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문제 정의
- 둘째, 정량화 뇌파를 기반으로 한 뉴로피드백 훈련이 불안장애 환자의 불안을 낮추고 뇌파를 정상화시키는 지 알아본다.
- 본 연구는 불안장애 환자 6명의 정량화 뇌파를 측정하고 그 정량화 뇌파 검사 결과를 기반으로 뉴로피드백 훈련을 진행하여 불안장애 환자의 불안을 완화시키는데 효과가 있는 지를 알아보았다.
- 이와 같은 경우 뉴로피드백 훈련 계획은 보다 객관적이고 포괄적인 뇌기능 평가가 중요할 수 있으며, 정량화 뇌파 검사 결과를 통한 개별적 뉴로피드백 훈련이 필요하다는 것을 강조하였다. 본 연구는 불안장애 환자의 불안증상 완화를 위해 객관적이고 과학적인 정량화 뇌파(Quantitative electronencephalograpy)검사를 기반으로 프로토콜을 설정하고 훈련하여, 그 결과를 알아보았다.
- 첫째, 불안장애 환자의 정량화 뇌파 검사 결과가 정상인의 정량화 뇌파 검사 결과와 어떠한 차이가 있는지 알아본다.
제안 방법
- alpha-theta training(Pz-A1)은 4∼7Hz와 8∼11Hz를 보상하여 10∼15분 진행하였다.
- 이 때 Artifact를 제거하기 위해 1∼35Hz에서 여과하였고 200epoch(1epock=1초) 동안 256의 표본추출 속도로 디지털화하는 프로그램을 사용하였으며, Reference 전극은 양쪽 귓불 A1, A2에 부착하고 뇌전위 변화를 측정하기 위해 마이크로 볼트의 값으로 정량 분석하였다. 뇌파 자료 분석은 FFT(Fast Fourier Transform)를 한 후에 주파수 영역에 따라 Power Spectrum을 하였고, Delta(0-3Hz), Theta(4-7Hz), Alpha(8-13Hz), Beta(14Hz-30Hz)주파수 구간을 4종류의 Brain map(Delta map, Theta map, Alpha map, Beta map)에 대입하여 mapping이 이루어지게 하였다.
- 불안장애 정량화 뇌파 측정을 위해 Neuronics(미래엔지니어링)를 사용하여 편안한 의자에 앉아 눈감은 상태의 배경뇌파를 훈련 전후로 뇌파기록을 받아 측정하였다. 뇌파 측정을 위해 전극 모자를 착용하고 두피에서 받은 아날로그 신호는 AD converter를 통해 디지털 신호로 전환시켜 국제 10-20시스템에 따라서 30개의 영역(Fp1, Fp2, F7, F8, F3, F4, Fz, T3, T4, C3, C4, Cz, T5, T6, P3, P4, Pz, O1, O2, FTC1, FTC2, TCP1, TCP2, TT1, TT2, CP1, CP2, PO1, PO2, Oz)에 두 개의 Ground 전극(Fpz, Oz)을 추가하여 총 32개의 도금된 전극에서 얻을 수 있었다. 이 때 Artifact를 제거하기 위해 1∼35Hz에서 여과하였고 200epoch(1epock=1초) 동안 256의 표본추출 속도로 디지털화하는 프로그램을 사용하였으며, Reference 전극은 양쪽 귓불 A1, A2에 부착하고 뇌전위 변화를 측정하기 위해 마이크로 볼트의 값으로 정량 분석하였다.
- 이렇게 베타파가 우반구에서 과잉활성화 되는 양상은 불안 시 좌측보다 우측에서 베타파의 활동성이 커지며, 뇌가 변연계 활동을 억제하기 위해 우반구의 활동을 증가시키려고 노력하기 때문이라고 하였다[12]. 본 연구가 기존의 연구와 차이점은 뉴로피드백 훈련 전 불안장애 환자의 정량화 뇌파를 측정하고 그 결과에 따라 뉴로피드백 훈련을 진행하였다는 것이다. 정량화 뇌파 검사 결과 측두엽에서 뇌파가 과잉활성화 되어 있는 양상을 알 수 있었고 T3, T4 영역의 베타파를 억제시켜주는 프로토콜을 설정하여 뉴로피드백 훈련을 실시하였다.
