• 한국지능시스템학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.62-68
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• 2012

정상상태시각유발전위 (Steady-State Visually Evoked Potentials)는 특정 주파수를 가진 시각자극에 대한 자연반응 신호이며 3.5Hz~75Hz의 주파수 범위를 갖는 시각 자극에 의해 동일한 주파수로 후두엽 영역이 전기적 활성화되는 특성이 있다. 본 논문에서 이러한 SSVEP 특성을 기반으로 EEG 분석을 수행하는 실험 패러다임을 구축하여 행동유발특성을 가지는 특정 객체에 대한 영상입력 시각자극에서의 주파수 패턴에 대응하는 EEG의 주파수 특징을 검출하고 이를 기반으로 객체와 관련된 행동유발특성을 Mirror Neuron System을 통해 측정한다. 이 때 측정된 EEG 기반 행동유발특성 데이터에 대한 선형판별분석을 수행하여 객체 패턴분류를 실시간으로 수행한다. 이러한 SSVEP 관측 실험을 기반으로 사용자의 내재적 의도를 파악하기 위한 Brain-Computer Interface(BCI) 시스템을 제안했다. Speller 등으로 대표되는 기존의 SSVEP 응용시스템은 격자영상패턴에 대응하는 뇌파특성 분석에 따른 패턴분류의 수행이 가능하나 본 논문의 SSVEP 기반 BCI는 다양한 형태의 사물을 입력객체로 활용하여 분류가 가능함으로 인해 범용성이 높아졌다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.135-140
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• 2012

대뇌 상의 mirror neuron system은 시각 정보에 기반한 모방학습 기능을 담당한다. 관측자의 mirror neuron system 영역을 관찰할 때, 행위자가 수행하는 목적성 행위의 전체가 아닌, 부분적으로 가려지거나 보이지 않는 영역을 포함하는 경우에도 해당 영역의 뉴런이 발화되는 과정을 통해 전체 행동의 의도를 유추할 수 있다. 이러한 모방학습 기능을 3D 비전 기반 지능 시스템에 적용하는 것이 본 논문의 목표이다. 본 연구실에서 선행 연구된 스테레오 카메라를 기반으로 획득된 3차원 영상에 대한 복원을 수행한다. 이 때 3차원 입력영상은 부분적으로 가려진 영역을 포함하는 손동작의 순차적 연속영상이다. 복원 결과를 기반으로 가려진 영역을 내포한 행위에 대하여 LK optical flow, unscented Kalman filter를 이용한 특징검출을 수행하고 의도인식의 수행을 위해, Hidden Markov Model을 활용한다. 순차적 입력데이터에 대한 동적 추론 기능은 가려진 영역을 포함한 손동작 인식 수행에 있어 적합한 특성을 가진다. 본 논문에서 제안하는 의도 인식을 위해 선행 연구에서 복원 영상에서의 객체의 윤곽선 및 특징 검출을 시뮬레이션 하였으며, 검출 특징에 대한 시간적 연속 특징벡터를 생성하여 Hidden Markov Model에 적용함으로써, 의도 패턴에 따른 손동작 분류 시뮬레이션을 수행하였다. 사후 확률 값의 형태로 손 동작 분류 결과를 얻을 수 있었으며, 이를 통한 성능의 우수함을 입증하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.583-588
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• 2024

BCI(뇌-컴퓨터 인터페이스) 기술의 등장으로 거울 신경을 분석하는 것이 용이해졌다. 그러나 인간의 생각에 의존하는 BCI 시스템의 정확성을 평가하는 것은 그 질적 특성으로 인해 어려움을 겪는다. BCI의 잠재력을 활용하기 위해 우리는 움직임의 궁극적인 목표에 따라 발화 속도가 영향을 받는 인간의 거울 신경의 특성을 기반으로 정확도를 측정하는 새로운 접근법을 제안한다. 본 논문에 2장에서는 거울 신경을 소개한다. 또한, 거울 신경을 위한 인간 자세 추정에 대한 설명을 제시한다. 3장에서는 인간 자세 추정 기법을 활용하여 실시간 동적 환경에 적합한 강력한 포즈 추정 방법을 소개한다. 이어서 이러한 로봇 환경을 이용한 BCI의 정확성을 분석하는 방법을 제시한다.

