2024년 5월 10일 디자인 세미나 - fNIRS 데이터 측정 실습

안녕하세요 선생님들🙇‍♂️
어느덧 이번 학기가 반이나 지나 5월이 되었습니다.🌼

5월 첫 번째 디자인 세미나는 이현웅 선생님께서 <fNIRS 데이터 측정 실습>이라는 주제로 진행해 주셨습니다.
그간 fNIRS에 대해 어렴풋이 들어본 기억은 있었지만, fNIRS 기기를 실제로 보는 것은 처음인지라 많은 기대를 안고 참여 했답니다! 😊

세미나는 fNIRS의 개념과 원리에 대해 간단히 소개하고 이후 fNIRS 데이터 수집 및 분석 방법을 시연하는 순서로 진행되었습니다.

fNIRS(Functional Near-Infrared Spectroscopy)는 근적외 분광법을 통해 비침습적으로 대뇌피질의 산소포화도를  측정하여 두뇌 활성도를 관찰할 수 있도록 하는 두뇌 모니터링 기술입니다. 두뇌가 활성화된 영역, 즉 많이 사용하고 있는 영역의 경우 산화 헤모글로빈이 공급되기 때문에 해당 영역의 산소포화도가 높게 나타난다는 원리를 이용하여 두뇌 활성도를 관찰하게 됩니다.

아래 사진을 보시면 한 학생이 이마 쪽에 기기를 착용하고 있는 모습을 확인할 수 있습니다. 이처럼 fNIRS는 특히 이마 근처 전두엽의 활성도를 측정하는 데 자주 활용된다고 합니다.

fNIRS 기기를 사용하여 데이터를 수집할 때는 몇 가지 고려해야 하는 사항들이 있습니다. 

우선 fNIRS 기기가 사용하는 근적외선은 햇빛에도 포함되어 있어 야외나 햇빛 아래에서는 데이터 수집이 어렵습니다. 따라서 실험 공간을 설정하여 이와 같은 요인에 측정이 방해받지 않도록 주의해야 합니다. ☀️❌

또한 피험자가 머리를 움직이면 물리적으로 피가 쏠리게 되기 때문에 머리 움직임을 최소화할 수 있도록 가능한 통제해야 하며, fNIRS 기기를 장시간(대학생 기준 약 1시간) 착용할 경우 피험자가 불편함을 느끼는 경우가 있어 실험 시간 역시 잘 설계해야 합니다. 🕰️

마지막으로 피험자가 기기를 착용할 때 느낄 수 있는 불편함을 최소화하고, 또한 기기 측정이 원활히 일어날 수 있도록 머리카락을 넘기거나 묶을 수 있는 헤어 밴드나 고무줄, 기기 뒤에 여유 공간에 넣을 쿠션 등을 준비하는 것도 중요하다고 합니다!

이처럼 경험적으로 얻을 수 있는 insight 또한 풍부하게 공유해주셔서 더욱 뜻깊은 세미나가 된 것 같습니다 💃🏼

세미나에서는 fNIRS 기기 NIRSIT 착용 및 데이터 측정 시연도 진행되었는데, TELD 연구실의 브레인, 이재용 선생님께서 시연을 도와주셨습니다. (다시 한번 감사드립니다 🤗)

fNIRS 데이터 측정을 위해서는 측정 환경을 설정하고 장비를 준비한 뒤 피험자가 NIRSIT을 착용할 수 있도록 안내해야 하는데, 그 전 과정을 다함께 살펴볼 수 있었습니다. 이후 NIRSIT Scan 프로그램을 사용하여 위 사진에서 보이는 것과 같이 이재용 선생님께서 기억 과제를 수행하시는 동안 전전두엽의 활성화 영역을 관찰할 수 있었습니다. 

신기하지 않으신가요?

fNIRS 기술을 활용해서 앞으로 TELD에서 진행될 연구들이 무척 기대되는데요☺️
멋진 연구를 진행하고 계신 선생님들께 힘찬 응원의 박수를 보냅니다 (와아아~! 👏🏻👏🏻👏🏻👏🏻👏🏻)

+) 세미나에서 언급된 fNIRS 교육 연구 사례를 몇 가지 공유드리니 이해에 도움 되기를 바라겠습니다:)

Brockington, G., Balardin, J. B., Zimeo Morais, G. A., Malheiros, A., Lent, R., Moura, L. M., & Sato, J. R. (2018). From the laboratory to the classroom: the potential of functional near-infrared spectroscopy in educational neuroscience. Frontiers in psychology, 9, 1840.
Reindl, V., Gerloff, C., Scharke, W., & Konrad, K. (2018). Brain-to-brain synchrony in parent-child dyads and the relationship with emotion regulation revealed by fNIRS-based hyperscanning. NeuroImage, 178, 493-502.
강선화, 이현주, 나희원, 동서연. (2021). fNIRS 기반 실시간 집중력 모니터링 모바일 애플리케이션. 멀티미디어학회논문지, 24(2), 295-304.