- 본 연구는 기존의 연구와 동일하게 정신장애 환자에게 정량화 뇌파를 측정하였으나 차이점은 그 결과를 통해 좌우비대칭을 나타내는 부위를 10-20 시스템 상에서 찾아서 특정 부위에 뉴로피드백 훈련을 진행하고 그 효과성을 알아보았다. 본 연구의 구체적인 연구 내용은 다음과 같다.
- 불안장애 정량화 뇌파 측정을 위해 Neuronics(미래엔지니어링)를 사용하여 편안한 의자에 앉아 눈감은 상태의 배경뇌파를 훈련 전후로 뇌파기록을 받아 측정하였다. 뇌파 측정을 위해 전극 모자를 착용하고 두피에서 받은 아날로그 신호는 AD converter를 통해 디지털 신호로 전환시켜 국제 10-20시스템에 따라서 30개의 영역(Fp1, Fp2, F7, F8, F3, F4, Fz, T3, T4, C3, C4, Cz, T5, T6, P3, P4, Pz, O1, O2, FTC1, FTC2, TCP1, TCP2, TT1, TT2, CP1, CP2, PO1, PO2, Oz)에 두 개의 Ground 전극(Fpz, Oz)을 추가하여 총 32개의 도금된 전극에서 얻을 수 있었다.
- 불안장애 환자의 불안감소를 위한 뇌파훈련은 정량화 뇌파 검사 결과를 기반으로 하여 NeuroComp 시스템(뉴로 사이버네틱스사에서 제작)을 이용하여 Beta-SMR training과 alpha-theta training을 진행하였다. 훈련 프로토콜은 Beta-SMR training (T3-T4 bipolar training) 4∼ 7Hz 억제, 12∼15Hz 보상, 22∼30Hz억제로 15∼20분 가량 진행하였다.
- 서울소재 신경정신과를 방문한 불안장애 환자 6명을 대상으로 정량화 뇌파를 측정하고 뉴로피드백 훈련을 실시하였다. 이 중 2명은 약물을 복용하고 있는 환자로 약물 복용량의 변화도 알아보았다.
- 이 때 Artifact를 제거하기 위해 1∼35Hz에서 여과하였고 200epoch(1epock=1초) 동안 256의 표본추출 속도로 디지털화하는 프로그램을 사용하였으며, Reference 전극은 양쪽 귓불 A1, A2에 부착하고 뇌전위 변화를 측정하기 위해 마이크로 볼트의 값으로 정량 분석하였다.
- 본 연구가 기존의 연구와 차이점은 뉴로피드백 훈련 전 불안장애 환자의 정량화 뇌파를 측정하고 그 결과에 따라 뉴로피드백 훈련을 진행하였다는 것이다. 정량화 뇌파 검사 결과 측두엽에서 뇌파가 과잉활성화 되어 있는 양상을 알 수 있었고 T3, T4 영역의 베타파를 억제시켜주는 프로토콜을 설정하여 뉴로피드백 훈련을 실시하였다. 측두엽 뇌파 측정 결과, 우뇌 측두엽 베타파의 세기가 좌뇌 측두엽의 베타파 세기보다 높은 것을 알 수 있었고 본 연구는 이 결과를 바탕으로 뉴로피드백 훈련을 T3-T4 영역에서 베타파를 억제시키는 훈련을 실시하고 정량화 뇌파를 다시 측정하였다.
- 준비시간을 포함하여 총 50분, 10∼20회 진행하였다.
