2025년까지 전 세계 인터넷을 통해 매일 약 463엑사바이트의 새로운 데이터가 생성될 것입니다. 이는 정말 상상할 수 없을 정도로 엄청난 수치입니다. 이 데이터는 약 3,000억 통의 이메일이나 약 9,500만 개의 공유 사진과 같은 일상적인 소스에서 나옵니다. 이러한 항목들은 다른 사람들이 보도록 의도적으로 공개 공유되는 것들입니다. 하지만 매일 쏟아지는 이 데이터의 대부분은 메타데이터, 위치 데이터, 상호작용 로그, 보관된 브라우징 기록 등 잘 알려지지 않고 더 평범한 이면의 항목들에서 발생합니다. 겉보기에는 흥미 없어 보이지만, 이를 장기간 대량으로 수집하여 분석하면 인간의 상태를 놀라울 정도로 정확하게 예측할 수 있는 것으로 나타났습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

• 건강한 상태와 아픈 상태.

• 일반적인 활동.

• 수면 상태와 운동 상태.

• 잠재적 구매나 선거 투표와 같은 미래의 행동.

뇌과학자로서 우리는 이 데이터를 활용하여 인간의 마음에 대해 더 많은 것을 배울 수 있습니다. 결국 인간의 활동 및 행동의 근간이 되는 요인들을 규명하는 것이 뇌과학 연구의 핵심이기 때문입니다. 이 기사에서는 원격 데이터 수집이 뇌과학 연구를 향상시키는 7가지 방안을 제시합니다.

뇌과학자들은 수십 년 동안 원격 데이터 수집 기술을 사용해 왔습니다. 최근 몇 년 동안 변화된 점은 다음과 같습니다.

• '원격'이 실제로 얼마나 멀어질 수 있는지.

• 참여할 수 있는 피험자의 수.

• 단일 실험에서 측정하고 처리할 수 있는 평가지표(endpoint)의 유형.

원격 데이터 수집 및 적용이 필요한 연구 분야는 연구뿐만이 아닙니다. 최근 가상 현실(VR) 시스템의 발전은 실험실을 가상 공간으로 가져왔습니다. 예를 들어 의학 분야에서 뇌과학 연구를 위한 이러한 VR 시스템의 발전은 전 세계에서 원격 수술을 더 쉽게 수행할 수 있도록 해줍니다. 이 시나리오에서 VR 헤드셋은 수술팀과 함께 유지되므로, 외과의가 도착하면 수백 마일 떨어진 환자로부터 전송되는 거의 실시간에 가까운 비디오 피드의 품질을 확인할 수 있습니다.

가벼운 상황에서는 비디오만 사용해도 충분하겠지만, 이러한 증강 현실을 통해 실제 수술과 교육 및 훈련용 수술 과제 모두에서 비디오와 햅틱 피드백을 결합합니다. 게임 컨트롤러의 진동 기능과 비슷하지만 훨씬 더 발전된 형태라고 할 수 있습니다.

아래에서 강조하듯이, 의료 프로세스 설계자, 연구자 또는 뉴로마케터가 전 세계에서 원격으로 수집된 데이터를 수집, 처리 및 분석하기 위해 현대 기술을 선택하는 데에는 몇 가지 이유(적어도 7가지)가 있습니다.

1. 가정의 편안함과 용이성

스트레스를 받은 피험자는 스트레스가 반영된 데이터를 만듭니다.

행동 테스트를 수행하기 전에 스트레스 요인에 노출되면 이후 수집되는 데이터가 왜곡될 수 있다는 점은 잘 알려져 있습니다. 또한 급성 효과 외에도 환경적 스트레스 요인이 장기적인 영향을 미칠 수 있음이 반복적으로 입증되었습니다. 과학자들의 최선의 희망은 이러한 외부 변수를 완전히 제거할 수 없다는 점을 인정하면서도 이를 완화하는 것입니다. 따라서 각 피험자를 동일하게 대우한다면 그들은 모든 환경 요소에 동일하게 노출되는 것입니다.

자신의 집에서 테스트를 받는 인간

병원에 차를 몰고 가거나, 비용을 걱정하거나, 진단 결과나 알맞은 진료실을 찾거나, 합법적으로 주차했는지 여부를 걱정하는 것 모두 매우 실제적인 스트레스 요인입니다. 그러나 만약 자신의 집과 같이 편안한 환경에서 연구 데이터 수집을 수행하여 이러한 외부 요인을 피할 수 있다고 가정해 보십시오. 그런 경우라면 스트레스가 많은 이동 과정의 영향이 연구의 초점을 흐리지 않을 것입니다.

