f-MRI with Three-Dimensional Visual Stimulation

삼차원 시각 자극을 이용한 f-MRI 연구

Purpose : Instead of conventional two-dimensional (2-D) visual stimuli, three-dimensional (3-D) visual stimuli with stereoscopic vision were employed for the study of functional Magnetic Resonance Imaging (f-MRI). In this paper f-MRI with 3-D visual stimuli is investigated in comparison with f-MRI with 2-D visual stimuli. Materials and Methods : The anaglyph which generates stereoscopic vision by viewing color coded images with red-blue glasses is used for 3-D visual stimuli. Two-dimensional visual stimuli are also used for comparison. For healthy volunteers, f-MRI experiments were performed with 2-D and 3-D visual stimuli at 3.0 Tesla MRI system. Results : Occipital lobes were activated by the 3-D visual stimuli similarly as in the f-MRI with the conventional 2-D visual stimuli. The activated regions by the 3-D visual stimuli were, however, larger than those by the 2-D visual stimuli by $18\%$. Conclusion : Stereoscopic vision is the basis of the three-dimensional human perception. In this paper 3-D visual stimuli were applied using the anaglyph. Functional MRI was performed with 2-D and 3-D visual stimuli at 3.0 Tesla whole body MRI system. The occipital lobes activated by the 3-D visual stimuli appeared larger than those by the 2-D visual stimuli by about $18\%$. This is due to the more complex character of the 3-D human vision compared to 2-D vision. The f-MRI with 3-D visual stimuli may be useful in various fields using 3-D human vision such as virtual reality, 3-D display, and 3-D multimedia contents.

목적 : 기존의 시각 자극과 관련한 뇌기능 연구가 일반적인 이차원 시각 자극을 이용한 데 반하여 본 논문에서는 삼차원 스트레오스코픽 비젼에 의한 시각 자극을 이용한 뇌기능 영상 연구를 수행하였다. 본 연구를 통하여 삼차원 시각처리와 관련한 뇌의 기능 영역 및 특징을 이차원 시각 자극 결과와 비교 검토하였다. 대상 및 방법 Anaglyph(이차원 그림을 칼라 코딩한 후 왼쪽과 오른쪽에 서로 다른 색깔의 렌즈를 사용하여 스트레오스코픽 비젼을 구현)를 이용하여 삼차원 시각 자극을 주었으며, 이와 비교를 위하여 동일한 영상으로 이차원 시각 자극을 구현하였다. 건강한 volunteer들에 대하여 삼차원 및 이차원 시각 자극에 대한 뇌기능 영상을 3.0 Tesla MRI 시스템에서 얻었다. 결과 : 삼차원 시각 자극에 의하여 활성화된 뇌의 영역은 이차원 시각 자극과 동일하게 후두엽으로 나타났으며, 삼차원 시각 자극에 의한 활성영역이 이차원 시각 자극에 의한 영역 보다 약 $18\%$ 더 넓게 나타났다. 결론 : 사람은 양 눈을 사용하여 삼차원 물체를 인식한다. 삼차원 물체 인식은 스테레오스코픽 비젼에 기인하는데, anaglyph 를 이용하여 삼차원 시각 자극에 대한 뇌기능 영상을 3.0 Tesla MRI 시스템에서 수행하였다. 삼차원 시각 자극에 의하여 활성화된 뇌의 영역은 이차원 시각 자극과 동일하게 후두엽으로 나타났으나, 활성영역이 이차원 자극에 비하여 약 $18\%$ 더 넓게 나타났다. 이것은 삼차원 영상 처리가 이차원 영상 처리에 비하여 왼쪽 영상과 오른쪽 영상의 차이에서 거리 정보를 추출하는 삼차원 시각 처리 기능이 추가됨에 따라 뇌의 처리 영역이 넓어진 것으로 판단된다. 이러한 삼차원 시각 자극 뇌기능 영상은 가상현실이나 3-D 디스플레이, 3-D 멀티미디어 콘텐츠 연구 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.