• PNF and Movement
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• 제14권3호
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• pp.209-217
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• 2016

Purpose: Treatments using a mirror neuron system, such as 3D virtual reality therapy, are used in stroke rehabilitation, but they need to be constructed according to a detailed procedure. The aims of this study were to analyze electroencephalograms (EEG) during relaxation and action while observing first person perspective (1AE) and third person perspective (3AE) videos of the right hand for 20's. Methods: Thirty participants (Male=4, Female=26) were recruited for this study. Participants were selected by a vividness of movement imagery questionnaire (VMIQ). EEG was measured during relaxxation and during action with 1AE and 3AE videos, focusing on the supination and pronation actions of participants' right hands. An absolute mu rhythm, a relatively high alpha power, and a relative beta power were identified. In each group, one-way repeated measures ANOVA was used for statistical analysis. Results: Measurement of absolute mu rhythms was significantly suppressed for both 1AE and 3AE compared with relaxation in C3 and C4 regions. High alpha wave measurements were significantly suppressed for both 1AE and 3AE in all regions, while beta wave measurements were significantly increased only for 3AE in F3 and F4 regions. Conclusion: Based on this study, we suggest that the mirror neuron system is activated during actions accompanied by action observation, especially actions with 3AE video observation, which can be a great therapeutic mathod in stroke rehabilitation.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2023년도 제68차 하계학술대회논문집 31권2호
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• pp.357-358
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• 2023

본 연구는 실제 행동과 운동 심상으로 팔과 다리 동작 인식을 위한 BCI 패러다임을 제안하고 유도성 분석을 한다. 이 페러다임은 각 팔과 양다리의 특정 움직임을 인식하기 위해 ERP를 기반 페러다임을 구성한다. BCI 페러다임은 왼팔, 오른팔, 양다리를 움직이는 영상 자극을 주며 이를 기반으로 왼팔, 오른팔, 양다리 움직임에 대한 인식을 한다. 거울뉴런은 실제 행동과 실제 행동을 보았을때와 운동심상을 통한 자극을 받았을 때 같은 뉴런이 활성화된다는 성질을 가지고 있다. 이러한 성질을 이용하여 운동심상만과 실제 행동을 동시에 학습할 경우를 유도성 분석을 진행한다. 또한 유도성 특징 분석을 통해 나타난 결과를 바탕으로 BCI 패러다임을 제안한다.

• Journal of the Korean Academy of Child and Adolescent Psychiatry
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• 제24권3호
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• pp.109-123
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• 2013

20세기의 가장 중요한 신경과학적 업적 중의 하나인 거울 뉴런의 발견은 ASD에서의 모방 및 공감 문제를 설명해줄 핵심 원인으로 인식되었으며 결국 2000년대 중반 '깨진 거울 이론'이 공식적으로 등장하게 되었다. 깨진 거울 이론은 돌출 풍경 맵 이론에 의해 보완되면서 ASD에서의 과잉 모방 및 자율신경계 과다 항진까지 보다 정교하게 설명할 수 있게 되었다. 그러나 ASD 환자가 항상 모방 문제를 보이지는 않는다는 것, 모방과 에뮬레이션에 대한 구별이 중요하다는 것이 밝혀졌다. ASD의 깨진 거울 이론에 대한 한계점을 비판하는 연구자들은 결국 모방과 공감에 대한 뇌의 사회적 하향 조정시스템 문제를 강조하는 'STORM 이론'을 내놓게 되었다. 깨진 거울 이론과 STORM 이론 중 어느 것이 더 옳은 이론이라고 현재 단정지을 수는 없다. 깨진 거울 이론은 여전히 학계의 지지를 받고 있으며 지금까지 상당한 연구 성과를 내고 있다. 그러나 STORM 이론은 깨진 거울 이론에서 특별히 강조하고 있지 않은 '사회적 맥락'의 중요성을 강조하며, 마음 이론 등의 정신화 기제가 뇌의 거울 뉴런계를 직접 조정하여 보다 더 세밀한 모방이 이루어진다는 것을 잘 보여주고 있다. 향후 STORM 이론 관련 연구 결과들이 어떻게 나올지를 관심있게 지켜볼 필요가 있다. 이 두 이론은 ASD의 사회적 인지에 관한 연구를 실시할 때 연구 방법이 얼마나 정교해야 하는지를 잘 알려주고 있다. 이는 모방과 공감 문제에 대한 치료 프로그램을 개발하는 경우에도 마찬가지로 적용되는 문제이다. 그러나 이러한 노력은 필연적으로 ASD에 대한 이해의 폭을 넓히게 되며 궁극적으로 ASD 환자에 대한 생물학적, 비생물학적 치료법의 발견에 기여하게 될 것이다. 두 이론을 각각 지지하고 있는 연구자들 간의 모범적인 논쟁을 지속적으로 기대하고자 한다.

