KR102352163B1 - 뇌파 측정 기술을 이용하여 언어 능숙도를 진단하는 방법 - Google Patents

뇌파 측정 기술을 이용하여 언어 능숙도를 진단하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102352163B1
KR102352163B1 KR1020190153431A KR20190153431A KR102352163B1 KR 102352163 B1 KR102352163 B1 KR 102352163B1 KR 1020190153431 A KR1020190153431 A KR 1020190153431A KR 20190153431 A KR20190153431 A KR 20190153431A KR 102352163 B1 KR102352163 B1 KR 102352163B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
user
eeg
word
frequency
diagnosing
Prior art date
Application number
KR1020190153431A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210064805A (ko
Inventor
남기춘
정재범
김준우
이솔빈
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
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 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020190153431A priority Critical patent/KR102352163B1/ko
Priority to PCT/KR2020/012761 priority patent/WO2021107362A1/ko
Publication of KR20210064805A publication Critical patent/KR20210064805A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102352163B1 publication Critical patent/KR102352163B1/ko

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/369Electroencephalography [EEG]
    • A61B5/377Electroencephalography [EEG] using evoked responses
    • A61B5/378Visual stimuli
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/369Electroencephalography [EEG]
    • A61B5/377Electroencephalography [EEG] using evoked responses
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/7475User input or interface means, e.g. keyboard, pointing device, joystick
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B19/00Teaching not covered by other main groups of this subclass
    • G09B19/06Foreign languages
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B5/00Electrically-operated educational appliances
    • G09B5/02Electrically-operated educational appliances with visual presentation of the material to be studied, e.g. using film strip
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2503/00Evaluating a particular growth phase or type of persons or animals
    • A61B2503/12Healthy persons not otherwise provided for, e.g. subjects of a marketing survey

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Psychology (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 뇌파 측정 기술을 이용하여 언어 능숙도를 진단하는 방법은, 어근의 길이 및 어절의 빈도에 기반하여 분류되고 복수의 자극 요소들을 포함하는 자극 목록을 생성하는 단계와, 상기 자극 목록에 포함되는 상기 복수의 자극 요소들을 사용자에게 제공하며 미리 설정된 시간 이후 사용자의 응답을 확인하고, 상기 사용자의 응답에 상응하는 제1 뇌파를 측정하는 단계와, 상기 제1 뇌파와 모국어 화자의 제2 뇌파 사이의 파형을 비교하고, 상기 제1 뇌파와 상기 제2 뇌파의 파형 비교 결과에 따라 상기 사용자의 언어 능숙도를 평가하는 단계를 포함한다.

Description

뇌파 측정 기술을 이용하여 언어 능숙도를 진단하는 방법{METHOD FOR DIAGNOSING LANGUAGE PROFICIENCY USING EEG TECHNOLOGY}
본 발명은 한국어 능숙도 진단을 위한 데이터 베이스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 뇌파 측정 기술을 이용하여 한국어 어절을 인식할 때 나타나는 뇌파 양상을 비교 및 진단하기 위한 사건관련전위 데이터 베이스 및 그 진단 방법에 관한 것이다.
뇌전도(electroencephalogram)는 뇌파의 다른 말로, 뇌의 신경세포가 만들어 내는 전류활동을 기록하는 방법을 의미하며, 두피에 붙인 전극으로 뇌 활동을 탐지하고 기록하는 방법에 관한 것이다.
해부학적 구조로 보면 뇌에는 두개골 밑에 경질막, 거미막, 연질막과 같은 여러 막으로 되어 있는데, 각각 뇌막 사이사이에는 얇은 틈이 있다. 특히 거미막과 연질막 사이에 있는 거미막 밑 공간에는 뇌척수액이 지나가는 매우 중요한 공간이기 때문에 지주막하강이라는 용어가 따로 정해져 있다. 이러한 틈 때문에 뇌의 한 부위에서 뇌파가 방출되어도 틈을 통해 사방으로 퍼져나가기 때문에 뇌 전역에서 뇌 신호가 관찰될 수 있는 것이다.
