EEG(뇌파)는 두피에서 잰 아주 작은 전압 차이이고, 단위는 µV(백만분의 1볼트)입니다. 이 주제는 한 사람(S001)이 61초 동안 눈을 감고, 또 눈을 뜨고 쉰 PhysioNet 공개 기록을 씁니다. 64채널을 1초에 160번 쟀고, 모든 숫자는 이 기록을 브라우저에서 계산한 값입니다.
전극 자리는 10-20 system으로 정합니다. 콧등(nasion), 뒤통수 융기(inion), 양쪽 귀 앞을 잇는 거리를 10%, 20% 간격으로 나눈 점입니다. 원래 21자리이고, 이 기록은 더 촘촘한 10-10 system으로 64자리를 씁니다. 이름만 보면 위치를 알 수 있습니다.
위에서 내려다본 모습, 코가 위쪽입니다. 굵은 테두리가 원래 10-20 자리입니다.
줄을 누르면 그 채널이 선택되고, 아래 장에서도 그 채널을 씁니다. 줄 하나가 채널 하나이며, 이 페이지에서는 위쪽이 양(+)입니다.
전압은 두 점 사이에만 있습니다. 그래서 채널은 늘 전극 하나에서 다른 무엇(reference)을 뺀 값입니다. reference를 바꾸면 같은 뇌 활동이 다른 선으로 그려집니다. 선택한 채널을 같은 4초 동안 세 가지 reference로 그렸습니다.
recorded reference: 기록 장비가 쓴 reference입니다. 데이터 설명에 reference 위치가 적혀 있지 않아 모른다고 봐야 합니다. average reference: 매 순간 64개 전극의 평균을 뺍니다. 모든 채널에 공통으로 섞인 성분이 지워집니다. bipolar montage: 사슬을 따라 이웃 전극을 뺍니다. 병원에서 흔히 읽는 방식입니다. 이웃끼리 다른 부분만 남으므로 넓게 퍼진 활동은 작아지고, 한 곳에서만 생긴 변화가 도드라집니다.
아래 기록 보기의 Reference 단추를 바꿔 같은 1분을 세 가지로 보세요.
뇌파는 여러 리듬이 섞인 신호입니다. 푸리에 변환으로 주파수마다 세기가 얼마인지 재면 spectrum이 됩니다. 관례상 spectrum을 그리스 문자 이름의 band로 자릅니다. 경계는 연구실마다 조금씩 다르며, 이 페이지는 표의 값을 씁니다.
Welch 방법: 1.6초 조각, 절반씩 겹침, Hann 창, 61초 전체 평균. average reference.
모든 줄이 같은 세로 눈금이라 크기를 바로 비교할 수 있습니다. 숫자는 이 구간의 RMS 진폭입니다. 시간은 위 기록 보기의 시간 막대를 따라갑니다.
| Band | 범위 | 흔히 보이는 때 |
|---|---|---|
| δ delta | 1–4 Hz | 깊은 잠, 영아. 눈 움직임·땀 같은 artifact도 여기에 |
| θ theta | 4–8 Hz | 졸림, 얕은 잠. 일부 기억 과제 때 앞쪽 정중선 |
| α alpha | 8–13 Hz | 눈 감고 깨어 쉴 때, 뒤통수에서 가장 셈 |
| β beta | 13–30 Hz | 깨어 활동할 때, 운동 영역에서 움직이면 줄어듦 |
| γ gamma | 30–45 Hz | 두피에서는 작음. 턱·얼굴 근육 artifact에 쉽게 묻힘 |
기록 보기의 Filter에서 band를 고르면 그 리듬만 남습니다.
한 band를 64개 전극에서 모두 재서 머리 위에 칠하면 topographic map(topomap)이 됩니다. 1929년 Hans Berger는 눈을 감으면 10 Hz 리듬이 나타나고 뜨면 사라진다고 보고했고, 지금은 Berger effect 또는 alpha blocking이라고 부릅니다. S001이 눈을 감고 있을 때 alpha는 visual cortex가 있는 뒤통수 쪽에 몰려 있습니다. 아래 panel에서 같은 사람이 눈을 뜬 기록과 비교합니다.
값은 점(전극) 위치에서만 잰 것이고, 사이 색은 inverse distance weighting 어림입니다. 사이 색보다 전체 무늬를 보세요. 뒤쪽 = O1 Oz O2 PO7 PO3 POz PO4 PO8, 앞쪽 = Fp1 Fpz Fp2 AF7 AF3 AFz AF4 AF8. permutation test는 채널 이름을 무작위로 1만 번 바꿔, 뒤−앞 차이가 이만큼 이상 나오는 횟수를 셉니다.
같은 사람, 같은 전극 64개, 각각 1분(S001R02, S001R01)입니다. 두 지도는 색 눈금이 같아서 색을 바로 비교할 수 있습니다. Spectrum은 기록 보기에서 고른 channel입니다. 눈을 뜨면 alpha 봉우리가 약해서 peak 위치가 흔들립니다.
두피에서 가장 큰 전압원은 뇌가 아닙니다. 눈, 근육, line noise가 더 큽니다. 뇌파 읽기의 절반은 이것들을 알아보는 일입니다. 이 기록에 있는 세 가지를 찾았고, 버튼을 누르면 기록 보기가 그 순간으로 갑니다.
눈알은 앞이 양, 뒤가 음인 작은 전지입니다. 눈이 움직이면 앞이마 전극이 수십 µV씩 느리게 출렁입니다. Fp1·Fp2에서 가장 크고 뒤로 갈수록 작아지는 느린 파를 찾으세요.
이를 물거나 이마에 힘을 주면 빠르고 뾰족한 활동이 섞입니다. 씹는 근육이 있는 관자놀이에서 가장 셉니다. beta·gamma band를 채우기 때문에 두피 gamma는 믿기 어렵습니다.
이 기록은 전기가 60 Hz로 바뀌는 미국에서 했습니다. 전선과 조명에서 새어 든 전기가 가늘고 일정한 웅웅거림으로 섞입니다. spectrum에서 뾰족한 봉우리로 보입니다. notch filter는 그 주변 좁은 띠만 지웁니다.
전극 하나는 넓은 피질 영역의 활동을 합친 값이고, 두개골과 두피를 지나며 더 번집니다. 같은 방향으로 늘어선 신경세포 수많은 개가 박자를 맞춰야 겨우 보입니다. 뇌 깊은 곳이나 신경세포 하나는 사실상 보이지 않습니다.
대신 빠릅니다. 혈류를 재는 뇌 촬영이 따라가지 못하는 1,000분의 몇 초 단위 변화를 잡습니다. 값싸고 조용해서 병원에서는 뇌전증, 수면 검사, 마취 깊이에 쓰고, 연구에서는 BCI에 씁니다.
생각을 읽지는 못합니다. 전극 몇 개로 '집중'이나 '스트레스' 점수를 내는 제품은 band power를 요약한 것이고, 그 숫자는 마음만큼이나 눈 깜빡임, 턱 힘, 머리띠가 얼마나 잘 붙었는지에 따라 움직입니다.
교육용 페이지이며 의료 도구가 아닙니다. 진단이나 권고를 하지 않고, 여기 나오는 숫자는 확률이나 정상 기준이 아닙니다. 기록은 PhysioNet 공개 데이터의 건강한 자원자들이며, 이 페이지에서 하는 일은 저장하거나 보내지 않습니다.