선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 현재까지 대부분의 인지재활 연구는 중재들을 단순하게 임상적인 평가도구 만을 사용하여 효과를 입증하는데 그쳤고, 대뇌의 신경생리학적인 작용을 비교·분석해 내지 못하는 한계를 갖고 있다. 따라서 본 연구는 뇌졸중 환자를 대상으로 CCT 시 tDCS의 적용이 작업기억에 어떠한 영향을 미치는지 정량화된 뇌파의 측정과 임상적 평가도구를 사용하여 알아보고자 하였다.
- 또한 대부분의 연구가 단순하게 임상적인 평가도구로만 효과를 입증하려고 하였고 대뇌의 신경생리학적 작용을 데이터로 제시하지 못하였다. 따라서 본 연구는 뇌졸중 환자를 대상으로 정량화된 뇌파의 측정과 임상적 평가도구를 사용하여 알아보았다.
- 본 연구는 전산화인지훈련 시 전전두피질에 tDCS를 자극하여 중재 후 뇌파의 변화에 미치는 영향을 알아보기 위해 실시하였다. MMSE와 DST로 선별검사를 실시하여 총 20명의 환자를 대상자로 선정하였으며, 10명씩 두 군으로 무작위 배치하였다.
제안 방법
- EEG의 측정은 QEEG-8(LXE5208, Laxtha Inc, Korea)를 사용하여 국제 10/20 시스템에 근거하여 Fp1, Fp2, F3, F4, P3, P4, O1, O2에 전극을 부착하였고, 기준 전극을 양쪽 귀 뒤쪽에 부착하였다. 각각 4∼8초 길이로 편집한 데이터의 고속 퓨리에 변환(fast fourier translation)과 theta oscillation(4∼8 ㎐)과 lower alpha oscillation(8∼10.
- MMSE와 DST로 선별검사를 실시하여 총 20명의 환자를 대상자로 선정하였으며, 10명씩 두 군으로 무작위 배치하였다. I 그룹은 CCT만 적용하였으며, II 그룹은 CCT와 tDCS를 병행하였다. 두 그룹 모두 1회 30분, 주 3회, 4주 동안 훈련을 실시하였고, 시점에 따른 비교를 위해 중재 전, 2주 후, 4주 후에 측정하였다.
- 각각 4∼8초 길이로 편집한 데이터의 고속 퓨리에 변환(fast fourier translation)과 theta oscillation(4∼8 ㎐)과 lower alpha oscillation(8∼10.5 ㎐), upper alpha oscillation(10.5∼13㎐)의 빈도로 밴드파워 스펙트럼을 산출하기 위해 뇌파 분석 소프트웨어인 Telescan 3.03(Laxtha, Korea)을 사용하였다.
- 첫째, 대상자들은 스크린에 연속으로 제시되는 10개의 물체의 이름으로 구성된 단어를 단어 당 3초씩 보게 하였다. 검사자는 그것들을 소리내어 읽고 기억하도록 지시하였고, 제시가 끝난 후 눈을 감도록 하여 보유 기간으로써 15초 동안 단어들을 떠올리도록 하였다. 과제는 세 차례 수행되었으며 각 보유기간으로부터 4∼8초 길이의 EEG 샘플이 선택되었다.
- I 그룹은 CCT만 적용하였으며, II 그룹은 CCT와 tDCS를 병행하였다. 두 그룹 모두 1회 30분, 주 3회, 4주 동안 훈련을 실시하였고, 시점에 따른 비교를 위해 중재 전, 2주 후, 4주 후에 측정하였다.
- 또한 각 과제별로 군 간의 absolute lower α-power값을 뇌지도화(brain mapping) 하였다.
- 마지막으로, 암산과제는 세 번의 예비문제를 주어 개인의 수준을 파악하고, 세 가지 문제를 풀도록 하였다. 대상자는 눈을 감도록 하고 검사자가 제시한 문제를 듣기 시작한 시점부터 답을 말하기 전까지의 신호를 수집하였다[그림 3].
- 본 연구에서는 4주 간 각 중재 후 세 가지 기억과제시 뇌파의 활성도를 측정하였다. 각 과제에서 부호화를 반영하는 θ-power와 의미기억을 반영하는 upper α-power는 두 군간에 통계학적으로 유의한 차이가 나타나지 않았지만, lower α-power에서 모든 과제 종류에서 4주째에 tDCS 병행 군이 CCT만 시행한 군에 비해 증감량이 유의하게 감소한 것으로 보아, tDCS로 인해 더 큰 뇌활성도의 변화가 있었을 것으로 생각된다.