더불어, 뇌파를 측정하기 위해 한 전극쌍(채널이라 부르며, 채널은 보통 2의 배수로 증가한다)에서 측정한 값으로만 뇌파를 결정하지 않고 뇌에서 발생하는 전기적 신호를 둘 이상의 채널에서 동시에 지속적으로 측정하여 각 채널에서 측정되는 신호 값들의 평균을 분석하여 뇌파를 결정한다.
특히, 특정 자극에 대해 발생하는 뇌전위를 관찰할 때는 전위차별로 구분해서 분석하며, 이를 ERP(event-related potential) 기법이라 한다.
대한민국 공개특허 10-2019-0059826 대한민국 등록특허 10-1509727
본 발명에서는 사건관련전위(ERP) 분석을 통해 한국어 학습자의 능숙도를 뇌 신경학적으로 진단하는 방법을 제안한다.
본 발명의 실시예에 따른 뇌파 측정 기술을 이용하여 언어 능숙도를 진단하는 방법은, 어근의 길이 및 어절의 빈도에 기반하여 분류되고 복수의 자극 요소들을 포함하는 자극 목록을 생성하는 단계와, 상기 자극 목록에 포함되는 상기 복수의 자극 요소들을 사용자에게 제공하며 미리 설정된 시간 이후 사용자의 응답을 확인하고, 상기 사용자의 응답에 상응하는 제1 뇌파를 측정하는 단계와, 상기 제1 뇌파와 모국어 화자의 제2 뇌파 사이의 파형을 비교하고, 상기 제1 뇌파와 상기 제2 뇌파의 파형 비교 결과에 따라 상기 사용자의 언어 능숙도를 평가하는 단계를 포함한다.
실시예에 따라, 상기 미리 설정된 시간은 250ms일 수 있다. 실시예에 따라, 상기 복수의 자극 요소들 각각은 3음절 동사 어절로 구성되고, 상기 어근의 길이는 1음절 또는 2음절 중에서 하나로 설정되고, 상기 어절의 빈도는 350회 이상 출현 시 고빈도, 100~150회 출현 시 중빈도, 10~15회 출현 시 저빈도로 설정될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 복수의 자극 요소들은 상기 언어에서 사용되는 의미 형태소 및 문법 형태소를 랜덤하게 추출한 3음절의 조합일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 사용자의 응답은 상기 복수의 자극 요소들의 디스플레이에 대한 사용자 입력일 수 있다.
상기 뇌파 측정 기술을 이용하여 언어 능숙도를 진단하는 방법은 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
본 발명은 어절에 대한 어휘 판단 과제 시 뇌파 활성화 양상을 신경학적으로 측정 및 분석하여 행동 양상만으로 측정하기 어려운 한국어 학습자의 한국어 능숙도를 진단할 수는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 뇌파 측정 기술을 이용하여 언어 능숙도를 진단하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 뇌파 측정을 위해 복수의 채널들이 부착되는 두피의 모습을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 모국어 화자의 사건관련전위 파형을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 사용자가 뇌파 측정 기술을 이용하여 언어 능숙도를 진단하는 모습을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시(present disclosure)를 설명한다. 본 개시는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.
본 개시 가운데 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 개시된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 개시에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시에서 "또는" 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 또는 B"는, A를 포함할 수도, B를 포함할 수도, 또는 A 와 B 모두를 포함할 수도 있다.
본 개시 가운데 "제 1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들이 본 개시의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분 짓기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는 모두 사용자 기기이며, 서로 다른 사용자 기기를 나타낸다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
본 개시에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
사건관련전위(Event-related potentials, ERP)란 자극이 제시되고 과제가 진행될 동안의 뇌파 신호를 평균화하여 지각, 주의, 인지 처리 과정 등을 측정하는 방법으로 비침습적이고 시간 해상도가 뛰어나므로 다양한 기술 분야에서 활용될 수 있다.
