KR20190061762A

KR20190061762A - 행동활성화체계 및 행동억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법

Info

Publication number: KR20190061762A
Application number: KR1020170160458A
Authority: KR
Inventors: 김원식; 박기완; 김예리
Original assignee: 한국표준과학연구원
Priority date: 2016-11-25
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2019-06-05
Also published as: KR102181680B9; KR20190061762A9; KR102181680B1

Abstract

본 발명은 행동활성화체계 및 행동억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법에 관한 것으로서, 행동활성화체계(behavioral activation system: BAS) 및 행동억제체계(behavioral inhibition system: BIS) 관련 주관적 설문평가와, 국제정서사진체계(IAPS: international affective picture system)에 반응하는 뇌파 Power, 심전도, 호흡, 동공크기, 실수에 따른 유발뇌파 등을 측정하고 각 지표별 BAS 타입 또는 BIS 타입의 판단기준을 모두 만족하는 경우에만 BAS 타입 또는 BIS 타입으로 분류함으로써 그 분류의 신뢰도를 향상시켰고, 뿐만 아니라 분류된 BAS 타입과 BIS 타입의 검증을 위하여 기능성 게임의 보상과 처벌 사건에서 각각 주의 집중도를 평가하는 것을 특징으로 하는 행동활성화 및 억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법에 관한 것이다.

Description

행동활성화체계 및 행동억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법{Method screening human prone to addiction by measuring biomedical signals based on behavioral activation and inhibition systems}

본 발명의 행동활성화체계 및 행동억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법은 마약, 도박 등의 부정적 몰입(중독) 상태 또는 과학, 예술 등 특정한 분야에서 두각을 나타내는 긍정적 몰입 상태로 빠져들기 취약한 성향을 갖는 사람을 선별하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사람의 행동활성화체계(behavioral activation system: BAS) 및 행동억제체계(behavioral inhibition system: BIS) 민감성을 설문지로 평가하고, 개인의 특성으로서 안정상태(baseline)의 전전두엽(prefrontal cortex: PFC) 비대칭성과 보상 및 처벌 상황 각각에 반응하는 다양한 생체신호들을 측정/분석함으로써, 상기 몰입에 취약한 성향을 보다 객관적이고 정확하게 평가할 수 있는 행동활성화체계 및 행동억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법에 관한 것이다.

여러 연구자들은 뇌의 기능과 성격을 바탕으로 인간 개개인의 행동과 정서를 분석하였는데, Gray(비특허문헌 1)는 개인의 행동과 정서에 기초가 되는 두 가지 일반적인 동기체계로서 행동활성화체계(BAS)와 행동억제체계(BIS)를 제안하였다. Sutton과 Davidson(비특허문헌 2)은 전전두엽의 비대칭성에 대한 전기생리적 측정을 통하여, Carver와 White(비특허문헌 3)에 의해 Gray의 행동억제와 행동활성화 개념을 반영시켜 고안된 자기-보고(self-report) 평가 점수를 예측할 수 있음을 입증하였다. 안정 상태에서 좌측 전전두엽이 더 활성화된 사람은 긍정적 감성유발 장면에 더욱 긍정적 감성을 보인 반면, 우측 전전두엽이 더 활성화된 사람에서는 부정적 감성유발 장면에 더욱 부정적 감성이 나타났다(비특허문헌 4). 또한 시각 자극을 이용하여 부정적 감성을 유발시키면 우측의 전전두엽과 전측두엽의 활성화가 상대적으로 더 증가하는 반면에 긍정적 감성을 유발시키면 좌측의 전전두엽과 전측두엽의 활성화가 상대적으로 더 증가한다는 사실이 밝혀졌다(비특허문헌 5).

Tomarken, Davidson, Wheeler, 그리고 Kinney(비특허문헌 6)는 90명의 정상적인 성인을 대상으로 안정상태에서 뇌파를 측정한 뒤 전전두엽의 활성도를 평가하기 위하여 알파파 대역(8-13 Hz)의 Power를 계산하였다. 그 이유는 알파파 대역의 Power가 뇌 피질의 활성화 정도에 반비례하기 때문이다(비특허문헌 7). Tomarken 등의 연구에서 알파파 대역의 Power로부터 구한 전전두엽의 비대칭적 활성화가 성격평가의 지표로 사용될 수 있음이 입증되었으며, 이러한 이유들 때문에 전전두엽의 비대칭적 활성화를 나타내기 위한 전전두엽 편측치(asymmetry score: AS)가 성격평가의 지표로서 제안되었다(비특허문헌 4). 이 전전두엽 편측치는 우측 전전두엽의 알파파 대역 Power를 log 변환시킨 값으로부터 좌측 전전두엽에서 같은 방법으로 구한 값을 빼어서 얻는다. Sutton과 Davidson(비특허문헌 2)은 13쌍의 두피전극에 대한 전전두엽 편측치를 계산함으로써 안정 상태에서 좌측 전전두엽이 상대적으로 활성화된 피험자들이 더 높은 BAS 민감도를 갖는다는 사실을 발견했다. 최근 연구(Begnoche et al., 2016)(비특허문헌 8)에서 실수유발뇌파(error related negativity: ERN)의 진폭이 BIS 타입에서 더 크게 나타났는데, 이는 기존 연구에서 BIS 타입은 실패나 손실경험에 더 민감하게 반응한다는 결과와 일치한다.

