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문제 정의
- 이러한 현상이 PTSD의 주요 정신병리에 해당된다면, PTSD 집단의 인지기능의 문제점이 관찰될 수 있을 것이다. 본 연구에서는 부적점화 과제 수행 상황에서 PTSD 집단과 대조군과의 비교를 통해 PTSD 집단의 인지기능에서의 문제점을 기존의 구조연구의 결과를 토대로 연구하고자 하였다.
제안 방법
- 30명의 참가자들로부터 나온 뇌영상 자료들을 SPM (Wellcome Department)을 이용하여 표준화된 공간에 정규화시키고 활성화 영역을 측정하였다. 각 참가자의 결과를 토대로 집단분석을 실시하였으며, voxel당 p<.
- MRI 촬영은 Signa 1.5T 기기(Siemens Medical Systems, Iselin, New Jersey, USA)을 이용하였으며, echo planar imaging(EPI)을 구현한 gradient echo sequence를 사용하였다. 이미지 획득에 사용한 조건은 다음과 같았다；TR 1500ms, TE 60ms, flip angle 90도, number of slices 18 without gap, slice thickness 6.
- 각 참가자의 결과를 토대로 집단분석을 실시하였으며, voxel당 p<.001의 역치(다중비교에 대해 비보정)를 통과한 부피점을 선택한 후, 이들 가운데 연속된 활성화 영역의 크기가 4×4×4mm3크기의 부피점 10개 이상인 경우를 유의한 활성화 영역으로 삼았다.
- 본 연구에서는 PTSD 집단의 인지기능의 측면 가운데 특히 작업기억의 억제 기억에서의 손상 여부를 확인하기 위해 부적 점화과제를 사용하였다. 사람들은 자신이 원하는 정보를 효과적으로 선택하여 장기 기억에 저장하고, 또 이후에 인출하여 원활히 사용하기 위해 집행통제 기제를 사용한다.
- 화면에 제시되는 두 가지 도형, 즉 동그라미(○)와 엑스(×) 중 동그라미에 집중하고, 연속해서 두 번 나오는 그림 중 처음과 두 번째에 나타난 동그라미의 위치 변화가 같으냐(마우스 왼쪽 클릭) 혹은 다르냐(마우스 오른쪽 클릭)를 판단하도록 하였다. 실험참가자는 MRI 기계에 누워 얼굴 앞에 설치된 거울로 위와 같은 자극을 보고 미리 쥐어준 마우스를 눌러 반응하였다.
- 외상후 스트레스 경험이 어떤 인지적인 측면에 영향을 미치는 지를 인지과정을 설명하는데 가장 흔히 사용되는 개념인 작업기억(working memory)과 그 작업기억의 주요한 기능 가운데 하나인 억제기제(suppression mechanism)를 평가하는 부적점화과제를 이용하여 규명하고자 한다. 즉, PTSD 환자들의 주요 증상 가운데 하나인 플래쉬백(flashback)은 일상적인 생활 가운데의 평범한 사건들을 통해서도 촉발되며, 이에 따라 활성화된 기억은 현재 수행해야 하는 과제를 방해하게 될 것이다.
- 따라서 이전 시행에서 주의를 억제(inhibition)하고 있었던 곳에 주의를 주어야 하며, 반응시간이 다른 조건에 비해 월등히 느려질 것으로 기대된다. 자극 제시는 개인용 컴퓨터와 이에 설치된 e-prime 프로그램을 이용하여 자극 제시, 시간 통제 등이 이루어졌다.
- 본 연구의 제한점 가운데 가장 중요한 점은 본 연구의 결과가 기존의 PTSD 집단을 대상으로 수행된 기능영상 연구에서의 결과와 다르다는 점이다. 즉, 본 연구에서는 정상대조군과 비교했을 때 PTSD 집단이 전대상회의 활성화를 보인 반면, 기존 연구에서는 PTSD 집단에서 오히려 같은 영역의 비활성화를 관찰하였다. 이와 같은 연구간의 결과에서의 차이는 실험에 사용된 과제가 기존 연구에서 주로 정서적 과제를 사용한 반면, 본 연구에서는 정서적 요인이 최소화된 인지적 과제였다는 점이다.
- 화면에 제시되는 두 가지 도형, 즉 동그라미(○)와 엑스(×) 중 동그라미에 집중하고, 연속해서 두 번 나오는 그림 중 처음과 두 번째에 나타난 동그라미의 위치 변화가 같으냐(마우스 왼쪽 클릭) 혹은 다르냐(마우스 오른쪽 클릭)를 판단하도록 하였다.
대상 데이터
- EPI 이미지의 정규화를 위해 T1 이미지들을 얻었으며, 이 때의 조건은 TR 500ms, TE 12ms, matrix size는 256×256이었다.
