짧은 동영상을 제작한 후, 사람들이 어떤 부분에 몰입했는지 알아보고 싶다고 가정해 보세요. 일반적으로는 그냥 물어볼 것입니다. 설문조사를 이용할 수도 있겠죠. 하지만 가장 흔한 답변은 "정확히는 잘 모르겠어요" 또는 "기억이 안 나요"일 수 있습니다. 주관적인 측정값만을 사용하여 인간의 인지 능력을 연구하는 것은 불확실성으로 가득 차 있을 수 있으며, 신경 생리학적 반응을 측정함으로써 이를 극복할 수 있습니다. EEG 기기는 인간의 인지 능력과 관련된 연구를 발전시킬 수 있는 접근하기 쉽고 비용 효율적인 도구로서 독보적인 위치를 차지하고 있습니다. 그 결과 심리학, 뉴로마케팅 및 BCI 분야에서 핵심 도구로 빠르게 자리 잡아가고 있습니다.

EEG는 무엇인가요?

뇌파검사(EEG)는 뉴런이라고 불리는 뇌 세포에서 생성되는 전기적 활동을 측정하는 것입니다. 이는 두피에 전극을 부착하여 진행하는 안전하고 비침습적인 방법입니다. 이 목적으로 사용되는 EEG 기기는 단일 채널 상용 기기부터 256채널 의료용 시스템까지 다양합니다. EEG가 무엇인지, 다양한 EEG 기기에 대한 자세한 내용은 여기에서 읽어보실 수 있습니다.

EEG의 장점은 무엇인가요?

높은 시간 해상도

높은 시간 해상도 덕분에, EEG는 무의식적인 프로세스를 색인화할 수 있습니다.

다른 신경 영상 기법에 비해 EEG가 가지는 가장 큰 장점은 시간 해상도, 즉 수 밀리초 범위 내에서 빠른 뇌 반응을 측정하는 능력입니다. fMRI(기능적 자기공명영상)와 같은 다른 뇌 영상 기법은 관심 자극을 제시한 후 1초 이상이 소요됩니다. 또한, 주관적 반응의 불확실성을 피하기 위해 설계된 행동 과제는 대개 반응 시간과 버튼 누르기 반응에 의존합니다. 이는 최대 1초까지 걸릴 수 있는데, 뇌가 밀리초 단위 시간 내에 수많은 복잡한 신경 생리학적 프로세스를 생성할 수 있다는 점을 고려하면 매우 느린 편입니다. 따라서 높은 시간 해상도 덕분에 EEG는 단순한 자기 보고나 반응 기반 과제로는 인식하지 못하고 지나칠 수 있는 무의식적인 프로세스를 색인화할 수 있습니다.

합리적인 비용과 이동성

스포츠 과학: 팩스턴 린치(Paxton Lynch)가 Emotiv Insight EEG 헤드셋을 착용하고 압박감 테스트를 받고 있습니다.

EEG 기기는 비용 효율적이고 무선화되어, 연구자들이 참가자들을 실험실로 불러들이는 대신 실제 현장에서 연구를 수행할 수 있게 되었습니다. EEG와 MEG(뇌자도) 모두 높은 시간 해상도를 가지고 있지만, EEG는 저렴하고 이동이 가능하여 통제된 환경이나 자연스러운 환경에서 인간의 행동을 연구할 수 있기 때문에 보다 접근하기 쉬운 연구 도구입니다. 대안적인 신경 영상 기법(예: MEG, MRI, PET)은 높은 유지 관리 비용이 발생하며, 연구를 수행하기 위해 참가자가 병원이나 실험실로 직접 방문해야 합니다. 이와 극명하게 대조적으로, 거의 모든 환경을 EEG "실험실"로 전환할 수 있습니다. (현장에서 스포츠 경기력 향상을 위해 모바일 EEG를 활용하는 방법에 대한 Park 등의 리뷰1를 참조하세요)

