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문제 정의
- 현재까지 정상인을 대상으로 동작관찰을 통해 뇌 활성을 알아보는 연구는 진행되었지만 (Kim, 2013) 동작관찰을 병행한 동작관찰신체훈련에 대한 뇌파를 측정하는 연구는 미흡한 실정이다. 그러므로 본 연구는 실험을 통해 정상성인을 실험 대상으로 하여 상지훈련과제를 통해 병변 측 부위의 대뇌반구를 활성화시킬 수 있는 치료방법을 제시하고 이 치료법이 뇌졸중 환자의 상지 운동기능 회복에 기여하는지 알아보려고 한다.
제안 방법
- 뇌파를 측정 전, 측정 오류를 방지하기 위해 금속 액세서리 등을 제거하였고, 대상자는 머리와 등이 완전히 지지되게 의자에 편안하게 앉은 후 벨트와 목칼라를 이용하여(Fig. 1) 움직임을 제거시켜 뇌파의 영향에 미치지 않도록 하였다. 그리고 소음 없고 밝은 환경에서 대상자와 2m 떨어진 빈 화면을 이용하였다.
- 2). 대상자에게 안정 시와 운동관찰 시 행동을 주의 깊게 관찰 및 수행하라고 지시한 후 뇌파 측정기(LXE3232-RF, LAXTHA Inc, Korea)로 뇌파를 측정하였다. 데이터수집 및 분석은 뇌파분석 프로그램(Telescan, LAXTHA Inc, Korea)을 사용하여 대상자들의 뇌파 변화를 분석하였다(Fig.
- 본 연구에 동의한 대상자들에게 실험순서와 주의사항을 명확히 설명하고, 엎침 뒤침 동작을 수행하도록 알려준 후 이틀간 모의실험을 시행하였다. 일주일 후 모의실험자를 제외하고 4일 간 모의실험과 같은 방식으로 본 실험을 수행하였다.
- 일주일 후 모의실험자를 제외하고 4일 간 모의실험과 같은 방식으로 본 실험을 수행하였다. 실험 시간은 안정시 3분, 1인칭 동작 영상 2분 30초, 흰색 빈 화면 1분, 3인칭 동작 영상 2분 30초, 흰색 빈 화면 1분으로 총 10분이다. 접지전극두피에 부착하기 전, 알코올을 묻힌 솜으로 깨끗하게 닦은 후, 전용 풀을 사용하여 접지가 떨어지지 않도록 양쪽 귓불(A1, A2)을 기준전극으로 사용하여 F3, F4, C3, C4, P3, P4, O1, O2 총 8개의 부위에 뇌파 부착하였고 대상자의 양손은 양쪽 무릎 위에 얹어 15초간 신체를 이완한 후 실시하였으며 실험절차는 다음과 같다(Fig.
- 그리고 소음 없고 밝은 환경에서 대상자와 2m 떨어진 빈 화면을 이용하였다. 연구자는 1인칭, 3인칭의 두 가지 모습으로 1초간 뒤침, 1초간 엎침 총 2초간의 동작수행 영상과 대상자에게 안정을 취하고 다음 동작을 위한 기다리는 신호를 가리키는 흰색 빈 화면영상을 편집하였다(Fig. 2). 대상자에게 안정 시와 운동관찰 시 행동을 주의 깊게 관찰 및 수행하라고 지시한 후 뇌파 측정기(LXE3232-RF, LAXTHA Inc, Korea)로 뇌파를 측정하였다.
- 본 연구에 동의한 대상자들에게 실험순서와 주의사항을 명확히 설명하고, 엎침 뒤침 동작을 수행하도록 알려준 후 이틀간 모의실험을 시행하였다. 일주일 후 모의실험자를 제외하고 4일 간 모의실험과 같은 방식으로 본 실험을 수행하였다. 실험 시간은 안정시 3분, 1인칭 동작 영상 2분 30초, 흰색 빈 화면 1분, 3인칭 동작 영상 2분 30초, 흰색 빈 화면 1분으로 총 10분이다.