그렇다고 해서 외부 요인이 연구 피험자에게 미치는 영향을 완전히 격리하거나 배제하는 것은 불가능합니다. 스트레스 요인을 최소화하는 가장 좋은 방법은 혁신적이지만 검증된 장비를 사용하여 모든 피험자를 동일한 상황에 노출시키는 것입니다.

2. 불가항력

예기치 못한 재난이 닥쳤을 때는 행동을 이에 적응시켜야 합니다. 코로나19(COVID-19)의 등장을 예로 들 수 있습니다.

지난 3년은 전 세계적인 코로나19 팬데믹으로 인해 모든 분야에서 경각심을 일깨워 준 시기였습니다. 때로는 연구자가 통제할 수 없는 이례적인 사건이나 상황이 발생하기도 합니다. 이러한 예상치 못한 상황은 새로운 제약 조건에 적응할 것을 강요합니다.

사용 가능한 최고의 기술을 사용하여 가장 효과적인 광고 캠페인을 결정하는 것은 자본가들에게 당연한 일입니다. 그러나 사실 피험자의 데이터 품질은 연구자와의 물리적 거리에 따라 좌우되지 않습니다. 따라서 피험자로부터 데이터를 수집하는 연구자의 핵심 업무는 현재 사용 가능한 도구에 맞게 적응해야 합니다.

3. EverlyWell, Apple Watch 및 원격 지도 수술(Telesurgery)

EverlyWell은 30가지 이상의 진단 테스트에 걸쳐 대상을 정량화할 수 있도록 쉽게 이해할 수 있는 안내서와 함께 사전 포장된 키트를 배송하는 우편 주문식 의료 실험실 테스트 서비스입니다. Apple Watch 역시 심박수 이상 알림 및 낙상 감지 기능으로 헤드라인을 장식한 바 있습니다. EverlyWell과 Apple 제품 모두 소비자 시장에서 이동 시간과 비용을 줄이면서 가치를 더해주는 능력에 대해서는 의심의 여지가 거의 없었습니다.

이와 같은 제품들을 통해 우리 사회는 현지에서 수집되고 원격으로 처리되어 적절하게 제시되는 생체의학 데이터를 이미 수용하고 신뢰하고 있는 것으로 보입니다. 질병 예방, 정신적 웰빙, 질병 퇴치 또는 균형 잡힌 신체 유지 등 무엇이 목적이든 피드백을 받고 건강 목표를 달성했을 때 보상을 받기를 원할 것입니다. 컴퓨터가 방 전체를 차지하던 인터넷 이전의 어두운 시절에는 신체 건강 핵심 성과 지표(KPI)를 측정하고 추적하는 일이 완전히 아날로그 방식으로 이루어졌습니다. 하지만 이제는 상황이 다릅니다. 그 결과 '정량화된 자아(quantified self)' 운동이 빠르게 성숙해 가고 있습니다.

가장 일반적으로 모니터링되는 KPI는 다음과 같습니다.

• 심박수

• 혈압

• 체중

• 신장

• 수면 시간

• 움직임 패턴

이 모든 것은 적절한 센서와 기본적인 하드웨어를 통해 쉽게 정량화할 수 있습니다. 뇌과학과 많은 생체의학 분야가 표본 크기 문제를 겪고 있다는 것은 널리 알려진 사실입니다. 이 문제를 해결하려는 가장 좋은 방법은 단지 연구실과 가까이 있다는 이유로 선택된 소규모 피험자 그룹을 훈련시키기보다는 피험자를 추가하는 것입니다. 광범위한 원격 KPI 측정이 가능해짐에 따라, 이는 뇌과학 연구가 활성화되고 생존할 수 있는 실행 가능한 방법이 되었습니다.

4. 참가자의 포용성 및 다양성 증대

WEIRD 그룹은 누구이며 왜 우리는 유독 그들에 대해 그렇게 잘 알고 있을까요?

“행동 과학자들은 전 세계 최고 학술지에 인간의 심리와 행동에 관한 광범위한 주장을 정기적으로 발표하지만, 이는 전적으로 서구의, 교육 수준이 높고, 산업화되고, 부유하며, 민주적인(WEIRD) 사회에서 도출된 표본을 기반으로 합니다.”

심리학이 대학교 연령대의 백인, 부유한 개인에 대해서는 많이 알고 있지만 일반적인 인간에 대해서는 거의 모른다는 것은 흔히 통용되는 클리셰입니다.

