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전기 쌍극자층을 이용한 뇌 기능 영상과 응용

전문가 제언: ○ 뇌파계(EEG)의 시간분해능은 임상응용상 만족할만하나 공간분해능은 두개골의 도전율이 낮고 관측전극 수 제한으로 얻은 뇌파지도(mapping)에서 뇌 속의 신호원의 상태를 추정하기는 불충분하다. 이 문제의 해결방법으로 등가신호원을 추정하여 뇌의 전기활동을 표시하는 방법과 공간역필터를 사용하여 공간분해능을 향상시키는 방법이 제안되고 있다. 등가신호원을 추정하는 방법은 두피전위를 표현하는 수개의 전기쌍극자(electric dipole)를 뇌 속에 가상하여 이것의 3차원 위치를 모멘트(moment)의 시간경과를 추정하는 다이폴(dipole)추적법이 제안되었다.

○ 뇌기능다이폴(전기쌍극자)영상법은 뇌 속에 가상적으로 설치한 다이폴층에 의해 신호원을 등가적으로 표현하는 방법으로 신호원의 개수, 방향 등의 성질에 의존하지 않고 역문제를 해결할 수 있다. 다이폴영상법에서는 다이폴층 신호강도분포로부터 뇌파전위까지의 전달함수를 두부 모델로 산출하여 그 역문제를 해결함에 의해 고공간분해능의 뇌 속 전기활동을 추정한다.

○ 이 해설논문에서는 다이폴(전기쌍극자)영상법에 의한 뇌 전기활동의 가시화원리와 구체적 실현법을 개관하고 컴퓨터시뮬레이션에 의해 성능을 평가하고 디이폴영상법의 응용 예와 전망을 기술하였다.

○ 여기서 소개한 다이폴영상법은 뇌파신호원의 상태를 알아낼 수 있는 새로운 기법으로 독립성분분석을 하여 신호성분과 잡음성분을 추출, 이들 정보로부터 공간역필터를 설계, 뇌 속의 다이폴신호 강도분포의 추정정확도를 향상시킨 것은 획기적이라 판단된다. 뇌전기활동 영상법은 적용이 용이하므로 뇌-기계인터페이스(BMI) 같은 신경공학분야 응용이 기대된다. 국내에서는 EEG, NIRS, fMRI 같은 뇌기능 영상기법을 이용한 신경관련 연구를 시작하고 있으나 앞으로 다이폴(전기쌍극자)영상법 같은 새로운 분야의 연구를 시도해야할 것이다.

저자: Junichi Hori
자료유형: 학술정보