- 외상후 증후군을 갖는 것으로 진단받은 대구지하철 사고의 피해자 남녀 13명(남자 8명, 여자 5명)이 실험에 참여하였으며, 건강한 남녀 17명(남자 10명, 여자 7명)을 대조군으로 하였다. 참가자들의 평균 연령은 정상군이 26.
- 이미지 획득에 사용한 조건은 다음과 같았다；TR 1500ms, TE 60ms, flip angle 90도, number of slices 18 without gap, slice thickness 6.0mm, matrix size 64×64；field of view 240×240mm, inplane resolution 3.75×3.75mm.
이론/모형
- 이들의 선발은 무선적이었으나, PTSD 집단의 연령, 성, 교육 수준 등을 고려하여 이러한 요인들의 혼입의 가능성이 배제될 수 있도록 하였다. 모든 참가자는 자발적으로 참여하였고, 모든 실험의 절차는 서울대학교 의과대학의 윤리기준에 준하였다.
성능/효과
- 3) 즉, PTSD에 의해 기능적, 구조적으로 손상되는 뇌 영역이 크게 세 가지로 나누어진다는 점이다. 첫째, 단기기억에서 장기기억으로의 전이의 기능을 담당하는 것으로 알려진 해마(hippocampus)가 스트레스의 영향을 받으며, 이로 인해 기억능력의 저하가 발생한다.
- 첫째, 단기기억에서 장기기억으로의 전이의 기능을 담당하는 것으로 알려진 해마(hippocampus)가 스트레스의 영향을 받으며, 이로 인해 기억능력의 저하가 발생한다.4) 둘째, 공포와 관련된 정서 처리에 수반되는 편도체(amygdala)의 이상기능이 발생하여, 특정 자극에 과잉 반응을 보이게 된다.5) 마지막으로, 정서조절과 관련된 기능에 수반되는 전대상회(anterior cingulate cortex)와 하전두엽(inferior frontal gyrus) 영역이 PTSD로 인해 손상된다.
- 4) 둘째, 공포와 관련된 정서 처리에 수반되는 편도체(amygdala)의 이상기능이 발생하여, 특정 자극에 과잉 반응을 보이게 된다.5) 마지막으로, 정서조절과 관련된 기능에 수반되는 전대상회(anterior cingulate cortex)와 하전두엽(inferior frontal gyrus) 영역이 PTSD로 인해 손상된다. 이 영역은 전두엽과 중뇌의 기능을 매개하는 곳으로 알려져 있는데, 그 중, 편도체의 과잉활성을 감지하고 적절하게 통제하는 역할을 담당한다고 알려져 있다.
- 대조군의 평균 반응시간이 전체적으로 PTSD 집단의 반응시간보다 신속했다(F(1, 28)=8.411, p<.005；700 ms vs 994ms).
- 다만 두 집단간의 상호작용이 유의하지 않았는데, 이것은 PTSD 집단이 보이는 큰 변산성과 이에 따른 큰 오차변량에 기인하는 것으로 보인다. 둘째, 신경수준에서 부적조건과 중립조건을 비교했을 때, 통제군에 비해 PTSD 집단에게서 전대상회와 등외측 전전두피질 영역, 하측두회 등의 영역에서 더욱 높은 활성화가 관찰되었다. 셋째, 뇌기능영상 자료에서 정적점화 조건과 중립조건을 비교했을 때, 담장(claustrum) 영역에서 PTSD 집단에서의 활성화 수준이 대조군에 비해 높게 관찰되었다.
- 005；700 ms vs 994ms). 또한 대조군은 정적조건(691ms)에서 가장 빠른 반응시간을 보였으며, 중립조건(695ms)과 부적조건(712ms)에서의 반응시간이 느렸다. 부적조건과 정적 조건을 중립조건과 각각 비교했을 때, 정적점화효과는 유의하지 않았으며(t(16)=0.
- 모든 조건에서 PTSD 집단에 비해 대조군이 더욱 활성화된 영역은 관찰되지 않았다. 그러나 PTSD 집단은 대조군에 비해 정적 조건에서 담장(claustrum) 영역이 더욱 활성화됨이 관찰되었다(그림 2).
- 그러나 PTSD 집단은 대조군에 비해 정적 조건에서 담장(claustrum) 영역이 더욱 활성화됨이 관찰되었다(그림 2). 부적 조건에서는 등외측 전전두피질(dorsolateral prefrontal cortex, DLPFC), 전대상회, 하측두회(inferior temporal gyrus, ITG)의 영역에서 PTSD 집단의 활성화가 더욱 높음이 관찰되었다(그림 3). 각 조건에서의 활성화 영역의 정확한 좌표는 표 2에 기술되어 있다.
