만, 자극 생성부(221)를 먼저 동작시킨 후 신호 출력부(223)를 동작시켜야만 하는 것은 아니고, 동시에 자극 생성부(221) 및 신호 출력부(223)를 동작시킬 수도 있을 것이다.
또한, 신호 출력부(223)가 타겟 후보군 영역(즉, 이차 체성감각피질, 후두정엽피질, 전운동영역 또는 보조운동영역 중 적어도 일부에 대한 추가적인 뇌자극 또는 이차 체성감각피질, 후두정엽피질, 전운동영역, 보조운동영역 중 적어도 두 개의 영역 사이의 경계 영역 중 적어도 일부) 중에서 선택된 타겟 영역에 대한 추가적인 뇌자극을 함에 있어서, 사용자별로 정확한 타겟 영역에 해당 신호(즉, 추가적인 뇌자극 신호)를 출력하기 위해서는, 전술한 측정부(210)의 신호 처리부(212)에 의하여 해당 사용자의 타겟 후보군 영역 중 어느 영역에서 거칠기, 매끄러움, 부드러움, 딱딱함 등의 촉감의 제공에 따라 뇌반응의 변화 정도가 가장 극명한지에 대한 파악이 필요하다.
이와 같은 프로세스에 의해 해당 사용자에 있어서 뇌반응의 변화 정도가 가장 극명한 부위(즉, 변화 정도가 가장 높은 상위 n 개의 부위)에 대한 정보를 획득한 후, 이와 같이 획득된 뇌의 타겟 영역에 신호 출력부(223)가 추가적인 뇌자극을 할 수 있을 것이다.
사람이 인지할 감각을 제어하기 위한 방법
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사람이 인지할 감각을 제어하기 위한 방법의 흐름도이다.
(i) 우선, 자극 생성부(211)는 타겟 영역을 결정하기 위하여 측정용 자극을 사람에게 가할 수 있다(S310). 가령, 측정용 자극은 실제 물리적인 촉감각을 제시하여 자극할 수 있다.
(ii) 다음으로, 신호 처리부(212)는 자극 생성부(211)에 의해 가해지는 측정용 자극에 대한 뇌반응을 뇌반응 신호로서 측정할 수 있다(S320). 신호 처리부(212)는 타겟 영역을 결정하기 위하여, 측정용 자극에 대한 뇌의 반응을 나타내는 뇌반응 신호를 측정할 수 있는데, 구체적으로, 사람의 뇌의 이차 체성감각피질, 후두정엽피질, 전운동영역, 보조운동영역 또는 이차 체성감각피질, 후두정엽피질, 전운동영역, 보조운동영역 중 적어도 두 개의 영역 사이의 경계영역 중 뇌반응의 변화 정도가 가장 극명한 위치를 결정할 수 있다.
(iii) 다음으로, 자극 생성부(221)는 사람에게 유도용 자극을 가할 수 있다(S330). 구체적으로, 자극 생성부(221)는 사람의 뇌의 일차 체성감각피질에 유도용 자극을 인가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자극 생성부(221)에 의해 가해지는 유도용 자극은 물리적인 자극 또는 사람의 뇌에 대한 뇌자극일 수 있다.
(iv) 다음으로, 신호 생성부(222)는 자극 생성부(221)에 의해 사람에게 가해진 유도용 자극에 대한 사람의 감각을 변조하는 뇌자극 신호를 생성할 수 있다(S340). 이에 대해서는 도 4 내지 도 6을 참조로 하여 후술한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 뇌자극 신호는 유도용 자극에 따른 사람의 뇌활동 패턴을 변조하기 위한 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 뇌자극 신호는 단계(S320)에서 측정된 뇌반응 신호에 기반하여 생성될 수 있다. 말하자면, 뇌자극 신호는 단계(S320)에서 측정된 뇌반응 신호의 특성을 토대로 생성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 신호 생성부(222)는 사람의 감각을 변조하는 뇌자극 신호를 생성하기 위하여, 뇌자극 신호의 강도 및 주파수 중 적어도 일부를 조정할 수 있다.