- 실험 시간은 안정시 3분, 1인칭 동작 영상 2분 30초, 흰색 빈 화면 1분, 3인칭 동작 영상 2분 30초, 흰색 빈 화면 1분으로 총 10분이다. 접지전극두피에 부착하기 전, 알코올을 묻힌 솜으로 깨끗하게 닦은 후, 전용 풀을 사용하여 접지가 떨어지지 않도록 양쪽 귓불(A1, A2)을 기준전극으로 사용하여 F3, F4, C3, C4, P3, P4, O1, O2 총 8개의 부위에 뇌파 부착하였고 대상자의 양손은 양쪽 무릎 위에 얹어 15초간 신체를 이완한 후 실시하였으며 실험절차는 다음과 같다(Fig. 4).
대상 데이터
- 본 연구는 경상북도 P시 S대학에 재학 중인 학생 중 운동장면 상상검사 vividness of movement imagery questionnaire (VMIQ) 점수 2.8 이하인 대상자를 일차선정 후 실험에 적합한 오른손잡이 20대 남녀 30명(26명 여자, 4명 남자, 나이는 20∼24살 = 20.07)을 대상으로 실시하였다.
- 본 연구의 연구대상자는 신경학적 약물을 복용하지 않는 건강한 20대로 남자 4명, 여자 26명이다. 본 연구 대상자의 평균 나이는 20.
- 분석에 사용된 뇌파의 파장 대역은 mu wave: 8-13Hz, High alpha wave: 9.8–12.7Hz, Beta wave: 13–30Hz으로 설정하였다.
- 연구 실험은 2016년 5월 7∼8일, 5월 15∼16일 총 4일간 진행되었다.
데이터처리
- 7Hz, Beta wave: 13–30Hz으로 설정하였다. 각 영역별 안정 시, 1인칭, 3인칭 동작 관찰 중 동작 수행 시 뇌파 변화의 차이를 알기 위해 일원반복측정분산분석를 사용하였다. 유의수준은 0.
- 대상자에게 안정 시와 운동관찰 시 행동을 주의 깊게 관찰 및 수행하라고 지시한 후 뇌파 측정기(LXE3232-RF, LAXTHA Inc, Korea)로 뇌파를 측정하였다. 데이터수집 및 분석은 뇌파분석 프로그램(Telescan, LAXTHA Inc, Korea)을 사용하여 대상자들의 뇌파 변화를 분석하였다(Fig. 3).
- 실험 연구의 통계학적 분석은 통계프로그램인 R 통계프로그램을 사용하였다. 분석에 사용된 뇌파의 파장 대역은 mu wave: 8-13Hz, High alpha wave: 9.
성능/효과
- 고알파파의 상대파워는 이마부, 중앙부, 마루부, 뒤통수부 영역에서 안정 시에 비해 1AE와 3AE 수행 시 통계학적으로 유의미하게 감소하였다(Fig. 6). 안정 시 C3의 고알파파 상대파워는 0.
- Song (2011)의 연구에서는 행동관찰이 뇌파에 미치는 영향을 알아보기 위해 건강한 성인을 대상으로 스키시뮬레이션 행동을 관찰하는 행동관찰군, 실제 스키시뮬레이션을 수행하는 실제운동군, 안정 상태를 취하는 대조군으로 하여 각 10명씩 무작위로 배정하였다. 뇌파로 측정한 결과 상대알파파는 실제운동군과 행동관찰군에서 감소하는 경향을 보였고, 대조군은 증가하는 경향을 보였다. 본 연구에서도 오른손을 이용한 엎침, 뒤침 과제를 통해 1인칭, 3인칭 동작 관찰 중 동작 수행 시 상대알파파가 억제된 것으로 나타났다.
