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KR102478278B1 - Apparatus and method for brain mapping based on functional activity of brain - Google Patents

Apparatus and method for brain mapping based on functional activity of brain Download PDF

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KR102478278B1
KR102478278B1 KR1020200136062A KR20200136062A KR102478278B1 KR 102478278 B1 KR102478278 B1 KR 102478278B1 KR 1020200136062 A KR1020200136062 A KR 1020200136062A KR 20200136062 A KR20200136062 A KR 20200136062A KR 102478278 B1 KR102478278 B1 KR 102478278B1
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서울대학교산학협력단
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Abstract

본 명세서의 개시는 감각 자극에 반응한 대상체의 뇌 신호가 발생한 실제 위치를 결정하고, 각 감각 자극별 뇌 신호가 발생한 실제 위치들의 위치 관계에 기반하여 대상체의 실제 개인 뇌 지도를 결정하는 방법 및 장치를 제공한다. 본 개시의 일 실시 예에 따른 뇌 지도 결정 장치는 프로세서 및 프로세서와 전기적으로 연결되고, 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드(code)가 저장되는 메모리를 포함하고, 메모리는 프로세서를 통해 실행될 때 프로세서가 대상체에 가해진 감각 자극에 반응한 대상체의 뇌 신호 발생 위치를 확인하고, 서로 다른 적어도 두 개의 감각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치에 기반하여 뇌 피질의 서로 다른 적어도 두 개의 감각 자극에 대한 각 감각 영역의 위치 관계와 관련된 감각 영역 위치 비율을 산출하고, 감각 영역 위치 비율에 기반하여 대상체의 개인 뇌 지도를 결정하도록 야기하는 코드를 저장할 수 있다.Disclosed in the present specification is a method and apparatus for determining actual locations where brain signals of an object responding to sensory stimuli are generated, and determining an actual personal brain map of an object based on a positional relationship between actual locations where brain signals are generated for each sensory stimulus. provides An apparatus for determining a brain map according to an embodiment of the present disclosure includes a processor and a memory electrically connected to the processor and storing at least one code executed by the processor. The location of brain signal generation of the object in response to the sensory stimulus applied to the object is identified, and based on the location of brain signal generation for at least two different sensory stimuli, the location of each sensory region for at least two different sensory stimuli in the brain cortex is determined. A code causing a sensory region position ratio related to the positional relationship to be calculated and a personal brain map of the object to be determined based on the sensory region position ratio may be stored.

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Figure 112020110981950-pat00005

Description

뇌의 기능적 활성도에 기반한 뇌 지도 결정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR BRAIN MAPPING BASED ON FUNCTIONAL ACTIVITY OF BRAIN}Apparatus and method for determining brain maps based on functional activity of the brain

본 개시는 뇌의 기능적 활성도에 기반하여 뇌 지도를 결정(뇌 맵핑)하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 감각 자극에 대한 개인별 뇌 반응 영역에 기반하여 개인별 뇌 지도를 결정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to an apparatus and method for determining a brain map based on functional activity of the brain (brain mapping), and more particularly, to an apparatus and method for determining an individual brain map based on individual brain response areas to sensory stimuli. It is about.

뇌전증 등의 여러 질병의 판단을 위해서 뇌 신호(뇌파를 포함한다)를 측정하여 분석하는 종래의 기술이 존재한다. 뇌 신호는 뇌의 뉴런에서 이온 전류로 인한 뇌의 전기적 자기적 활동에 기반한다. There is a conventional technique for measuring and analyzing brain signals (including brain waves) for the determination of various diseases such as epilepsy. Brain signals are based on electrical and magnetic activity in the brain resulting from ionic currents in neurons in the brain.

뇌 신호 검사 중 뇌전도(electoencephalography: EEG) 검사의 전형적인 뇌전도 측정 방법은 두피의 여러 부위에 부착한 전극을 통하여 두뇌에서 뉴런들의 활동에 수반되어 생성되는 자발적 전기적 활동을 일정시간에 걸쳐 비침습적 방법으로 측정하거나 특정 자극을 가한 후에 측정하는 것을 의미한다.A typical method of measuring electroencephalography (EEG) among brain signal tests is to noninvasively measure the spontaneous electrical activity generated along with the activity of neurons in the brain over a certain period of time through electrodes attached to various parts of the scalp. or after the application of a specific stimulus.

뇌전도 검사의 종래의 전극 배치는 해부학적인 특징을 기준으로, 뇌가 특정 영역에서 특정 기능을 수행한다는 의학적인 근거에 기초하여, 뇌의 해부학적 특징점을 기준으로 두부를 전체적으로 덮으면서 일정 간격으로 분할된 위치에 다수의 전극을 규칙적으로 배치하고, 각 전극으로부터 획득된 뇌전도 신호를 분석하는 방식으로 수행되었다. 이 경우, 신축성 있는 모자에 일정 간격으로 분할된 위치에 다수의 전극을 규칙적으로 배치한 전극 캡(electrode cap)이 사용될 수 있다.Conventional electrode placement in electroencephalography is divided at regular intervals while covering the entire head based on anatomical features of the brain based on the medical basis that the brain performs a specific function in a specific region based on anatomical features. It was performed by regularly placing a plurality of electrodes on the site and analyzing the electroencephalogram signal obtained from each electrode. In this case, an electrode cap in which a plurality of electrodes are regularly disposed at positions divided at regular intervals on an elastic cap may be used.

즉, 종래의 뇌전도 검사를 포함하는 뇌 신호 검사는 모든 사람들의 뇌의 모양과 크기가 동일하다는 전제하에서, 일정한 규칙으로 배치된 다수의 전극들 중 특정 전극에서 측정된 신호가 측정 대상체의 뇌에서 특정 기능을 관장하는 뇌의 영역으로부터 발생된 뇌 신호로 간주하고 있다.That is, in a brain signal test including a conventional electroencephalogram test, on the premise that the brains of all people have the same shape and size, the signal measured from a specific electrode among a plurality of electrodes arranged in a certain rule is specific to the brain of the measurement subject. It is considered as a brain signal generated from the area of the brain that controls function.

하지만, 사람마다 뇌의 크기와 모양이 서로 다르므로, 특정 기능을 관장하는 뇌의 영역에 위치하는 것으로 간주되어 온 표준 뇌 전극 배치에 따른 특정 전극은 특정 기능을 관장하는 뇌의 실제 영역과 다른 곳에 위치할 수 있는 문제점이 있다. 따라서, 해당 전극으로부터 측정된 뇌파 신호를 특정 기능에 대한 뇌 신호로 간주하고 뇌 신호를 분석하여 대상체의 질병을 판단하는 것은 위험성을 내포하는 문제점이 있다.However, since the size and shape of the brain differs from person to person, a specific electrode according to standard brain electrode placement, which has been considered to be located in the area of the brain responsible for a specific function, is located in a different place from the actual area of the brain responsible for a specific function. There are problems that can be located. Accordingly, there is a problem in that determining a disease of a subject by considering an EEG signal measured from a corresponding electrode as a brain signal for a specific function and analyzing the brain signal is problematic.

또한, 최근 인간-컴퓨팅 인터페이스(Human Machine Interface) 기술에서는 뇌의 특정 영역에 자극을 가하여 인공적인 감각을 제공하는 기술이 연구되고 있다. 이 경우에도, 개인의 뇌의 크기와 모양을 고려하지 않고 특정 기능을 관장하는 뇌의 영역으로 간주되어 온 위치에 자극을 가하는 것은 실제와 다른 영역에 자극을 가하는 것일 수 있는 문제점이 있다.In addition, in recent human-computing interface (Human Machine Interface) technology, a technology for providing artificial senses by applying stimulation to a specific region of the brain is being researched. Even in this case, there is a problem in that applying stimulation to a location that has been regarded as a brain region in charge of a specific function without considering the size and shape of an individual's brain may result in applying stimulation to an area different from the actual one.

선행기술 : 한국 등록특허공보 제10-1540273호(2015.07.23. 등록)Prior Art: Korean Patent Registration No. 10-1540273 (registered on July 23, 2015)

본 개시의 일 실시 예는 감각 자극에 대한 개인별 뇌 반응 영역에 기반하여 개인별 뇌 지도를 결정하는 장치 및 방법을 제공한다. An embodiment of the present disclosure provides an apparatus and method for determining an individual brain map based on individual brain response regions for sensory stimuli.

