짧은 비디오를 만들었고, 사람들이 비디오의 어떤 부분을 흥미롭게 느꼈는지 알아내고 싶다고 상상해 보세요. 보통은 그냥 그들에게 물어볼 것입니다. 아마 설문조사를 사용할 수도 있겠죠. 하지만 가장 흔한 대답은 “정확히는 잘 모르겠습니다” 또는 “기억이 나지 않습니다”일 수 있습니다. 주관적 측정만으로 인간 지각을 연구하는 것은 불확실성이 많을 수 있으며, 이를 신경생리학적 반응 측정이 극복하는 데 도움을 줄 수 있습니다. EEG 장치는 인간 지각과 관련된 연구를 향상시킬 수 있는 접근하기 쉬우면서도 비용 효율적인 도구로서 독보적인 위치에 있습니다. 그 결과, 이는 심리학, 뉴로마케팅 및 BCI에서 핵심 도구로 빠르게 자리 잡고 있습니다.

EEG란 무엇인가요?

뇌전도(Electroencephalography, EEG)는 뉴런이라고 불리는 뇌세포에 의해 유발되는 전기 활동을 측정하는 것입니다. 이는 두피에 전극을 부착해 사용하는 안전하고 비침습적인 방법입니다. 이러한 목적에 사용되는 EEG 장치는 단일 채널 상용 장치부터 256채널 의료 등급 시스템까지 다양합니다. EEG가 무엇인지와 다양한 EEG 장치에 대한 자세한 내용은 여기에서 읽을 수 있습니다.

EEG의 장점은 무엇인가요?

높은 시간 해상도

높은 시간 해상도 덕분에 EEG는 전의식적 과정을 지표화할 수 있습니다.

다른 신경영상 기법에 비해 EEG의 가장 큰 강점은 시간 해상도, 즉 밀리초 단위의 빠른 뇌 반응을 측정할 수 있는 능력입니다. fMRI(기능적 자기공명영상)와 같은 다른 뇌영상 방법은 관심 자극을 제시한 후 1초 이상이 필요합니다. 또한, 주관적 응답에서의 불확실성을 피하기 위해 설계된 행동 과제는 일반적으로 반응 시간과 버튼 누르기 응답에 의존합니다. 이러한 반응은 최대 1초까지 걸릴 수 있는데, 뇌가 밀리초 단위의 시간 척도에서 수많은 복잡한 신경생리학적 과정을 만들어낼 수 있다는 점을 고려하면 매우 느린 편입니다. 따라서 높은 시간 해상도 덕분에 EEG는 단순한 자기보고와 반응 기반 과제만으로는 알아차리지 못할 전의식적 과정을 지표화할 수 있습니다.

경제성과 이동성

스포츠 과학: Paxton Lynch가 Emotiv Insight EEG 헤드셋으로 압박 테스트를 받습니다.

EEG 장치는 비용 효율적이고 무선화되면서, 연구자들이 참가자를 실험실로 데려오는 대신 현장에서 연구를 수행할 수 있게 되었습니다. EEG와 MEG(자기뇌파검사)는 모두 높은 시간 해상도를 갖고 있지만, EEG는 저비용이며 이동성이 뛰어나기 때문에 더 접근하기 쉬운 연구 도구입니다. 이는 제어된 환경이나 자연 환경에서 인간 행동을 연구할 수 있게 해 줍니다. MEG, MRI, PET와 같은 대안적 신경영상 방법은 높은 유지 비용이 필요하고, 이러한 연구를 수행하기 위해 참가자들을 병원이나 실험실 환경으로 데려와야 합니다. 이에 비해 거의 어떤 환경이든 EEG “실험실”로 바꿀 수 있습니다. (현장 스포츠 수행 향상에 모바일 EEG를 어떻게 활용할 수 있는지에 대한 Park 등 리뷰1 참고)

실내 또는 원격 연구

EEG가 반드시 단일 장치를 사용하는 실험실 기반이어야 하는 것은 아닙니다. 저렴한 상용 EEG 장치의 발전으로, 가정 사용자도 자신에게서 EEG를 기록할 수 있습니다. EmotivLABS 플랫폼은 연구자들이 연구용 장치에 대해 검증된 EMOTIV 헤드셋을 사용하여 온라인으로 실험을 수행할 수 있게 해 줍니다²ʹ³. 저희의 파일럿 온라인 EEG 연구에 대해 여기에서 읽어보시거나, EMOTIV 사용자가 프레젠테이션 소프트웨어를 평가하기 위한 재택 연구에 참여했던 파트너십 사례에 대해 여기에서 읽어보세요.

EEG로 무엇을 측정할 수 있나요?

가장 흔하게 연구자들은 자극 제시 후 관심 시점에서의 전압 진폭(즉, 사건관련전위, ERP) 또는 EEG에서 1초당 뇌파 진동의 양(즉, 시계열-주파수 분석)을 사용합니다.

이 두 영역은 행동과 관련된 서로 다른 연구 질문에 답할 수 있게 해 줍니다. 또한 정교한 머신러닝 알고리즘의 발전으로, 우리는 관심 자극에 대한 반응으로 나타나는 정신 상태를 해독하기 시작할 수 있습니다. 예를 들어, 주의(attention)에 대해 검증된 알고리즘의 개발로 우리는 이제 “내 비디오의 어느 부분이 더 많은 주의를 끌었는가”와 같은 질문에 쉽게 답할 수 있습니다.