- 정량화 뇌파 검사 결과 측두엽에서 뇌파가 과잉활성화 되어 있는 양상을 알 수 있었고 T3, T4 영역의 베타파를 억제시켜주는 프로토콜을 설정하여 뉴로피드백 훈련을 실시하였다. 측두엽 뇌파 측정 결과, 우뇌 측두엽 베타파의 세기가 좌뇌 측두엽의 베타파 세기보다 높은 것을 알 수 있었고 본 연구는 이 결과를 바탕으로 뉴로피드백 훈련을 T3-T4 영역에서 베타파를 억제시키는 훈련을 실시하고 정량화 뇌파를 다시 측정하였다. 그 결과 훈련 전보다 측두엽의 베타파가 억제되고 불안이 감소된 것을 알 수 있었다.
- 훈련 프로토콜은 Beta-SMR training (T3-T4 bipolar training) 4∼ 7Hz 억제, 12∼15Hz 보상, 22∼30Hz억제로 15∼20분 가량 진행하였다.
대상 데이터
- 강박장애로 진단된 49세의 가정주부인 기혼 여성으로 반복적인 강박사고로 인해 일상생활이 힘들다고 호소하였으며, 내원 당시 BAI1) 17점에서 11점으로 불안점수가 감소하였다. Fig 5에서 뉴로피드백 훈련 전 좌뇌 베타파와 알파파가 활성화되어 있었으나 10회기 훈련 후 정상맵과 차이는 크지 않았으나 좌우뇌 균형적으로 베타파가 나타나게 되었으며.
- 공황장애로 진단된 39세의 미혼인 직장인 여성으로 업무 스트레스로 인한 반복적인 공황장애 증상을 호소하였으며, 내원 당시 BAI1) 29점에서 뉴로피드백 훈련 후 19점으로 불안점수가 감소하였다. Fig.
- 급성 스트레스로 인한 불안장애로 진단된 34세의 기혼 여성으로 통역 일을 하고 있는데 스트레스가 많을 때마다 소리가 들리지 않는다고 하였으며, 내원 당시 BAI1) 23점에서 뉴로피드백 훈련 후 9점으로 불안점수가 감소되었다. Fig 6에서 뉴로피드백 훈련 전 좌뇌 측두엽과 후두엽에서 베타파와 알파파가 과잉 활성화되어 Min-Max scale이 훈련 전 19%-28%에서 10회기 훈련 후 20%-27%로 항진된 양이 감소되고 좌우뇌에서 균형적으로 베타파가 나타나게 되었다.
- 급성 스트레스로 인한 불안장애로 진단된 39세의 게임업체에서 근무하는 기혼 남성으로 불규칙적인 생활과 업무 스트레스로 인한 불안 증상을 호소하였으며 내원 당시 BAI1) 21점에서 뉴로피드백 훈련 후 0점으로 불안점수가 감소하였다. Fig 4에서 뉴로피드백 훈련 전 전두엽 델타파, 쎄타파, 베타파가 과잉활성화되어 있었으며, 측두엽의 베타파 %는 25%-32%에서 10회기 훈련 후 23-29%로 정상맵과의 차이가 크지 않았지만 항진된 양이 감소되었고, 델타파와 쎄타파도 감소되었다.
- 범불안장애로 진단된 29세의 은행에서 근무하는 미혼 여성으로 업무 스트레스 및 고객응대 시 발생하는 불안 증상들을 호소하였으며 내원 당시 BAI1) 20점에서 뉴로피드백 훈련 후 16점으로 불안점수가 감소하였다. Fig 3에서 뉴로피드백 훈련 전 베타파, 쎄타파, 델타파가 모두 과잉 항진된 상태였으며, 특히 측두엽 베타파는 11%-37%로 정상맵과의 차이가 컸으나 20회기 훈련 후 16%-19%로 항진된 양이 줄어들었고, 쎄타파와 델타파의 항진된 양이 모두 감소하였다.
데이터처리
- 전후 검사 실험 설계(one group pre-test post-test)를 이용하여 뉴로피드백 훈련 전후의 불안장애 환자의 임상적 특성과 뇌파적 특성을 정량화 뇌파 결과인 brain map의 %와 약물복용량의 변화를 통해 비교하였으며, T3와 T4영역의 베타파 세기는 Wilcoxn검정으로 분석하였고, BAI점수변화는 paired t-test 검정을 통해 유의성을 분석하였다.