본 개시의 다른 실시 예는 감각 자극에 대한 개인별 뇌 반응 영역에 기반하여 뇌의 좌반구 및 우반구 비율 등 개인별 뇌의 형태적 특성을 판단하는 장치 및 방법을 제공한다.Another embodiment of the present disclosure provides an apparatus and method for determining morphological characteristics of an individual's brain, such as a ratio of the left hemisphere to the right hemisphere of the brain, based on individual brain response areas to sensory stimuli.

본 개시의 일 실시 예는 감각 자극에 반응한 대상체의 뇌 신호가 발생한 실제 위치를 결정하고, 각 감각 자극별 뇌 신호가 발생한 실제 위치들의 위치 관계에 기반하여 대상체의 실제 개인 뇌 지도를 결정하는 방법 및 장치를 제공한다.An embodiment of the present disclosure is a method for determining an actual location where a brain signal of an object responding to a sensory stimulus is generated, and determining an actual individual brain map of an object based on a positional relationship between actual locations where brain signals are generated for each sensory stimulus. and devices.

본 개시의 일 실시 예에 따른 뇌 지도 결정 방법은 프로세서에 의해, 대상체에 가해진 감각 자극에 반응한 대상체의 뇌 신호 발생 위치를 확인하는 단계, 서로 다른 적어도 두 개의 감각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치에 기반하여 뇌 피질의 서로 다른 적어도 두 개의 감각 자극에 대한 각 감각 영역의 위치 관계와 관련된 감각 영역 위치 비율을 산출하는 단계 및 감각 영역 위치 비율에 기반하여 대상체의 개인 뇌 지도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.A method for determining a brain map according to an embodiment of the present disclosure includes determining, by a processor, a brain signal generation location of an object in response to a sensory stimulus applied to the object, and a brain signal generation location for at least two different sensory stimuli. calculating a sensory area location ratio related to a positional relationship of each sensory area with respect to at least two different sensory stimuli of the brain cortex based on the sensory area location ratio, and determining a personal brain map of the object based on the sensory area location ratio. can

본 개시의 일 실시 예에 따른 뇌 지도 결정 장치는 프로세서 및 프로세서와 전기적으로 연결되고, 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드(code)가 저장되는 메모리를 포함하고, 메모리는 프로세서를 통해 실행될 때 프로세서가 대상체에 가해진 감각 자극에 반응한 대상체의 뇌 신호 발생 위치를 확인하고, 서로 다른 적어도 두 개의 감각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치에 기반하여 뇌 피질의 서로 다른 적어도 두 개의 감각 자극에 대한 각 감각 영역의 위치 관계와 관련된 감각 영역 위치 비율을 산출하고, 감각 영역 위치 비율에 기반하여 대상체의 개인 뇌 지도를 결정하도록 야기하는 코드를 저장할 수 있다.An apparatus for determining a brain map according to an embodiment of the present disclosure includes a processor and a memory electrically connected to the processor and storing at least one code executed by the processor. The location of brain signal generation of the object in response to the sensory stimulus applied to the object is identified, and based on the location of brain signal generation for at least two different sensory stimuli, the location of each sensory region for at least two different sensory stimuli in the brain cortex is determined. A code causing a sensory region position ratio related to the positional relationship to be calculated and a personal brain map of the object to be determined based on the sensory region position ratio may be stored.

본 개시의 실시 예에 따른 뇌 지도를 결정하는 장치 및 방법은 개인별 뇌 지도를 결정함으로써, 뇌 신호의 해석에 도움을 줄 수 있다.An apparatus and method for determining a brain map according to an embodiment of the present disclosure may help in interpretation of a brain signal by determining an individual brain map.

본 개시의 실시 예에 따른 뇌 지도를 결정하는 장치 및 방법은 개인별 뇌 지도를 결정함으로써, 대상체의 정확한 뇌 영역에 자극을 줄 수 있다.An apparatus and method for determining a brain map according to an embodiment of the present disclosure may apply stimulation to an accurate brain region of an object by determining an individual brain map.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 뇌 지도를 결정하는 방법을 수행하거나 뇌 지도를 결정하는 장치가 구동하기 위한 환경을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 뇌 지도를 결정하는 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 뇌 지도를 결정하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따라 국제 10-20 체계에 따른 전극 배치를 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 대상체의 뇌 신호 발생 위치를 확인하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 감각 영역 위치 비율에 기반하여 뇌 지도를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a diagram illustrating an environment for performing a method for determining a brain map or driving an apparatus for determining a brain map according to an embodiment of the present disclosure.
2 is a block diagram showing the configuration of an apparatus for determining a brain map according to an embodiment of the present disclosure.
3 is a flowchart illustrating a method of determining a brain map according to an embodiment of the present disclosure.
4 is a flowchart illustrating electrode arrangement according to the international 10-20 system according to an embodiment of the present disclosure.
5 is a diagram explaining a method of determining a brain signal generation location of an object according to an embodiment of the present disclosure.
6 is a diagram for explaining a method of determining a brain map based on sensory region location ratios according to an embodiment of the present disclosure.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the embodiments disclosed in this specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar elements are given the same reference numerals regardless of reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used together in consideration of ease of writing the specification, and do not have meanings or roles that are distinct from each other by themselves. In addition, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the embodiment disclosed in this specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, the technical idea disclosed in this specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention , it should be understood to include equivalents or substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle.

도 1을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 뇌 지도를 결정하는 장치를 구동하거나 뇌 지도를 결정하는 방법을 수행하기 위한 환경을 설명한다.An environment for driving a device for determining a brain map or performing a method for determining a brain map according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. 1 .

본 개시의 실시 예에 따른 뇌 지도를 결정하는 방법을 수행하거나 뇌 지도를 결정하는 장치를 구동하기 위한 환경은 뇌 지도 결정 장치(100), 뇌 신호 측정 장치(200)를 포함할 수 있다.An environment for performing a method for determining a brain map or driving a device for determining a brain map according to an embodiment of the present disclosure may include the apparatus 100 for determining a brain map and the apparatus 200 for measuring brain signals.

뇌 신호 측정 장치(200)는 대상체로부터 뇌전도(electoencephalography: EEG)를 포함하는 뇌 신호를 측정할 수 있고, 신축성 있는 모자에 국제 10-20 체계(international 10-20 system)에 따라 일정 간격으로 분할된 위치에 다수의 전극을 규칙적으로 배치한 전극 캡(electrode cap) 또는 국제 10-20 체계에 따라 대상체의 두부에 배치된 다수의 전극으로부터 뇌 신호를 수신할 수 있다. 국제 10-20 체계는 두피에 붙이거나 접착하는 전극의 배치에 관한 국제 표준으로서, 두부의 뼈 표식 사이의 거리를 사용하여 전극의 배치를 위한 선의 체계를 결정한 것이다. 뇌 신호를 측정하기 위한 전극은 이 선들의 전체 길이의 10% 또는 20% 간격으로 배치될 수 있다.The brain signal measuring device 200 can measure brain signals, including electroencephalography (EEG), from a subject, and has a flexible hat divided at regular intervals according to the international 10-20 system. Brain signals may be received from an electrode cap in which a plurality of electrodes are regularly arranged or a plurality of electrodes arranged on the head of an object according to the international 10-20 system. The international 10-20 system is an international standard for the placement of electrodes that are attached or adhered to the scalp, and uses the distance between the bone marks of the head to determine the line system for electrode placement. Electrodes for measuring brain signals may be placed at intervals of 10% or 20% of the total length of these lines.

본 명세서에서는 뇌 신호를 뇌전도를 예로 들어 설명하지만, 뇌 신호는 뇌자도(Magnetoencephalography: MEG) 등 뇌의 신경세포에서 발생하는 전기적 자기적 신호를 모두 포함하는 개념이다.In the present specification, brain signals are described by taking an electroencephalogram as an example, but a brain signal is a concept that includes all electrical and magnetic signals generated from nerve cells in the brain, such as a magnetoencephalography (MEG).