사내 또는 원격 연구

EEG가 반드시 하나의 기기로만 실험실 내에서 진행될 필요는 없습니다. 저렴한 상용 EEG 기기의 발전으로, 일반 사용자도 스스로 EEG를 기록할 수 있게 되었습니다. EmotivLABS 플랫폼을 사용하면 연구자들은 연구용 등급 기기에 필적하는 검증을 거친 Emotiv 헤드셋을 활용하여 온라인으로 실험을 진행할 수 있습니다²ʹ³. 온라인 EEG 파일럿 연구에 대해 여기에서 읽어보시거나, Emotiv 사용자들이 가정 내 연구에 참여하여 프리젠테이션 소프트웨어를 평가한 파트너십 중 하나에 대해 여기에서 확인해 보세요.

EEG로 무엇을 측정할 수 있나요?

가장 흔하게 연구자들은 자극이 시작된 후 관심 시점에서의 전압 진폭(즉, 사건 관련 전위 또는 ERP)을 사용하거나, 초당 EEG 내 뇌파의 진동량(즉, 시간-주파수 분석)을 사용합니다.

이 두 영역을 통해 행동과 관련된 다양한 연구 질문에 답할 수 있습니다. 나아가, 정교한 머신 러닝 알고리즘의 발전으로 우리는 관심 자극에 반응하는 정신 상태를 해독하기 시작할 수 있습니다. 예를 들어, 주의 집중도에 대해 검증된 알고리즘의 개발 덕분에 이제 "영상의 어느 부분이 더 많은 주의를 끌었는가"와 같은 질문에 쉽게 답할 수 있습니다.

고려해야 할 유의 사항

중요한 점은, EEG로 생각을 있는 그대로 완벽하게 읽을 수는 없다는 것입니다. 따라서 비교하고자 하는 자극들은 연구하고자 하는 관심 변수를 제외하고는 이상적으로 모든 측면에서 일치해야 합니다. 따라서 잘 설계된 실험 과제는 훌륭한 EEG 연구의 초석입니다. 둘째, EEG 기기는 전기 장비로부터 간섭을 받을 수 있으며 움직임에도 취약하여, 기록에 원치 않는 아티팩트(잡음)가 섞여 들어갈 수 있습니다. 따라서 가공되지 않은 EEG는 뇌 전체의 반응을 반영하므로 자극에 대한 인지와 관련된 추론을 내리기 전에 반드시 정제 및 처리 과정을 거쳐야 합니다.

또한, 단일 전극에서의 뇌 활동은 전체 뇌 활동을 기록하기 때문에 그 위치가 활동의 정확한 발생 근원을 직접 가리키지는 않습니다(예: 전두엽 전극에서 활동이 증가했다고 해서 전두엽이 이 반응을 생성했다는 것을 의미하지는 않습니다). 이를 생성한 두피 수준의 근원을 확인하기 위해 EEG 반응의 신호원 재구성(source reconstruction)⁴과 같은 방법이 사용될 수 있습니다. 더 깊은 근원을 확실하게 파악하기 위해서는 EEG와 더불어 MEG 또는 fMRI 같은 신경 영상 기법을 함께 고려해 볼 수 있습니다.

현재 연구에서의 EEG

EEG는 현재 심리학 및 의료 분야뿐만 아니라 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI), 뉴로피드백, 그리고 뉴로마케팅과 같은 분야에서 소비자 행동을 이해하는 데 이르기까지 연구자들을 돕기 위해 무수히 많은 방식으로 사용되고 있습니다.