(v) 다음으로, 신호 출력부(223)는 생성된 뇌자극 신호를 사람의 신체(보다 구체적으로, 사람의 뇌의 타겟 영역)에 인가할 수 있다(S350). 상기의 인가를 통해, 자극 생성부(221)에 의해 사람에게 가해진 자극과는 다른 감각이 변조(가령, 다른 감각이 유발되거나 기존의 감각이 억제)될 수 있다. 구체적으로, 신호 출력부(223)는 뇌반응의 변화 정도가 가장 극명한 뇌의 위치에 대한 정보를 참조로 하여 결정된 타겟 영역에 상기 생성된 뇌자극 신호를 인가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기의 단계들(S340 및 S350)은 단계(S330)의 자극이 가해지는 동안에 이루어질 수 있으며, 또는 단계(S330)의 자극이 가하지는 것과 거의 동시에 이루어질 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자극 생성부(221)가 일차 체성감각피질에 뇌자극 신호를 가함과 동시에(또는, 거의 동시에) 신호 출력부(223)는 타겟 영역에 뇌자극 신호를 인가할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 타겟 영역이 복수일 때, 단계(S340)에서 생성된 뇌자극 신호는 타겟 영역 별로 서로 상이할 수 있으며, 단계(S350)에서, 신호 출력부(223)는 타겟 영역 별로 서로 상이한 뇌자극 신호를 출력할 수 있다.
감각의 억제, 활성화 및 변조를 위한 프로토콜
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 감각의 억제를 위한 뇌자극 프로토콜을 나타낸다.
도 4에서, 측정된 뇌반응 그래프(410), 억제 유도 뇌자극 그래프(420) 및 유도된 뇌반응 그래프(430)가 도시되었다. 각 그래프에서 x 축은 시간을 나타내고, y 축은 신호의 진폭(Amplitude)을 나타낸다. 시간의 단위는 초(Second)일 수 있다. 측정된 뇌반응 그래프(410) 및 유도된 뇌반응 그래프(430)의 진폭의 단위는 μV일 수 있고, 억제 유도 뇌자극 그래프(420)의 진폭의 단위는 임의(Arbitrary)의 단위일 수 있다.
측정된 뇌반응 그래프(410)의 신호는 도 3을 참조하여 전술된 단계(S330)에서 가해진 자극에 대한 뇌반응 신호를 나타낼 수 있다. 억제 유도 뇌자극 그래프(420)의 신호는 단계(S340)의 사람의 감각을 변조(여기서는 억제)하는 뇌자극 신호를 나타낼 수 있다. 유도된 뇌반응 그래프(430)의 신호는 단계(S350)에서 억제 유도 뇌자극 그래프(420)의 뇌자극 신호가 사람에게 가해졌을 때, 감각이 억제되도록 유도된 사람의 뇌반응 신호를 나타낼 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감각의 활성화를 위한 뇌자극 프로토콜을 나타낸다.
도 5에서, 측정된 뇌반응 그래프(510), 활성화 유도 뇌자극 그래프(520) 및 유도된 뇌반응 그래프(530)가 도시되었다. 각 그래프에서 x 축은 시간을 나타내고, y 축은 신호의 진폭을 나타낸다. 시간의 단위는 초일 수 있다. 측정된 뇌반응 그래프(510) 및 유도된 뇌반응 그래프(530)의 진폭의 단위는 μV일 수 있고, 활성 유도 뇌자극 그래프(520)의 진폭의 단위는 임의의 단위일 수 있다.