이론/모형
- 2.3.3 Beck의 불안척도(Beck Anxiety Inventory, BAI) 한국어로 번역된 한국판 BAI를 사용하였으며, 본 연구에서는 Kim과 Yook[11]이 1997년에 번안한 BAI를 사용하였다. 척도는 총 21문항인 자기보고식 질문지로 인지적, 정서적, 신체적인 영역을 다루고 있다.
- 주관적인 불안증상의 측정을 위해 Beck[11]의 불안척도를 사용하였다. 연구 대상자의 포함기준은 DSM-IV에 의거하여 정신과 전문의에게 불안장애로 진단되고 오른손잡이이며, 연구에 대한 충분한 설명 후 서면에 동의한 경우이다 [Table1].
성능/효과
- 본 연구는 불안장애 환자 6명의 정량화 뇌파를 측정하고 그 정량화 뇌파 검사 결과를 기반으로 뉴로피드백 훈련을 진행하여 불안장애 환자의 불안을 완화시키는데 효과가 있는 지를 알아보았다. 6명의 불안장애 환자 모두 정량화 뇌파를 기반으로 한 뉴로피드백 훈련 후 측두엽의 베타파가 감소하었으며, 주관적인 보고에서도 신체적, 인지적 불안증상들이 완화되었다고 하였다. 구체적인 연구결과 및 논의내용은 다음과 같다.
- 20점에서 뉴로피드백 훈련 후 16점으로 불안점수가 감소하였다. Fig 3에서 뉴로피드백 훈련 전 베타파, 쎄타파, 델타파가 모두 과잉 항진된 상태였으며, 특히 측두엽 베타파는 11%-37%로 정상맵과의 차이가 컸으나 20회기 훈련 후 16%-19%로 항진된 양이 줄어들었고, 쎄타파와 델타파의 항진된 양이 모두 감소하였다. 업무상 대화나 대인 관계 시 나타나던 신체적 불안증상이 많이 감소되어 자신의 의견을 타인에게 이야기하는 것이 편안해 졌다고 보고하였다.
- 21점에서 뉴로피드백 훈련 후 0점으로 불안점수가 감소하였다. Fig 4에서 뉴로피드백 훈련 전 전두엽 델타파, 쎄타파, 베타파가 과잉활성화되어 있었으며, 측두엽의 베타파 %는 25%-32%에서 10회기 훈련 후 23-29%로 정상맵과의 차이가 크지 않았지만 항진된 양이 감소되었고, 델타파와 쎄타파도 감소되었다. 스트레스 감소뿐만 아니라 깊은 명상의 상태를 경험하였다고 하며, 스트레스 관리 능력이 향상되었다고 보고하였다.
- 측두엽 뇌파 측정 결과, 우뇌 측두엽 베타파의 세기가 좌뇌 측두엽의 베타파 세기보다 높은 것을 알 수 있었고 본 연구는 이 결과를 바탕으로 뉴로피드백 훈련을 T3-T4 영역에서 베타파를 억제시키는 훈련을 실시하고 정량화 뇌파를 다시 측정하였다. 그 결과 훈련 전보다 측두엽의 베타파가 억제되고 불안이 감소된 것을 알 수 있었다.
- 기존의 연구가 불안장애의 뇌파적 특성만을 연구하거나 환자의 사전 뇌파측정 결과가 아닌 증상에 따른 프로토콜 설정으로 뉴로피드백 훈련을 실시하였다면 본 연구는 불안장애 환자에게 정량화 뇌파 검사를 실시하고 그 결과를 기반으로 특정 부위에 뉴로피드백 훈련을 진행하여 불안을 감소시켰다는 것이 차이점이라 할 수 있겠다. 그 결과 훈련 후 불안이 감소되고 정량화 뇌파 검사 시 측두엽에 과잉 활성화되어 있던 베타파가 감소하였다. 또한 비침습적인 뉴로피드백 훈련을 통해 불안증상을 완화시키고 대상자의 약물복용량을 감소시키거나 중단시켰다는 점에서 큰 의미가 있겠으나 대상자 수가 6명으로 그 결과를 일반화시키기에는 한계가 있다.