뇌 신호 측정 장치(200)는 뇌 지도 결정 장치(100)에 포함되어 구현되거나 뇌 지도 결정 장치(100)와 별도로 구현되는 형태일 수 있다. 뇌 신호 측정 장치(200)가 뇌 지도 결정 장치(100)와 별도로 구현되는 경우 뇌 지도 결정 장치(100)는 뇌 신호 측정 장치(200)로부터 대상체로부터 다수의 전극에서 측정한 뇌 신호를 네트워크 또는 유/무선 인터페이스를 통해 수신할 수 있다.The brain signal measuring device 200 may be included in the brain map determining device 100 or implemented separately from the brain map determining device 100 . When the brain signal measuring device 200 is implemented separately from the brain map determining device 100, the brain map determining device 100 transmits the brain signals measured from the brain signal measuring device 200 through a plurality of electrodes of the object through a network or a network. / can be received through the wireless interface.

다른 실시 예에서, 뇌 신호는 뇌 신호 측정 장치(200)에서 측정한 뇌 신호는 영상의 형태를 포함하는 개념이다. 예를 들어 뇌전도에 기반하여 생성된 뇌전도 토포그래피(topography)일 수 있고, 도 5와 같은 형식의 영상 형태일 수 있다. 본 명세서에서 뇌 신호를 뇌전도, 뇌자도 등의 뇌의 신경세포에서 발생하는 전기적 자기적 신호 자체뿐만 아니라 그 전기적 자기적 신호에 기반하여 생성된 토포그래피를 포함하는 개념이다.In another embodiment, the brain signal measured by the brain signal measuring device 200 is a concept including the form of an image. For example, it may be an electroencephalogram topography generated based on an electroencephalogram, or may be in the form of an image as shown in FIG. 5 . In this specification, a brain signal is a concept that includes not only electric and magnetic signals generated in brain neurons, such as electroencephalograms and electroencephalograms, but also topography generated based on the electric and magnetic signals.

뇌 신호 측정 장치(200)는 감각 자극 제시 장치(미도시)가 대상체에 감각 자극을 제시한 후 제시된 감각 자극에 반응하는 대상체의 뇌 신호를 측정할 수 있다. 감각 자극 제시 장치는 뇌 신호 측정 장치(200) 또는 뇌 지도 결정 장치(100)에 포함되어 구현될 수 있다. 감각 자극 제시 장치는 대상체에게 감각을 일으키는 자극을 제시하는 것으로서, 촉각, 시각, 후각, 청각 등의 감각에 대한 자극을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 뇌 지도 결정 장치(100)는 대상체의 두부에서 측정한 전기적 자기적 신호에 기반하여 토포그래피를 생성할 수 있다.The brain signal measurement apparatus 200 may measure a brain signal of the object responding to the sensory stimulus presented after the sensory stimulus presentation device (not shown) presents the sensory stimulus to the object. The sensory stimulus presenting device may be implemented by being included in the brain signal measurement device 200 or the brain map determining device 100 . A sensory stimulus presentation device presents stimuli that cause a sense to an object, and may include stimuli for senses such as touch, sight, smell, and hearing. In an embodiment, the apparatus 100 for determining a brain map may generate a topography based on electrical and magnetic signals measured from the head of the object.

뇌 지도 결정 장치(100)는 다수의 전극에서 측정된 복수의 뇌 신호 중에서 대상체에 가해진 감각 자극에 반응한 뇌 신호의 발생 위치를 확인할 수 있다. 뇌 신호의 발생 위치는 뇌 신호 측정 장치(200)에서 결정한 것을 뇌 지도 결정 장치(100)에서 확인하거나 뇌 신호 측정 장치(200)에서 전송한 뇌 신호에 기반하여 뇌 지도 결정 장치(100)가 뇌 신호의 발생 위치를 결정할 수 있다.The apparatus 100 for determining a brain map may determine a location of generation of a brain signal in response to a sensory stimulus applied to an object among a plurality of brain signals measured by a plurality of electrodes. The generation location of the brain signal is confirmed by the brain map determination device 100 determined by the brain signal measurement device 200, or the brain map determination device 100 determines the brain based on the brain signal transmitted by the brain signal measurement device 200. The location of the signal can be determined.

뇌 지도 결정 장치(100)가 대상체에 가해진 감각 자극에 반응한 뇌 신호의 발생 위치를 확인하는 방법은 아래에서 자세히 설명한다.A method for the brain map determination apparatus 100 to determine the location of the brain signal generated in response to the sensory stimulus applied to the object will be described in detail below.

뇌 지도 결정 장치(100)는 특정 감각 자극에 반응한 뇌 신호의 발생 위치를 확인할 수 있고, 예를 들어 발가락 촉각 자극, 손가락 촉각 자극, 청각 자극, 후각 자극 및 시각 자극 중 적어도 어느 하나의 감각 자극에 대한 뇌 신호의 발생 위치를 확인할 수 있다. 뇌 신호의 발생 위치는 특정한 전극을 의미하는 것이 아닌 대상체 두부의 좌표 또는 뇌의 좌표일 수 있다. 또는 특정한 전극들의 위치를 이용하여 표시한 상대적 위치일 수 있다.The apparatus 100 for determining a brain map may determine a location where a brain signal is generated in response to a specific sensory stimulus, and for example, at least one of a toe tactile stimulus, a finger tactile stimulus, an auditory stimulus, an olfactory stimulus, and a visual stimulus. It is possible to confirm the occurrence location of the brain signal for . The generating location of the brain signal may not mean a specific electrode, but may be coordinates of the head or brain of the object. Alternatively, it may be a relative position indicated using the positions of specific electrodes.

뇌 지도 결정 장치(100)는 뇌 신호 발생 위치에 기반하여 대상체의 뇌에서 각 감각을 관장하는 영역의 위치들 사이의 비율을 산출하고, 이 비율에 기반하여 대상체의 개인 뇌 지도를 결정할 수 있다. 아래에서 자세히 설명한다.The apparatus 100 for determining a brain map may calculate a ratio between positions of regions in charge of each sense in the object's brain based on the location of the brain signal generation, and determine the individual brain map of the object based on the ratio. This is explained in detail below.

뇌 지도 결정 장치(100)는 뇌 신호 측정 장치(200)가 별도로 구현되는 경우 일반적인 컴퓨팅 장치일 수 있고, PC, 랩탑 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 PC 등일 수 있고, 또는 서버 장치로 구현되어 뇌 지도 결정 장치(100)에서 전송한 다수의 전극에서 측정한 뇌 신호들 중 뇌 지도 결정 장치(100)가 감각 자극에 반응한 뇌 신호의 발생 위치를 결정하는 방법으로 구현될 수 있다.The brain map determining device 100 may be a general computing device when the brain signal measuring device 200 is separately implemented, and may be a PC, laptop computer, smart phone, tablet PC, etc., or implemented as a server device to determine the brain map. Among brain signals measured by a plurality of electrodes transmitted by the device 100, the apparatus 100 for determining a brain map may be implemented as a method of determining a location where a brain signal in response to a sensory stimulus is generated.

도 2를 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 뇌 지도 결정 장치(100)의 구성을 설명한다.The configuration of the apparatus 100 for determining a brain map according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. 2 .

뇌 지도 결정 장치(100)는 뇌 신호 측정 장치(200) 또는 뇌 신호를 측정하기 위한 전극들의 인터페이싱 또는 통신을 수행하기 위한 통신부(110)를 포함하고 통신부(110)는 이동통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신 모듈을 네트워크 인터페이스(111)로서 포함할 수 있다.The brain map determination device 100 includes a communication unit 110 for interfacing or communicating the brain signal measuring device 200 or the electrodes for measuring the brain signals, and the communication unit 110 includes a mobile communication module and a wireless Internet module. , a short-distance communication module may be included as the network interface 111 .

이동통신 모듈에서 사용하는 이동통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식(예를 들어, GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등)에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. Technical standards or communication methods for mobile communication used in mobile communication modules (eg, GSM (Global System for Mobile communication), CDMA (Code Division Multi Access), CDMA2000 (Code Division Multi Access 2000), EV-DO (Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA (Wideband CDMA), HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), HSUPA (High Speed Uplink Packet Access), LTE (Long Term Evolution), LTE-A (Long Term Evolution-Advanced), etc.) to transmit and receive radio signals with at least one of a base station, an external terminal, and a server on a mobile communication network.