- 부적조건과 정적 조건을 중립조건과 각각 비교했을 때, 정적점화효과는 유의하지 않았으며(t(16)=0.30, p>.5), 부적점화 효과만이 유의했다(t(16)=3.33, p<.005).
- 둘째, 신경수준에서 부적조건과 중립조건을 비교했을 때, 통제군에 비해 PTSD 집단에게서 전대상회와 등외측 전전두피질 영역, 하측두회 등의 영역에서 더욱 높은 활성화가 관찰되었다. 셋째, 뇌기능영상 자료에서 정적점화 조건과 중립조건을 비교했을 때, 담장(claustrum) 영역에서 PTSD 집단에서의 활성화 수준이 대조군에 비해 높게 관찰되었다.
- 최근 Kim 등8)은 대구 지하철사고의 생존자들을 대상으로 뇌구조의 변화를 보고하였다. 이 연구에서 생존자들은 특히 전대상회 백질에서 이상소견이 관찰되었으며, 전대상회 백질다발의 통합성(integrity) 손상이 PTSD의 병리적인 측면에 주요한 역할을 하는 것으로 시사되었다.
- 3) 즉, PTSD에 의해 기능적, 구조적으로 손상되는 뇌 영역이 크게 세 가지로 나누어진다는 점이다. 첫째, 단기기억에서 장기기억으로의 전이의 기능을 담당하는 것으로 알려진 해마(hippocampus)가 스트레스의 영향을 받으며, 이로 인해 기억능력의 저하가 발생한다.4) 둘째, 공포와 관련된 정서 처리에 수반되는 편도체(amygdala)의 이상기능이 발생하여, 특정 자극에 과잉 반응을 보이게 된다.
후속연구
- 뿐만 아니라, 인종의 차이에 따른 문화적 차이, 혹은 PTSD를 유발한 사고유형의 차이 등이 본 연구의 결과와 기존 연구 결과의 차이를 설명할 수 있다. 다만, 이 연구에서는 이러한 차이를 설명할 수 없다는 한계가 있으며, 각각의 가능한 요인에 관한 후속 연구가 필요할 것이다.
- 행동적인 측면에서의 문제를 발견하는 것은 정서적인 측면에서도 가능하지만, 인지적인 측면에서도 가능하다. 따라서 작업기억의 억제기능에서의 집단간 차이를 시사하는 본 연구의 결과는 트라우마의 심리적 생리적 영향을 객관적으로 평가할 수 있는 지표를 제공할 뿐만 아니라, 어떻게 상담하고 지원할동을 하는 것이 뇌의 기능을 원상회복시킬 수 있는 지에 관한 재활 지식의 토대로 역할할 수 있다는 점에서 행동치료 혹은 그 밖의 인지적인 치료를 수행하는 분야에 예방 혹은 치료 방향의 정립에 실질적인 도움을 줄 수 있을 것이다.
- 마지막으로 선행 연구 결과에서 관찰된 바 있는 해마와 편도체에서의 구조적인 차이가 본 연구에서는 기능적인 측면에서 집단간 차이를 관찰하지 못했다. 특히 기존 연구들에서 해마의 볼륨을 측정하여 트라우마의 심각성을 검토하는 자료로 삼고 있음에도 불구하고 본 연구에서는 해마영역에서의 집단간 차이를 어느 조건에서도 관찰하지 못하였다.
- 본 연구의 제한점 가운데 가장 중요한 점은 본 연구의 결과가 기존의 PTSD 집단을 대상으로 수행된 기능영상 연구에서의 결과와 다르다는 점이다. 즉, 본 연구에서는 정상대조군과 비교했을 때 PTSD 집단이 전대상회의 활성화를 보인 반면, 기존 연구에서는 PTSD 집단에서 오히려 같은 영역의 비활성화를 관찰하였다.
- 즉, 인지적인 수준에서는 이들 영역에서의 차이가 관찰되기 어려울 가능성이 있다. 오히려 정서적인 측면을 수반하는 과제를 실시한다면, 이들 영역에서의 활성화 수준에서 집단간의 차이를 관찰하는 것이 가능할 것이다.
- 마지막으로 선행 연구 결과에서 관찰된 바 있는 해마와 편도체에서의 구조적인 차이가 본 연구에서는 기능적인 측면에서 집단간 차이를 관찰하지 못했다. 특히 기존 연구들에서 해마의 볼륨을 측정하여 트라우마의 심각성을 검토하는 자료로 삼고 있음에도 불구하고 본 연구에서는 해마영역에서의 집단간 차이를 어느 조건에서도 관찰하지 못하였다. 이러한 연구들 간의 차이는 본 연구의 과제가 이들 영역의 구조적인 차이를 반영하기에 적절치 않았기 때문일 수 있다.
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