사건관련전위는 행동 관찰 및 측정과 비교하여 자극-반응 간의 처리 과정에 대한 연속적 측정이 가능하며, 행동 변화가 없을 때에도 처리 과정을 측정할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 뇌파 측정 기술을 이용하여 한국어 어절을 인식할 때 나타나는 뇌파 양상을 비교 및 진단하여 한국어 화자의 한국어 능숙도를 진단하는 방법을 제안한다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위해 사용되는 용어에 대한 정리는 다음과 같다.
먼저, 형태소는 언어에 있어서 어휘적 의미 및 문법적 의미 상의 "최소 의미 단위"를 의미한다. 형태소 분석이란 형태소 보다 단위가 큰 언어 단위인 어절, 혹은 문장을 최소 의미 단위인 형태소로 분절하는 과정이다.
또한, 어간은 용언에서 어휘의 의미가 들어 있고 어미와 결합하는 부분을 의미한다. 어미는 용언의 어간에 결합하여 문법적인 기능을 담당하는 부분을 의미한다. 예를 들어, "가고 싶다"라는 문장에서, 어간은 "가-", "싶-"이고, 어미는 "-고". "-다"이다.
또한, 어절은 띄어쓰기의 단위를 의미하고, 어근은 복합어 중 의미의 중심부분을 의미한다. 예를 들어, "가고 싶다"라는 문장은 2개의 어절로 구성된다. "시아버지"라는 단어에서 "시-"는 접사이고 "-아버지"는 어근이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 뇌파 측정 기술을 이용하여 언어 능숙도를 진단하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1을 참조하면, S10 단계에서, 어근의 길이 및 어절의 빈도에 기반하여 분류되고 복수의 자극 요소들을 포함하는 자극 목록이 생성될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 복수의 자극 요소들 각각은 3음절 동사 어절로 구성될 수 있다. 또한, 상기 어근의 길이는 1음절 또는 2음절 중에서 하나로 설정될 수 있고, 상기 어절의 빈도는 350회 이상 출현 시 고빈도, 100~150회 출현 시 중빈도, 10~15회 출현 시 저빈도로 설정될 수 있다.
다른 실시예에 따라, 상기 복수의 자극 요소들은 상기 언어에서 사용되는 의미 형태소 및 문법 형태소를 랜덤하게 추출한 3음절의 조합일 수 있다.
다만, 복수의 자극 요소들의 구성 방법, 어근의 길이 설정, 어절의 빈도 설정은 설계 사양에 따라 다양하게 구현될 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 자극 요소들 각각은 3음절을 초과하는 어절로 구성될 수 있다. 또한, 상기 어근의 길이는 3음절 이상으로 설정될 수 있다. 상기 어절의 빈도를 분류하는 고빈도, 중빈도, 저빈도의 기준값 역시 설계 목적에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
S20 단계에서, 상기 자극 목록에 포함되는 상기 복수의 자극 요소들이 사용자에게 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 자극 요소들이 전자 장치에 디스플레이되고 사용자는 이를 확인할 수 있다.
상기 자극 목록은 세종말뭉치(1500만 어절 규모, 김흥규, 강범모, 2009)에서 발췌한 3음절 동사 어절을, 어절 빈도(고/중/저)와 어근의 길이(1/2음절)를 기준으로 6 조건 당 20-30개 정도로 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 자극 목록은 아래의 표 1과 같이 구성될 수 있다.
[표 1]
Figure 112019121821076-pat00001
빈도 기준은 350회 이상 출현 시 고빈도, 100~150회 출현 시 중빈도, 10~15회 출현 시 저빈도로 설정하며, 어근의 길이는 문법 형태소를 제외한 의미 형태소의 음절 수를 기준으로 한다. 동일한 수의 유사어절 목록은 한국어에서 사용되는 의미 형태소 및 문법 형태소를 무작위로 추출하여 3음절 조합을 생성될 수 있다.
