(건강한 삶) 우울감 및 충동적 기분변화를 진단하여 실시간 대응하는 Wearable Device 연구 개발

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(건강한 삶) 우울감 및 충동적 기분변화를 진단하여 실시간 대응하는 Wearable Device 연구 개발
제안자 김태현
자문교원 강홍기, 김주한, 최지웅, 이창훈
연도 2020
타입 도전 과제
코스
매칭여부 Yes
참여학생수 4
소개동영상

제안 배경

현대 사회가 복잡해지고 개인화가 심해져 정신적인 아픔으로 고통받는 사람들이 많아졌다. 특히 우울증 환자의 비율이 매우 높아졌으며, 충동적인 기분저하, 자살사고(suicidal thinking), 실제 자살율 또한 높아져 사회적으로 크게 이슈가 되고 있다.
'현타'라는 갑자기 기분이 저하되거나 우울감이 드는 신조어도 생기며, '마음 챙김', 행복해지기와 같은 유튜브 동영상, 강연, 미디어들에 대한 수요가 높아졌다. 이는 그만큼 우리 정신에 관심을 갖고 돌봐주어야 함이 현대사회에 강조되고 있음을 시사한다.


또한 인생을 왜 사는지, 인생의 목적이 무엇인지 몰라 방황하는 사람들이 많아졌다.염세적인 태도를 가진 사람들 또한 많아졌으며 정신적으로 피폐한 사람들이 많아졌다.
인생 전체로 미루어보았을 때 행복하게 사는 것은 매우 중요하다.
행복을 위해 도전하고 연구하고자 한다.
이러한 학부생의 제안이 받아들여져 세상에 행복을 나눠주는 세상을 만들고 싶다.
제안자의 포부는 굉장히 크고 인생 전반에 걸쳐 해당 연구를 진행하고자 한다. 이곳 DGIST에서 새로운 세상을 열고 싶다.

과제 목표

해당 과제의 목표 달성을 위해 크게 단기적, 중기적, 장기적 과제로 나눌 수 있다.
  • 단기적 과제는 2020년도 UGRP를 통해서 수행하며 장기적 과제의 방향성을 지속적으로 개선하고 설정하려한다. 해당 과제는 2020 UGRP로부터 시작하여 2021 UGRP(중기적), 제안자의 인생 전체(장기적)를 통해 연장된 연구개발이 가능하다.
  • 이번 과제(2020년도 과제)의 목표와 내용을 한 문장으로 요약하자면,
단기적 과제로는 우울감과 충동적인 기분변화를 판단(병리적x)하는 알고리즘 개발,
중기적 과제로는 실제 연구된 기법을 wearable device에 적용하는 것이며,
이를 점차 확장하여 장기적 과제로 새로운 패러다임(VR 치료 등)을 제시하여 모든 사람이 행복하고 건강한 세상을 이루는 것이다.
우울감과 우울증은 다릅니다. 우울감은 누구나 느끼는 감정이며, 간단히 말해 우울증은 우울감이 병적으로 심해진 것입니다.
다만, 이 우울감에서 벗어나는 것은 개인의 회복탄력성(resilience)와 관련되며, 사람에 따라 우울증으로 빠지는 사람들도 많습니다.
특히나 우울감에서 벗어나기 위해서는 주변환경의 영향이 큰데, 현대에는 서로가 서로를 챙기기에 너무 바쁜 사회입니다.
또한 우울증이 완치된 환자들의 재발 확률은 매우 높으며, 지속적인 사후관리가 필요합니다.
이번 연구를 통하여 개인의 우울감에 대해 판단하고 대응할 수 있으며, 노인 우울증, 우울증 사후대응과 같은 여러 분야에서 사용될 수 있을 것입니다.