이유가 무엇일까요?

심리학 실험은 대학 캠퍼스에서 수행되며 피험자 포함 기준은 낮 시간 동안의 접근성 및 가용성 수준을 넘지 못하기 때문입니다. 더 폭넓은 인구 집단에 대한 결론을 내리기 위해서는 심리학 실험의 표본 그룹에 다양한 배경을 가진 더 많은 개인이 포함되어야 합니다. 이 문제의 열쇠는 원격 데이터 수집 장비, 특히 소비자가 직접 사용하도록 설계된 장비에 있습니다.

5. 단기 및 장기 비용 비용 절감

현대의 클라우드 플랫폼은 물리적 거리를 무의미하게 만들었습니다.

원격 데이터 수집 도구를 사용하면 홍보 비용이 절약됩니다.

무작위 표본은 지역 사회에 연구 대상자를 모집하기 위해 광고해야 하므로 대학생과 같은 편의 표본보다 비용이 더 많이 듭니다. 간단히 말해서, 광고에는 비용이 듭니다.

원격 데이터 수집 도구를 사용하면 독자적인 IT 및 신경 분석 장비 비용을 절약할 수 있습니다.

종종 개별 연구 실험실에서는 자체 IT 장비, 특히 데이터 수집 전용 하드웨어의 구매 및 유지 보수 비용을 직접 지불해야 합니다. 물론 시간이 흐름에 따라 기술은 발전합니다. 그 동안 인프라를 업데이트하는 데에는 많은 비용이 발생합니다. 이러한 이유로, 현대적인 클라우드 플랫폼에 액세스하고 저가형 데이터 수집 하드웨어를 활용하면 뇌과학 연구의 자원 사용을 줄일 수 있습니다.

6. 생리 기능과 행동을 정량화하는 일은 항상 '원격'이었습니다

센서 하드웨어와 데이터 처리 소프트웨어 간의 거리는 무관합니다.

인간의 행동을 이해하고 예측하고 치유하는 것은 대부분의 학술 연구, 특히 뇌과학의 핵심입니다. 일반적으로 '행동 데이터 수집'이라는 단어는 얼룩 하나 없는 실험실 가운을 입은 과학자들이 클립보드와 초시계를 들고 멀리서 피험자를 관찰하며 이따금 메모하는 모습을 연상시킵니다.

이는 단순한 개념이지만 피험자의 활동이나 행동에 영향을 줄 수 있는 미지의 고유 변동 요인들이 개입할 가능성이 큽니다. 과학 실험에서의 목표는 이러한 파악되지 않은 변동을 가능한 한 많이 제거하는 것입니다. 이러한 과정은 어떤 효과가 관찰되었을 때 그 원인에 대해 증거에 기반한 결론을 도출하는 데 필수적입니다.

뇌과학 연구에서 오류 요인을 제거하는 방법

인간의 생리 기능과 행동을 정량화할 때 발생하는 오류 요인을 제거하기 위한 노력은 계속되고 있습니다. 가장 기본적으로는 센서로부터 데이터를 수집하는 하드웨어를 개선하는 작업이 포함되며, 이 데이터는 아날로그 또는 디지털 소프트웨어를 통해 처리되어 관심 항목, 추세 또는 피험자 간 또는 피험자 내 차이점을 식별하게 됩니다. 원격 데이터 수집은 당초 생각했던 것보다 더 강력하며, 실험에 예측 능력을 더해주는 다양하지만 유의미한 데이터 세트를 제공할 수 있습니다.

7. 머신러닝이 제공하는 더 가치 있는 데이터

데이터 + 메타데이터 + 머신러닝(ML) = 가장 포괄적인 행동 활동 모델.

귀하가 누구인지, 어디에 있는지, 무엇을 좋아하고 싫어하는지에 대한 인공지능 모델은 많은 사람들이 인지하지 못하는 규모로 활용되고 있습니다. 다행히 오늘날 시중에는 상용 뇌과학 데이터 수집 장비들이 판매되고 있습니다. 이러한 장비를 통한 데이터 및 광고 메타데이터의 활용은 더 멸균되고 고립된 실험실 환경에서 수집할 수 있는 것보다 행동에 대한 더 포괄적인 이해를 이끌어낼 것입니다.

근본적으로 제공된 데이터(이름, 위치, 생년월일)는 보이지 않는 메타데이터(사이트 체류 시간, 이전 방문 사이트, 이탈 사이트)와 결합하여 인간의 행동을 측정하고 예측하는 데 매우 유용한 전혀 새로운 분석 기법들을 탄생시켰습니다.