예를 들어, 상기 유사어절 목록은 아래의 표 2와 같이 구성될 수 있다.
[표 2]
Figure 112019121821076-pat00002
S30 단계에서, 상기 복수의 자극 요소들를 상기 사용자에게 제공한 이후 미리 설정된 시간(예를 들어, 250ms) 이후 상기 사용자의 응답에 상응하는 제1 뇌파가 측정될 수 있다. 이때, 상기 사용자는 뇌파 측정을 위한 측정 장치를 두피에 부착(또는 착용)할 수 있다.
형태소적으로 복잡한, 파생 및 굴절어의 경우, 형태소 분절 처리 가설에 의해 형태소 요인에 따라 자극 제시 후 약 250ms 구간에서 부적 파형을 보이는 N250효과로 나타날 수 있다. 이때, N250효과는 어절 전체의 출현 빈도에 따라 영향을 받을 수 있다.
한국어와 유사하게 파생 및 굴절이 빈번하게 나타나는 언어인 핀란드어의 모국어 화자는 단일 형태소 단어와 굴절어 처리에서 빈도에 따라 사건관련전위 파형의 차이가 나타났지만, 핀란드어-스웨덴어 이중언어 화자는 이 차이가 나타나지 않았다.
한국어 모국어 화자는 시각으로 제시되는 어절의 빈도 및 어근 길이에 따라 어절의 형태소를 분절 처리의 효과와 그 시간대가 상이하고, 특히 N250에서 어절의 빈도에 따라 어근 길이에 따른 진폭의 차이가 다르게 나타날 것이지만, 한국어 능숙도가 낮은 한국어 학습자의 경우에는 어간 길이에 따른 차이가 빈도의 영향을 받지 않고 나타날 것이다.
상기 사용자의 응답은 상기 복수의 자극 요소들이 전자 장치에 디스플레이될 때 이에 대한 사용자의 키보드 입력 응답일 수 있다.
예를 들어, 응시점 500ms, 빈 칸 200ms, 자극 1500ms, 눈 깜빡임 슬라이드 1500ms 의 절차로 제시하며, 한국어에서 사용 가능한 어절이 화면에 나타날 때는 오른손 검지로 키보드의 '/' 버튼을, 비단어일 때는 'z' 버튼을 누르도록 할 수 있다.
S40 단계에서, 상기 제1 뇌파와 모국어 화자의 제2 뇌파 사이의 파형을 비교하고, S50 단계에서, 상기 제1 뇌파와 상기 제2 뇌파의 파형 비교 결과에 따라 상기 사용자의 언어 능숙도가 평가될 수 있다.
실시예에 따라, 언어 능숙도 진단 방법의 사용자로부터 측정된 제1 뇌파와 모국어 화자의 제2 뇌파 간 파형의 유사도 정도에 따라 상기 사용자의 언어 능숙도가 평가될 수 있다. 상기 제1 뇌파와 상기 제2 뇌파 각각의 파형이 유사할수록 사익 사용자의 언어 능숙도가 높게 평가될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 뇌파 측정을 위해 복수의 채널들이 부착되는 두피의 모습을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 모국어 화자의 사건관련전위 파형을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 32개의 Ag/AgCl 전극 채널(Fp1, Fp2, F3, F4, C3, C4, P3, P4, O1, O2, F7, F8, T7, T8, P7, P8, Fz, Cz, Pz, FC1, FC2, CP1, CP2, FC5, FC6, CP5, CP6, TP9, TP10)이 뇌파 측정을 위해 사용될 수 있다.
예를 들어, 뇌파 측정 전 브레인앰프(BrainAmp amplifier)와 이지 캡(Easy Cap)을 이용하여 10-20개의 시스템의 배열 방식으로 32개의 채널을 두피에 부착한 후, 레퍼런스 전극을 좌우 유양돌기에, 수직안구전도 전극은 오른쪽 눈 밑에 붙이고, 모든 전극의 저항을 10kΩ으로 유지하여 뇌파를 기록할 수 있다.