무선 인터넷 모듈은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 뇌 지도 결정 장치(100)에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 모듈은 무선 인터넷 기술들에 따른 통신망에서 무선 신호를 송수신하도록 이루어진다.The wireless Internet module refers to a module for wireless Internet access, and may be built into or external to the brain map determination device 100. The wireless Internet module is configured to transmit and receive radio signals in a communication network based on wireless Internet technologies.

무선 인터넷 기술로는, 예를 들어 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등이 있다.Wireless Internet technologies include, for example, WLAN (Wireless LAN), Wi-Fi (Wireless-Fidelity), Wi-Fi (Wireless Fidelity) Direct, DLNA (Digital Living Network Alliance), WiBro (Wireless Broadband), WiMAX (World Interoperability for Microwave Access), High Speed Downlink Packet Access (HSDPA), High Speed Uplink Packet Access (HSUPA), Long Term Evolution (LTE), Long Term Evolution-Advanced (LTE-A), and the like.

근거리 통신 모듈은 근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다.The short-range communication module is for short-range communication, and includes Bluetooth™, Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra Wideband (UWB), ZigBee, and Near Field Communication (NFC). Communication), Wi-Fi (Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, and wireless USB (Wireless Universal Serial Bus) technologies may be used to support short-distance communication.

뇌 지도 결정 장치(100)는 사용자의 입력 또는 사용자에게 알림을 제공하기 위한 인터페이스부(120)를 포함할 수 있고, 인터페이스부(120)는 버튼(121), 디스플레이(122), LED 등의 광 출력 모듈 또는 스피커 등의 음성 출력 모듈(123)을 포함할 수 있다. 인터페이스부(120)는 기계식 (mechanical) 입력수단(또는, 메커니컬 키, 돔 스위치 (dome switch), 조그 휠, 조그 스위치 등) 및 터치식 입력수단을 포함할 수 있다. 일 예로서, 터치식 입력수단은, 소프트웨어적인 처리를 통해 터치스크린에 표시되는 가상 키(virtual key), 소프트 키(soft key) 또는 비주얼 키(visual key)로 이루어지거나, 상기 터치스크린 이외의 부분에 배치되는 터치 키(touch key)로 이루어질 수 있다.The apparatus 100 for determining a brain map may include an interface unit 120 for providing a user's input or a notification to the user, and the interface unit 120 may include a button 121, a display 122, and light such as an LED. It may include an audio output module 123 such as an output module or a speaker. The interface unit 120 may include a mechanical input means (or a mechanical key, a dome switch, a jog wheel, a jog switch, etc.) and a touch input means. As an example, the touch input means consists of a virtual key, soft key, or visual key displayed on a touch screen through software processing, or a part other than the touch screen. It can be made of a touch key (touch key) disposed on.

뇌 지도 결정 장치(100)는 메모리(130)를 포함하고, 메모리(130)는 뇌 신호 측정 장치(200)로부터 전송 받거나 대상체에서 측정한 뇌 신호를 저장할 수 있다. The apparatus 100 for determining a brain map includes a memory 130 , and the memory 130 may store a brain signal received from the apparatus 200 for measuring brain signals or measured from an object.

일 실시 예에서, 메모리(130)는 머신 러닝 기반의 학습 모델을 훈련시키기 위한 훈련 데이터 및 코드(code), 또는 훈련된 학습 모델에 포함된 인공 신경망의 최적화된 모델 파라미터들을 저장할 수 있다.In one embodiment, the memory 130 may store training data and code for training a machine learning-based learning model, or optimized model parameters of an artificial neural network included in a trained learning model.

뇌 지도 결정 장치(100)는 머신 러닝 기반의 학습 모델을 훈련시키거나 훈련된 학습 모델을 특정 입력에 적용하여 결과 값을 추론하기 위해 프로세서(180)를 이용할 수 있다. 프로세서(180)는 다양한 학습 기법을 이용하여 인공 신경망을 반복적으로 학습시킴으로써, 인공 신경망의 최적화된 모델 파라미터들을 결정하거나, 학습된 인공 신경망의 모델 파라미터에 따라 학습 모델을 입력에 적용하여 결과 값을 추론할 수 있다.The apparatus 100 for determining a brain map may use the processor 180 to infer a result value by training a machine learning-based learning model or applying the trained learning model to a specific input. The processor 180 repeatedly trains the artificial neural network using various learning techniques to determine optimized model parameters of the artificial neural network, or infers a result value by applying a learning model to an input according to the model parameters of the learned artificial neural network. can do.

머신 러닝 기반의 학습 모델은 학습 모델은 CNN 또는 R-CNN(Region based CNN), C-RNN(Convolutional Recursive Neural Network), Fast R-CNN, Faster R-CNN, R-FCN(Region based Fully Convolutional Network), YOLO(You Only Look Once) 또는 SSD(Single Shot Multibox Detector)구조의 신경망을 포함할 수 있다.The learning model based on machine learning is CNN, R-CNN (Region based CNN), C-RNN (Convolutional Recursive Neural Network), Fast R-CNN, Faster R-CNN, R-FCN (Region based Fully Convolutional Network) ), YOLO (You Only Look Once) or SSD (Single Shot Multibox Detector) structures.

학습 모델은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있으며, 학습 모델의 일부 또는 전부가 소프트웨어로 구현되는 경우 학습 모델을 구성하는 하나 이상의 명령어는 메모리(130)에 저장될 수 있다.The learning model may be implemented as hardware, software, or a combination of hardware and software, and when part or all of the learning model is implemented as software, one or more instructions constituting the learning model may be stored in the memory 130 .

뇌 지도 결정 장치(100)는 뇌 신호의 전처리(pre-processing)를 수행하는 뇌 신호 처리부(140)를 포함할 수 있고, 뇌 신호 처리부(140)는 프로세서(180)의 일부로서 구현되거나 별도로 구현될 수 있다. 일 실시 예에서, 뇌 신호 처리부(140)는 DSP 칩 또는 GPU로서 구현될 수 있다. The brain map determination device 100 may include a brain signal processing unit 140 that pre-processes brain signals, and the brain signal processing unit 140 is implemented as part of the processor 180 or implemented separately. It can be. In one embodiment, the brain signal processing unit 140 may be implemented as a DSP chip or GPU.

일 실시 예에서, 뇌 신호 처리부(140)는 뇌 신호가 뇌전도인 경우, 증폭 및 필터링(amplification and filtering), 노이즈 또는 잡파(artifacis)를 제거할 수 있다. 또는 뇌 신호 처리부(140)는 푸리에 분석, 웨이블릿 분석과 같은 알고리듬을 수행할 수 있고, 통상의 기술자에게 일반적인 구성으로서 본 명세서에서는 자세한 설명을 생략한다.In an embodiment, when the brain signal is an electroencephalogram, the brain signal processing unit 140 may remove noise or artifact through amplification and filtering. Alternatively, the brain signal processing unit 140 may perform algorithms such as Fourier analysis and wavelet analysis, and as a configuration common to those skilled in the art, detailed descriptions are omitted herein.

뇌 신호 처리부(140)는 뇌 신호가 토포그래피인 경우, 영상 처리 알고리듬을 통해 토포그래피 뇌 신호의 전 처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 뇌 신호 처리부(140)는 토포그래피에서 특정 색 또는 특정 레벨 이하의 영역을 제거 또는 단일화 처리할 수 있고, 이 경우, 머신 러닝 기반으로 훈련된 학습 모델에 기반하여 뇌 신호 발생 위치를 추론할 경우 학습 모델의 인공 신경망 구조를 단순화하거나 처리 속도를 향상시킬 수 있다.When the brain signal is topography, the brain signal processing unit 140 may pre-process the topography brain signal through an image processing algorithm. For example, the brain signal processing unit 140 may remove or unify regions of a specific color or lower than a specific level in the topography, and in this case, the brain signal generation location may be determined based on a machine learning-based learning model. Inference can simplify the artificial neural network structure of the learning model or improve the processing speed.

