Journal of The Korean Association For Science Education
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v.24
no.2
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pp.226-233
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2004
The purpose of this study was to test whether the degrees of desyncronization in cranial nerves were related to correlation coefficient between brain waves measured on scalp. Based on the hypothesis. this research intended to describe the patterns of brain wave during scientific reasoning. EEG (electroencephalography) signals in 19 electrodes were recorded from elementary (6th grade) and middle (7th, 8th grade) school students as they performed roller-ball tasks: planning experiment, cognitive conflict, bridging, metacognition, and at rest (eyes closed and eyes opened). The results showed that the smaller the correlation coefficient was, the bigger the degrees of desyncronization. As compared to resting periods, the correlation coefficients in prefrontal and frontal lobe decreased during scientific reasoning. And the nerves in prefrontal and frontal lobes were most active during scientific reasoning. These results suggest that the correlation coefficient in addition to frequency of brain waves be analysed to get meaningful results of researches on scientific reasoning by brain wave.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.1
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pp.59-64
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2015
In this paper, we found the usefulness of the deep belief network (DBN) in the fields of brain-computer interface (BCI), especially in relation to imagined speech. In recent years, the growth of interest in the BCI field has led to the development of a number of useful applications, such as robot control, game interfaces, exoskeleton limbs, and so on. However, while imagined speech, which could be used for communication or military purpose devices, is one of the most exciting BCI applications, there are some problems in implementing the system. In the previous paper, we already handled some of the issues of imagined speech when using the International Phonetic Alphabet (IPA), although it required complementation for multi class classification problems. In view of this point, this paper could provide a suitable solution for vowel classification for imagined speech. We used the DBN algorithm, which is known as a deep learning algorithm for multi-class vowel classification, and selected four vowel pronunciations:, /a/, /i/, /o/, /u/ from IPA. For the experiment, we obtained the required 32 channel raw electroencephalogram (EEG) data from three male subjects, and electrodes were placed on the scalp of the frontal lobe and both temporal lobes which are related to thinking and verbal function. Eigenvalues of the covariance matrix of the EEG data were used as the feature vector of each vowel. In the analysis, we provided the classification results of the back propagation artificial neural network (BP-ANN) for making a comparison with DBN. As a result, the classification results from the BP-ANN were 52.04%, and the DBN was 87.96%. This means the DBN showed 35.92% better classification results in multi class imagined speech classification. In addition, the DBN spent much less time in whole computation time. In conclusion, the DBN algorithm is efficient in BCI system implementation.
Lim, Seung Yeop;Heo, Hyun;Kim, Sang Ho;Won, Byeong Hee
Journal of the Ergonomics Society of Korea
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v.32
no.4
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pp.345-353
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2013
Objective: This research measured physiological and psychological effects of Vibroacoustic stimulation(VA) to scapular and sacrum of supine position on the mattress. Background: When vibroacoustic stimulation applies to human body, it has a positive influence on physiological and psychological effects by stimulating the organs, tissues and cells of whole body. Method: This experiment was conducted to 10 normal males in two conditions: no stimulation and vibroacoustic stimulation. No stimulation experiment was executed as a supine position for 30 minutes without any vibrational stimulus, while vibroacoustic stimulation was transmitted by the vibrational speaker, which uses 40Hz frequency. Subjects had a laser Doppler flowmeter probe in scapular, sacrum, and also had 8 channel electroencephalogram(EEG) measurement sensor in the scalp. Blood pressure and skin temperature were measured in two conditions with an underlying posture for 30 minutes. Additionally, blood flow rate and EEG were measured before and after for two minutes on two conditions. Results: According to the vibroacoustic stimulation, blood flow rate and skin temperature were increased, while blood pressure was decreased. When using vibroacoustic stimulation compared to no stimulation, blood flow rate went approximately two times higher, and skin temperature also higher 3~4 times. Furthermore, the relative alpha power of brain wave was significantly increased when we applied to vibroacoustic stimulation. Conclusion: This experiment tested the VAT embedded in mattress in two conditions. According to this experiment, VAT decreases blood pressure, improves not only a physiological effect on blood flow rate as well as skin temperature, but also psychological functions by increasing relative alpha power. Application: The results of the publishing trend analysis might help physiological and psychological effects of vibroacoustic stimulation.
