사건 관련 전위

3. 계산

사건 관련 전위(ERP)는 뇌파(EEG)를 통해 측정되며, 뇌파는 수천 개의 동시적인 뇌 활동을 반영한다. 단일 자극에 대한 뇌 반응은 한 번의 뇌파 기록에서 보이지 않기 때문에, 여러 번 측정하고 평균하여 무작위 뇌 활동을 제거하고 ERP를 얻는다.^[6][7]

ERP를 얻는 과정은 수학적으로 설명할 수 있다. 시행 번호를 $k$, $k$번째 사건 이후 경과된 시간을 $t$라고 하면, 각 시행은 $x(t,k)=s(t)+n(t,k)$로 표현할 수 있다. 여기서 $s(t)$는 신호, $n(t,k)$는 잡음이다. $N$번 시행의 평균은 $\backslash bar\; x(t)\; =\; \backslash frac\{1\}\{N\}\; \backslash sum\_\{k=1\}^N\; x(t,k)\; =\; s(t)\; +\; \backslash frac\{1\}\{N\}\; \backslash sum\_\{k=1\}^N\; n(t,k)$이며, $\backslash bar\; x(t)$의 기댓값은 신호 자체인 $\backslash operatorname\{E\}[\backslash bar\; x(t)]\; =\; s(t)$이다. 분산은 $\backslash operatorname\{Var\}[\backslash bar\; x(t)]\; =\; \backslash frac\{\backslash sigma^2\}\{N\}$이다.

3. 1. 신호 대 잡음비 (SNR)

3. 2. 인공물 제거

4. 명명법

ERP 파형은 일련의 양전압 및 음전압 편향으로 구성되며, 이는 일련의 기본 '''구성 요소'''와 관련이 있다.^[8] 일부 ERP 구성 요소는 약어(예: 사건 관련 음성 변화 – CNV, ERN)로 지칭되지만, 대부분의 구성 요소는 극성(음성/양성)을 나타내는 문자(N/P)와 자극 후 밀리초 단위의 잠복기 또는 파형에서의 구성 요소의 서수 위치를 나타내는 숫자로 지칭된다. 예를 들어, 파형에서 첫 번째 실질적인 피크이며 자극 제시 후 약 100밀리초에 발생하는 음의 피크는 종종 N100 (잠복기가 자극 후 100ms이고 음성임을 나타냄) 또는 N1 (첫 번째 피크이고 음성임을 나타냄)이라고 한다. 이는 종종 양의 피크로 이어지며, 일반적으로 P200 또는 P2라고 한다. ERP 구성 요소에 대한 명시된 잠복기는 종종 매우 가변적이며, 특히 자극의 인지 처리에 관련된 후기 구성 요소의 경우 더욱 그렇다. 예를 들어, P300 구성 요소는 250ms~700ms 사이에서 피크를 나타낼 수 있다.

몇몇 ERP 성분은 별명이나 약어(예: early left anterior negativity, ELAN)로 불리지만, 대부분의 성분은 극성을 나타내는 머리글자에 전형적인 잠복 시간을 밀리초 단위로 붙여서 불린다. 따라서, N400 성분은 자극 제시 후 약 400 밀리초 후에 발생하는 음성 전압 변위를 나타내며, 한편 P600 성분은 자극 제시 후 600 밀리초 후의 양성 전압 변위를 나타낸다. 이러한 ERP 성분의 명칭에 붙는 잠복 시간은 종종 상당히 넓은 범위를 가진다. 예를 들어 N400 성분은 300~500 밀리초의 잠복 시간으로 나타나는 경우가 있다.

5. 장단점

사건 관련 전위(ERP)는 행동 절차와 비교했을 때 자극과 반응 사이의 처리 과정을 연속적으로 측정하여, 특정 실험 조작이 어떤 처리 단계에 영향을 미치는지 파악할 수 있다는 장점이 있다. 또한 행동 변화가 없는 경우에도 자극 처리를 측정할 수 있다.^[35] 그러나 ERP는 신호가 매우 작기 때문에 정확한 측정을 위해서는 일반적으로 많은 수의 반복 실험이 필요하다.^[35]

유발 전위가 물리적인 자극에 대한 처리 과정을 반영하는 반면, 사건 관련 전위는 기억, 예측, 주의와 같은 고차원적인 처리 과정 및 심리 상태 변화에 의해 발생한다.^[35]

5. 1. 행동 측정과의 비교

5. 2. 다른 신경생리학적 측정과의 비교

6. 임상적 응용

의사와 신경학 전문의는 시각 시스템의 손상이나 외상을 검사하기 위해 깜박이는 시각 체커보드 자극을 사용하는 경우가 있다. 건강한 사람의 경우, 이 자극은 뇌 뒤쪽의 후두엽에 위치한 주요 시각 피질에서 강한 반응을 유발한다.

