[논문]경두개직류전류자극이 대학생의 집중력에 미치는 영향

오명화; 이은상

doi:10.5762/kais.2019.20.9.127

경두개직류전류자극이 대학생의 집중력에 미치는 영향
Effect of Transcranial Direct Current Stimulation on University Student's Attention 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.20 no.9, 2019년, pp.127 - 132

오명화 (동신대학교 작업치료학과) , 이은상 (광주 수완병원 스포츠 재활센터)

초록
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주의 집중력은 워킹메모리에 속하며 경두개직류전기자극은 워킹메모리를 향상시키는데 효과적이다. 본 연구는 경두개직류전기자극(Transcranial Direct Current Stimulation, tDCS)이 대학생들의 주의집중력에 미치는 영향에 대해 알아보기 위해 연구를 진행하였다. 본 연구는 대상자 37명의 대학생($23.08{\pm}3.33$세)을 대상으로 tDCS그룹과 대조군으로 두 그룹으로 나누어 2018년 9월 3일부터 28일까지 연구를 진행하였다. tDCS그룹은($n_1=19$) 2mA로 13분씩 2회 26분간 적용하였으며, 대조군($n_2=18$)은 패드를 붙인 후 작동을 시키지 않았고 13분씩 2회 26분간 적용하였다. 연구는 주 3회 총 4주간 총 12회 진행되었다. 주의 집중력을 확인하기 위하여 뇌전도(Electroencephalogram) 검사를 하였으며, 연구결과 tDCS그룹이 주의집중력이 증가할수록 증가하는 SMR파(Sensory motor rhythm, p<0.01, 95% CI: -1.955, -0.459), 중간 베타파(p<0.05; 95% CI: 0.027, 0.943) 그리고 파워 비율(SMR+중간베타파/ 세타파, p<0.01, 95% CI: -1.764, -0.315)에서 유의한 향상을 보였다. 그러나 집중력 하락시 증가하는 세타파는 유의한 감소를 얻지 못했다(p>0.05). 결과값과 같이 tDCS적용시 주의집중력의 유의한 향상을 보였으며 본 연구를 기반으로 발전시켜 주의력 결핍환자들에게 적용에 대한 기초 자료로 사용될 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study examined the change in the attention of University students after being given Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS). The participants were divided randomly into two group (tDCS vs. Control). tDCS was applied to 37 university students ($23.08{\pm}3.33years$). The tDCS group was applied 2 mA, for 13 minutes twice over a 26 minute period ($n_1=19$). The control ($n_2=18$) was not applied after padding and was applied twice for 13 minutes over a 26 minute period. This study was conducted from September 3 to 28, 2018 and three times a week for a total of four weeks. The electroencephalogram was confirmed to affect attention. tDCS showed significant improvement in the results in the sensory motor rhythm wave (p<0.01, 95% CI: -1.955, -0.459), middle beta wave (p<0.05; 95% CI: 0.027, 0.943), and power ratio (p<0.01, 95% CI: -1.764, -0.315). The results showed that tDCS application increased the attention ability significantly. These results can be applied to attention deficit disorder (ADHD) patients and college students.

주제어

표/그림 (3)

표 Table 1. General characteristics of the subjects
그림 Fig. 1. Application of tDCS and pad attaching area (A) pad attaching area F₃ and F₄
표 Table 2. Comparison of the Electroencephalo Gram

AI 본문요약
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문제 정의

최근 두피에 미세전류를 통전시켜 뇌세포들의 흥분에 변화를 유발하는 tDCS가 다양한 뇌 기능을 조율할 수 있다는 연구가 보고되고 있다[2, 6, 13, 14, 16]. 그 중 주의 집중영역에 해당하는 작업 기억에 효과적이라는 연구를 기반으로 본 연구에서는 tDCS가 주의집중력을 향상시킬 수 있다는 가설하에 뇌파를 이용하여 가설을 검증하고자 연구를 진행하였다. 그 결과 SMR파와 middle beta파는 대조군에 비해 유의한 증가를 보였지만 Theta 파는 유의한 차이를 보이지 못했다.
따라서, 본 연구에서는 선행연구를 참고하여 중재방법을 활용하고 주의 집중력이 작업기억에 속함으로써 tDCS가 주의 집중력에 유의한 효과를 가져올 것이라는 가설을 설정하고 실험을 실시하여 검증해 보고자 한다.

제안 방법

대상자는 tDCS 적용군 (19명), 대조군 (18명)으로 분류하였다. 2018년 9월 3일 부터 9월 28일까지 프로그램을 각 그룹에 총 4주 동안 12회의 중재를 적용하였고 각 그룹의 중재 효과를 비교하기 위해 사전, 사후 모두 뇌파 검사(SMR, Middle beta, Theta, Power ratio)를 실시하였다.
본 연구는 tDCS가 대학생의 주의 집중력에 미치는 영향을 알아보기 위한 유사 실험 연구(Quasi-experimental studies)로, 두 집단 사전·사후 설계 방법을 사용하였다. 대상자에게 단일 눈가림법을 사용하였으며, 실험에 동의한 37명을 대상으로 실험하였다.
일반 대학생들을 대상으로 tDCS를 적용하였고 주의 집중력의 변화를 알아보고자 하였다. 연구결과 tDCS적용이 주의집중력에 유의한 증가를 보였다.
주의 집중력을 알아보기 위해 EEG를 측정하였다. 주의 집중력 연관성 있는 SMR파에서는 tDCS그룹에서 전, 후간 유의한 차이를 보였으며(p<0.