- 암산과제를 제외하고 단어와 사진기억과제에서 뇌파의 측정 직후 기억하고 있는 단어들을 가능한 한 많이 말하도록 하였고, 10개의 단어들을 세 번 측정하여 총 30점을 만점으로 하였다.
- 2, Germany)을 사용하였다[16]. 이 프로그램은 각성도 및 주의력, 감각 및 협응, 지각 및 시공간 능력, 인지 반응속도, 기억력, 전두엽 및 고위인지, 언어능력, 특수능력의 8개 항목으로 나누어져 있어 선택적으로 훈련이 가능하다[17]. 적용 방법은 단순한 주의 기능을 요구하는 과제에서 복잡한 과제 순서로 진행하였다.
- 작업기억 활동 동안의 뇌파데이터를 수집하기 위해 van der Hiele 등[21]의 연구에서 쓰인 단어와 사진기억 패러다임과 Nunez-Pena[22]의 연구에서 쓰인 암산과제 방법을 본 연구에 맞게 수정하여 사용하였다.
- 이 프로그램은 각성도 및 주의력, 감각 및 협응, 지각 및 시공간 능력, 인지 반응속도, 기억력, 전두엽 및 고위인지, 언어능력, 특수능력의 8개 항목으로 나누어져 있어 선택적으로 훈련이 가능하다[17]. 적용 방법은 단순한 주의 기능을 요구하는 과제에서 복잡한 과제 순서로 진행하였다.
- 첫째, 대상자들은 스크린에 연속으로 제시되는 10개의 물체의 이름으로 구성된 단어를 단어 당 3초씩 보게 하였다. 검사자는 그것들을 소리내어 읽고 기억하도록 지시하였고, 제시가 끝난 후 눈을 감도록 하여 보유 기간으로써 15초 동안 단어들을 떠올리도록 하였다.
- 한편, 본 연구는 국제 10/20 체계에 의해 좌측 DLPFC가 위치한 F3 부위에 tDCS의 양극을 자극하였다. DLPFC는 다양한 작업기억과 관련된 자극과 과제에서 일관되게 활성을 보여주는[44] 작업기억의 대표적인 중추로 보고되었다.
- 현재까지 대부분의 연구에서 단순히 CCT 만을 중재 방법으로 사용하였지만, 본 연구는 CCT에 tDCS를 추가하여 두 가지를 병행하는 중재방법을 사용하였다. Sclaus와 Renga[8]에 의하면 재활훈련과 동시에 tDCS 로 자극하는 접근법은 말초의 감각운동(sensorimotor) 활성과 중추의 대뇌자극이 중추 자극을 받고 있는 동시간대에 대뇌피질로 가는 구심성 정보를 증가시키거나 감소시킴으로써 시냅스 가소성과 운동기술(motor skill)의 습득 및 통합을 향상시킬 수 있다고 언급하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 전산화인지훈련 시 전전두피질에 tDCS를 자극하여 중재 후 뇌파의 변화에 미치는 영향을 알아보기 위해 실시하였다. MMSE와 DST로 선별검사를 실시하여 총 20명의 환자를 대상자로 선정하였으며, 10명씩 두 군으로 무작위 배치하였다. I 그룹은 CCT만 적용하였으며, II 그룹은 CCT와 tDCS를 병행하였다.
- 과제는 세 차례 수행되었으며 각 보유기간으로부터 4∼8초 길이의 EEG 샘플이 선택되었다.
- 두 번째로, 사진기억과제는 단어기억과제와 동일한 방식으로 일반 물체 사진들을 사용하였다.
- 본 연구는 CCT 시 작업기억 중추의 활성도를 증강시키기 위하여 직류전류자극기(Phoresor Ⅱ Auto Model PM850, IOMED, USA)를 사용하였고, 두피에 부착을 위해 5×7 ㎠의 스폰지로 된 전극을 사용하였다.
- 본 연구는 뇌졸중으로 진단받은 환자를 대상으로 실시하였다. 연구 대상자는 뇌졸중으로 진단 받은 지 6개월이 경과한 자, MMSE 점수가 18∼23점에 해당하는 자[14], DST 점수가 9점 이하인 자[15], 별도의 인지훈련을 받고 있지 않은 자, 두개골이 결손되어 있거나 심장이나 머리에 의료 장치가 삽입되어 있지 않은 자, 간질발작의 병력이 없는 자, 시각 장애가 없고 의사소통이 가능한 자로 하였다.
- 본 연구의 참여 대상자는 총 20명으로, 전산화 인지훈련 I 군 10명과 전산화 인지 훈련과 tDCS 자극을 동시에 받은 II 군 10명이었다. I 군의 평균나이는 61.