측정된 뇌반응 그래프(510)의 신호는 도 3을 참조하여 전술된 단계(S330)에서 가해진 자극에 대한 뇌반응 신호를 나타낼 수 있다. 활성화 유도 뇌자극 그래프(520)의 신호는 단계(S340)의 사람의 감각을 변조(여기서는 활성화)하는 뇌자극 신호를 나타낼 수 있다. 유도된 뇌반응 그래프(530)의 신호는 단계(S350)에서 활성화 유도 뇌자극 그래프(520)의 뇌자극 신호가 사람에게 가해졌을 때, 감각이 활성화되도록 유도된 사람의 뇌반응 신호를 나타낼 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 신호 출력부(223)가 침습적인 뇌자극 방식 또는 비침습적인 뇌자극 방식을 사용하는 경우, 뇌자극 신호의 자극의 강도 및 주파수에 따라 자극의 대상인 뇌의 영역이 억제 또는 활성화될 수 있다. 말하자면, 단계(S340)의 뇌자극 신호는 자극의 강도 및 주파수에 따라 사람의 뇌의 소정의 영역을 활성화 또는 억제함으로써 감각을 변조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 저주파(예를 들면, 1 내지 3Hz)의 펄스에 의한 비침습적 자극은 뇌활동의 억제를 유도할 수 있다. 말하자면, 신호 생성부(222)는 저주파의 뇌자극 신호를 생성할 수 있고, 저주파의 뇌자극 신호는 뇌활동을 억제할 수 있다. 또한, 고주파의 펄스(예를 들면, 10Hz 이상 또는 4Hz의 델타파)에 의한 비침습적 자극은 뇌활동의 활성화를 유도할 수 있다. 말하자면, 신호 생성부(222)는 고주파의 뇌자극 신호를 생성할 수 있고, 고주파의 뇌자극 신호는 뇌활동을 활성화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명된 뇌자극의 프로토콜은 침습적 뇌자극 및 비침습적 뇌자극에서 사용될 수 있다. 또한, 신호 생성부(222)는 감각의 억제를 위해 사용되는 뇌자극 신호의 생성에 있어서, 기존에 알려진 뇌의 억제 활동(Inhibitory activity)를 유도하는 패러다임을 사용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 감각의 변조를 위한 뇌자극 프로토콜을 나타낸다.
도 6에서, 제1 측정된 뇌반응 그래프(610), 제2 측정된 뇌반응 그래프(620), 차이 기반 뇌자극 그래프(630), 유사 뇌자극 그래프(640) 및 변조된 뇌반응 그래프(650)가 도시되었다. 각 그래프에서, x 축은 시간을, y 축은 진폭을 나타낼 수 있다. 시간의 단위는 초일 수 있다. 제1 측정된 뇌반응 그래프(610), 제2 측정된 뇌반응 그래프(620) 및 변조된 뇌반응 그래프(650)의 진폭의 단위는 μV일 수 있고, 차이 기반 뇌자극 그래프(630) 및 유사 뇌자극 그래프(640)의 진폭의 단위는 임의의 단위일 수 있다.
제1 측정된 뇌반응 그래프(610)의 신호 및 제2 측정된 뇌반응 그래프(620)의 신호는 도 3을 참조하여 전술된 단계(S320)에서 측정된 뇌반응 신호에 대한 사람의 뇌반응 신호를 나타낼 수 있다. 차이 기반 뇌자극 그래프(630)의 신호 및 유사 뇌자극 그래프(640)의 신호는 단계(S340)의 사람의 감각을 변조하는 뇌자극 신호를 나타낼 수 있다. 변조된 뇌반응 그래프(650)의 신호는 단계(S350)에서 차이 기반 뇌자극 그래프(630)의 신호 또는 유사 뇌자극 그래프(640)의 신호가 뇌자극 신호로서 사람에게 가해졌을 때, 감각이 변조되도록 유도된 사람의 뇌반응 신호를 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 신호 출력부(223)가 침습적인 뇌자극 방식을 사용하는 경우, 신호 출력부(223)는 측정용 자극에 대한 뇌반응 신호의 주파수 분포와 유사한 주파수 분포를 갖는 뇌자극 신호를 통해 측정용 자극에 대응하는 소정의 뇌 영역에서의 뇌활성을 유도할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 단계(S310)에서의 측정용 자극은 단계(S340)의 변조에 의해 변조된 감각을 유발하는 자극과 관련이 있을 수 있다. 측정용 자극이 사람에게 가해지면, 단계(S320)에서 측정용 자극에 대한 뇌의 반응을 나타내는 뇌반응 신호가 측정된다. 단계(S340)의 뇌자극 신호는, 단계(S320)에서의 뇌반응 신호와 동일 또는 유사한 신호일 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 신호 출력부(223)가 침습적인 뇌자극 방식을 사용하는 경우, 신호 출력부(223)는 서로 상이한 2개의 측정용 자극들의 각각에 대한 2개의 뇌반응 신호들의 차에 대응하는 뇌자극 신호를 통해 뇌활성을 유도할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른, 서로 상이한 2개의 측정용 자극들의 일 예에 대해서 하기에서 도 8을 참조하여 상세하게 설명된다.
