Changes in EEG Activity Synchronized with EMG output of Biceps and Signal Control Possibility

이두근의 근전도 출력과 동기화된 뇌파의 활성도 변화와 신호의 제어 가능성

Abstract

This paper interprets the relationship between the physical activity of the human and the signal of the brain to show the meaningful results in the process of sending and receiving information to the connected muscles. When a person works or thinks, a specific brain signal is generated from the brain and being trasmmited to the connected part. The EMG signal, which has muscle activity information, outputs the result of the muscle activation as an electrical signal, which outputs muscle activity information usually due to muscle contraction and relaxation. The purpose of this study is to analyze the relationship between the two signals, which are difficult to identify easily by visual data extraction and data acquisition by extracting such EMG and EMG in real time.

본 논문은 인간의 신체활동에 있어서 뇌의 신호가 연결된 근육으로 정보를 제공하고 받아오는 과정에서 유의미한 결과를 나타내는지에 관한 관계를 해석한다. 사람의 의식적 활동은 활동에 필요한 근육의 동작을 위하여 뇌로부터 생성된 전기신호의 전달에 의해 가능해 진다. 근육의 활성정보를 가지고 있는 근전도 신호는 근육활성화의 결과를 전기적인 신호로 출력하는데, 이 출력은 보통 근육의 수축과 이완에 따른 근육활성 정보를 출력한다. 본 연구에서는 이런 뇌전도와 근전도를 실시간으로 추출하여 데이터를 획득하고, 데이터 분석을 통해 눈으로 쉽게 확인하기 어려운 두 신호간의 관계를 분석하는데 목적이 있다.

Fig. 1. EEG and EMG measurement system and electrode. 그림 1. 뇌전도 및 근전도 측정 시스템 및 전극

Fig. 2. Location of EMG and EEG sensor. 그림 2. 근전도와 뇌전도 센서 부착위치

Fig. 3. Systems for signal measurement and analysis. 그림 3. 신호 측정 및 분석을 위한 시스템

Fig. 4. Experiment configuration for data acquisition. 그림 4. 데이터 취득을 위한 실험 구성

Fig. 5. Left and right biceps output and power spectrum by frequency. 그림 5. 좌/우 이두근의 출력과 주파수 별 전력 스펙트럼

Fig. 6. 8-channel EEG output(Left(above), Right(below)). 그림 6. 8채널 뇌파의 출력(좌완(위), 우완(아래))

Fig. 7. Synchronization of EEG output according to EMG signal change. 그림 7. 근전도 신호 변화에 따른 뇌전도 출력 동기화

Fig. 8. Analysis of frequency characteristics before and after stimulation. 그림 8. 자극 전후의 주파수 특성 분석