- 연구 대상자는 뇌졸중으로 진단 받은 지 6개월이 경과한 자, MMSE 점수가 18∼23점에 해당하는 자[14], DST 점수가 9점 이하인 자[15], 별도의 인지훈련을 받고 있지 않은 자, 두개골이 결손되어 있거나 심장이나 머리에 의료 장치가 삽입되어 있지 않은 자, 간질발작의 병력이 없는 자, 시각 장애가 없고 의사소통이 가능한 자로 하였다.
데이터처리
- 대상자의 특성에 대한 동질성 검정은 Chi-square test, Fisher’s exact test, Independent t-test를 실시하였다. 각 중재방법에 따른 세 시점에 대한 유의성 검정을 위해 Repeated measures ANOVA를 시행하였고, 중재방법간의 차이를 비교하기 위해 각 군간에 Independent t-test를 실시하였다. 모든 통계학적 유의 수준 α는 .
- 기준뇌파와 세 가지 과제 조건들에서 수행점수가 높았을 때의 4∼8초 길이 샘플이 각각 3개씩 선택되었고 분석을 위해 변환된 절대 밴드파워 값을 평균화시켰다.
- 대상자의 특성에 대한 동질성 검정은 Chi-square test, Fisher’s exact test, Independent t-test를 실시하였다.
- 본 연구의 자료는 SPSS 17.0 ver. for windowsⓇ를 사용하여 평균 및 표준편차를 산출하였다. 각 측정 항목에 대한 정규성 검정을 위해 Shapiro-Wilk test를 실시한 결과 모든 항목에서 정규분포 하는 것으로 나타났다.
이론/모형
- CCT 프로그램은 독일의 Marker에 의해 제작된 COGPACK(Marker Software, Version 8.2, Germany)을 사용하였다[16]. 이 프로그램은 각성도 및 주의력, 감각 및 협응, 지각 및 시공간 능력, 인지 반응속도, 기억력, 전두엽 및 고위인지, 언어능력, 특수능력의 8개 항목으로 나누어져 있어 선택적으로 훈련이 가능하다[17].
- 작업기억의 수행정도를 시점에 따라 비교하기 위해 뇌파측정용 기억과제의 점수와 숫자외우기 검사(Digit Span Test: DST)를 사용하였다.
- 03(Laxtha, Korea)을 사용하였다. 편향된 분포를 정상화시키기 위해 로그변환을 한 후, 눈을 감았을 때 수집한 절대 밴드파워 값(기준뇌파)에 대한 감소 또는 증가량을 구하기 위해 선행 논문에서 사용된 [그림 2]의 공식을 사용하여 계산하였다[21]. 또한 각 과제별로 군 간의 absolute lower α-power값을 뇌지도화(brain mapping) 하였다.
성능/효과
- lower α-power의 증감률에서는 집단과 시점에 따른 교호작용에서 유의한 차이를 보이지 못했고 집단에 따라 유의한 차이를 보이지 못했지만, 시점에 따라 유의한 차이를 보였다 (p<.000).
- lower α-power의 증감률에서는 집단과 시점에 따른 교호작용에서 유의한 차이를 보이지 못했고 집단에 따라 유의한 차이를 보이지 못했지만, 시점에 따라 유의한 차이를 보였다(p<.000).
- lower α-power의 증감률에서는 집단에 따라 유의한 차이를 보이지 못했지만, 집단과 시점에 따른 교호작용에서 유의한 차이를 보였고 (p<.05), 시점에 따라 유의한 차이를 보였다(p<.000).
- 각 과제에서 부호화를 반영하는 θ-power와 의미기억을 반영하는 upper α-power는 두 군간에 통계학적으로 유의한 차이가 나타나지 않았지만, lower α-power에서 모든 과제 종류에서 4주째에 tDCS 병행 군이 CCT만 시행한 군에 비해 증감량이 유의하게 감소한 것으로 보아, tDCS로 인해 더 큰 뇌활성도의 변화가 있었을 것으로 생각된다.
- for windowsⓇ를 사용하여 평균 및 표준편차를 산출하였다. 각 측정 항목에 대한 정규성 검정을 위해 Shapiro-Wilk test를 실시한 결과 모든 항목에서 정규분포 하는 것으로 나타났다. 대상자의 특성에 대한 동질성 검정은 Chi-square test, Fisher’s exact test, Independent t-test를 실시하였다.