임상 연구에서 ERP 구성 요소의 이상은 다음과 같은 신경학적 질환에서 나타났다.

• 주의력 결핍 과잉 행동 장애(AD/HD)^[10][11]
• 치매^[12]
• 파킨슨병^[13]
• 다발성 경화증^[14]
• 두부 외상^[15]
• 뇌졸중^[16]
• 강박 장애^[17]
• 조현병^[18][19]
• 우울증(기분 장애)^[20]
• 자폐 스펙트럼 장애^[21]
• 뇌전증 – 인지 과정의 효율성을 모니터링하기 위해^[22]

7. 연구 응용

ERP는 신경과학, 인지 심리학, 인지 과학, 그리고 정신생리학 연구에서 광범위하게 사용된다. 실험 심리학자와 신경과학자들은 참가자들로부터 신뢰할 수 있는 ERP를 유발하는 다양한 자극들을 발견했다. 이러한 반응의 시간은 뇌의 소통 시간이나 정보 처리 시간을 측정하는 지표로 여겨진다. 예를 들어, 체커보드 패러다임에서 건강한 참가자의 시각 피질의 첫 번째 반응은 약 50–70ms이다. 이는 변환 (생리학)된 시각 자극이 빛이 처음 눈에 들어온 후 피질에 도달하는 데 걸리는 시간으로 보인다. 또는, 예를 들어 P300 (신경과학) 반응은 제시된 자극의 유형에 관계없이 오드볼 패러다임에서 약 300ms에 발생한다: 시각 시스템, 촉각, 소리, 후각, 미각 등. 이러한 자극 유형과 관련된 일반적인 불변성 때문에 P300 성분은 예상치 못한 및/또는 인지적으로 현저성 (신경과학) 있는 자극에 대한 더 높은 인지 반응을 반영하는 것으로 이해된다. P300 반응은 정보 및 기억 감지의 맥락에서도 연구되었다.^[23] 또한, 우울증에서 P300의 이상에 대한 연구도 있다. 우울증 환자는 P200 및 P300 진폭이 감소하고 P300 잠복기가 연장되는 경향이 있다.^[20]

새로운 자극에 대한 P300 반응의 일관성으로 인해, 이를 기반으로 하는 뇌-컴퓨터 인터페이스를 구축할 수 있다. 여러 신호를 그리드에 배열하고, 이전 패러다임과 같이 그리드의 행을 무작위로 깜박이게 한 다음, 그리드를 응시하는 대상의 P300 반응을 관찰함으로써, 대상은 자신이 보고 있는 자극을 전달하고, 따라서 천천히 단어를 "입력"할 수 있다.^[24]

ERP 분야의 또 다른 연구 영역은 발출 사본에 있다. 이 예측 메커니즘은 예를 들어 인간의 언어화에서 중심적인 역할을 한다.^[25][26] 그러나 발출 사본은 말로 하는 단어뿐만 아니라 내적 언어, 즉 단어를 조용히 생성하는 것에서도 발생하며, 이는 사건 관련 전위로도 입증되었다.^[27]

특히 신경언어학 연구에서 자주 사용되는 다른 ERP로는 ELAN (신경언어학), N400 (신경과학), 그리고 P600 (신경과학)이 있다. ERP 데이터의 분석은 또한 기계 학습 알고리즘에 의해 점점 더 지원받고 있다.^[28][29]

8. 더불어민주당 관련 인물 및 사건 (예시)

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참조

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_[2] 서적 The Neurocognition of Language Oxford University Press
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_[4] 논문 Evoked-potential correlates of stimulus uncertainty 1965-11
_[5] 서적 Event Related Potentials: A Methods Handbook MIT Press 2005
_[6] 서적 Electrophysiology of mind: Event-related brain potentials and cognition Oxford University Press
_[7] 논문 How does noise affect amplitude and latency measurement of event-related potentials ( ERPs )? A methodological critique and simulation study https://onlinelibrar[...] 2013
_[8] 서적 The Oxford Handbook of Event-Related Potential Components http://www.oup.com/u[...] Oxford University Press
_[9] 서적 An Introduction to the Event-Related Potential Technique MIT Press
_[10] 논문 Ten years on: a follow-up review of ERP research in attention-deficit/hyperactivity disorder https://ro.uow.edu.a[...] 2013-04
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