과제 내용

< 단기적 과제 세부 내용 - 2020년 UGRP >


0. 이번 과제의 목표는 우울감과 충동적인 기분변화를 판단(병리적x)하는 알고리즘 개발
0-1) 판단 지표로써 생리적, 상황적, 비생리적 지표를 가질 수 있음 * 실제 연구에 사용될 생리적/비생리적 지표는 방학기간 자료 분석 후 연구자들간의 합의를 통해 결정할 예정임.
1. 생리적, 비생리적 지표들을 종합하여 판단하는 방법을 설계하고, 개발하는 것이 주 과제임.
2. 생리적 데이터인 생체신호(fNIRs, 심박수, 혈압 등)와 심리검사 기법(우울척도, BIS-11 등)을 통합
3. 먼저, 피험자에 대한 비생리적 데이터(2) 수집.
4. 이후 피험자에게 depression arousing stimuli를 주고, 그 상황에서 일어나는 피험자의 생리적 데이터(2)를 취득
5. 이후 상황이 종료된 후 피험자의 감정 자기보고 후 (3)의 데이터와 (4)의 데이터를 supervised machine learning 진행
피험자를 stimulate 하는 과정(4)에서 VR 영상재생과 같은 방법을 활용하여 다른 시각인지 가능성을 차단함.[1][2]
실제 연구에 사용될 생리적/비생리적 지표는 방학기간 자료분석 후 연구자들간의 합의를 통해 결정해야 함.
우울증(Major Depressive Disorder, 병리적 판단)”이 아닌 “우울감”에 대한 연구가 주 될 것으로 예상함.
지표 키워드
생리적 지표: fNIRs, EDA(Electrodermal Activity), ECG, 호흡량, HRV(Heart Rate Variability) etc.
비생리적 지표(심리검사): BDI(Beck Depression Inventory), BIS-11(충동성검사) 등
비생리적 지표(환경/상황): 자기 인식보고(self-descriptive) 언어분석, 인간관계 네트워크 분석 등 김태현 알고리즘.jpg
이 주제는 글로 모든 것을 표현하기에 모호한 부분이 있어 모든 내용을 설명하는데에 어려움이 있습니다. 조금이라도 주제에 관심이 있으신 분들은 김태현(andrewk111@dgist.ac.kr, 카톡ID: cklop321)로 부담갖지 말고 연락주세요. 언제나 환영합니다~~
생물에 관심있는 분들은 - 우울감, 충동적 감정과 생리적 변화에 대해 분석하는 부분을
컴퓨터에 관심있는 분들은 - 생리적 데이터를 머신러닝 등 컴퓨터 기법을 이용하는 부분을
심리학에 관심있는 분들은 - 심리검사와 같은 부분의 의미, 객관화를 분석하는 부분을
인문사회 분야에 관심있는 분들은 - 피험자들을 모집하고 지속적으로 사람들과 관계하며 철학적인 부분들을 고려하는 부분을
담당하며 다양한 분야에서 함께 협력하여 연구하실 분들을 모집하고 있습니다! 많은 분들의 관심 바랍니다~

이후 단기적 과제(2020 UGRP)가 연구 완료된 후,


< 중기적 과제 내용 - 2021 UGRP >
1. 다른 모습이 될 수도 있지만 하나의 예시로, 구체적인 기기 모습의 예시는 팔토시와 스마트워치처럼 생겼으며, 사용자의 충동적인 감정을 진단하고 피부 접촉을 통해 온도변화 같은 방법 등을 이용하여 사용자가 자신의 상태를 자각하게 하고, 기분전환을 유도할 수 있음.
2. 기기 모습의 구체적인 예시는 하나의 예시일 뿐이며, 기존에 없던 새로운 기기 자체를 개발하기 위한 연구이기 때문에 다방면적인 접근이 이루어질 수 있음.
3. 이후 핸드폰, VR기기와 연동/확장이 가능하여 일상에서의 지속적인 서비스 제공이 가능하고, VR기기를 통해서 VR치료라는 새로운 패러다임을 제시할 수 있을 것임.
4. 인간관계, 허망감로부터 기인하는 충동적인 기분변화, 우울감, 자살충동을 대응/보조/치료 할 수 있는 새로운 기법/기기(device) 방향성 연구개발

< 장기적 과제 내용 - 인생 전체 >
1. 우울감, 충동 외에도 다양한 원인과 감정들을 포괄할 수 있는 기기 및 방법으로 확장 가능함.
2. VR세계관을 구축하여 더욱 많은 사람들이 해당 세계 안에서 상담, 자신감 및 성취감 가지기 등 여러 활동들을 할 수 있음
3. 미술치료, 음악치료처럼 심리적 상태에 대한 treatment로써 활용되는 새로운 패러다임 제시 (VR치료 등)



