Curry7을 이용한 뇌파분석법(3): 필터링

이번에는 뇌파 분석에서 불필요한 주파수 대역의 신호를 제거하는 필터링에 대해 다룰 예정입니다.
  표현이 어려운데, 쉽게 설명하자면 "신경학적 활동을 반영하는 주파수 대역의 신호를 추출"하는 과정이라 이해하시면 될 것 같습니다. 뇌파가 어떻게 뉴런의 활동을 반영하는지는 '뇌파의 이해와 응용'이라는 책을 참고하시면 개략적으로 이해할 수 있습니다(책링크).

필터링 적용 방법

1. Functional Data 탭에서 Filter Parameters를 선택합니다. 여기서 설정할 수 있는 옵션은 1) Bandpass 필터(Bandpass Filter), 2) Filter Type 등이 있습니다.
   
   
   
   
   
2. Bandpass Filter: 여기서는 관심 주파수 대역을 설정할 수 있습니다. 예를 들어 알파파(8~12Hz)나 델타파(0.5~3Hz)와 같이 지정할 수도 있고, 연구자가 원하는 구역(예, 0.01~30Hz)을 따로 지정해서 추출할 수 있습니다. 각 주파수 구간마다 관련있는 인지신경학적인 기능이 다르니 주의하셔야 합니다. 많은 심리학적 연구는 0.01~30Hz의 구간을 쓰는 것 같고, 0.3이상의 고주파 대역 필터를 적용할 시 뇌파 결과가 왜곡될 수 있다는 논문도 있습니다(링크).

   
   

   

   필터링을 적용하지 않은 뇌파

   

   델타파(0.5~3Hz)의 뇌파

   
   

   

   알파파(8~12Hz)의 뇌파

   
   

   

   0.1~30Hz의 주파수 구역의 뇌파

3. Filter Type: 필터도 주파수를 추출하는 방법에 따라 구분되는 것 같습니다. Curry7에서는 Hann, Bessel, Butterworth 등의 필터 유형이 있습니다. EEGLAB의 경우 FIR 필터를 제공하는것같고, 저는 IIR zero phase 필터를 주로 사용합니다. 필터에 따라 미묘한 차이가 있으니 직접 적용해보면서 최적의 방법을 선택하시면 될 것 같습니다.

마치며

사건관련전위(ERP)연구를 할 때는 필터링에 아주 큰 관심을 두진 않은데, 주파수 분석을 하는 경우에는 필터링에 특히 신경을 써야 할 때가 있습니다. 신호처리이론을 모르는 저는 문헌에 근거해서 주파수 구간과 필터를 설정하고 있는데, 지식이 있는 분이라면 이론에 근거해서 관심 구간을 설정하여 분석을 진행할 수 있을 것 같습니다.