한편, 개인 성향에 따른 중독 경로는 크게 2가지로 분류할 수 있는데 하나는 BAS 타입에서 주로 승리나 성취 경험을 통해 ‘과도한 쾌각성(흥분)’을 경험하고, 그 경험이 ‘복잡한 중독대상(게임, 도박) 자극정보’와 상호작용하여 자아고갈(自我枯渴: ego-depletion)을 초래하며, 그 결과 의사결정시 heuristic mode를 과도하게 이용하도록 만들어서 합리적 판단에 의한 자기-통제(조절) 능력을 회손시키는 결과를 초래한다. 이 과정에서 경험한 성공/승리 및 성취가 기억 속에 남아서 그 흥분과 즐거움을 다시 맛보기 위해 부정적 몰입(중독) 대상으로 돌아가고자 하는 충동(갈망)을 유도한다. 또 다른 하나는 BIS 타입에서 주로 실패/패배나 손실 경험을 통해 ‘과도한 불쾌각성(긴장, 스트레스)’을 경험하고, 그 경험이 ‘복잡한 중독대상(게임, 도박) 자극정보’와 상호작용하여 자아고갈을 초래하며, 그 결과 의사결정시 heuristic mode를 과도하게 이용하도록 만들어서 합리적 판단에 의한 자기-통제(조절) 능력을 회손시키는 결과를 초래한다. 이 과정에서 경험한 실패/패배 및 손실이 기억 속에 남아서 손실 만회를 위해 다시 부정적 몰입(중독) 대상으로 돌아가고자 하는 충동(갈망)을 유도한다. 그러나, BAS 타입 또는 BIS 타입을 평가하는 각각의 방법들은 사람의 심리상태에 의존하므로 주관적인 단점이 있을 뿐만 아니라 평정상태 구현이 어려운 이유 등으로 그 재현성이 낮아서 실질적 활용이 제한적이다.

선행특허로는 몰입 취약성을 조기에 선별하는 발명은 찾기가 어렵고, 대신에 중독자를 판별하는 국내등록특허 제10-1530494호가 있다. 이와 관련해서, 뇌파의 사건유발전위를 측정하여 과몰입 중증 정도를 분류하는 연구가 있었다(이재윤, 강행봉. 멀티미디어학회논문지. 2014; 17(11):1325-1334, ‘EEG 및 ERP를 이용한 인터넷 게임 과몰입 분석).

그렇지만, 본 발명에서 제안하는 바와 같이, 부정적 몰입에 유혹되기 전에 긍정적 몰입으로 유도하기 위하여 몰입에 취약한 성향을 조기에 선별하는 방법은 선행된 바 없다.

국내등록특허 제10-1530494호(등록일자 2015.06.15.)