의료 또는 임상 신경과학

EEG는 진단과 치료를 개선하기 위해 주로 의료 분야에서 활용됩니다. 예를 들어, EEG의 가장 흔한 용도는 뇌전증 진단 및 발작 감지⁵와 수면 장애를 감지하기 위한 수면 정밀 검사⁶입니다. 정신의학과 임상 신경과학에서 EEG는 주관적인 임상 평가에 의존하던 질환들의 객관적인 지표를 식별하는 데 현재 사용되고 있습니다. 두피 전체에서 진동의 양을 계산하고 매핑하는 정량적 EEG(qEEG)와 같은 기술은 다양한 정신 질환으로 인해 발생하는 뇌의 변화를 특성화하는 데 사용되고 있습니다⁷. 건강한 뇌와 질환이 있는 뇌의 분류에 적용된 머신 러닝은 더욱 객관적인 진단⁸ˈ⁹ 방법을 위한 길을 열어주고 있습니다.

뉴로마케팅

소비자 행동을 이해하는 것은 확실히 뉴로마케팅의 핵심입니다. 이 분야에서 EEG가 가장 많이 사용되는 부분은 광고¹⁰, 제품 또는 서비스에서 덜 두드러지거나 몰입도가 떨어지는 측면을 찾아내어 이를 개선하는 것입니다.

Emotiv x 뉴로마케팅 - 로레알(L’Oreal) 럭셔리 랩에서 본 소비자 행동의 미래.

EEG 진동은 무의식적인 브랜드/제품 회상¹¹이 있는지 식별하는 데도 사용됩니다. 또 다른 용도로는, EEG를 활용한 행동 과제를 통해 제품의 최적 가격 책정 전략을 찾는 뉴로프라이싱(neuropricing)¹²이 있습니다.

Emotiv x 뉴로마케팅 - 서로 다른 가격 제안에 뇌가 어떻게 반응하는지 보여줍니다.

일반 신경과학 연구

이 유형의 연구는 뇌가 작동하는 방식(예: 우리 뇌가 시각적 또는 청각적 자극을 처리하는 방식)과 뇌의 서로 다른 부위가 어떻게 소통하는지 이해하는 것을 포함합니다. 또한 뇌와 질환(예: 자폐 스펙트럼 장애 또는 조현병) 간의 관계를 이해하는 작업도 수반됩니다. 이는 사회, 정서, 계산, 비인지 영역 등 다방면의 분야를 아우릅니다.

뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)

BCI 연구는 EEG를 컴퓨팅 장치와 통합하여 생각에 의한 명령을 외부 행동으로 변환하는 것을 목표로 합니다. 생각을 통해 텍스트 문서를 작성하거나, 휠체어를 움직이고, 더 나아가 의수나 의족을 움직이는 등의 활동은 장애를 가진 사람들의 삶의 질을 높이기 위해 BCI 분야에서 개발 중인 현재의 성과들입니다¹³.

뇌-컴퓨터 인터페이스 (BCI) - 뇌성마비를 앓고 있는 8세 소년 존(John)이 인스타그램 brainpaintbyjohn에 올린 놀라운 창작물들

또 다른 혁신은 음악 산업에서 일어나고 있으며, 음악가/가수들이 그들의 생각을 사용해 음악을 만들고 있습니다 (관련 포스트를 여기에서 확인해 보세요)

뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) - Emotiv의 EPOC 헤드셋과 상징적인 TONTO 신디사이저의 완벽한 조화.

전반적으로, EEG의 사용은 인간 행동에 대한 표면적인 이해 그 이상을 약속합니다. 뛰어난 비용 효율성과 높은 접근성 덕분에, 단순히 주관적인 자기 보고를 넘어 EEG를 통해 인간 행동을 객관적으로 해독함으로써 사용자 경험 개선에서 치료법 발전에 이르는 프로세스를 다방면의 학문 분야에서 유용한 도구로 사용될 수 있습니다.

뇌-컴퓨터 인터페이스 (BCI) - Emotiv x 호드리구 후브네르 멘지스(Rodrigo Hubner Mendes), 생각만으로 F1 차량을 운전하다

작성자:
Roshini Randeniya, Emotiv Research Pty. Ltd 연구원

참고 문헌

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