더 자세히 알고 싶으신가요? Emotiv를 만나보세요

위의 기술들을 강조하면서 우리는 원격 데이터 수집이 새로운 것이 아니며 기술 개선이 시장에 출시됨에 따라 뇌과학 연구를 계속해서 발전시키고 있음을 보여주었습니다. '원격'이 복도 건너편에서 골목 아래로, 전국으로, 그리고 이제는 전 세계로 확장된 속도를 고려할 때, 전통적인 연구자들이 느끼는 불안감은 쉽게 이해할 수 있습니다. 그러나 소비자용 하드웨어의 엄청난 기술적 향상과 클라우드 기반 데이터 분석 및 처리 분야의 기념비적인 성과를 고려할 때, '원격'이라는 단어는 데이터가 수집되는 방식에 있어서 빠르게 무의미해지고 있습니다.

요약하자면, 피험자는 연구진의 직접적인 감독 없이 집에서 데이터 수집을 수행할 수 있습니다. 개인적인 용도로 자신의 뇌에 대한 이 정보를 수집할 수 있을 뿐만 아니라, 더 광범위하게 진행 중인 연구 프로젝트를 위해 특정 EEG 데이터를 업로드하거나 EEG를 수집하는 옵션을 선택할 수도 있습니다.

2011년에 설립된 Emotiv는 샌프란시스코에 본사를 둔 생명정보학 기업으로, 맞춤형 뇌전도(EEG) 하드웨어, 분석 및 시각화를 사용하여 인간 뇌에 대한 이해를 증진하는 것을 미션으로 삼고 있습니다. Emotiv의 EEG 연구 접근 방식은 테스트를 받는 개인이 실제로 살아가는 모습을 더 잘 반영하는 장소와 환경에 있기 때문에 '실제 세계' 조건을 더 밀접하게 반영합니다.

Emotiv 헤드셋

Emotiv INSIGHT

Emotiv는 전문가부터 단순히 자신의 뇌에 대해 배우고자 하는 개인에 이르기까지 폭넓은 사용자 커뮤니티에 서비스를 제공합니다. Emotiv INSIGHT 5채널 EEG 헤드셋은 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)를 위해 설계되었습니다. Insight는 세련되고 설정하기 쉬운 디자인과 혁신적인 센서 기술을 결합했습니다.

Emotiv EPOC X 및 EPOC Flex

Emotiv EPOC X 및 EPOC Flex는 14채널 및 32채널 EEG 시스템을 제공합니다. 모든 환경에서의 뇌과학 연구를 위해 설계된 EPOC 헤드셋은 향상된 센서 기술이 적용된 무선 방식입니다. 두 헤드셋 모두 독립적인 연구 그룹을 통해 검증되었으며 고품질의 연구용 데이터를 제공하는 것으로 입증되었습니다.

Emotiv EEG 시스템의 기술적 성능에 대한 전체 비교 자료를 검토하실 수 있습니다.

Emotiv 기술

저희는 뇌과학 연구의 모든 단계를 지원하는 일련의 도구를 보유하고 있습니다.

EmotivPRO 소프트웨어를 사용하면 실험 결과를 처리, 분석 및 시각화할 수 있습니다. 연구자들은 또한 전문가 수준에서 실험을 설계할 수 있으며, 실험 설계에 부합하는 경우 Emotiv 헤드셋을 가진 모든 참가자가 참여할 수 있습니다.

Emotiv용 소프트웨어 개발 키트(SDK)도 제공되므로 헤드셋과 스마트폰만 사용하여 이동 중에도 맞춤형 앱, 상호작용 또는 실험 설계를 수행할 수 있습니다.

뇌과학 도구와 방법론을 수용하는 학문 분야와 상업 시장의 수가 증가함에 따라 Emotiv의 저비용 및 사용하기 쉬운 EEG 시스템은 다음 분야에서 활용되고 있습니다.

• 뇌과학 연구

• 건강 및 웰빙 마케팅 이니셔티브

• 자동차 산업

• 뉴로마케팅

• 소비자 연구

• 교육

• 엔터테인먼트 환경

또한 Emotiv 헤드셋의 품질, 가격 경쟁력 및 전 세계 배송 능력을 바탕으로 연구자들은 자격을 갖춘 다양한 참가자들을 모집하고 등록시킬 수 있습니다. 처리 소프트웨어가 평가하는 품질 제어 지표 덕분에 연구자들은 데이터 수집 프로세스도 신뢰할 수 있습니다.