Gray JA, Brain systems that mediate both emotion and cognition. Cognition and Emotion. 1990;4:269-288. Sutton SK, Davidson RJ. Prefrontal brain asymmetry: a biological substrate of the behavioral approach and inhibition systems. Psychological Science. 1997;8(3):204-210. Carver CS, aWhite TL. Behavioral inhibition, behavioral activation, and affective response to impending reward and punishment: BIS/BAS scales. Journal of Personality and Social Psychology. 1994;67:219-333. Wheeler RE, Davidson RJ, Tomarken AJ. Frontal brain asymmetry and emotional reactivity: a biological substrate of affective style. Psychophysiology. 1993;30:82-89. Davidson RJ, Ekman P, Saron C, Senulis J, Friesen VV. Approach / withdrawal and cerebral asymmetry: emotional expression and brain physiology. Journal of Personality and Social Psychology. 1990;58:330-341. Tomarken AJ, Davidson RJ, Wheeler RE, Kinney L. Psychometric properties of resting anterior EEG asymmetry: temporal stability and internal consistency. Psychophysiology. 1992;29:576-592. Simons RF, Detenber BH, Cuthbert BN, Schwartz DD, Reiss JE. Attention to television: alpha power and its relationship to image motion and emotional content. Media Psychol. 2003;5(3): 283-301. Begnoche JP, Brooker RJ, Vess M. EEG asymmetry and ERN: Behavioral outcomes in preschoolers. PLOSONE. 2016;11(5):1-16.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 마약, 도박 등의 중독 현상을 부정적인 몰입 상태로, 특정한 분야에서 두각을 나타내는 현상을 긍정적인 몰입 상태로 각각 재정의 하고, 몰입에 취약한 성향을 조기에 선별하여 그 대상을 잘 선택하도록 하여 긍정적인 몰입 상태로 유도시킬 수 있는 행동활성화체계 및 행동억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 행동활성화 및 억제체계 기반 주관적 설문평가와 다차원적 생체신호를 함께 측정하여 그 일관성을 평가함으로써 BAS 타입과 BIS 타입 분류의 신뢰성을 향상시키는 몰입 취약 성향 선별방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 보상 또는 처벌에 과민하여 몰입에 취약한 성향으로 판별될 경우 최종적으로 기능성게임(serious game)의 보상과 처벌 사건 각각에 대한 주의 집중도를 생체신호를 측정하여 평가함으로써 몰입에 취약한 성향을 판별한 결과의 검증까지 포함하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 행동활성화체계 및 행동억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법은, 피험자에게 기설정된 설문 정보를 제공하여, BAS 타입인지 BIS 타입인지 구분하는 설문 단계; 상기 피험자의 생체신호를 측정하여, 상기 피험자의 주의 집중도를 판단하는 생체신호 측정단계; 및 상기 피험자에게 기설정된 게임 정보를 제공한 후 실행시켜, 상기 게임 정보가 실행됨에 따라 변화되는 상기 피험자의 생체신호를 측정하여 피험자의 몰입 정도를 판단하는 게임실험 단계;를 포함한다.

여기서 상기 설문 단계부터 상기 생체신호 측정단계까지 모두 BAS 타입으로 판별된 뒤, 상기 게임실험 단계의 보상 사건에서 높은 주의 집중도가 관측되어 BAS 타입으로 검증되면, 상기 피험자를 극BAS 타입으로 최종 판단하고, 상기 설문 단계부터 상기 생체신호 측정단계까지 모두 BIS 타입으로 판별된 뒤, 상기 게임실험 단계의 처벌 사건에서 높은 주의 집중도가 관측되어 BIS 타입으로 검증되면, 상기 피험자를 극BIS 타입으로 최종 판단하고, 상기 극BAS 타입 또는 상기 극BIS 타입으로 최종 판단되면, 몰입 취약 성향으로 선별할 수 있다.

그리고 상기 생체신호 측정단계는, 전전두엽 비대칭성, 전두엽 비대칭성, 동공크기, ERN 진폭 중 적어도 하나를 측정하여 상기 피험자의 주의 집중도를 판단할 수 있다.

또한, 상기 생체신호 측정단계는, 주의 집중도, 쾌-불쾌와 각성-이완 정도를 평가하기 위하여 전두엽과 두정엽 부분을 5개 영역으로 나누어 각 영역별 전극 위치들에서 알파파 대역 Power를 평균할 수 있다.

그리고 상기 생체신호 측정단계에서 상기 동공크기를 측정하는 경우, 동공확대 판별 기준은 동일 실험에 참여한 피험자 집단동공크기의 75^th %ile 이상일 수 있다.

또한, 상기 생체신호 측정단계에서 상기 ERN 진폭을 측정하는 경우, 상기 ERN 진폭의 크기 기준은 동일한 실험집단에서 BAS 타입 경우는 25^th %ile 미만, BIS 타입 경우는 75^th %ile 이상일 수 있다.

그리고 상기 게임실험 단계는, BAS 타입의 몰입 취약형 검증을 위해 기능성 게임의 보상 사건에서 주의 집중도를 평가하고, 집중 바로 전 단계인 주의 단계에서는 전두엽에서 8-10 Hz 알파파 대역 Power가 감소하고 감성벡터가 제4사분면에 나타나며 RSA가 관측되고, 주의가 지속되는 집중 단계에서는 동공이 확대되고, 전두엽에서 8-10 Hz 알파파 대역 Power가 더욱 감소하고, 우측 두정엽에서 알파파 대역 Power가 감소하며 감성벡터는 제1사분면에 나타나며 RSA는 감소하면, BAS 타입으로 검증될 수 있다.

