Comprehension of stress is of importance in order to minimize its detrimental effects on the body and mind and better computer user interface systems. Current scaling systems of stress are very rudimentary and are usually based on psychological questionnaires. In this thesis study through the use of electroencephalography (EEG) the effects of stress on brain function will be analyzed and the plausibility of a stress scale will be examined. Three experimental designs were created in order to analyze naturalistic stressors, non-stress and stimulus based stressors to give a comprehensive overview of variations in stress. The results showed that variations in stress do exist and that a scale can be devised by measuring internal and external stimuli in an individual’s environment. Results also showed that there are characteristics in brain functions associated with stress both in region and wavelength. The findings show that computer systems can use brain functions to characterize stressful states in order to better robotic systems which are user interaction based. Quantification of stress may be possible based upon the analysis of stimuli in order to improve mental health and the well being of individuals. An approach combining the analytical analysis of brain function and stimuli inputs would effectively generate a plausible stress scale.
스트레스는 신체 및 정신적으로 해로운 영향을 미치기 때문만이 아니라 차세대 컴퓨터 유저 인터페이스에 대해서도 중요한 의미를 가진다. 하지만, 현재의 스트레스 측정 방법은 대부분이 심리학적 설문조사에 의존하고 있어 매우 원시적이며 부정확하다.
본 연구에서는 뇌전도검사(Electroencephalography, EEG)를 이용해 스트레스가 뇌 기능에 미치는 영향을 분석할 수 있음을 보였으며, 스트레스 측정의 타당성을 진단할 수 있음을 보였다. 자연적인 스트레스 요인과 인위적인 자극에 의한 스트레스, 무자극 사이의 스트레스 변화에 대한 포괄적인 개요를 분석하기 위해서 세가지 형태의 실험을 설계하였다. 실험은 스트레스의 변화 양상 중에서 개인의 스트레스 레벨 증가에 대한 외부 자극의 효과를 관찰하는 것에 맞춰 설계되었다. 외부 자극을 증가시킬수록 더 높은 스트레스 레벨이 정량적으로 측정될 것임을 기대할 수 있었다.
결과적으로 세가지 다른 조건에 대해서 스트레스 변화가 존재함을 확인하였으며, 각 개체가 놓인 환경에서의 내적, 외적인 자극을 측정함으로써 그 차이와 정도를 측정할 수 있었다. 또한, 각 조건에 따라 뇌기능은 스트레스와 연관되어 그 영역과 파장 모두에 대해서 차이를 보였다. 이 결과는 사용자 경험 혹은 상호작용 기반의 로봇 시스템에서 뇌전도 측정 및 분석이 사용자의 스트레스 상태를 결정하는 데에 쓰일 수 있음을 보여주었다. 그리고, 개인의 정신적 건강과 안위를 위한 스트레스의 정량화가 자극에 대한 분석을 기반으로 할 때 가능함을 알 수 있었다.
본 연구는 뇌전도 신호와 입력 자극에 대한 분석을 결합시키는 방법을 통해 스트레스를 정량화하는 방법을 제안하였다. 이를 통해 원시적이었던 기존의 스트레스 측정방법에서 벗어나 객관적이고 정량화된 스트레스 수치를 측정할 수 있었다.