도 3을 참조하면, 모국어 화자 데이터는 자극 제시 후 약 250ms후에 부적 파형을 보이는 N250에서 어근 길이에 따른 전위 차이를 보이는데, 어근 길이가 짧을 때 부적 파형이 크게 나타났으며, 빈도 조건에 따라 이 차이가 나타나는 시간대가 상이하게 나타난다.
어절 빈도가 높은 경우 이른 시간대(188-236ms)에, 낮은 경우 보다 늦은 시간대(284-332ms)에, 어절 빈도가 고빈도와 저빈도의 중간일 경우 세 시간대(188-236, 236-284, 284-332ms)에서 이 차이가 유의한 것으로 나타난다.
N250에서의 뇌파와 활성화되는 반구를 정상군과 비교 분석하기 위해, MATLAB의 EEGLAB toolbox를 활용하여 250 Hz로 샘플된 데이터를 눈, 근육의 움직임을 제거하고, FIR bandpass filter를 이용하여 0.1~ 30 Hz로 디지털 필터 처리한 뒤, 자극 제시 시점 기준 -100ms부터 900ms 에폭을 기준으로 평균화하고 48ms 구간의 전극별 전위를 조건별로 나누어 6개의 전극 집단[좌측 전두(F3, FC1, FC5), 우측 전두(F4, FC2, FC6), 좌측 중앙(C3, CP1, CP5), 우측 중앙(C4, CP2, CP6), 좌측 후두(P3, P7), 우측 후두(P4, P8)]별로 평균을 구한다.
어절의 빈도(3: 고, 중, 저), 어근의 길이(2: 1/2음절), 뇌 영역(3: 전두, 중앙, 후두), 좌우반구(2: 좌/우)의 요인의 영향을 반복측정분산분석을 통해 분석한 후, 모국어 화자와 같은 조건별 변화가 나타나는지 비교할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 사용자가 뇌파 측정 기술을 이용하여 언어 능숙도를 진단하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, Ag/AgCl 전극이 부착된 32 채널캡(channel cap) (Neuroscan Quik-Cap 32)을 이용하여 인터내셔널 10-20 시스템(International 10-20 system)에서 명시된 32개 부위중 머리 중심선(Midline)에 해당하는 6개 부위(Oz, Pz, CPz, Cz, FCz, Fz)의 뇌파가 측정될 수 있다.
노이즈로 작용할 수 있는 눈깜빡임의 효과를 관찰하기 위해 VEOG(Vertical electro-oculogram)와 HEOG(Horizontal electrooculogram)를 동시에 측정한다. 양쪽 귓볼(Earlobe)을 참조 전극으로 이용하며, 전액골 앞부분(Prefrontal)과 이마(Frontal)의 중앙에 접지 전극(Ground electrode)를 부착한다. 뇌파 데이터의 샘플링속도 (Sampling rate)는 500 Hz, 게인(Gain)은 500으로 설정한다. 0.05-100Hz 아날로그 대역통과 필터(Analog bandpass filter)를 적용한다. 전극의 임피던스(Impedance)는 5 kΩ이하가 되도록 유지하며, 자극이 제시되는 시점을 뇌파 파형과 함께 기록한다.
본 발명의 실시예들에 따른 한국어 능력 진단 방법은 외국어 학습 포털 사이트 또는 스마트폰(또는 태블릿)에거 구동 가능한 어플리케이션(application)으로 구현될 수 있다.
상기 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 데이터 구조, 프로그램 명령, 혹은 데이터 파일은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 다양한 수단을 통하여 기록될 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치를 포함할 수 있다.
컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예로는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.