또한, 상기 게임실험 단계는, BIS 타입의 몰입 취약형 검증을 위해 기능성 게임의 처벌 사건에서 주의 집중도를 평가하고, 집중 바로 전 단계인 주의 단계에는 전두엽에서 8-10 Hz 알파파 대역 Power가 감소하고 감성벡터가 제3사분면에 나타나고 RSA가 관측되며, 주의가 지속되는 집중 단계에서는 동공이 확대되고 전두엽에서 8-10 Hz 알파파 대역 Power가 더욱 감소하고, 우측 두정엽에서 알파파 대역 Power가 감소하며, 감성벡터는 제2사분면에 나타나며 RSA는 감소하면, BIS 타입으로 검증될 수 있다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 행동활성화체계 및 행동억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법은 마약, 도박 등의 중독 현상을 부정적인 몰입 상태로, 특정한 분야에서 두각을 나타내는 현상을 긍정적인 몰입 상태로 각각 재정의 하고, 몰입에 취약한 성향을 조기에 선별하여 그 대상을 잘 선택하도록 하여 긍정적인 몰입 상태로 유도시킬 수 있는 장점이 있다.

상세하게는, 뇌파, 심전도 등의 생체신호 측정값을 이용하여 행동활성화체계(BAS) 및 행동억제체계(BIS)의 민감성 기반 몰입에 빠져들기 취약한 성향을 선별할 수 있는 장점이 있다.

이를 통해서, 사회적 중독문제 해결 기반기술이 확보됨으로써, 사행산업과 불법 도박으로 인한 사회경제적 비용 손실을 경감시키는데 부분적으로 기여할 수 있을 뿐 아니라, 연간 약 200 만명의 도박중독 위험자의 치유에 역시 부분적으로 도움을 줄 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 행동활성화 및 억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법은 BAS 타입 또는 BIS 타입의 몰입 취약 성향을 조기에 발견하여 도박이나 마약 등의 부정적 몰입에 빠져드는 것을 미연에 예방하는데 활용되는 효과뿐만 아니라 특정한 분야에 두각을 나타낼 수 있도록 유도하는데 활용될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 행동활성화(BAS) 및 행동억제체계(BIS) 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법을 이용하여, BAS 타입 또는 BIS 타입 몰입 취약 성향으로 선별하는 흐름도,
도 2는 64채널 전극배치 montage에 주의 집중도, 쾌-불쾌, 각성-이완 평가를 위한 5개 영역을 나타내고 이 영역들의 중요한 위치에 10-20 electrode system의 전극위치를 함께 표시한 도면,
도 3은 BAS 타입 또는 BIS 타입 중에서 어떤 타입에 속하는지 판단하기 위하여 안정상태에서 전전두엽의 비대칭성을 측정하는 장면을 나타내는 도면,
도 4는 쾌 또는 불쾌한 시각적 제시자극에 반응하는 동공확대 정도와 전전두엽의 비대칭적 활성화를 안구추적장치와 뇌파 기록장치로 각각 측정하는 장면을 나타내는 도면,
도 5는 실수유발뇌파를 유도하기 위하여 사용되는 Stroop Task의 제시자극으로서 색깔과 단어의 의미가 일치하는 Congruent 색깔단어들과 그 의미가 일치하지 않는 Incongruent 색깔단어들을 나타내는 도면,
도 6은 설문 단계부터 실수유발뇌파 측정 단계까지 모두 BAS 타입의 성향으로 일관성 있게 판별되어 BAS 타입 몰입 취약형으로 분류되었을 때, 그 검증을 위하여 기능성 게임의 보상 사건에 대한 주의 집중도를 평가하는 장면을 나타내는 도면, 그리고,
도 7은 설문 단계부터 실수유발뇌파 측정 단계까지 모두 BIS 타입의 성향으로 일관성 있게 판별되어 BIS 타입 몰입 취약형으로 분류되었을 때, 그 검증을 위하여 기능성 게임의 처벌 사건에 대한 주의 집중도를 평가하는 장면을 나타내는 도면이다.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 행동활성화체계 및 행동억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 중독 취약 성향 선별방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 행동활성화(BAS) 및 행동억제체계(BIS) 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법을 이용하여, BAS 타입 또는 BIS 타입 몰입 취약 성향으로 선별하는 흐름도로서, 도 1을 참조로 하여 본 발명의 일실시예에 따른 행동활성화체계 및 행동억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법을 상세히 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 행동활성화체계 및 행동억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법은, 몰입관련 다차원 생체신호 측정 시스템을 이용하여, 피험자의 몰입 민감성 정도를 판단하여 몰입에 빠져들기 취약한 성향을 선별할 수 있는 방법을 제공하기 위해 마련된다.

이를 통해서, 몰입 민감성 정도가 비교적 높은 피험자, 다시 말하자면, 몰입에 취약한 성향의 피험자를 조기에 선별하여, 그 몰입 대상을 잘 선택하도록 하여 긍정적인 몰입 상태로 유도시킬 수 있어, 사행산업과 불법 도박 등의 사회적 중독문제 해결의 기반기술로 활용될 수 있다.