뇌 지도 결정 장치(100)는 메모리(130)에 저장된 코드에 의해 대상체의 개인 뇌 지도를 결정하도록 야기되는 프로세서(180)를 포함한다. 프로세서(180)는 개인 뇌 지도를 결정하는 알고리듬이 구현된 코드 또는 뇌 신호 토포그래피로부터 뇌 신호 발생 위치를 추론하도록 학습된 학습 모델에 기반하여 뇌 신호 발생 위치를 확인 또는 결정하고, 뇌 신호 발생 위치에 기반하여 뇌에서 각 감각을 관장하는 영역의 위치들 사이의 비율을 산출하고, 이 비율에 기반하여 대상체의 개인 뇌 지도를 결정할 수 있다.The apparatus 100 for determining a brain map includes a processor 180 that is caused to determine a personal brain map of an object by a code stored in a memory 130 . The processor 180 identifies or determines a brain signal generation location based on a code implemented with an algorithm for determining a personal brain map or a learning model learned to infer a brain signal generation location from a brain signal topography, and determines a brain signal generation location. Based on this, a ratio between positions of regions in charge of each sense in the brain may be calculated, and a personal brain map of the subject may be determined based on the ratio.

도 3을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 뇌 지도 결정 방법을 설명한다.A method for determining a brain map according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. 3 .

뇌 지도 결정 장치는 뇌 신호 측정 장치로부터 뇌 신호를 전송 받거나 대상체의 두부에 배치된 뇌 신호 측정용 전극으로부터 뇌 신호를 수신하여 뇌 신호를 획득할 수 있다(S110). 또는 저장장치로부터 뇌 신호를 로딩하여 뇌 신호를 획득할 수 있다. 뇌 신호는 뇌전도, 뇌자도 등의 뇌의 신경세포에서 발생하는 전기적 자기적 신호를 측정한 신호이거나, 뇌전도 또는 뇌자도 등의 전기적 자기적 신호를 기반으로 생성된 토포그래피일 수 있다.The brain map determining device may obtain a brain signal by receiving the brain signal from the brain signal measuring device or receiving the brain signal from the brain signal measuring electrode disposed on the head of the object ( S110 ). Alternatively, the brain signal may be obtained by loading the brain signal from the storage device. The brain signal may be a signal obtained by measuring electrical and magnetic signals generated in nerve cells of the brain, such as an electroencephalogram or an electroencephalogram, or a topography generated based on an electrical and magnetic signal such as an electroencephalogram or an electroencephalogram.

뇌 신호가 뇌전도인 경우 도 4와 같은 국제 10-20 체계에 의해 대상체의 두부에 배치된 다수의 전극에서 측정된 전기적 신호일 수 있고, 뇌 신호가 토포그래피인 경우 도 5와 같은 뇌전도에 기반하여 생성되어 같은 신호 세기를 같는 지점들을 등고선 형태로 연결한 형태일 수 있다.When the brain signal is an electroencephalogram, it may be an electrical signal measured from a plurality of electrodes placed on the head of the subject according to the international 10-20 system as shown in FIG. 4, and when the brain signal is topography, it is generated based on the electroencephalogram shown in FIG. It may be a form in which points having the same signal strength are connected in the form of a contour line.

뇌 지도 결정 장치는 뇌 신호가 뇌정도인 경우 다수의 전극에서 측정된 복수의 뇌 신호 또는 뇌자도 또는 토포그래피 중에서 대상체에 가해진 특정 감각 자극에 반응한 뇌 신호의 실제 발생 위치를 확인할 수 있다(S120).When the brain signal is the level of the brain, the apparatus for determining the brain map may determine the actual occurrence location of the brain signal in response to a specific sensory stimulus applied to the object among a plurality of brain signals measured from a plurality of electrodes or an electroencephalogram or topography (S120 ).

대상체에 특정 감각 자극을 제시하였을 때 대상체의 뇌의 복수 영역에서 서로 세기가 다른 전기적 자기적 신호가 발생할 수 있고, 감각 자극의 제시로부터 시간의 흐름에 따라 뇌의 복수 영역의 전기적 자기적 신호의 세기는 변할 수 있다.When a specific sensory stimulus is presented to an object, electrical and magnetic signals having different intensities may be generated in multiple areas of the brain of the object, and the intensity of the electrical and magnetic signals in multiple areas of the brain over time from the presentation of the sensory stimulus. can change.

뇌 지도 결정 장치는 복수 영역의 뇌 신호들 사이의 세기 차이가 가장 높은 시점의 뇌 신호들을 대상으로 대상체의 특정 감각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치를 확인할 수 있다.The apparatus for determining a brain map may determine a brain signal generation location for a specific sensory stimulus of an object, targeting brain signals at a time point at which an intensity difference between brain signals of a plurality of regions is the highest.

뇌 지도 결정 장치는 뇌 신호가 뇌전도인 경우 대상체의 두부에 배치된 전극의 전압 값의 분산이 가장 클 때를 뇌의 전 부위에 대한 장력인 전부위 장력(Global Field Power: GFP)이 가장 높은, 즉 뇌 신호들 사이의 세기 차이가 가장 높은 시점으로 결정할 수 있고, 아래 [수학식 1]에 따라 해당 시점을 결정할 수 있다.When the brain signal is the electroencephalogram, the brain map determination device determines that the voltage value of the electrode placed on the head of the subject has the greatest dispersion when the global field power (GFP), which is the tension for all parts of the brain, is the highest. That is, the time point at which the intensity difference between the brain signals is highest can be determined, and the corresponding time point can be determined according to Equation 1 below.

Figure 112020110981950-pat00001
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Figure 112020110981950-pat00002
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즉, 뇌 지도 결정 장치는 복수 영역의 뇌 신호들 사이의 세기 차이가 가장 높은 시점을 통해서 타 영역에 비해서 특정 감각을 관장하는 영역에서 해당 특정 감각에 반응하여 발생한 전기적 또는 자기적 신호가 가장 큰 시점으로 결정할 수 있다. In other words, the brain map determination device is the point at which the electrical or magnetic signal generated in response to the specific sense in the region in charge of a specific sense is the largest compared to other regions through the point at which the intensity difference between the brain signals of the plurality of regions is the highest. can be determined by

다른 실시 예에서, 뇌 지도 결정 장치는 뇌 신호가 토포그래피인 경우 전극의 전압 값이 레벨 또는 색깔로 표시된 각 픽셀 값의 분산이 가장 클 때를 뇌 신호들 사이의 세기 차이가 가장 높은 시점으로 결정할 수 있고, 이는 [수학식 1]에서 전극을 픽셀로 변경하여 산출할 수 있다. 따라서, 복수의 전극의 전압 값은 토포그래피로 표현되는 픽셀의 레벨 또는 색깔의 개념을 포함한다.In another embodiment, the apparatus for determining a brain map determines, when the brain signal is topography, the time when the variance of each pixel value indicated by the level or color of the voltage value of the electrode is the largest as the time point when the intensity difference between the brain signals is the highest. This can be calculated by changing the electrode to a pixel in [Equation 1]. Accordingly, the voltage values of the plurality of electrodes include the concept of a level or color of a pixel represented by topography.

뇌 지도 결정 장치는 복수 영역의 뇌 신호들 사이의 세기(전압일 수 있다) 차이가 가장 높은 시점에서 측정된 복수 영역의 뇌 신호들 중 가장 큰 세기를 가진 지점을 대상체의 특정 감각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치로 확인 또는 결정할 수 있다.The brain map determination device selects a point with the highest intensity among brain signals of a plurality of regions measured at a time point at which a difference in intensity (which may be voltage) between brain signals of a plurality of regions is the highest in the brain for a specific sensory stimulus of an object. It can be confirmed or determined by the location of the signal generation.

일 실시 예에서, 뇌 지도 결정 장치는 서로 같은 세기 값을 갖는 전극들의 위치를 연결한 파워 등고선에 기반하여 복수 영역의 뇌 신호들 중 가장 큰 세기를 가진 지점을 대상체에 가해진 특정 감각 자극에 반응한 뇌 신호의 실제 발생 위치로 결정할 수 있다.In an embodiment, the apparatus for determining a brain map responds to a specific sensory stimulus applied to an object with a point having the greatest intensity among brain signals of a plurality of regions based on a power contour line connecting positions of electrodes having the same intensity value. It can be determined by the actual location of the brain signal.