본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 개시의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 개시의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 개시의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 개시의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 개시의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

  1. 뇌파 측정 기술을 이용하여 컴퓨터에 의해서 수행되는 언어 능숙도를 진단하는 방법에 있어서,
    어근의 길이 및 어절의 빈도에 기반하여 분류되고 복수의 자극 요소들을 포함하는 자극 목록을 생성하는 단계;
    상기 자극 목록에 포함되는 상기 복수의 자극 요소들을 사용자에게 제공하며 미리 설정된 시간 이후 사용자의 응답을 확인하고, 상기 사용자의 응답에 상응하는 제1 뇌파를 측정하는 단계; 및
    상기 제1 뇌파와 모국어 화자의 제2 뇌파 사이의 파형을 비교하고, 상기 제1 뇌파와 상기 제2 뇌파의 파형 비교 결과에 따라 상기 사용자의 언어 능숙도를 평가하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 자극 요소들은 ⅰ) 모두 기 설정된 음절 길이를 동일하게 갖되, 어근의 길이 및 어절의 빈도에 기반하여 분류되는 동사 어절 및 ⅱ) 상기 기 설정된 음절 길이를 갖되, 랜덤하게 추출된 의미 형태소 및 문법 형태소를 갖는 유사 어절 포함하고,
    상기 사용자의 응답은 상기 동사 어절 및 상기 유사 어절 중 상기 동사 어절이 제시되었을 때 생성되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 의해서 수행되는 언어 능숙도를 진단하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 미리 설정된 시간은 250ms인 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 의해서 수행되는 언어 능숙도를 진단하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기 설정된 음절 길이는 3음절이고, 상기 어근의 길이는 1음절 또는 2음절 중에서 하나로 설정되고, 상기 어절의 빈도는 350회 이상 출현 시 고빈도, 100~150회 출현 시 중빈도, 10~15회 출현 시 저빈도로 설정되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 의해서 수행되는 언어 능숙도를 진단하는 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 사용자의 응답은 상기 복수의 자극 요소들의 디스플레이에 대한 사용자 입력인 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 의해서 수행되는 언어 능숙도를 진단하는 방법.
  6. 제1항에 기재된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
KR1020190153431A 2019-11-26 2019-11-26 뇌파 측정 기술을 이용하여 언어 능숙도를 진단하는 방법 KR102352163B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190153431A KR102352163B1 (ko) 2019-11-26 2019-11-26 뇌파 측정 기술을 이용하여 언어 능숙도를 진단하는 방법
PCT/KR2020/012761 WO2021107362A1 (ko) 2019-11-26 2020-09-22 뇌파 측정 기술을 이용하여 언어 능숙도를 진단하는 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190153431A KR102352163B1 (ko) 2019-11-26 2019-11-26 뇌파 측정 기술을 이용하여 언어 능숙도를 진단하는 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210064805A KR20210064805A (ko) 2021-06-03
KR102352163B1 true KR102352163B1 (ko) 2022-01-19

Family

ID=76129741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190153431A KR102352163B1 (ko) 2019-11-26 2019-11-26 뇌파 측정 기술을 이용하여 언어 능숙도를 진단하는 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102352163B1 (ko)
WO (1) WO2021107362A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102381987B1 (ko) * 2019-09-27 2022-03-31 고려대학교 산학협력단 한국어 동사의 규칙성을 이용한 외국인 학습자 한국어 능숙도 진단 시스템 및 진단 방법
KR102664032B1 (ko) 2021-11-01 2024-05-08 고려대학교 산학협력단 뇌파 측정 기술을 이용하여 언어 능숙도를 진단하는 언어 능숙도 진단 장치 및 그 동작방법
KR102614795B1 (ko) * 2021-11-29 2023-12-19 고려대학교 산학협력단 세타파의 주기에 기초하여 단어를 학습하는 단어 학습 장치 및 그 동작방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101796743B1 (ko) * 2016-07-21 2017-11-10 서울대학교산학협력단 뇌반응을 이용한 언어 이해력 평가 시스템 및 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7647098B2 (en) * 2005-10-31 2010-01-12 New York University System and method for prediction of cognitive decline
KR101509727B1 (ko) 2013-10-02 2015-04-07 주식회사 시스트란인터내셔널 자율학습 정렬 기반의 정렬 코퍼스 생성 장치 및 그 방법과, 정렬 코퍼스를 사용한 파괴 표현 형태소 분석 장치 및 그 형태소 분석 방법
KR102028797B1 (ko) * 2017-03-02 2019-10-04 이화여자대학교 산학협력단 퇴행성 질환의 조기 발견을 위한 언어능력진단 시스템, 방법 및 이를 제공하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독가능한 기록매체
KR101954887B1 (ko) * 2017-03-30 2019-03-06 주식회사 마이소사이어티 다문화 구성원을 위한 대안 단어 추천 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램