이를 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 행동활성화체계 및 행동억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 설문 단계를 통해서 피험자가 행동활성화체계 유형인지 행동억제체계 유형인지 판별한 후, 각각의 유형으로 판별된 피험자에게 생체신호 측정단계 및 게임실험 단계를 수행함으로써, 피험자가 극 행동활성화체계(극BAS) 유형이나 극 행동억제체계(극BIS) 유형인지 판단하여, 극BAS 유형 또는 극BIS 유형으로 판단될 경우, 몰입에 취약한 성향으로 선별하고 긍정적인 몰입 상태로 유도시킬 수 있다.

여기서, 행동활성화체계 유형이란, BAS(Behavioral Activation System) 타입으로서 성공/승리, 성취 경험에 민감한 반응을 하는 것을 의미하며, 행동억제체계 유형이란, BIS(Behavioral Inhibition System) 타입으로서 실패/패배, 손실 경험에 민감한 반응을 하는 것을 의미한다.

행동활성화체계 유형 중 그 정도가 가장 높은 극BAS 타입과, 행동억제체계 유형 중 그 정도가 가장 높은 극BIS 타입의 경우, 성공/승리나 성취 또는 실패/패배나 손실경험에 대한 민감도가 매우 높아 부정적인 몰입 상태로 빠질 가능성이 매우 높은 것으로 판단하여, 본 발명의 일실시예에 따른 행동활성화체계 및 행동억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법은, 이러한 극BAS 타입 및 극BIS 타입을 선별하여 긍정적인 몰입 상태로 유도시키고자 하는 것이 목적이다.

각 단계에 대해서 자세히 알아보자면, 설문 단계는 미리 설정된 설문 정보를 피험자에게 제공함으로써, 피험자의 설문 결과에 따라 피험자가 행동활성화체계 유형인지 행동억제체계 유형인지 1차적으로 판단할 수 있다.

그리고 생체신호 측정단계는, 피험자의 생체신호를 측정하여, 피험자의 주의 집중도를 판단할 수 있다.

이 때, 피험자는 행동활성화체계 유형 또는 행동억제체계 유형으로 판단된 이후 생체신호를 측정하는 것이 바람직하며, 행동활성화체계 유형과 행동억제체계 유형의 피험자 모두 동일한 생체신호를 측정하게 된다.

생체신호 측정단계는, 도 1에 도시된 바와 같이, 전전두엽 비대칭성, 전두엽 비대칭성, 동공크기 및 ERN(error related negativity) 진폭의 생체신호를 측정하여, 피험자의 주의 집중도를 판단할 수 있다.

구체적으로, <1> 설문 단계에서, BAS 민감성 점수(최대 64점)와 BIS 민감성 점수(최대 36점) 각각을 Z-변환한 뒤, 판별식 결과 BAS(Z)-BIS(Z) ≥ 0 이고, <2> 전전두엽 비대칭성이 수학식 1에 따라 편측치가 판별식에 따라 AS(Fp) ≥ 0 이고, <3> IAPS의 쾌 자극에 대하여 전두엽(frontal cortex) 비대칭성이 수학식 2에 따라 AS(F) ≥ 0 이고, <4> IAPS에 의한 쾌 자극 시점 전과 후 1초 구간의 동공크기 평균이 동일 실험 집단에서 75th %ile 이상이고, <5> Stroop task에서 실수 후 약 70 ms에서 발생하는 ERN의 진폭이 동일 실험 집단에서 25th %ile 미만이면, BAS 타입 몰입 취약형으로 분류한 뒤, <6> 기능성 게임의 보상 사건에서 전두엽이 활성화되고, <7> 호흡성 동성 부정맥(respiratory sinus arrhythmia: RSA)이 관측되면 BAS 타입 몰입 취약형임을 검증하는 방법을 포함한다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, <1> 설문 단계에서, BAS 민감성 점수(최대 64점)와 BIS 민감성 점수(최대 36점) 각각을 Z-변환한 뒤, 판별식 결과 BAS(Z)-BIS(Z) < 0 이고, <2> 전전두엽 비대칭성이 수학식 1에 따라 비대칭성 점수가 판별식에 따라 AS(Fp) < 0 이고, <3> IAPS에 의한 불쾌 자극에 대하여 전두엽 비대칭성이 수학식 2에 따라 AS(F) < 0 이고, <4> IAPS에 의한 불쾌 자극 시점 전과 후 1초 구간의 동공크기 평균이 동일 실험 집단에서 75th %ile 이상이고, <5> Stroop task에서 실수 후 약 70 ms에서 발생하는 ERN의 진폭이 동일 실험 집단에서 75th %ile 이상이면 BIS 타입 몰입 취약형으로 분류한 뒤, <6> 기능성 게임의 처벌 사건에서 전두엽이 활성화되고, <7> RSA가 관측되면 BIS 타입 몰입 취약형임을 검증하는 방법을 포함한다.

