두뇌 기반 학습 연구의 기초: EEG와 ERP 연구 방법

안녕하세요! 선생님들☺️

오늘은 작년 fNIRS 및 EEG 기기가 연구소와 사범대에 도입되고 저희 TELD에서도 실제 멀티모달 데이터로서 뇌파데이터를 수집하며, 점점 관심이 높아지고 있는 🧠두뇌 기반 학습 연구 방법 세미나〽️ 내용을 공유하고자 합니다~

학습과학연구소에서 지난 2월 5일 '2025년 제 1회 학습과학연구소 세미나'를 개최했습니다. 이번 세미나는 홍콩대학교의 이현경 박사님을 모시고 '두뇌 기반 학습 연구의 기초: EEG와 ERP 연구방법'이라는 주제로 진행되었는데요! 

이번 강연에서는 EEG(electroencephalogram, 뇌파)와 ERP(event-related potential, 사건 관련 전위) 연구 방법을 중심으로,
1. 뇌과학 연구의 핵심 개념
2. 뇌 데이터의 수집 및 분석 과정
3. 실제 연구에서 EEG/ERP를 활용하는 방법
을 배울 수 있었습니다.

오늘 블로그에서는 세미나에서 배운 내용을 간략하게 정리하고자 합니다~

🔴먼저 EEG란 무엇일까요?

EEG(Electroencephalography, 뇌파)는 비침습적인 방법으로 뇌의 전기적 활동을 실시간으로 측정하는 기술입니다.

• 신경세포의 자발적인 전기적 신호(스파이크)를 포착
• 높은 시간 해상도(ms 단위 분석 가능)
• 신경과학, 심리학, 교육학 연구에 널리 활용

🔵그렇다면 ERP(Event-Related Potential)란?

ERP는 특정 사건(자극, 인지 과정 등)에 따라 변화하는 EEG 신호의 패턴을 분석하는 기법입니다.

• 인지 과정과 신경 반응을 정량적으로 측정 가능
• 언어 처리, 얼굴 인식, 주의력 연구 등에서 중요한 도구로 활용

✅EEG/ERP 연구의 장점과 한계는 어떤 것이 있을까요?

(+) 장점

• 높은 시간 해상도 → 빠른 신경 반응 측정 가능
• 비침습적 & 안전 → 어린이 및 임상 연구 활용 가능
• 다양한 연구 적용 → 인지과학, 신경언어학, 교육 연구 등

(-) 한계

• 낮은 공간 해상도 → 신경 신호의 정확한 위치 분석 어려움
• 아티팩트(잡음) 민감 → 근육 움직임, 눈 깜빡임 등의 영향을 받음
• ✖데이터 전처리 과정 복잡 → 정교한 신호 처리 기술 필요

💧EEG & ERP 연구의 실제 적용 사례

이현경 박사님께서는 EEG 및 ERP가 실제 연구에서 어떻게 활용되는지 다양한 사례를 통해 설명해 주셨습니다:) 
특히, 인지 억제, 얼굴 인식, 신경학적 차이를 분석하는 연구에서 EEG/ERP가 어떻게 적용되는지 구체적인 실험 디자인과 결과를 살펴볼 수 있었습니다!

📌 예를 들면, 자폐 스펙트럼 장애(ASD) 아동과 일반 아동의 얼굴 인식 차이 연구에서,

• ASD 아동은 실제 얼굴 자극을 처리할 때 N170 신호의 진폭이 낮음
• 하지만 만화 캐릭터 얼굴에서는 차이가 없음
• 이를 통해 ASD 아동이 실제 얼굴 인식에서 어려움을 겪을 가능성이 시사됨

==> 이처럼 EEG/ERP 연구는 학습과학, 신경심리학, 교육심리학 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 할 수 있습니다!

EEG 연구의 미래와 학습과학 연구의 발전 방향은 어떻게 될까요⁉️

현재 EEG와 함께 fNIRS(기능적 근적외선 분광법) 등 다양한 신경 영상 기법이 도입되면서,

멀티모달 데이터 분석을 통한 보다 정교한 연구가 가능해지고 있습니다.

또한, 머신러닝 및 고급 신호 분석 기법을 활용하여 기존 EEG 연구의 한계를 극복하려는 시도도 활발하게 이루어지고 있습니다~ 

앞으로 EEG 기반 학습 연구가 활발해진다면, 개별 학습자의 인지 상태를 실시간으로 측정하고 맞춤형 교육 및 피드백 제공에 활용될 수 있을 것으로 기대되네요! ✨✨

이번 세미나 강연 영상은 학습과학연구소 유튜브에 업로드 되어 있으니, 

더 자세한 내용을 알고 싶으신 분들께서는 아래 링크로 접속하여 시청하시길 바랍니다~😉

(세미나 촬영 및 편집해주신 지용쌤께 감사인사를...👍)