일 실시 예에서, 도 5와 같은 토포그래피 형태의 등고선 영상에서 다른 전극들보다 높은 값을 갖는 영역의 등고선의 복수의 임의의 지점(510~540)에 기반하여 특정 감각 자극에 반응한 뇌 신호의 실제 발생 위치로 결정할 수 있다. 예를 들어, 특정 지점(510, 520)에서 등고선에 대해 수직인 직선들에 기반하여 삼각점을 찾고, 삼각점과 가장 가까이에 위치한 전극 4개의 위치 값을 사용하여 선형회귀 방법으로 가장 높은 신호가 발생할 것으로 추론되는 지점을 특정 감각 자극에 반응한 뇌 신호의 실제 발생 위치로 결정할 수 있다.In one embodiment, a brain signal in response to a specific sensory stimulus is generated based on a plurality of arbitrary points 510 to 540 of a contour line of a region having a higher value than other electrodes in the topographical contour image of FIG. 5 . It can be determined by the actual location of occurrence. For example, a triangular point is found based on straight lines perpendicular to the contour line at a specific point (510, 520), and the highest signal is determined to be generated by a linear regression method using the position values of the four electrodes located closest to the triangular point. The inferred point can be determined as the actual location of the brain signal in response to a specific sensory stimulus.

다른 실시 예에서, 도 5와 같은 토포그래피 형태의 등고선 영상을 뇌 신호 토포그래피를 뇌 신호 발생 위치로 레이블링(labeling)한 훈련 데이터로 훈련된 머신 러닝 기반의 학습 모델에 입력하여 학습 모델로부터 출력된 위치를 특정 감각 자극에 반응한 뇌 신호의 실제 발생 위치로 결정할 수 있다.In another embodiment, a contour image in the form of a topography as shown in FIG. 5 is input to a machine learning-based learning model trained with training data in which the brain signal topography is labeled as a brain signal generation location, and output from the learning model The location can be determined as the actual location of the brain signal in response to a specific sensory stimulus.

뇌 지도 결정 장치는 서로 다른 적어도 두 개의 감각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치에 기반하여 뇌 피질의 서로 다른 적어도 두 개의 감각 자극에 대한 각 감각 영역의 위치 관계와 관련된 감각 영역 위치 비율을 산출하고(S130), 감각 영역 위치 비율에 기반하여 대상체의 개인 뇌 지도를 결정할 수 있다(S140).The brain map determination device calculates a sensory area location ratio related to the positional relationship of each sensory area with respect to at least two different sensory stimuli of the brain cortex based on the brain signal generation location for the at least two different sensory stimuli (S130). ), a personal brain map of the subject may be determined based on the sensory region position ratio (S140).

일 실시 예에서, 뇌 지도 결정 장치는 표준 뇌 지도를 메모리에서 로딩하고 감각 영영 위치 비율에 기반하여 표준 뇌 지도를 변경하여 개인 뇌 지도를 결정할 수 있다. 표준 뇌 지도를 변경하는 것은 아래의 실시 예들에서 설명할 각 감각을 관장하는 영역별 위치 사이의 관계에 기반하여 표준 뇌 지도를 몰핑(morphing)하는 것일 수 있다. 몰핑 방법은 통상의 기술자에게 알려진 기술을 이용 가능하고, 본 명세서에서는 자세한 설명을 생략한다.In an embodiment, the apparatus for determining a brain map may determine an individual brain map by loading a standard brain map in a memory and changing the standard brain map based on sensory region location ratios. Changing the standard brain map may be morphing the standard brain map based on a relationship between positions of regions in charge of each sense, which will be described in the following embodiments. The morphing method may use a technique known to those skilled in the art, and a detailed description thereof is omitted in this specification.

도 6을 참조하면, 발가락 촉각을 관장하는 뇌의 영역은 뇌의 중심부(medial)에 위치하고, 청각을 관장하는 뇌의 영역은 중심부로부터 가장 바깥쪽(lateral) 측면에 위치하고, 손가락 촉각을 관장하는 뇌의 영역은 그 중간에 위치하고, 후각을 관장하는 뇌의 영역은 측두엽의 하단에 위치하고, 시각을 관장하는 뇌의 영역은 후두엽의 끝에 위치함을 알 수 있다.Referring to FIG. 6 , the brain region in charge of toe tactile sensation is located in the medial portion of the brain, the brain region in charge of hearing is located at the most lateral side from the center, and the brain region in charge of finger tactile sensation is located in the medial portion of the brain. It can be seen that the area of is located in the middle, the area of the brain in charge of smell is located at the bottom of the temporal lobe, and the area of the brain in charge of vision is located at the end of the occipital lobe.

뇌 지도 결정 장치는 대상체가 각 감각을 관장하는 실제의 개인별 위치를 결정하여, 각 감각을 관장하는 영역의 위치 관계를 고려하여 개인 뇌 지도를 결정할 수 있다.The apparatus for determining a brain map may determine an individual brain map by determining an actual individual location of an object in charge of each sense, and considering a positional relationship of regions in charge of each sense.

일 실시 예에서, 뇌 지도 결정 장치는 발가락 촉각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치와 청각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치 사이의 거리를 발가락 촉각 및 청각의 감각 영역 위치 비율로 산출하고, 대상체의 개인 뇌 지도 중 좌반구 및 우반구의 비율을 조정할 수 있고, 표준 뇌 지도의 좌반구 및 우반구의 비율을 조정하는 것일 수 있다.In an embodiment, the apparatus for determining a brain map calculates a distance between a brain signal generation position for a toe tactile stimulus and a brain signal generation position for an auditory stimulus as a position ratio of the toe tactile and auditory sensory regions, and maps the individual brain of the object The ratio of the left hemisphere and the right hemisphere may be adjusted, and the ratio of the left hemisphere and the right hemisphere of the standard brain map may be adjusted.

도 6을 참조하면, 예를 들어, 발가락 촉각을 관장하는 영역은 뇌의 좌반구 및 우반구 내측으로 알려져 있고, 청각은 좌반구 및 우반구 외측으로 알려져 있으므로, 발가락 촉각의 발가락 촉각 및 청각의 감각 영역 위치의 비율에 따라 대상체의 좌반구/우반구의 크기 또는 전체 뇌에서 차지하는 비율 또는 좌반구/우반구의 가로 비율을 조정할 수 있다.Referring to FIG. 6, for example, since the areas in charge of toe touch are known as the inner left and right hemispheres of the brain, and hearing is known as the left and right hemispheres, the ratio of the positions of the sensory areas of toe touch and hearing in the toe touch According to this, the size of the left hemisphere/right hemisphere of the object, the ratio occupied by the entire brain, or the horizontal ratio of the left hemisphere/right hemisphere may be adjusted.

일 실시 예에서, 뇌 지도 결정 장치는 발가락 촉각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치와 손가락 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치 사이의 제1 거리 및 손가락 촉각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치와 청각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치 사이의 제2 거리를 계산하고, 제2 거리에 대한 제1 거리의 비율에 기반하여 대상체의 개인 뇌 지도 중 전두엽의 측면(lateral) 비율을 조정할 수 있고, 표준 뇌 지도의 전두엽의 측면의 비율을 조정하는 것일 수 있다. 체성감각(somatosensory)의 경우 뇌의 중심고랑(central sulcus)의 바로 뒤쪽인 뒤쪽중심이랑(postcentral sulcus)에 인간의 사지, 얼굴에 해당하는 감각 영역이 순서대로 위치하며 손가락 감각을 관장하는 영역의 경우 이 순서들 중 가운데에 해당하여 전두엽 또는 후두엽의 가쪽(lateral) 비율을 조정하는데 이용될 수 있다.In an embodiment, the apparatus for determining a brain map may include a first distance between a brain signal generation position for a toe tactile stimulus and a brain signal generation position for a finger stimulus, and a brain signal generation position for a finger tactile stimulus and a brain signal for an auditory stimulus. A second distance between occurrence positions may be calculated, and based on a ratio of the first distance to the second distance, a lateral ratio of the frontal lobe in the individual brain map of the subject may be adjusted, and a lateral ratio of the frontal lobe of the standard brain map may be adjusted. It may be to adjust the proportions. In the case of somatosensory, the sensory areas corresponding to the human limbs and face are located in order in the postcentral sulcus, right behind the central sulcus of the brain, and in the case of the area in charge of finger sensation Corresponding to the middle of these orders, it can be used to adjust the lateral ratio of the frontal lobe or the occipital lobe.