- 베타파의 상대파워는 마루부와 뒤통수부에서는 안정 시에 비해 1AE와 3AE 수행 시 모두에 통계학적으로 유의미하게 증가하였지만, 이마부에서는 3AE 수행 시만 통계학적으로 유의미하게 증가하였으며, 중앙부에서는 3AE 수행 시에는 양측 모두 통계학적으로 유의미하게 증가하였지만, 1AE 수행 시에는 C3영역에서만 통계학적으로 유의미하게 증가하였다(Fig. 7, Table 3). 안정 시 F3의 베타파 상대파워는 0.
- , 2006, 2008). 본 연구에서 3인칭동작관찰 중 동작수행 시에서만 마루-이마엽 영역 및 전운동겉질의 베타파가 통계학적으로 유의미하게 활성화 되었다. 이 결과는 1인칭에 비해 3인칭의 영상을 관찰할 경우 전운동영역에서의 운동관찰 및 분석을 담당하는 거울 신경계가 활성화되었다고 판단되며, 모방의 전방정보모델과 역행정보모델의 흐름에 따라 이마엽-마루엽으로 이어지는 거울신경계의 활성을 유도했다고 해석된다.
- 뇌파로 측정한 결과 상대알파파는 실제운동군과 행동관찰군에서 감소하는 경향을 보였고, 대조군은 증가하는 경향을 보였다. 본 연구에서도 오른손을 이용한 엎침, 뒤침 과제를 통해 1인칭, 3인칭 동작 관찰 중 동작 수행 시 상대알파파가 억제된 것으로 나타났다. 이에 따라서 동작관찰은 동작 수행 시 뇌의 활성에 영향을 미치고 상대 알파파가 억제된다는 선행연구와 유사한 결과를 나타났다.
- Yun 등(2011)은 뇌졸중 환자에서 동작관찰 시 거울신경시스템의 활성화 차이를 뮤 리듬 억제를 통해 알아본 결과 뮤 리듬 로그비는 감소하였고 거울신경시스템은 동작을 관찰하는 동안 더 활성화 된다고 보고하였다. 본 연구의 결과에서도 선행 연구와 동일하게 동작 관찰을 병행한 운동 수행 시 뇌파를 측정한 결과 안정 시 보다 운동 수행 시 뮤 리듬의 억제가 크게 나타났다.
- 특히 이마-마루엽의 거울신경계와 전운동영역, 일차운동영역의 중추신경계를 활성화는 환자의 손상된 운동능력을 향상시켜줄 수 있으며, 이를 위해 임상에서 OTI기법이나 3D가상현실을 사용한 치료법들이 적용되고 있다. 본 연구의 연구결과 1인칭 보다 3인칭 동작관찰 중 동작수행 시에 이마-마루엽의 거울신경계와 전운동영역, 일차운동영역의 중추신경계를 활성화가 이루어졌다는 사실은 모방관련 치료법을 적용 시에 제공되어야 할 영상의 시점을 결정하는데 중요한 과학적 근거를 제공한다.
- 15 이었다. 안정 시에 비해 동작 관찰 중 동작 수행 시 절대 뮤 리듬 로그비가 통계학적으로 유의미하게 억제되었다. 영역 간(C3, C4), 시점 간(1인칭, 3인칭)에는 통계학적 차이가 없었다(Fig.
- 본 연구에서 3인칭동작관찰 중 동작수행 시에서만 마루-이마엽 영역 및 전운동겉질의 베타파가 통계학적으로 유의미하게 활성화 되었다. 이 결과는 1인칭에 비해 3인칭의 영상을 관찰할 경우 전운동영역에서의 운동관찰 및 분석을 담당하는 거울 신경계가 활성화되었다고 판단되며, 모방의 전방정보모델과 역행정보모델의 흐름에 따라 이마엽-마루엽으로 이어지는 거울신경계의 활성을 유도했다고 해석된다.
후속연구
- , 2006). 동작관찰신체훈련 중 거울신경시스템의 활성화가 일어난다는 것은 동작관찰이 뇌졸중 환자의 재활치료에서 손상된 뇌 운동 영역의 회복을 위한 수단으로 사용될 수 있음을 제시한다.
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