- 그 결과, 동물유창성과제에서는 차이가 없었지만, 단어와 사진기억과제에서 MCI군이 일반인에 비해 lower α-power의 감소와 과제 수행 점수 간에 유의한 상관성을 나타냄으로써, 단어와 사진과제 패러다임이 작업기억 손상 정도의 검출을 위해 적합함을 입증하였다.
- 따라서 본 연구의 전산화인지훈련 시 비침습적뇌자극방법인 tDCS의 적용은 작업기억 능력을 향상시키기 위한 효과적이고 안전한 뇌 자극 방법임을 확인하였고, 인지기능의 손상을 가지고 있는 뇌졸중 환자에게 인지 기능 회복을 위해 도움을 줄 수 있을 것으로 생각된다.
- 이것은 과제특이적 측면, 즉 암산과제의 인지과정 자체가 upper α-power에서 반영된 것으로 생각된다. 따라서, 본 연구의 단어와 사진기억과 제는 장기기억과 관련된 의미기억의 측면보다는 새로운 정보의 부호화와 주의력을 요구하는 단기기억의 측면이 강조되었고, 암산과제는 새로운 정보의 부호화 측면을 반영하지 못했지만 주의력의 측면이 반영되었을 것이다.
- 이결과는 뇌졸중환자를 대상으로 tDCS의 적용이 주의력 증진에 효과적이라는 결과를 지지한다[10][40][41]. 또한 본 연구에서 작업기억 수행능력 검사결과, DST와 단어 및 사진기억과제 점수에서 두 군간에 통계학적으로 유의한 차이가 나타났다. 이것은 tDCS를 적용하여 작업기억의 향상을 보고한 선행연구들[18][42][43]을 지지하며 작업기억에 대한 훈련효과가 입증된 CCT에 tDCS를 병행한다면 더욱 효과적이고 빠른 향상을 기대할 수 있음을 시사한다.
- 또한 본 연구의 θ-power는 단어와 사진기억과제에서 유의하게 증가하였다.
- 본 연구는 뇌파의 θ-power와 lower α-power 변화에서 측정시점에 따라서 두 군 모두 특정한 변화양상을 보였고, 특히 lower α-power의 변화에서 4주째에 두 군 간에 유의한 차이를 보였다.
- 사진기억과제 시 θ-power의 증감률에서 집단에 따라 유의한 차이를 보이지 못했지만, 집단과 시점에 따른 교호작용에서 유의한 차이를 보였고(p<.01), 시점에 따라 유의한 차이를 보였다(p<.000).
- 한편, 본 연구의 암산과제에서는 θ-power의 변화양상이 특정한 동향을 보이지 않았고 lower α-power와 upper α-power의 변화가 유의하게 감소하였다.
후속연구
- 이는 본 연구의 과제 패러다임과 뇌파 측정절차가 작업기억의 손상을 가진 뇌졸중 환자의 검출에 유용한 생리학적 평가방법으로 사용 가능할 것으로 생각된다. 또한 문헌고찰을 통해, 대뇌피질의 표적 영역에 직접적인 양극 자극을 통한 작업기억의 향상은 인지 훈련 시의 피질활성을 강화시키는 시냅스 가소성으로 인해 LTP가 유도되었을 것이라고 설명할 수 있을 것이다.
- 본 연구는 뇌파의 θ-power와 lower α-power 변화에서 측정시점에 따라서 두 군 모두 특정한 변화양상을 보였고, 특히 lower α-power의 변화에서 4주째에 두 군 간에 유의한 차이를 보였다. 이는 본 연구의 과제 패러다임과 뇌파 측정절차가 작업기억의 손상을 가진 뇌졸중 환자의 검출에 유용한 생리학적 평가방법으로 사용 가능할 것으로 생각된다. 또한 문헌고찰을 통해, 대뇌피질의 표적 영역에 직접적인 양극 자극을 통한 작업기억의 향상은 인지 훈련 시의 피질활성을 강화시키는 시냅스 가소성으로 인해 LTP가 유도되었을 것이라고 설명할 수 있을 것이다.
- 비록 작업기억의 중추가 DLPFC 라고 알려져 있으나, 아무리 단순한 인지과정조차도 뇌의 한 영역에 국한되어 일어나지 않고 다른 부위와 연결되거나, 다른 기능 시 동일 부위가 활성화되기도 하며[47], 뇌파의 공간해상도가 낮아 심부의 지역들을 관찰하기 어렵기 때문에 본 연구의 뇌지도화 결과를 단정지을 수 없다. 차후 보다 정확한 검출을 위해서는 동시에 여러 부위를 측정할 수 있는 다채널 EEG를 사용하거나 fMRI와 같은 고해상도 장비를 이용한 세밀한 연구가 필요하다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.