출처:

https://medicalxpress.com/news/2024-02-eeg-vr.html

https://dx.doi.org/10.1016/j.ohx.2024.e00507

제안된 뇌파 측정 시스템의 개략도(NeuroVista). 출처: Yu & Guo.

최근 기술 발전으로 연구 및 의료 환경에서 뇌 활동을 측정하는 시스템과 기기가 점점 더 발전하고 있습니다. 널리 연구되었지만 아직 효과적으로 실현되지 않은 개념은 가상 현실(VR) 환경을 탐색하는 동안 뇌파(EEG) 측정값을 수집하는 것입니다.

뇌파 측정은 뇌의 자발적인 전기 활동을 기록하는 것으로, 일반적으로 두피에 부착된 작은 전극을 사용하여 수집합니다. 이러한 기록은 사람의 뇌 활동에 대한 흥미로운 인사이트를 제공하며 의사가 수면 장애, 간질, 뇌 손상, 뇌졸중 등 다양한 상태를 감지하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

신경과학자들은 이러한 측정값과 가상현실(VR) 경험을 결합하여 다양한 가상 환경을 탐색하는 동안 특정 특성을 가진 무작위 개인 또는 집단의 뇌 활동이 어떻게 변화하는지에 대해 더 잘 파악할 수 있습니다.

VR 체험 중 뇌파 측정을 수집하는 것은 심리학 및 신경과학 연구에 유용할 수 있지만, 지금까지는 실현하기 어려웠습니다.

그 주된 이유는 대부분의 뇌파 측정 기기가 비싸고 착용자가 불편해하며 부피가 크기 때문입니다. 따라서 연구실에서는 접근하기 어렵거나 VR 헤드셋과 결합하기 어렵습니다.

남중국공과대학교의 연구원 지위안 유와 성웬 궈는 최근 VR 헤드셋과 쉽게 통합할 수 있는 보다 저렴한 EEG 측정 시스템을 개발하기 시작했습니다. HardwareX에 소개된 이들이 개발한 시스템은 저렴하고 작지만 뇌의 전기적 활동을 높은 정밀도로 측정할 수 있습니다.

유와 구오는 논문에서 "이 연구는 VR 헤드셋과 함께 사용할 수 있는 저비용(60.07달러), 소형, 무선, 고정밀, 저전력 소비 4채널 전두엽 뇌파 측정 시스템(NeuroVista)에 대해 설명하며 VR 환경에서도 뇌파 측정을 가능하게 합니다."라고 설명합니다.

연구진이 제안한 새로운 시스템인 NeuroVista는 비용 효율적인 생체 전위 측정 칩인 KS1092를 활용합니다. 연구진이 만든 장치의 프로토타입은 이 칩과 전극 세트, 리튬 배터리로 구성되어 있습니다.

또한 유와 구오는 장치에서 기록된 신호를 디지털로 변환하여 저장 가능한 뇌파 측정값으로 변환하는 소프트웨어도 개발했습니다. VR 기반 실험을 위한 장치와 소프트웨어의 효과를 테스트하기 위해 이들은 사용자의 눈을 가리는 헤드셋 부분 바로 위에 NeuroVista를 Oculus Quest 2 VR 헤드셋과 통합했습니다.

연구진은 논문에서 "이 시스템은 입력 기준 잡음이 0.9480μVrms 미만, 공통 모드 제거율이 96dB 이상, 측정 분해능이 0.1μV 미만, 대역폭이 0.5 ∼ 45Hz이며 샘플링 속도가 250Hz로 작동합니다."라고 설명했습니다.

또한 "금속 건식 전극을 지원하며 아날로그 대역 통과 필터, 우측 다리 구동 회로, 내장 디지털 저역 통과 필터 및 노치 필터가 내장되어 있어 측정 중 노이즈를 줄일 수 있습니다."라고 설명했습니다.

NeuroVista가 초기 테스트에서 달성한 결과는 놀랍고, 정밀한 뇌파 측정과 VR을 결합한 심리학 및 신경과학 실험을 수행할 수 있는 잠재력을 보여줍니다. 추가 연구를 통해 이 유망한 시스템을 더욱 개선하여 다른 상용 VR 헤드셋과 통합할 수 있도록 조정할 수도 있습니다.

앞으로 유와 구오가 개발한 새로운 기기는 특정 가상 환경을 탐색하는 동안 사람들의 뇌 활동을 관찰하는 심리학 및 신경과학 연구에 흥미로운 새로운 길을 열어줄 수 있을 것입니다.

특히 연구자들은 관심 있는 특정 뇌 영역에 초점을 맞추기 위해 전극 시스템을 쉽게 재구성할 수 있어 잠재적인 응용 분야를 더욱 확장할 수 있습니다.

자세한 내용은 링크 참조: https://dx.doi.org/10.1016/j.ohx.2024.e00507