EEG 기반 폐루프 근육 자극을 통한 행위 주체성 유지

Concepts de base

사용자의 의도와 일치하는 근육 자극을 통해 행위 주체성을 유지할 수 있다.

Résumé

이 연구는 사용자의 뇌파 신호를 이용하여 사용자의 의도와 일치하는 근육 자극을 제공하는 시스템을 개발하고, 이를 통해 사용자의 행위 주체성을 유지할 수 있는지 탐구하였다.
실험에서는 세 가지 조건을 비교하였다:

의도적 조건(INTENTION): 사용자가 자발적으로 손가락을 움직이는 경우
비자발적 조건(INVOLUNTARY): 사용자의 의도와 무관하게 근육이 자극되어 움직이는 경우
증강 조건(AUGMENTED): 사용자의 뇌파를 실시간으로 분석하여 의도를 감지하고, 이에 맞춰 근육을 자극하는 경우

실험 결과, 의도적 조건과 증강 조건에서 사용자들은 자신의 움직임과 청각 자극 사이의 시간 간격을 유사하게 과소평가하였다. 이는 행위 주체성이 유지되었음을 시사한다. 다만 주관적 제어감 평가에서는 증강 조건이 의도적 조건보다 낮게 나타났다.
인터뷰 결과, 사용자들은 시스템의 작동 원리와 타이밍에 대해 불확실성을 표현하였다. 일부는 시스템이 자신의 의도와 부분적으로 일치한다고 느꼈지만, 대부분은 시스템의 작동이 예측 불가능하다고 보고하였다. 긍정적인 경험도 있었지만, 일부 사용자는 시스템에 의해 결정되는 것 같아 불편함을 느꼈다고 언급하였다.
종합하면, 사용자의 뇌파를 이용한 폐루프 근육 자극 시스템은 행위 주체성을 어느 정도 유지할 수 있지만, 사용자의 주관적 경험에는 여전히 개선의 여지가 있음을 시사한다.

Stats

사용자의 의도적 움직임 시작 전 1초 동안 Cz 전극에서 관찰되는 준비 전위 진폭이 움직임 없는 상태에 비해 유의미하게 증가하였다.
증강 조건에서 움직임 후 210-250ms 구간의 사건관련전위가 비자발적 조건보다 유의미하게 작았다.

Citations

"시스템이 어떻게 작동하는지 설명할 수 없다."
"자극이 언제 올지 예측할 수 없었다."
"때때로 내 의도와 시스템의 자극이 동시에 일어났다."
"시스템과 함께 움직이는 것 같아 좋았다."
"시스템에 의해 결정되는 것 같아 불편했다."

Idées clés tirées de

Sense of Agency in Closed-loop Muscle Stimulation

by Lukas Gehrke... à arxiv.org 09-26-2024

https://arxiv.org/pdf/2409.16896.pdf

Questions plus approfondies

사용자의 뇌파 특성과 행위 주체성 간의 관계를 더 깊이 있게 탐구할 필요가 있다.

사용자의 뇌파 특성, 특히 준비 잠재력(readiness potential, RP)은 사용자의 의도와 행동 주체성 간의 관계를 이해하는 데 중요한 역할을 한다. RP는 자발적인 행동이 시작되기 전 뇌에서 발생하는 전기적 신호로, 사용자가 의도적으로 행동을 시작하기 전의 뇌 활동을 반영한다. 이 연구에서는 EEG 기반의 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)를 통해 사용자의 의도를 실시간으로 감지하고, 이를 바탕으로 근육 자극을 조절하는 폐루프 시스템을 개발하였다. 이러한 시스템은 사용자가 느끼는 행위 주체성을 유지하기 위해, 사용자의 의도와 시스템의 반응이 일치하도록 설계되었다. 따라서, RP와 같은 뇌파 신호를 통해 사용자의 의도를 정확히 파악하고, 이를 기반으로 시스템이 적절히 반응할 수 있다면, 사용자는 자신의 행동에 대한 주체성을 더욱 강하게 느낄 수 있을 것이다. 향후 연구에서는 RP의 특성과 사용자의 주체성 간의 상관관계를 심층적으로 분석하여, 보다 정교한 행동 증강 기술을 개발할 수 있는 기초 자료를 제공할 필요가 있다.

사용자의 의도와 시스템의 반응 사이의 시간차가 행위 주체성에 미치는 영향을 조사해볼 수 있다.

사용자의 의도와 시스템의 반응 사이의 시간차는 행위 주체성에 중대한 영향을 미친다. 연구에 따르면, 사용자가 자발적으로 행동을 시작하기 전 약 200ms 이내에 시스템이 반응해야 주체성을 유지할 수 있다. 만약 시스템의 반응이 사용자의 의도보다 늦어진다면, 사용자는 자신의 행동이 외부 요인에 의해 강제된 것으로 느낄 수 있으며, 이는 주체성의 상실로 이어질 수 있다. 반대로, 시스템이 사용자의 의도에 맞춰 적절한 시점에 반응한다면, 사용자는 자신의 행동이 자발적이고 의도적이라고 느끼게 되어, 주체성이 강화된다. 따라서, 폐루프 시스템의 설계에서 이러한 시간차를 최소화하는 것이 중요하며, 이를 통해 사용자의 주체성을 극대화할 수 있는 방법을 모색해야 한다. 향후 연구에서는 다양한 시간차 조건에서의 사용자 경험을 비교 분석하여, 최적의 반응 시간을 규명할 필요가 있다.

이러한 폐루프 근육 자극 기술이 일상생활에서 어떤 방식으로 활용될 수 있을지 고민해볼 수 있다.

폐루프 근육 자극 기술은 다양한 일상생활의 상황에서 활용될 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 예를 들어, 재활 치료 분야에서 이 기술을 활용하면, 신경 손상으로 인해 운동 기능을 잃은 환자들이 자신의 의도에 맞춰 근육을 자극받아 자연스러운 움직임을 회복할 수 있도록 도와줄 수 있다. 또한, 스포츠 훈련에서도 이 기술을 적용하여 운동선수들이 자신의 의도와 일치하는 방식으로 근육을 자극받아 훈련 효과를 극대화할 수 있다. 더 나아가, 일상적인 작업에서 사용자가 피로를 느낄 때, 시스템이 자동으로 근육을 자극하여 사용자의 피로를 덜어주는 방식으로도 활용될 수 있다. 이러한 기술은 사용자가 자신의 신체를 보다 효과적으로 제어할 수 있도록 도와주며, 궁극적으로는 삶의 질을 향상시키는 데 기여할 수 있을 것이다. 향후 연구에서는 이러한 기술의 실제 적용 사례를 분석하고, 사용자 경험을 개선하기 위한 다양한 방법을 모색해야 한다.