KR102042991B1 (ko) 2017-11-23 2019-11-11 숙명여자대학교산학협력단 한국어 접사 기반 토크나이징 장치 및 그 방법
KR101939537B1 (ko) * 2018-07-13 2019-01-24 서울대학교산학협력단 뇌 자극을 통한 기억 향상 방법 및 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101796743B1 (ko) * 2016-07-21 2017-11-10 서울대학교산학협력단 뇌반응을 이용한 언어 이해력 평가 시스템 및 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Kwon Y etc., Time Course of Word Frequency and Word Length Effect in Visual Word Recognition. The Journal of Linguistics Science. Vol.69, pp.43~62, (June, 2014)*

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021107362A1 (ko) 2021-06-03
KR20210064805A (ko) 2021-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102352163B1 (ko) 뇌파 측정 기술을 이용하여 언어 능숙도를 진단하는 방법
Riccio et al. Attention and P300-based BCI performance in people with amyotrophic lateral sclerosis
Klimesch et al. Episodic retrieval is reflected by a process specific increase in human electroencephalographic theta activity
US9792823B2 (en) Multi-view learning in detection of psychological states
Chandrasekaran et al. Mismatch negativity to pitch contours is influenced by language experience
Ghosh Hajra et al. Developing brain vital signs: initial framework for monitoring brain function changes over time
Ogino et al. Analysis of prefrontal single-channel EEG data for portable auditory ERP-based brain–computer interfaces
WO2021237429A1 (en) A systematic device and scheme to assess the level of consciousness disorder by using language related brain activity
Kong et al. P200 can be modulated by orthography alone in reading Chinese words
Su et al. Taking a radical position: evidence for position-specific radical representations in Chinese character recognition using masked priming ERP
Erlbeck et al. Basic discriminative and semantic processing in patients in the vegetative and minimally conscious state
Tan Using a low-cost eeg sensor to detect mental states
Steinberg et al. Preattentive phonotactic processing as indexed by the mismatch negativity
Bann et al. Event related potentials reveal early phonological and orthographic processing of single letters in letter-detection and letter-rhyme paradigms
Chang et al. Incremental learning of Chinese orthography: ERP indicators of animated and static stroke displays on character form and meaning acquisition
Nemrodov et al. ERP evidence of hemispheric independence in visual word recognition
Donchin et al. Cognitive psychophysiology and preparatory processes: A case study
Ho et al. Electrophysiological evidence for the integral nature of tone in mandarin spoken word recognition
Jahangiri et al. A novel EEG-based four-class linguistic BCI
Fadzal et al. Frequency analysis of EEG signal generated from dyslexic children
Kousaie et al. A behavioral and electrophysiological investigation of the effect of bilingualism on lexical ambiguity resolution in young adults
Leikin et al. Effects of accelerated reading rate on syntactic processing of Hebrew sentences: Electrophysiological evidence
Fadzal et al. Comparison between characteristics of EEG signal generated from dyslexic and normal children
Ren et al. Phonological activation in chinese reading: an event-related potential study using low-resolution electromagnetic tomography
Eviatar et al. Interactions of lexical and conceptual representations: Evidence from EEG

Legal Events

Date Code Title Description
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right