고려해야 할 주의사항

EEG로 정확히 생각을 읽을 수는 없다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 따라서 비교되는 자극은 이상적으로 관심 변수 자체를 제외한 모든 측면에서 일치해야 합니다. 즉, 잘 설계된 실험 과제가 좋은 EEG 연구의 핵심입니다. 둘째, EEG 장치는 전기 장비로부터의 간섭을 감지할 수 있고, 움직임에도 민감하여 기록에 원치 않는 아티팩트를 유발할 수 있습니다. 따라서 원시 EEG는 자극 지각과 관련한 추론을 하기 전에 정리 및 처리가 필요한 전체 뇌 반응을 반영합니다.

또한, 단일 전극에서 측정되는 뇌 활동은 전체 뇌의 활동을 기록하며, 그 위치가 활동의 원천을 직접적으로 정확히 가리키지는 않습니다(예: 전두부 전극에서 증가한 활동이 전두엽이 이 반응을 생성했다는 뜻은 아닙니다). EEG 반응의 소스 재구성⁴과 같은 방법은 두피 수준에서 원천을 결정하기 위해 이 목적에 사용할 수 있습니다. 더 깊은 원천을 더 확신을 가지고 파악하기 위해서는 MEG 또는 fMRI와 EEG를 결합한 신경영상 방법을 고려할 수 있습니다.

현재 연구에서의 EEG

EEG는 현재 심리학과 의학 분야뿐 아니라 뇌-컴퓨터 인터페이스, 뉴로피드백, 그리고 뉴로마케팅과 같은 분야에서 소비자 행동을 이해하는 데까지 다양한 방식으로 활용되고 있습니다.

의학 또는 임상 신경과학

EEG는 주로 의학 분야에서 진단과 치료를 개선하는 데 사용됩니다. 예를 들어, EEG의 가장 일반적인 용도는 간질 진단과 발작 탐지⁵, 그리고 수면 이상을 탐지하기 위한 수면 연구⁶입니다. 정신의학과 임상 신경과학에서는, 현재 EEG가 주관적 임상 평가에 의존하던 질환의 객관적 표지를 식별하는 데 사용되고 있습니다. 양적 EEG(qEEG)와 같은 기법은 진동의 양을 계산하고 두피 전반에 매핑하는 방식으로, 다양한 정신 질환으로 인해 뇌에서 발생하는 변화를 특성화하는 데 사용되고 있습니다⁷. 건강한 뇌와 질환이 있는 뇌를 분류하는 데 머신러닝을 적용하는 것도 진단⁸ˈ⁹의 보다 객관적인 방법을 향한 길을 열고 있습니다.

뉴로마케팅

물론, 소비자 행동을 이해하는 것은 뉴로마케팅의 핵심입니다. 이 분야에서 EEG의 가장 일반적인 사용은 광고¹⁰, 제품 또는 서비스의 덜 두드러지지만 더 흥미를 끄는 측면을 파악하여 이를 개선하는 것입니다.

EMOTIV x 뉴로마케팅 - L’Oreal의 Luxury Lab에서 본 소비자 행동의 미래.

EEG 진동은 무의식적인 브랜드/제품 회상¹¹이 있는지 식별하는 데에도 사용됩니다. 다른 활용 사례로는 뉴로프라이싱이 있으며, 여기서 EEG를 활용한 행동 과제를 통해 제품의 최적 가격 전략을 찾습니다¹².

EMOTIV x 뉴로마케팅 - 뇌가 다양한 가격 제안에 반응하는 방식.

일반 신경과학 연구

이 유형의 연구는 뇌가 어떻게 기능하는지(예: 시각 또는 청각 자극을 뇌가 어떻게 처리하는지)와 뇌의 서로 다른 부분이 어떻게 상호작용하는지를 이해하는 것을 포함합니다. 또한 뇌와 질환(예: 자폐 스펙트럼 장애 또는 조현병) 간의 관계를 이해하는 것도 포함됩니다. 이는 사회, 정서, 계산, 인지 영역을 포함하는 여러 분야를 아우릅니다.

뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)

BCI 연구는 EEG를 컴퓨팅 장치와 통합하여 정신 명령을 외부 행동으로 변환하는 것을 목표로 합니다. 단어 문서를 입력하거나 휠체어를 움직이고, 심지어 의수 팔다리를 움직이기 위해 정신 명령을 사용하는 것은 현재 BCI에서 진행 중인 발전 중 일부이며, 이는 장애를 가진 사람들의 삶의 질을 향상시키는 데 활용되고 있습니다¹³.

뇌-컴퓨터 인터페이스 (BCI) - 뇌성마비를 가진 8세 소년 John이 Instagram의 brainpaintbyjohn에서 선보인 놀라운 작품들

또 다른 혁신은 음악 산업에서 일어나고 있으며, 음악가/가수들이 자신의 생각으로 음악을 만들고 있습니다(관련 글은 여기에서 확인하세요)

뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) - EMOTIV의 EPOC 헤드셋과 상징적인 TONTO 신시사이저의 완벽한 조합.

전반적으로 EEG의 사용은 인간 행동에 대한 표면 수준의 이해를 넘어설 수 있는 가능성을 제공합니다. 비용 효율성과 높은 접근성 덕분에, 사용자 경험 향상에서부터 치료 발전에 이르기까지 다양한 과정을 단순한 주관적 자기보고를 넘어 더 깊이 들어가 EEG를 사용해 인간 행동을 객관적으로 해독할 수 있는 여러 분야에서 유용한 도구가 됩니다.

뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) - EMOTIV x Rodrigo Hubner Mendes, 정신 명령으로 F1 자동차를 운전하다

작성자
Roshini Randeniya, Research Officer, EMOTIV Research Pty. Ltd

참고문헌

1. Park, J. L., Fairweather, M. M. & Donaldson, D. I. 모바일 인지를 위한 근거 제시: EEG와 스포츠 수행. Neurosci. Biobehav. Rev. 52, 117–130 (2015).

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