Background: The intermittent delta activity in electroencephalographies (EEGs) of patients with focal brain lesions has been reported to be a marker of an epileptogenic focus. This study investigated the concordance between the current source distribution (CSD) of the interictal epileptiform discharges (IEDs) and that of the background delta frequency bands (DFBs) of the scalp EEG. Methods: We collected scalp EEGs of 13 patients with focal epilepsy that contained uniregional IEDs and unilateral delta to theta slow waves. We applied a distributed source model using LORETA$^{(R)}$ to determine the CSD of the peak points of the IEDs and the DFBs of the background activity. Results: The CSDs of the DFBs were ipsilateral to the CSDs of the peak point of the averaged IEDs in ten patients, and bilateral with ipsilateral predominance in three patients. In the cases with an ipsilateral CSD of the DFB, 8 of 10 patients had concordance of the CSD localization between the averaged IED and the DFB. In the cases with bilateral CSD of the DFB, 2 of 3 patients had concordance of the CSD localization between the averaged IED and the DFB. Conclusions: The CSD localization and lateralization appear to be concordant between the IEDs and the DFB of background activity in epileptic patients. Therefore, the CSD of the DFB in EEGs with visually observable slow activities may predict those of IEDs.
In this paper a study of neuro-pathway estimation based on visual and somatosensory evoked potential is given. The evoked potentials which are caused by visual and somatosensory stimulation are detected by an average method. The forward problem that is estimating a scalp potential from a given electrical source in the brain is solved by using a triple concentric spherical shell model of the head and a single current dipole model of the neuron activity. The inverse problem which calculates a source position is solved by a least square fit between the model predicted potential and a given evoked potential measurement. The similarities between estimated sensory neuro-pathways and physiological brain function regions are verified.
Purpose : The aims of this study was to identify changes mu rhythm according to familiarity with a stimulus in people with stroke. Methods : Seventeen right-handed participants were asked to observe 2 different stimulus; a non-familiarity stimulus condition (NFSC), and a familiarity stimulus condition (FSC). Electroencephalogram (EEG) signals from electrodes on the participant's scalp were recorded during action observation. The activation of the mirror neuron system was compaired between FSC and NFSC by a paired t-test. An independent t-test was used to compare the difference between right and left hemispheres for the activation of the mirror neuron system during action observation of performing a task with the right hand. Results : The result of paired t-test showed no significantly difference between NFSC and FSC in the activation of the mirror neuron system. The Result of independent t-test also showed no significantly difference in the activation of mirror neuron system between the right and left hemispheres. Conclusion : The familiarity with a stimulus had no signigicant effect on the activation of the mirror neuron system according to the familiarity and in either the right or left hemispheres in people with chronic stroke.
Ryeng Kim;Min-Seok Oh;Young-Ho Lee;Seong-Ho Choi;In-Kyoung Kim
Journal of Advanced Technology Convergence
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v.2
no.1
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pp.23-31
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2023
This study was described about the EEG response results of tea tree oil fragrance for the development of functional shampoo additives. In the case of experimenters (1) the intensity change of the right brain alpha wave in electroencephalographic (EEG) response was increased after inhalation of the tea tree oil fragrance. (2) the change of physical tension and stress both the left brain and the right brain in EEG response showed a tendency to decrease after inhalation compared to before inhalation of the tea tree fragrance. (3) the mental distraction and stress was decreased after experimenters inhales the tea tree oil fragrances. These means the tea tree fragrances have both mental stability and stress relief. From above results, we prepared the functional shampoo additives with tea tree oil, and the we determined the alpha wave in EEG response after the functional shampoo additive fragrance for experimenters. As results, (4) the alpha wave intensity in left and right brain was significantly decreased after inhaling the functional shampoo additives fragrance. (5) physical tension and stress changes were decreased after inhalation of functional shampoo additive fragrance. (6) mental distraction and stress changes were also decreased after inhalation of functional shampoo additive fragrance. , From above results, the functional shampoo additives could be used as physical and mental relievers. Furthermore, the functional shampoo additives have the effects of scalp calming when the experimenter was treated shampoo with the functional shampoo additives.