일 실시 예에서, 뇌 지도 결정 장치는 발가락 촉각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치와 청각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치 사이의 제3 거리 및 청각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치와 후각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치 사이의 제4 거리를 계산하고, 제4 거리에 대한 제3 거리의 비율에 기반하여 대상체의 개인 뇌 지도 중 전두엽 및 측두엽의 비율을 조정할 수 있고, 이는 표준 뇌 지도의 전두엽 및 측두엽의 비율을 조정하는 것일 수 있다. 뇌 지도 결정 장치는 측두엽의 하단에 위치하는 후각을 관장하는 뇌의 영역과 뇌의 중심부의 가장 가쪽에 위치하는 청각을 관장하는 뇌의 영역의 비율에 기반하여 전두엽 및 측두엽의 가쪽 비율 또는 길이를 조정할 수 있다.In one embodiment, the apparatus for determining the brain map may include a third distance between a brain signal generation location for a toe tactile stimulus and a brain signal generation location for an auditory stimulus, and a brain signal generation location for an auditory stimulus and a brain signal generation location for an olfactory stimulus A fourth distance between locations may be calculated, and the ratio of the frontal lobe and the temporal lobe in the individual brain map of the subject may be adjusted based on the ratio of the third distance to the fourth distance, which is the ratio of the frontal lobe and the temporal lobe of the standard brain map. It may be an adjustment. The brain map determination device adjusts the lateral ratio or length of the frontal lobe and temporal lobe based on the ratio of the brain area in charge of smell located at the bottom of the temporal lobe and the brain area in charge of hearing located at the most lateral side of the center of the brain. can

일 실시 예에서, 뇌 지도 결정 장치는 손가락 촉각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치와 시각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치 사이의 제5 거리 및 후각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치와 시각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치 사이의 제6 거리를 계산하고, 제6 거리에 대한 제5 거리의 비율에 기반하여 대상체의 개인 뇌 지도 중 후두엽 비율을 조정할 수 있고, 이는 표준 뇌 지도의 후두엽의 비율을 조정하는 것일 수 있다. 뇌 지도 결정 장치는 후두엽의 끝, 즉 사람의 두부에서 뒤통수에 해당하는 부위에 위치한 시각을 관장하는 뇌의 영역과 손가락 감각을 관장하는 영역 사이의 거리는 후두엽에서부터 뒤쪽중심이랑까지의 거리를 의미하고, 후각을 관장하는 뇌의 영역 및 시각을 관장하는 뇌의 영역 사이의 거리는 후두엽에서부터 측두엽 하단까지의 거리를 의미하여, 뇌 지도 결정 장치는 해당 거리의 비율에 기반하여 후두엽의 등쪽(dorsal)과 배쪽(ventral) 비율을 조정할 수 있고, 이는 표준 뇌 지도의 후두엽의 비율을 조정하는 것일 수 있다.In one embodiment, the apparatus for determining the brain map may include a fifth distance between a brain signal generation location for a finger tactile stimulus and a brain signal generation location for a visual stimulus, and a brain signal generation location for an olfactory stimulus and a brain signal generation location for a visual stimulus A sixth distance between positions may be calculated, and based on a ratio of the fifth distance to the sixth distance, the ratio of the occipital lobe in the individual brain map of the object may be adjusted, which may be adjusting the ratio of the occipital lobe in the standard brain map. . The brain map determination device refers to the distance between the area of the brain in charge of vision located at the end of the occipital lobe, that is, the area corresponding to the occiput in the human head and the area in charge of finger sensation, from the occipital lobe to the posterior central gyrus, The distance between the brain region in charge of smell and the brain region in charge of vision refers to the distance from the occipital lobe to the lower temporal lobe, and the brain map determination device is based on the ratio of the distance to the dorsal and ventral (dorsal) of the occipital lobe ( ventral) ratio, which may be adjusting the ratio of the occipital lobe of the standard brain map.

뇌 지도 결정 장치는 개인 뇌 지도를 결정한 이후, 대상체의 뇌 신호 발생 위치 또는 해당 뇌 신호를 측정한 전극 위치를 결정된 개인 뇌 지도에 표시하여 디스플레이에 출력할 수 있다. 따라서, 다수의 전극으로부터 측정된 뇌 신호가 개인별 어느 뇌 영역에서 발생하는지 정확하게 판단할 수 있다.After determining the individual brain map, the apparatus for determining the brain map may display a brain signal generating position of the object or an electrode position measuring the corresponding brain signal on the determined individual brain map, and output the result on a display. Accordingly, it is possible to accurately determine in which brain region the brain signals measured from the plurality of electrodes are generated.

100: 뇌 지도 결정 장치
200: 뇌 신호 측정 장치
210: 전극 캡
300: 서버 장치
100: brain map decision device
200: brain signal measurement device
210: electrode cap
300: server device

Claims (13)