• 인지과학
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• 제23권4호
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• pp.517-551
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• 2012

우리는 모방하는 동물이다. '참된 모방(true imitation)'은 한 행위가 행해진 것을 보는 것으로부터 그 행위를 하는 법을 새롭게 배우는 것이라고 할 수 있다. 우리는 타 개체의 기술과 지식을 모방함으로써 다른 동물의 세계에서 찾아보기 힘든 문화와 문명을 이룩할 수 있었다. 이런 의미에서 모방 능력이 어떻게 진화하고 발달하는지를 묻는 것은 중요하다. 또한 인간이 아닌 다른 동물들이 참된 모방을 할 수 있는지, 그리고 모방 학습 측면에서 인간과 동물이 구체적으로 어떻게 다른지를 알아보는 작업도 매우 흥미로운 과제이다. 이 논문에서 나는 우선, 인간과 다른 동물들의 모방 능력에 대한 경험적 연구들을 검토해볼 것이다. 이런 비교 연구를 통해 동물과 인간의 모방 능력의 차이에 주목할 것이며, 그들에게서 보이는 복제 충실도의 차이가 왜 발생하는지에 대해 논의할 것이다. 그런 다음에 모방의 신경생물학적 메커니즘에 대한 최신 연구들을 검토할 것이다. 하전두회(inferior Frontal Gyrus, IFG)와 하두정엽(inferior Parietal Lobule, IPL)으로 구성된 인간의 거울 뉴런계(mirror neuron system)가 이 대목에서 가장 중요하게 등장한다. 거울 뉴런계는 타 개체의 행동을 이해하고 공감하고 따라하는 데에 필수적인 신경세포 다발이다. 나는 거울 뉴런계의 기능과 진화에 대한 최신 연구들을 소개할 것이다. 인간의 모방을 가능하게 하는 신경 메커니즘에 대한 연구는 처음에 거울 뉴런계와 후부상측두이랑(posterior Superior Temporal Sulcus, pSTS)로 구성된 '핵심 모방 회로'에 집중되어 있었다. 하지만 더 최신의 연구들은 핵심 모방 회로 밖에서도 모방의 신경 메커니즘이 작동한다는 사실을 말해준다. 마지막으로 나는 이러한 모방의 심리학과 생물학이 문화 진화에 어떤 함의를 지니는지를 탐구한다. 구체적으로 나는 밈과 거울뉴런계의 관계를 탐구한 최신 연구를 통해 문화 진화에 대한 밈학적 접근을 시도할 것이다.

• 한국전문물리치료학회지
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• 제18권2호
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• pp.27-34
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• 2011

The aim of this study was to determine the effect of action-observation training on arm function in people with stroke. Fourteen chronic stroke patients participated in action-observation training. Initially, they were asked to watch video that illustrated arm actions used in daily activities; this was followed by repetitive practice of the observed actions for 3 times a week for 3 weeks. Each training session lasted 30 min. All subject participated 12 training session on 9 consecutive training days. For the evaluation of the clinical status of standard functional scales, Wolf motor function test was carried out at before and after the training and at 2 weeks after the training. Friedman test and Wilcoxon signed rank test was used to analyze the results of the clinical test. There was a significant improvement in the upper arm functions after the 3-week action-observation training, as compared to that before training. The improvement was sustained even at two weeks after the training. This result suggest that action observation training has a positive additional impact on recovery of stroke-induced motor dysfunctions through the action observation-action execution matching system, which includes in the mirror neuron system.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제39권1호
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• pp.16-21
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• 2018

In this study, we investigated the activity of Mirror Neuron System(MNS) and Steady State Visual Evoked Potential(SSVEP) according to frequency and duty rate of the flickering action video. Eight subjects were recruited for this study. The stimulus was consisted of a three-minute black and a flickering action video and they were repeatedly presented every six seconds. We used 50%, 75% of duty rate for each frequency 7.5 Hz and 15 Hz, and we also used the non-flickering condition and rest condition. As a result, the Mu suppression was the largest at 7. 5Hz and 50% duty rate and the SSVEP power was higher at 15 Hz than 7.5 Hz.

• 정보교육학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.539-550
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• 2020

이 연구는 뇌과학과 교육을 접목하는 교육신경학의 관점에 기초한 연구이다. 이 관점에 기초하여 디지털 학습자료 활용의 뇌과학적 근거를 확인함과 아울러 교육적 시사점을 도출하는 것을 연구의 목적으로 하였다. 이 연구에서 얻어진 결과를 결론으로 제시하면, 다음과 같다. 첫째, 디지털 학습자료를 통한 다양한 감각 자극은 다중감각신경, 상구 심층부 등을 거치며 협동적 정보처리를 가능하게 한다. 둘째, 디지털 학습자료로 인한 간접경험은 거울신경계를 거쳐 학습 내용을 생생하게 이해하도록 도와준다. 셋째, 디지털 학습자료들이 일으킨 긍정적인 감정은 도파민, 망상활성체계, 전두 선조체, 대뇌 피질 등의 기능을 활성화시켜 준다. 이 연구의 결과를 통해 제시되는 교육적 시사점은 다음과 같다. 첫째, 교사는 디지털 학습자료를 선정할 때 표현 양식, 학습 내용, 수업의 흐름 및 역기능 측면까지 고려해야 한다. 둘째, 수업 장면에 따라 다양한 디지털 학습자료를 호기심과 즐거움의 유발, 흥미와 노력의 유지, 학습한 내용에 대한 복습의 목적으로 사용하는 것은 수업 효과를 위해 바람직하다.