[논문 리뷰] Neural correlates of flow using auditory evoked potential suppression

Kyongsik Yun, Saeran Doh외 3명|arXiv (Cornell University)|2017. 11. 19.

Flow Experience in Various Fields인용 수 6

한 줄 요약

이 연구는 첫인사 사격 게임 플레이 중에 수동적이고 실시간으로 몰입도를 측정하는 청각유도전위(AEP) 억제를 사용하여 유량 상태의 신경적 연관성을 규명한다. 감소한 AEP 진폭이 주관적 유량 보고와 객관적 성과와 상관관계가 있음을 입증하며, 전두편측피질과 측두극에서 증가한 베타 대역 활동과 功能적 연결성이 드러나며, 보상으로 주된 운동피질로의 피드백이 증가한다.

ABSTRACT

"Flow" is a hyper-engaged state of consciousness most commonly described in athletics, popularly termed "being in the zone." Quantitative research into flow has been hampered by the disruptive nature of gathering subjective reports. Here we show that a passive probe (suppression of Auditory Evoked Potential in EEG) that allowed our participants to remain engaged in a first-person shooting game while we continually tracked the depth of their immersion corresponded with the participants' subjective experiences, and with their objective performance levels. Comparing this time-varying record of flow against the overall EEG record, we identified neural correlates of flow in the anterior cingulate cortex and the temporal pole. These areas displayed increased beta band activity, mutual connectivity, and feedback connectivity with primary motor cortex. These results corroborate the notion that the flow state is an objective and quantifiable state of consciousness, which we identify and characterize across subjective, behavioral and neural measures.

연구 동기 및 목표

• 작업 참여를 방해하지 않으면서 비침습적이고 실시간으로 유량 상태를 측정하는 방법을 개발하기 위해.
• EEG 기반 청각유도전위 억제를 사용하여 유량의 신경적 연관성을 규명하기 위해.
• 신경 활동 패tern을 주관적 몰입 보고와 객관적 성과 지표와 연결하기 위해.
• 다중 모odal 데이터를 활용하여 유량을 객관적이고 정량화 가능한 의식 상태로 검증하기 위해.

제안 방법

• 1인칭 사격 게임 플레이 중에 청각유도전위(AEP) 억제를 수동적 뇌 영역 탐사 도구로 활용하였다.
• 게임 플레이 중 시간에 따라 변화하는 AEP 억제를 추적하기 위해 연속적인 EEG 데이터를 기록하였다.
• AEP 억제를 동시 주관적 유량 평가와 성과 점수와 상관 분석하였다.
• 뇌 영역과 관련된 유량과 연관된 영역을 규명하기 위해 원천 국소화 및 기능적 연결성 분석을 사용하였다.
• 전두편측피질, 측두극, 주요 운동피질 간의 베타 대역 파wer와 연결성을 분석하였다.
• 동적 뇌 상호작용을 평가하기 위해 상호정보량과 피드백 연결성 지표를 적용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 청각유도전위 억제는 지속적인 작업 수행 중에 신뢰할 수 있고 실시간으로 유량 상태를 대체할 수 있는가?
• RQ2 주관적 유량 보고와 객관적 성과와 상관관계가 있는 뇌 영역은 어디인가?
• RQ3 인간 뇌에서 유량 상태를 뒷받침하는 기능적 연결성 아키텍처는 무엇인가?
• RQ4 베타 대역 진동과 상호 뇌 영역 간 연결성은 유량의 신경적 서명에 어떻게 기여하는가?

주요 결과

• 게임 플레이 중 AEP 억제는 참가자들의 자가 보고한 유량 수준과 유의미하게 상관관계가 있었다(p < 0.05).
• 고유량 상태 동안 전두편측피질과 측두극에서 베타 대역 파wer가 증가하였다.
• 유량 상태 동안 전두편측피질과 측두극 간의 상호 연결성이 향상되었다.
• 유량 상태 동안 전두편측피질에서 주요 운동피질로의 피드백 연결성이 증가하였다.
• 유량의 신경적 서명은 참가자 간에 안정적이고 재현 가능하여 객관성을 뒷받침하였다.
• 신경적, 행동적, 주관적 데이터의 조합은 유량이 정량화 가능한 의식 상태임을 확인하였다.