아래 그림, 표는 미래 비전 제시
김태현 제안연구범위.jpg 김태현 진단대응.JPG 김태현 타임라인.JPG

단기적 과제 (현재) 중장기적 과제(미래)
무엇을? - 급격한 부정적 기분, 자살충동, 분노 등에 대한 감정 조절 보조기기(wearable device)
- 해당 감정들을 대처, 상황에 대한 제안 제시 등
VR치료 등 우울증, 감정과 관련된 분야의 새로운 control/치료 패러다임 제시
추가로 무엇? 장기적인 관점에서 보았을 때 뇌와 감정 조작에 대한 윤리적, 철학적 논의가 필요함.
따라서 철학적인 관점 또한 살펴보고 탐구.
- VR을 이용한 세계관 건설, 상담 가능한 AI 등과 접목.
- 성취감을 위한 게임 형태의 오픈월드
어떻게? 충동적인 감정의 변화 및 자살, 분노 등:생리적, 비생리적 지표들을 종합하여 판단하는 알고리즘을 설계하고, 개발
VR등을 이용해서 사람들이 관계로부터 느끼는 스트레스 등을 treat할 수 있다. 놀이 치료, 미술 치료와 같이 새로운 치료의 분야를 개척한다.
윤리적인 문제: 자유의지와 관련, 정신 조작과 같은 철학적인 문제를 어떻게 해결할 것인가, 어떻게 접근하고 해석해야하는가
언제? 2020년 UGRP 주요 연구과제 2021년 UGRP & 인생 과제
왜? 사회가 복잡해지는 만큼 정신적인 부분을 많이 돌봐주어야한다. 우리 정신을 챙기면서 부, 명예 등을 챙기기에는 너무 바쁘다. 사람들이 궁극적으로 인생에 대해 더 긍정적인 입장을 취하게 되고 결국은 더욱 행복하게 살다가 가는 것이 목표이다.
누구? 자살 충동, 기분의 급격한 변화 등을 느끼는 사람들 모든 사람. 모두가 행복해지도록

참고자료

각주

  • Ah Young, Kim. et al. (2018). Automatic detection of major depressive disorder using electrodermal activity. Scientific Report
  • Kim AY, Jang EH, Choi KW, Jeon HJ, Byun S, Sim JY, et al. (2019) Skin conductance responses in Major Depressive Disorder (MDD) under mental arithmetic stress. PLoS ONE 14(4): e0213140. https://doi.org/10.1371/journal. pone.0213140
  • Kwee-Bo Sim. et al. (2006). Interactive Feature selection Algorithm for Emotion recognition. 퍼지 및 지능시스템학회 2006. Vol 16. No 6. pp 647-652.
  • Myung, W., Han, C. E., Fava, M., Mischoulon, D., Papakostas, G. I., Heo, J. -., . . . Jeon, H. J. (2016). Reduced frontal-subcortical white matter connectivity in association with suicidal ideation in major depressive disorder. Translational Psychiatry, 6(6), 8.
  • Clemens W. Janssen et al. Whole-Body Hyperthermia for the Treatment of Major Depressive Disorder, JAMA Psychiatry (2016).
  • 하정희, 안성희. 대학생들의 자살생각에 영향을 미치는 요인들: 스트레스, 대처방식, 완벽주의, 우울, 충동성의 구조적 관계모형 검증. 한국심리학회지 : 상담 및 심리치료 The Korean Journal of Counseling and Psychotherapy 2008, Vol. 20 No. 4, 1149-1171.
  • 송동호 et al. 청소년의 자살사고와 관련된 우울-불안 성향. 소아·청소년정신의학 청소년정신의학 제14권 제1호 2003 Korean J Child & Adol Psychiatr 14:95~102.
  • 박지원 et al. 자살시도자들에서 충동성과 자살시도의 의학적 치명도와의 관계. Korean J Biol Psychiatry 2018;25(4):118-124.

연락처: 김태현 andrewk111@dgist.ac.kr

희망학생

김태현 andrewk111@dgist.ac.kr 최유진 dbwls99673@dgist.ac.kr 오서주 sjice@dgist.ac.kr 이현민 chaos7ds@dgist.ac.kr

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