프로세서에 의해, 대상체에 가해진 감각 자극에 반응한 상기 대상체의 뇌 신호 발생 위치를 확인하는 단계;
상기 프로세서에 의해, 서로 다른 적어도 두 개의 감각 자극에 대한 상기 뇌 신호 발생 위치에 기반하여 뇌 피질의 서로 다른 적어도 두 개의 감각 자극에 대한 각 감각 영역의 위치들 사이의 비율인 감각 영역 위치 비율을 산출하는 단계; 및
상기 프로세서에 의해, 상기 감각 영역 위치 비율에 기반하여 상기 대상체의 뇌의 좌반구 및 우반구의 적어도 한 부분의 크기 또는 형태적 비율을 서로 다르게 조정함으로써, 상기 대상체의 개인 뇌 지도를 결정하는 단계를 포함하는,
전자 장치의 뇌 지도 결정 방법.
identifying, by a processor, a location where a brain signal is generated in the object in response to a sensory stimulus applied to the object;
The processor calculates a sensory area position ratio, which is a ratio between the positions of each sensory area for at least two different sensory stimuli in the brain cortex based on the brain signal generating position for the at least two different sensory stimuli. doing; and
Determining a personal brain map of the object by adjusting, by the processor, the size or shape ratio of at least one part of the left hemisphere and the right hemisphere of the brain of the object differently from each other based on the position ratio of the sensory region. ,
Methods for determining brain maps in electronic devices.
프로세서; 및
상기 프로세서와 전기적으로 연결되고, 상기 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드(code)가 저장되는 메모리를 포함하고,
상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때 상기 프로세서가 대상체에 가해진 감각 자극에 반응한 상기 대상체의 뇌 신호 발생 위치를 확인하고, 서로 다른 적어도 두 개의 감각 자극에 대한 상기 뇌 신호 발생 위치에 기반하여 뇌 피질의 서로 다른 적어도 두 개의 감각 자극에 대한 각 감각 영역의 위치들 사이의 비율인 감각 영역 위치 비율을 산출하고, 상기 감각 영역 위치 비율에 기반하여 상기 대상체의 뇌의 좌반구 및 우반구의 적어도 한 부분의 크기 또는 형태적 비율을 서로 다르게 조정함으로써 상기 대상체의 개인 뇌 지도를 결정하도록 야기하는 코드를 저장하는,
뇌 지도 결정 장치.
processor; and
A memory electrically connected to the processor and storing at least one code executed by the processor;
When the memory is executed by the processor, the processor determines the brain signal generation location of the object in response to the sensory stimulus applied to the object, and the brain cortex based on the brain signal generation location for at least two different sensory stimuli. Calculate a sensory area position ratio, which is a ratio between the positions of each sensory area for at least two different sensory stimuli, and calculate the size of at least one part of the left hemisphere and the right hemisphere of the brain of the object based on the sensory area position ratio or storing a code that causes a personal brain map of the object to be determined by adjusting the morphological proportions differently;
brain map determination device.
제2 항에 있어서,
상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때 상기 프로세서가, 감각 자극에 반응한 상기 대상체의 뇌의 복수 영역의 뇌 신호를 확인하고, 상기 복수 영역의 뇌 신호들 사이의 세기 차이가 가장 높은 시점의 상기 복수 영역의 뇌 신호들 중 가장 큰 세기를 가진 지점을 상기 대상체의 상기 감각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치로 확인하도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
뇌 지도 결정 장치.
According to claim 2,
When the memory is executed by the processor, the processor identifies brain signals of multiple regions of the brain of the object in response to sensory stimuli, and the plurality of brain signals at a time point at which an intensity difference between the brain signals of the plurality of regions is highest. Further storing a code that causes a point having the greatest intensity among brain signals of the region to be identified as a brain signal generation position for the sensory stimulation of the object,
brain map determination device.
제3 항에 있어서,
상기 대상체의 뇌의 복수 영역의 뇌 신호는 상기 대상체의 두부에 장착된 복수의 전극으로부터 획득된 것이고,
상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때 상기 프로세서가, 상기 복수의 전극의 전압 값의 분산이 가장 클 때를 상기 복수 영역의 뇌 신호들 사이의 세기 차이가 가장 높은 시점으로 결정하도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
뇌 지도 결정 장치.
According to claim 3,
Brain signals of multiple regions of the brain of the object are obtained from a plurality of electrodes mounted on the head of the object,
The memory further includes code that, when executed by the processor, causes the processor to determine a time when the variance of voltage values of the plurality of electrodes is greatest as a time point at which an intensity difference between the brain signals of the plurality of regions is highest. to save,
brain map determination device.
제3 항에 있어서,
상기 대상체의 뇌의 복수 영역의 뇌 신호는 상기 대상체의 두부에 장착된 복수의 전극에서 측정한 신호에 기반하여 생성된 대상체의 토포그래피(topography)이고,
상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때 상기 프로세서가, 뇌 신호 토포그래피를 뇌 신호 발생 위치로 레이블링(labeling)한 훈련 데이터로 훈련된 머신 러닝 기반의 학습 모델을 상기 대상체의 토포그래피에 적용하여 상기 뇌 신호 발생 위치로 확인하도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
뇌 지도 결정 장치.
According to claim 3,
The brain signals of the plurality of regions of the brain of the object are topography of the object generated based on signals measured by a plurality of electrodes mounted on the head of the object,
When the memory is executed by the processor, the processor applies a machine learning-based learning model trained with training data in which the brain signal topography is labeled as a brain signal generation location to the topography of the object to generate the brain signal. further storing the code that causes the identification of the signal generation location;
brain map determination device.
제4 항에 있어서,
상기 대상체의 뇌의 복수 영역의 뇌 신호는 국제 10-20 체계(international 10-20 system)에 기반한 상기 복수의 전극으로부터 획득된 것이고,
상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때 상기 프로세서가, 상기 복수 영역의 뇌 신호들 사이의 세기 차이가 가장 높은 시점에서 서로 같은 세기 값을 갖는 전극들의 위치를 연결한 파워 등고선에 기반하여 상기 복수 영역의 뇌 신호들 중 가장 큰 세기를 가진 지점을 상기 뇌 신호 발생 위치로 확인하도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
뇌 지도 결정 장치.
According to claim 4,
Brain signals of multiple regions of the subject's brain were obtained from the plurality of electrodes based on the international 10-20 system,
When the memory is executed by the processor, the processor determines the level of the plurality of areas based on power contour lines connecting positions of electrodes having the same intensity value at a point in time when an intensity difference between brain signals of the plurality of areas is the highest. Further storing a code that causes a point with the greatest intensity among brain signals to be identified as the brain signal generation location,
brain map determination device.
제3 항에 있어서,
상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때 상기 프로세서가, 발가락 촉각 자극, 손가락 촉각 자극, 청각 자극, 후각 자극 및 시각 자극 중 적어도 어느 하나의 감각 자극에 대한 상기 뇌 신호 발생 위치를 확인하도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
뇌 지도 결정 장치.
According to claim 3,
The memory, when executed through the processor, causes the processor to identify the brain signal generation location for at least one of sensory stimuli of toe tactile stimulation, finger tactile stimulation, auditory stimulation, olfactory stimulation, and visual stimulation. to save more,
brain map determination device.
제7 항에 있어서,
상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때 상기 프로세서가, 발가락 촉각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치와 청각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치 사이의 제1 거리를 계산하고, 상기 제1 거리에 기반하여 상기 대상체의 상기 개인 뇌 지도 중 상기 좌반구 및 상기 우반구의 비율을 조정하여 상기 개인 뇌 지도를 결정하도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
뇌 지도 결정 장치.
According to claim 7,
When the memory is executed by the processor, the processor calculates a first distance between a brain signal generation position for a toe tactile stimulus and a brain signal generation position for an auditory stimulus, and based on the first distance, determines the target object. Further storing code that causes the personal brain map to be determined by adjusting the ratio of the left hemisphere and the right hemisphere in the personal brain map.
brain map determination device.
제7 항에 있어서,
상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때 상기 프로세서가, 발가락 촉각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치와 손가락 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치 사이의 제1 거리 및 손가락 촉각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치와 청각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치 사이의 제2 거리를 계산하고, 상기 제2 거리에 대한 상기 제1 거리의 비율에 기반하여 상기 대상체의 상기 개인 뇌 지도 중 전두엽의 측면(lateral) 비율을 조정하여 상기 개인 뇌 지도를 결정하도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
뇌 지도 결정 장치.
According to claim 7,
When the memory is executed by the processor, the processor determines the first distance between the brain signal generation location for the toe tactile stimulation and the brain signal generation location for the finger stimulation, and the brain signal generation location for the finger tactile stimulation and the auditory stimulus. The individual brain by calculating a second distance between brain signal generation positions for the first distance and adjusting the lateral ratio of the frontal lobe in the individual brain map of the subject based on the ratio of the first distance to the second distance. further storing the code that causes the map to be determined;
brain map determination device.
제7 항에 있어서,
상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때 상기 프로세서가, 발가락 촉각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치와 청각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치 사이의 제1 거리 및 청각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치와 후각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치 사이의 제2 거리를 계산하고, 상기 제2 거리에 대한 상기 제1 거리의 비율에 기반하여 상기 대상체의 상기 개인 뇌 지도 중 전두엽 및 측두엽의 비율을 조정하여 상기 개인 뇌 지도를 결정하도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
뇌 지도 결정 장치.
According to claim 7,
When the memory is executed by the processor, the processor determines a first distance between a brain signal generation location for a toe tactile stimulus and a brain signal generation location for an auditory stimulus, and a brain signal generation location for an auditory stimulus and a brain signal generation location for an olfactory stimulus. Determines the individual brain map by calculating a second distance between brain signal generating positions and adjusting the ratio of the frontal lobe and the temporal lobe in the individual brain map of the object based on the ratio of the first distance to the second distance which further stores the code that causes it to
brain map determination device.
제7 항에 있어서,
상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때 상기 프로세서가, 손가락 촉각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치와 시각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치 사이의 제1 거리 및 후각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치와 시각 자극에 대한 뇌 신호 발생 위치 사이의 제2 거리를 계산하고, 상기 제2 거리에 대한 상기 제1 거리의 비율에 기반하여 상기 대상체의 상기 개인 뇌 지도 중 후두엽 비율을 조정하여 상기 개인 뇌 지도를 결정하도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
뇌 지도 결정 장치.
According to claim 7,
When the memory is executed by the processor, the processor determines a first distance between a brain signal generation position for a finger tactile stimulus and a brain signal generation position for a visual stimulus and a brain signal generation position for an olfactory stimulus and a visual stimulus. Calculating a second distance between brain signal generating positions, and adjusting a ratio of the occipital lobe in the personal brain map of the object based on a ratio of the first distance to the second distance to cause the personal brain map to be determined to save more code,
brain map determination device.
제2 항에 있어서,
상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때 상기 프로세서가, 표준 뇌 지도를 로딩하고, 상기 감각 영역 위치 비율에 기반하여 상기 표준 뇌 지도의 적어도 한 부분의 크기 또는 비율을 변경하여 상기 대상체의 상기 개인 뇌 지도를 결정하도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
뇌 지도 결정 장치.
According to claim 2,
When the memory is executed by the processor, the processor loads a standard brain map and changes the size or ratio of at least one part of the standard brain map based on the location ratio of the sensory region to change the individual brain map of the object. further storing code that causes to determine
brain map determination device.
제2 항에 있어서,
상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때 상기 프로세서가, 상기 대상체의 상기 개인 뇌 지도를 결정한 이후에 수신한 상기 대상체의 뇌 신호의 발생 위치 또는 전극 위치를 상기 개인 뇌 지도에 표시하여 출력하도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
뇌 지도 결정 장치.
According to claim 2,
The memory, when executed by the processor, causes the processor to display and output, on the individual brain map, the generating position or electrode position of the brain signal of the subject received after determining the individual brain map of the subject. to save more
brain map determination device.
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