Objectives: With the object of finding the appropriate conditions and algorithms for dimensional analysis of human EEG, we calculated correlation dimensions in the various condition of sampling rate and data aquisition time and improved the computation algorithm by taking advantage of bit operation instead of log operation. Methods: EEG signals from 13 scalp lead of a man were digitized with A-D converter under the condition of 12 bit resolution and 1000 Hertz of sampling rate during 32 seconds. From the original data, we made 15 time series data which have different sampling rate of 62.5, 125, 250, 500, 1000 hertz and data acqusition time of 10, 20, 30 second, respectively. New algorithm to shorten the calculation time using bit operation and the Least Trimmed Squares(LTS) estimator to get the optimal slope was applied to these data. Results: The values of the correlation dimension showed the increasing pattern as the data acquisition time becomes longer. The data with sampling rate of 62.5 Hz showed the highest value of correlation dimension regardless of sampling time but the correlation dimension at other sampling rates revealed similar values. The computation with bit operation instead of log operation had a statistically significant effect of shortening of calculation time and LTS method estimated more stably the slope of correlation dimension than the Least Squares estimator. Conclusion: The bit operation and LTS methods were successfully utilized to time-saving and efficient calculation of correlation dimension. In addition, time series of 20-sec length with sampling rate of 125 Hz was adequate to estimate the dimensional complexity of human EEG.
Journal of the Korean Society of Physical Medicine
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v.6
no.3
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pp.361-368
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2011
Purpose : The aims of this study was to identify the activation of the mirror neuron system during action observation in people with stroke and the difference between left hemisphere and right hemisphere and to provide possibility of the use of action observation as a clinical method for improving motor function after stroke. Methods : Seventeen participants were asked to observe 3 different stimulation conditions for 80 seconds. A 30 second rest period was given between stimulations. Electroencephalogram(EEG) signals from electrodes on the participant's scalp were recorded during action observation. The activation of the mirror neuron system(MNS) between the picture observation condition and action observation condition was compared with a paired t-test. An independent t-test was used to compare difference between C3 and C4 on the activation of the mirror neuron system in the action observation condition. Results : Result of paired t-test showed a significantly decreased log ratio in the activation of the mirror neuron system in the action observation condition compared to the picture observation condition. Result of the independent t-test indicated no significant differences in the activation of the mirror neuron system in the right and left hemisphere. Conclusion : The mirror neuron system showed greater activation in the action observation condition than in the picture observation condition and activation in the both hemisphere during action observation. We conclude that these findings suggest that this may possibly be an efficient clinical intervention method for improving motor function.
The purpose of the brain-computer (machine) interface (BCI or BMI) is to provide a method for people with damaged sensory and motor functions to use their brain to control artificial devices and restore lost ability via the devices. Functional electrical stimulation (FES) is a method of applying low level electrical currents to the body to restore or to improve motor function. The purpose of this study was to develop a SSVEP-based BCI rehabilitation training system with FES for spinal cord injured individuals. Six electrodes were attached on the subjects' scalp ($PO_Z$, $PO_3$, $PO_4$, $O_z$, $O_1$ and $O_2$) according to the extended international 10-20 system, and reference electrodes placed at A1 and A2. EEG signals were recorded at the sampling rate of 256Hz with 10-bit resolution using a BIOPAC system. Fast Fourier transform(FFT) based spectrum estimation method was applied to control the rehabilitation system. FES control signals were digitized and transferred from PC to the microcontroller using Bluetooth communication. This study showed that a rehabilitation training system based on BCI technique could make successfully muscle movements, inducing electrical stimulation of forearm muscles in healthy volunteers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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