여기에서,

: 전전두엽의 비대칭적 활성화 점수

:

에서 알파파 대역(8-13 Hz)의 뇌파 power

:

에서 알파파 대역의 뇌파 power

: 10-20 전극배치법(electrode placement system)에 따른 좌측 전전두엽과 우측 전전두엽 각각에서의 뇌파 전극 위치

여기에서,

: 2차원 감성 평면에서 쾌-불쾌 축 좌표

에 상응하는 전두엽의 비대칭적 활성화 점수

: 도 2의 영역 RF에 해당하는 6개 전극위치 각각에서의 알파파 대역 뇌파 파워를 평균한 값

: 도 2의 영역 LF에 해당하는 6개 전극위치 각각에서의 알파파 대역 뇌파 파워를 평균한 값

: 2차원 감성 평면에서 각성-이완 축 좌표

에 상응하는 두정엽의 비대칭적 활성화 점수

: 도 2의 영역 LP에 해당하는 5개 전극위치 각각에서의 알파파 대역 뇌파 파워를 평균한 값

: 도 2의 영역 RP에 해당하는 5개 전극위치 각각에서의 알파파 대역 뇌파 파워를 평균한 값

여기에서,

: 2차원 감성 평면에서 쾌-불쾌 축 좌표가

이고 각성-이완 축 좌표가

인 감성벡터

: 수학식 2의

를 Z변환한 값

: 수학식 3의

를 Z변환한 값

이때, 안정상태에서 전전두엽의 비대칭성 뇌파를 측정하기 위해서는 눈을 가볍게 뜬 상태에서 앞에 놓여있는 모니터 위의 한 점을 응시하고 심신을 이완 시키고 무념무상 상태를 유지해야한다.

약 3분간 뇌파를 측정하는데 몸 움직임과 눈 깜빡임 등을 최대한 자제해야한다. 10-20 전극시스템의 Fp1(64채널 montage에서 63번 전극위치)과 Fp2(64채널 montage에서 62번 전극위치) 각각에서 좌측 전전두엽과 우측전전두엽의 알파파대역(8-13 Hz) 뇌파의 Power를 구하여 수학식 1을 이용하여 전전두엽의 편측치를 계산한다.

또한, IAPS의 쾌 또는 불쾌 자극에 의한 전두엽의 비대칭성을 수학식 2를 이용하여 계산할 때는 각 개인의 안정상태에서 측정한 뇌파를 IAPS 자극에 의한 뇌파로부터 빼어서 개인의 고유한 뇌파 영향을 제거함으로써 순수한 IAPS 자극에 의한 효과만 평가할 수 있도록 사용한다.

그리고 게임실험 단계에서, 피험자에게 미리 설정된 게임 정보를 제공한 후, 게임을 실행시켜, 게임이 실행됨에 따라 변화되는 피험자의 생체신호를 측정하여 피험자의 몰입 정도를 판단할 수 있다.

또한, 게임실험 단계에서 측정되는 피험자의 생체신호로는 도 1에 도시된 바와 같이, 전두엽 활성화 여부 및 RSA를 측정할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 행동활성화체계 및 행동억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법은, 설문 단계부터 생체신호 측정단계 및 게임실험 단계를 통하여 극BAS 타입 또는 극BIS 타입으로 최종 판단되면 몰입 취약 성향으로 선별하게 된다.

극BAS 유형으로 또는 극BIS 유형으로 판단되어 몰입 취약 성향으로 선별된 피험자는 경험(극 행동활성화 체계 유형의 경우-승리, 성취 경험에 민감, 극 행동억제체계 유형의 경우-패배, 손실 경험에 민감)에 대한 민감도가 매우 높으므로 부정적인 몰입 상태로 빠질 가능성뿐만 아니라 긍정적인 몰입 상태로 유도될 가능성도 매우 높은 것으로 판단할 수 있다.

이 때, 긍정적인 몰입 상태로 유도시키기 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 행동활성화체계 및 행동억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법은 상기 몰입관련 다차원 생체신호 측정 시스템을 통해서, EMDR(Eye Movement Desensitization and Reprocessing)으로 주의조절 훈련을 시켜 부정적 몰입 욕망으로부터 비교적 둔감해지도록 제어 조절함으로써, 피험자를 긍정적인 몰입 상태로 유도시킬 수 있다.