전술된 것과 같이, 단계들(S310 및 S320)의 수행을 통해, 제1 측정용 자극 및 제2 측정용 자극의 각각에 대한 뇌반응 신호인 제1 뇌반응 신호 및 제2 뇌반응 신호가 획득되면, 제1 뇌반응 신호 및 제2 뇌반응 신호의 차인 뇌자극 신호는, 단계(S330)에서 사람에게 가해진 유도용 자극에 대한 사람의 감각을 변조하기 위하여 사용될 수 있다. 결과적으로, 뇌자극 신호는 단계(S330)에서 실제로 가해진 자극과는 다른 감각을 유발시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 감각을 느끼지 못하게 할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 감각의 변조에 사용되는 뇌자극 신호는 뇌에서 30Hz의 이상의 진동 활동을 유발할 수 있는 뇌자극의 신호일 수 있다.
전술된 것과 같은 뇌활동 패턴의 변조를 위한 뇌자극의 프로토콜은 뇌 자극기의 종류 및 상황에 따라 달라질 수 있다. 도 4 내지 도 6을 참조하여 전술된 실시예들은 상기의 변조에 대한 예시일 뿐이고, 본 발명에서의 뇌활동 패턴의 변조에 있어서 반드시 전술된 것과 같은 실시예의 뇌자극의 방식이 사용되어야 하는 것은 아니다.
감각을 가하기 위한 장치
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감각 제시 장치(700)의 구조를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에서, 촉감각 제시 장치(700)는 측정부(210)의 자극 생성부(211) 및 자극부(220)의 자극 생성부(221) 중 하나 이상에 대응할 수 있다. 말하자면, 촉감각 제시 장치(700)는 촉각의 자극을 생성하는 장치일 수 있다. 촉감각 제시 장치(700)는 뇌자도 측정(MEG: Magnetoencephalography)을 가능하게 하기 위하여 플라스틱과 같은 자기장이 발생시키지 않는 소재만으로 제작될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 촉감각 제시 장치(700)는 받침대(710), 원판(720), 센서(730) 및 모터(740)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 받침대(710)는 피측정자인 사람의 신체를 위치시키는 곳일 수 있다. 받침대(710)에 놓이는 신체는 손 또는 손가락 등일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 원판(720)은 서로 다른 촉각의 자극을 가하는 부분일 수 있다. 예를 들면, 원판(720)의 영역들에는 서로 다른 감촉을 가진 물체들이 부착될 수 있다. 원판(720)이 회전함에 따라 받침대(710)에 놓여진 사람의 신체에 서로 다른 촉각의 자극이 가해질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 원판(720)의 구성이 도 8을 참조하여 상세하게 설명된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센서(730)는 원판(720)의 위치를 검출할 수 있다. 센서(730)는 광센서일 수 있다. 센서(730)는 원판(720)의 위치를 식별할 수 있으며, 제어부(도시되지 않음)는 식별된 위치에 따라 원판의 회전 방향 및 회전 속도를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 모터(740)는 원판(720)을 회전시킬 수 있다. 가령, 모터(740)는 자기장을 발생시키지 않는 초음파로 구동될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감각 제시 장치(700)의 원판(720)의 구조 및 동작을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 촉감각 제시 장치(700)의 원판(720)은 서로 상이한 감촉을 갖는 복수의 텍스처의 영역들을 포함할 수 있다. 