- 07)보다 높았다. 뉴로피드백 훈련 후 T3영역의 베타파 차이를 분석한 결과 통계적으로 유의미한 차이가 없는 것(p=0.237)으로 나타났으나 T4영역의 베타파 차이는 뉴로피드백 훈련 후 유의미한 차이가 있는 것(p=0.018)으로 나타났다[Table2].
- 둘째, 정량화 뇌파를 기반으로 한 뉴로피드백 훈련을 통해 불안장애 환자 6명의 뇌파양상을 분석한 결과 측두엽의 베타파가 과잉 활성화된 양상을 보였으며, T3-T4 영역의 뉴로피드백 훈련을 통해 우뇌 측두엽의 베타파와 불안점수가 감소됨을 알 수 있었다.
- 범불안장애로 진단된 26세의 편입시험을 준비하고 있는 미혼 남성으로 시험불안증상을 호소하였으며, 내원 당시 BAI1) 31점에서 뉴로피드백 훈련 후 23점으로 불안점수가 감소하였다. Fig 2에서 측두엽 베타파의 Min-Max scale의 정상 범위는 19%-24%로 뉴로피드백 훈련 전 pt2의 측두엽 베타파는 19%-33%로 정상맵과의 %차이가 컸으나 20회기 훈련 후 17%-24%로 항진된 양이 줄어들었고, 시험을 칠 때마다 나타나는 신체적, 인지적 과도한 불안 증상들이 감소되었다고 보고하였다.
- 불안장애 환자 6명의 정량화 뇌파 검사 결과, 측두엽의 고베타파(14-30Hz)가 모두 과잉활성화 되어 있었으며, 우뇌 측두엽(T4)의 세기(M=29.11)가 좌뇌측두엽(T3)의 세기(M=31.07)보다 높았다. 뉴로피드백 훈련 후 T3영역의 베타파 차이를 분석한 결과 통계적으로 유의미한 차이가 없는 것(p=0.
- 불안장애 환자에게 진행한 뉴로피드백 훈련 전후 BAI점수에 유의한 차이가 있는지를 조사한 결과 훈련 전의 평균이 23.57, 훈련 후의 평균이 12.14이므로 뉴로피드백 훈련을 받은 뒤에 BAI점수가 유의하게 감소하였다고 말할 수 있으며, 이로써 뉴로피드백 훈련이 불안장애 환자의 불안 감소에 효과가 있음을 알 수 있었다[Table3].
- 첫째, 불안장애 환자 6명의 정량화 뇌파 검사 결과 정상인의 정량화 뇌파 검사 결과에 비해 측두엽 베타파가 과잉 활성화된 양상을 나타냈으며, 우뇌 측두엽의 뇌파 세기가 좌뇌 측두엽 뇌파 세기보다 높다는 것을 알 수 있었다.
후속연구
- 기존의 연구가 불안장애의 뇌파적 특성만을 연구하거나 환자의 사전 뇌파측정 결과가 아닌 증상에 따른 프로토콜 설정으로 뉴로피드백 훈련을 실시하였다면 본 연구는 불안장애 환자에게 정량화 뇌파 검사를 실시하고 그 결과를 기반으로 특정 부위에 뉴로피드백 훈련을 진행하여 불안을 감소시켰다는 것이 차이점이라 할 수 있겠다. 그 결과 훈련 후 불안이 감소되고 정량화 뇌파 검사 시 측두엽에 과잉 활성화되어 있던 베타파가 감소하였다.
- 향후 이러한 결과를 바탕으로 다양한 정신장애군과 많은 환자들을 대상으로 일반화시킬 수 있는 뇌파연구들이 지속적으로 이루어져야 할 것으로 생각된다.
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