즉, 다시 말하자면, 본 발명의 일실시예에 따른 행동활성화체계 및 행동억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법은, 뇌파, 심전도 등의 생체신호 측정값을 이용하여 행동활성화체계(BAS) 및 행동억제체계(BIS)의 민감성 기반 몰입에 빠져들기 취약한 성향을 선별할 수 있다.

도 2는 64채널 전극배치 montage에 주의 집중도, 쾌-불쾌, 각성-이완 평가를 위한 5개 영역을 나타내고 이 영역들의 중요한 위치에 10-20 electrode system의 전극위치를 함께 표시한 도면이다.

영역 LF(left medial and lateral frontal lobes)는 10-20 electrode system의 F3와 F7을 포함하고 64채널 electrode system의 11, 12, 13, 14, 18, 19번을 포함한다. 영역 RF(right medial and lateral frontal lobes)는 10-20 electrode system의 F4와 F8을 포함하고 64채널 electrode system의 2, 56, 57, 58, 59, 60번을 포함한다. 영역 MF(mid-frontal lobe)는 10-20 electrode system의 Fz 를 포함하고 64채널 electrode system의 3, 6, 8, 9번을 포함한다. 영역 FR(frontal lobe)은 영역 LF, RF, MF를 모두 포함한다. 영역 LP(left parietal and posterior temporal)는 10-20 electrode system의 P3와 T5를 포함하고 64채널 electrode system의 26, 27, 28, 30, 31번을 포함한다. 영역 RP(right parietal and posterior temporal lobes)는 10-20 electrode system의 P4와 T6를 포함하고 64채널 electrode system의 40, 42, 44, 45, 46번을 포함한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호 기반 몰입 취약 성향 선별방법으로서, BAS 타입 또는 BIS 타입 중에서 어떤 타입에 속하는지 판단하기 위하여 안정상태에서 전전두엽의 비대칭성을 측정하는 장면을 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 좌측 전전두엽과 우측 전전두엽의 활성화 정도를 평가하기 위하여 10-20 전극시스템의 Fp1(64채널 montage에서 63번 전극위치)과 Fp2(64채널 montage에서 62번 전극위치) 각각에서 뇌파를 측정한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 행동활성화 및 억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법을 이용하여, 쾌 또는 불쾌한 시각적 제시자극에 반응하는 동공확대 정도와 전전두엽의 비대칭적 활성화를 안구추적장치와 뇌파기록장치로 각각 측정하는 장면을 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 행동활성화 및 억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법을 이용하여, 실수유발뇌파를 유도하기 위하여 사용되는 Stroop Task의 제시자극으로서 색깔과 단어의 의미가 일치하는 Congruent 색깔단어들과 그 의미가 일치하지 않는 Incongruent 색깔단어들을 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 행동활성화 및 억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법을 이용하여, 설문 단계부터 실수유발뇌파 측정 단계까지 모두 BAS 타입의 성향으로 일관성 있게 판별되어 BAS 타입 몰입 취약형으로 분류되었을 때, 그 검증을 위하여 기능성 게임의 보상 사건에 대한 주의 집중도를 평가하는 장면을 나타내는 도면이다.

도 6에서 BAS 타입의 몰입 취약형 검증방법은, 구체적으로 기능성 게임의 보상 사건에서 주의 집중도를 평가하는 것인데, 집중 바로 전 단계인 주의(attention) 단계에서는 전두엽에서 낮은 알파파(8-10 Hz) Power가 감소하고 수학식 4에 의한 감성벡터가 제4사분면에 나타나고 RSA가 관측되며, 주의가 지속되는 집중(sustained attention) 단계에서는 동공이 확대되고 전두엽에서 낮은 알파파 Power가 더욱 감소하고 우측 두정엽에서 알파파(8-13 Hz) Power가 감소하며 감성벡터는 제1사분면에 나타나며 RSA는 감소하는 특징을 갖는다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 행동활성화 및 억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법을 이용하여, 설문 단계부터 실수유발뇌파 측정 단계까지 모두 BIS 타입의 성향으로 일관성 있게 판별되어 BIS 타입 몰입 취약형으로 분류되었을 때, 그 검증을 위하여 기능성 게임의 처벌 사건에 대한 주의 집중도를 평가하는 장면을 나타내는 도면이다.