복수의 텍스처의 영역들은 서로 상이한 거칠기를 가질 수 있다. 도 8에서, 복수의 텍스처의 영역들로서, 제1 텍스처 영역(810) 및 제2 텍스처 영역(820)이 도시되었다. 예를 들면, 제1 텍스처 영역(810)은 거친 표면을 가질 수 있고, 제2 텍스처 영역(820)은 매끄러운 표면을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 촉감각 제시 장치(700)는, 모터(740)에 의해 원판(720)이 회전함에 따라, 복수의 텍스처의 영역들 중 하나의 텍스처의 영역에 사람의 신체를 접촉시킴으로써 사람에게 접촉된 텍스처의 영역의 감촉에 따른 자극을 가할 수 있다. 원판(720)은 시계 방향 및 시계 반대 방향으로 무작위로 회전할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 원판(720)의 회전에 따라 사람에게 가해지는 복수의 텍스처의 영역들의 감촉들은 도 6을 참조하여 전술된 서로 상이한 2개의 측정용 자극들일 수 있다. 서로 상이한 2개의 측정용 자극들이 가해짐에 따라, 2개의 측정용 자극들에 대한 뇌반응 신호들이 획득될 수 있다. 뇌반응 신호는 복수의 뇌영역들에 대해 뇌영역 별로 획득될 수 있다. 예를 들면, 뇌반응 신호는 사람의 뇌의 이차 체성감각피질, 후두정엽피질, 전운동영역, 보조운동영역 또는 이차 체성감각피질, 후두정엽피질, 전운동영역, 보조운동영역 중 적어도 두 개의 영역 사이의 경계영역 별로 획득될 수 있다. 신호 생성부(222)는 2개의 측정용 자극들에 대한 뇌반응 신호에 기반하여 서로 상이한 반응을 나타내는 복수의 뇌 영역들 중 뇌반응의 변화 정도가 가장 극명한 상위 n 개의 타겟 영역에 대해 사용할 뇌자극 프로토콜을 결정할 수 있다. 타겟 영역이 복수인 경우, 신호 생성부(222)는 타겟 영역 별로 뇌자극 프로토콜을 결정할 수 있다. 여기에서, 뇌자극 프로토콜은 활성의 프로토콜 및 억제의 프로토콜을 포함할 수 있다.
예를 들면, 거친 표면의 촉감의 자극에 대한 뇌반응을 유도하고자 하는 경우, 우선, 도 3을 참조하여 전술된 단계(S310)에서, 자극 생성부(211)는 서로 상이한 2개의 측정용 자극들로서 원판(720)의 거친 표면 및 원판(720)의 부드러운 표면을 사람에게 접촉시킬 수 있다. 또한, 단계(S320)에서, 신호 처리부(212)는 거친 표면의 자극에 대한 뇌반응 신호 및 부드러운 표면의 자극에 대한 뇌반응 신호를 측정할 수 있다. 뇌반응 신호들의 측정이 이루어지면, 단계(S330)에서, 자극 생성부(221)는 자극으로서 원판(720)의 매끄러운 표면을 사람에게 접촉시킬 수 있다. 또한, 매끄러운 표면의 접촉이 이루어지고 있는 동안에, 단계(S340)에서, 신호 생성부(222)는 거친 표면의 자극에 의한 뇌반응 신호 및 부드러운 표면에 의한 자극에 대한 뇌반응 신호 중 적어도 하나의 신호에 기반하여 사람이 거친 표면의 촉감을 느끼게 하는 뇌자극 신호를 생성할 수 있다.
전술된 것과 같은 뇌자극 신호의 생성 및 생성된 뇌자극 신호의 출력을 통해, 사람은, 부드러운 표면의 촉감의 자극이 실제 또는 가상으로 가해지고 있음에도 불구하고, 거친 표면의 촉감의 자극에 따른 감각을 느낄 수 있다. 예를 들면, 단계(S330)에서 자극 생성부(221)가 사람의 뇌의 일차 체성감각피질에 대한 직접적인 뇌자극을 가하는 동안에, 단계(S350)에서 신호 출력부(223)는 단계(S320)에서의 결과를 토대로 생성된 뇌자극 신호를 사용하여 타겟 영역에 추가적인 뇌자극을 가할 수 있고, 추가적인 뇌자극을 통해 촉감각을 유도할 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자극 생성부(221)가 가하는 뇌자극은 구체적인 촉감각을 유도할 만큼 정확한 정보를 가지고 있을 필요는 없으며, 가령 신체의 특정 영역(예를 들면, 손가락)에 자극이 들어왔다는 느낌을 주는 정도 또한 가능하다.