도 7에서 BIS 타입의 몰입 취약형 검증방법은 구체적으로 기능성 게임의 처벌 사건에서 주의/집중도를 평가하는 것인데 집중 바로 전 단계인 주의(attention) 단계에서는 전두엽에서 낮은 알파파(8-10 Hz) Power가 감소하고 수학식 4에 의한 감성벡터가 제3사분면에 나타나고 RSA가 관측되며, 주의가 지속되는 집중 단계에서는 동공이 확대되고 전두엽에서 낮은 알파파 Power가 더욱 감소하고 우측 두정엽에서 알파파 Power가 감소하며 감성벡터는 제2사분면에 나타나며 RSA는 감소하는 특징을 갖는다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 일실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims

피험자에게 기설정된 설문 정보를 제공하여, BAS 타입인지 BIS 타입인지 구분하는 설문 단계;
상기 피험자의 생체신호를 측정하여, 상기 피험자의 주의 집중도를 판단하는 생체신호 측정단계; 및
상기 피험자에게 기설정된 게임 정보를 제공한 후 실행시켜, 상기 게임 정보가 실행됨에 따라 변화되는 상기 피험자의 생체신호를 측정하여 피험자의 몰입 정도를 판단하는 게임실험 단계;
를 포함하는 행동활성화체계 및 행동억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법.
제1항에 있어서,
상기 설문 단계부터 상기 생체신호 측정단계까지 모두 BAS 타입으로 판별된 뒤, 상기 게임실험 단계의 보상 사건에서 높은 주의 집중도가 관측되어 BAS 타입으로 검증되면, 상기 피험자를 극BAS 타입으로 최종 판단하고,
상기 설문 단계부터 상기 생체신호 측정단계까지 모두 BIS 타입으로 판별된 뒤, 상기 게임실험 단계의 처벌 사건에서 높은 주의 집중도가 관측되어 BIS 타입으로 검증되면, 상기 피험자를 극BIS 타입으로 최종 판단하고,
상기 극BAS 타입 또는 상기 극BIS 타입으로 최종 판단되면, 몰입 취약 성향으로 선별하는 것을 특징으로 하는 행동활성화체계 및 행동억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법.
제2항에 있어서,
상기 생체신호 측정단계는,
전전두엽 비대칭성, 전두엽 비대칭성, 동공크기, ERN 진폭 중 적어도 하나를 측정하여 상기 피험자의 주의 집중도를 판단하는 것을 특징으로 하는 행동활성화체계 및 행동억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법.
제3항에 있어서,
상기 생체신호 측정단계는,
주의 집중도, 쾌-불쾌와 각성-이완 정도를 평가하기 위하여 전두엽과 두정엽 부분을 5개 영역으로 나누어 각 영역별 전극 위치들에서 알파파 대역 Power를 평균하는 것을 특징으로 하는 행동활성화 및 억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법.
제3항에 있어서,
상기 생체신호 측정단계에서 상기 동공크기를 측정하는 경우, 동공확대 판별 기준은 동일 실험에 참여한 피험자 집단동공크기의 75^th %ile 이상인 것을 특징으로 하는 행동활성화 및 억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법.
제3항에 있어서,
상기 생체신호 측정단계에서 상기 ERN 진폭을 측정하는 경우, 상기 ERN 진폭의 크기 기준은 동일한 실험집단에서 BAS 타입 경우는 25^th %ile 미만, BIS 타입 경우는 75^th %ile 이상인 것을 특징으로 하는 행동활성화 및 억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법.
제3항에 있어서,
상기 게임실험 단계는,
BAS 타입의 몰입 취약형 검증을 위해 기능성 게임의 보상 사건에서 주의 집중도를 평가하고,
집중 바로 전 단계인 주의 단계에서는 전두엽에서 8-10 Hz 알파파 대역 Power가 감소하고 감성벡터가 제4사분면에 나타나며 RSA가 관측되고, 주의가 지속되는 집중 단계에서는 동공이 확대되고, 전두엽에서 8-10 Hz 알파파 대역 Power가 더욱 감소하고, 우측 두정엽에서 알파파 대역 Power가 감소하며 감성벡터는 제1사분면에 나타나며 RSA는 감소하면, BAS 타입으로 검증되는 것을 특징으로 하는 행동활성화 및 억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법.
제3항에 있어서,
상기 게임실험 단계는,
BIS 타입의 몰입 취약형 검증을 위해 기능성 게임의 처벌 사건에서 주의 집중도를 평가하고,
집중 바로 전 단계인 주의 단계에는 전두엽에서 8-10 Hz 알파파 대역 Power가 감소하고 감성벡터가 제3사분면에 나타나고 RSA가 관측되며, 주의가 지속되는 집중 단계에서는 동공이 확대되고 전두엽에서 8-10 Hz 알파파 대역 Power가 더욱 감소하고, 우측 두정엽에서 알파파 대역 Power가 감소하며, 감성벡터는 제2사분면에 나타나며 RSA는 감소하면, BIS 타입으로 검증되는 것을 특징으로 하는 행동활성화 및 억제체계 기반 생체신호 측정을 이용한 몰입 취약 성향 선별방법.