또한, 단계(S330)에서 자극 생성부(221)가 가하는 뇌자극이 특정한 촉감각(예를 들면, 거친 촉감)을 유도하는 것이라면, 단계(S340)에서 신호 생성부(222)가 생성하는 뇌자극 신호는 사람에게서 상기의 특정한 촉감각을 억제하는 동시에 다른 촉감각(예를 들면, 매끄러운 촉감)을 유발시키는 신호일 수도 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 서로 상이한 자극들에 대한 뇌반응들의 차이를 나타낸다.
제1 그래프(910) 및 제2 그래프(920)에서, x 축은 시간을 나타내고, y 축은 주파수를 나타낸다. 그래프의 색상은 시각 및 주파수에서의 값을 나타낼 수 있다.
제1 그래프(910) 및 제2 그래프(920)는 서로 상이한 촉감각들에 대한 이차 체성감각피질에서의 뇌반응을 나타낼 수 있다. 제1 그래프(910)는 제1 텍스처에 대한 뇌반응을 나타낼 수 있고, 제2 그래프(920)는 제2 텍스처에 대한 뇌반응을 나타낼 수 있다. 그래프들에서 나타난 것과 같은 뇌반응들의 차이에 토대로, 특정한 촉감(예를 들면, 거칠음, 매끄러움, 부드러움 또는 딱딱함)이 제시되었을 경우의 뇌반응 신호와 유사한 주파수 성분의 뇌반응을 유도하는 뇌자극 신호를 통해 촉감각의 변조가 가능하게 된다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
200: 전자 장치
210: 측정부
211: 자극 생성부
212: 신호 처리부
220: 자극부
221: 자극 생성부
222: 신호 생성부
223: 신호 출력부

Claims (21)

  1. 뇌자극을 통한 감각의 변조를 위한 방법으로서,
    (a) 전자 장치가, 사람의 뇌의 이차 체성감각피질, 후두정엽피질, 전운동영역, 보조운동영역 또는 상기 이차 체성감각피질, 상기 후두정엽피질, 상기 전운동영역, 상기 보조운동영역 중 적어도 두 개의 영역 사이의 경계영역 중 뇌반응의 변화 정도가 가장 극명한 위치를 타겟 영역으로서 결정하는 단계,
    (b) 상기 전자 장치가, 상기 사람의 뇌의 일차 체성감각피질에 유도용 자극을 가하는 단계, 및
    (c) 상기 전자 장치가, 상기 유도용 자극에 대한 상기 사람의 감각을 변조하는 뇌자극 신호를 생성하고 이를 상기 타겟 영역에 인가하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유도용 자극은 물리적인 자극 또는 상기 사람의 뇌에 대한 뇌자극인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 영역은 상기 뇌반응의 변화 정도가 가장 극명한 상위 n 개의 위치로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    상기 타겟 영역을 결정하기 위하여,
    (a0) 상기 전자 장치가, 측정용 자극을 상기 사람에게 가하는 단계; 및
    (a1) 상기 전자 장치가, 상기 측정용 자극에 대한 상기 뇌의 반응을 나타내는 뇌반응 신호를 측정하여, 상기 사람의 뇌의 이차 체성감각피질, 후두정엽피질, 전운동영역, 보조운동영역 또는 상기 이차 체성감각피질, 상기 후두정엽피질, 상기 전운동영역, 상기 보조운동영역 중 적어도 두 개의 영역 사이의 경계영역 중 뇌반응의 변화 정도가 가장 극명한 위치를 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 측정용 자극은 실제 물리적인 촉감각을 제시하여 자극하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 사람의 감각을 변조하는 뇌자극 신호는 상기 뇌반응 신호의 신호의 패턴을 참조하여 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 (a0) 단계에서, 상기 측정용 자극을 상기 사람에게 침습적으로 가하는 경우,
    상기 (a1) 단계는, 상기 사람의 뇌에 삽입된 전극과 신호 패턴을 확인함으로써 상기 뇌반응의 변화 정도가 가장 극명한 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 (a0) 단계에서, 상기 측정용 자극을 상기 사람에게 비침습적으로 가하는 경우,
    상기 (a1) 단계는, 상기 사람의 뇌 내의 신호원과 신호 패턴을 확인함으로써 상기 뇌반응의 변화 정도가 가장 극명한 위치를 결정하되, 해당 신호가 뇌의 어느 부분에서 유발된 것인지를 정확하게 추정하기 위하여 신호원 분석을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 비침습적인 뇌자극인 경우,
    상기 (c) 단계는, 상기 사람의 감각을 변조하는 뇌자극 신호의 자극의 강도와 주파수에 따라 상기 타겟 영역을 활성화하거나 억제할 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 침습적인 뇌자극인 경우,
    상기 (c) 단계는, 상기 사람의 감각을 변조하는 뇌자극 신호의 자극의 강도와 주파수에 따라 상기 타겟 영역을 활성화하거나 억제하거나, 상기 측정된 뇌반응 신호와 유사한 주파수 분포를 보이는 자극을 통해 상기 타겟 영역에서의 뇌활성을 유도하거나, 서로 다른 두 촉감에 대한 뇌반응의 차이만큼의 뇌자극을 제시하여 변조하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  12. 뇌자극을 통한 감각의 변조를 위한 장치로서,
    사람의 뇌의 이차 체성감각피질, 후두정엽피질, 전운동영역, 보조운동영역 또는 상기 이차 체성감각피질, 상기 후두정엽피질, 상기 전운동영역, 상기 보조운동영역 중 적어도 두 개의 영역 사이의 경계영역 중 뇌반응의 변화 정도가 가장 극명한 위치를 타겟 영역으로서 결정하는 측정부, 및
    상기 사람의 뇌의 일차 체성감각피질에 유도용 자극을 가하고, 상기 유도용 자극에 대한 상기 사람의 감각을 변조하는 뇌자극 신호를 생성하고 이를 상기 타겟 영역에 인가하는 자극부
    를 포함하는 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 유도용 자극은 물리적인 자극 또는 상기 사람의 뇌에 대한 뇌자극인 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 타겟 영역은 상기 뇌반응의 변화 정도가 가장 극명한 상위 n 개의 위치로 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 타겟 영역을 결정하기 위하여,
    측정용 자극을 상기 사람에게 가하는 자극 생성부; 및
    상기 측정용 자극에 대한 상기 뇌의 반응을 나타내는 뇌반응 신호를 측정하여, 상기 사람의 뇌의 이차 체성감각피질, 후두정엽피질, 전운동영역, 보조운동영역 또는 상기 이차 체성감각피질, 상기 후두정엽피질, 상기 전운동영역, 상기 보조운동영역 중 적어도 두 개의 영역 사이의 경계영역 중 뇌반응의 변화 정도가 가장 극명한 위치를 결정하는 신호 처리부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 측정용 자극은 실제 물리적인 촉감각을 제시하여 자극하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 자극부는,
    상기 사람의 감각을 변조하는 뇌자극 신호를 상기 뇌반응 신호의 신호의 패턴을 참조하여 생성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 자극 생성부가, 상기 측정용 자극을 상기 사람에게 침습적으로 가하는 경우,
    상기 신호 처리부는, 상기 사람의 뇌에 삽입된 전극과 신호 패턴을 확인함으로써 상기 뇌반응의 변화 정도가 가장 극명한 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 자극 생성부가, 상기 측정용 자극을 상기 사람에게 비침습적으로 가하는 경우,
    상기 신호 처리부는, 상기 사람의 뇌 내의 신호원과 신호 패턴을 확인함으로써 상기 뇌반응의 변화 정도가 가장 극명한 위치를 결정하되, 해당 신호가 뇌의 어느 부분에서 유발된 것인지를 정확하게 추정하기 위하여 신호원 분석을 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 자극부는, 비침습적인 뇌자극을 수행하는 경우, 상기 사람의 감각을 변조하는 뇌자극 신호의 자극의 강도와 주파수에 따라 상기 타겟 영역을 활성화하거나 억제할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 자극부는, 침습적인 뇌자극을 수행하는 경우, 상기 사람의 감각을 변조하는 뇌자극 신호의 자극의 강도와 주파수에 따라 상기 타겟 영역을 활성화하거나 억제하거나, 상기 측정된 뇌반응 신호와 유사한 주파수 분포를 보이는 자극을 통해 상기 타겟 영역에서의 뇌활성을 유도하거나, 서로 다른 두 촉감에 대한 뇌반응의 차이만큼의 뇌자극을 제시하여 변조하는 것을 특징으로 하는 장치.
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