대상 데이터

본 연구는 tDCS가 대학생의 주의 집중력에 미치는 영향을 알아보기 위한 유사 실험 연구(Quasi-experimental studies)로, 두 집단 사전·사후 설계 방법을 사용하였다. 대상자에게 단일 눈가림법을 사용하였으며, 실험에 동의한 37명을 대상으로 실험하였다. 대상자는 tDCS 적용군 (19명), 대조군 (18명)으로 분류하였다.
제외기준은 선행연구를 참고하여 tDCS 부작용을 초례할 수 있는 과거 뇌 손상 경험이 있는 사람, 시·지각에 문제가 있는 사람, 운동 및 감각 기능에 이상이 있는 자. 머리에 금속 삽입물이 있는 자를 제외하고 37명의 대상자를 선정하였다(Table 1)[17]. 연구의 대상자 표본은 선행연구[17]의 효과크기(Cohen’s d: 7.
본 연구는 광주광역시 소재 ‘ㄱ’대학교에 재학 중인 대 학생을 대상으로 모집 하였으며, 모집된 37명의 대상자를 두 집단에 남녀 구분하여 Random Allocation Software (version 2.0 for window)를 사용하여 무작위 배정하였다. 연구 대상자는 신경 질환이나 정신질환 병력이 없는 대학생 (23.
0 for window)를 사용하여 무작위 배정하였다. 연구 대상자는 신경 질환이나 정신질환 병력이 없는 대학생 (23.08±3.33세) 총 37명의 남, 녀(남:17, 여:20)를 모집하였다. tDCS군에 19명(남:9, 여:10), 대조군에 18명(남: 8, 여:10)으로 배정 되었다.

데이터처리

,Chicago, USA)을 이용하여 평균과 표준편차를 산출하였다. 전체 대상자는 동질성 검정과 정규성 검증 방법 중 Kolmogorov-Smirnov test와 교차분석을 이용하였으며(p>0.05), 대상자의 일반적 특성은 기술통계를 사용하였다. 모든 측정 자료들이 정규분포를 보였기 때문에, 모수적 검정법을 이용하여 평균값들의 비교를 실시하였다.
모든 측정 자료들이 정규분포를 보였기 때문에, 모수적 검정법을 이용하여 평균값들의 비교를 실시하였다. 집단 간 차이를 알아보기 위해 독립표본 t검정을 실시하였으며, tDCS와 대조군의 적용 전,후간의 유의성을 비교하기 위하여 대응표본 t검정을 실시하였다. 자료의 모든 통계학적 유의수준은 α=0.

이론/모형

신뢰도 높은 주의 집중력을 측정하기 위하여 뇌파(Electroencephalo Gram, EEG)를 측정 하였으며, 본 연구는 뇌파를 측정하기 위해 Procomp Infiniti (Thought Technology, Canada) 뉴로피드백 시스템을 이용하였다. 측정단위는 ㎶이며, 유효한 뇌파의 주파수 범위는 보통 1~40㎐이다.
뉴로피드백 시스템은 두피에 부착하여 뇌파를 받아들이는 1개의 전극과 2개의 기준전극을 통해 들어온 뇌파의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변화시키는 방식이다. 측정 방법은 국제 10-20 system 부착 기준에 따라 전극을 이마엽(Frontal; Fz)에 부착하였고 기준전극은 양 귓불(A₁, A₂) 기준으로 단극 도출법을 사용하였다. 이 방식은 뇌파가 잘 측정되지 않는 귓불에서 측정되는 전류를 기준 전극으로 하여 뇌파를 측정한다.

성능/효과

일반 대학생들을 대상으로 tDCS를 적용하였고 주의 집중력의 변화를 알아보고자 하였다. 연구결과 tDCS적용이 주의집중력에 유의한 증가를 보였다.
830). 주의 집중력이 상승할수록 감소하는 Theta파는 tDCS그룹과 플라세보 그룹 모두에서 전, 후간 유의한 차이를 보이지 않았으며(p>0.05). 그룹간에도 유의한 효과를 보이지 않았다(p>0.

후속연구

이 결과는 tDCS가 집중력을 높이는 SMR파와 Beta파는 향상시키기 위해 이마 겉질인 F3, F4를 자극 하였다. 그러나 Theta파는 Fp2영역에서 관찰 되기 때문에 Theta파까지 유의한 감소를 보이기 위해서는 이를 통재할 필요가 있을 것이며 후속 연구에서 다루어질 내용이다.
본 연구를 통해 일반 대학생들의 주의 집중력을 향상시킬 수 있을 것이며, 대학생뿐 아니라 집중력 결핍장애(attention deficit disorder, ADHD) 환자들에게도 적용하여 더욱 발전적인 방향으로 적용하여 연구가능할 것으로 생각된다.
또한, Coussement[27]등의 연구에 의하면 tDCS를 왼쪽 배측엽에 자극 하였을 때 주의집중력을 향상사키는데 효과적이라고 하였다. 본 연구의 제한점은 대상자를 일반 대학생으로만 구성하여 다양한 연령대의 대상자를 선정하지 못한점으로 생각되며 추후 연구에서는 다양한 대상자들의 연령층과 다방면의 환자들의 대상으로 이루어질 필요가 있다고 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	tDCS란 무엇인가?	tDCS는 두피에 위치한 두 개의 전극사이에서 발생하게 되는 미세 직류전류를 통하여 뇌의 겉질을 활성화 또는 감소시키는 뇌 자극 방법이다[11, 12]. Lippold 와 Redfearn[13]의 연구에서 양극으로 자극시 대상자의 각성, 정신과 신체의 고양을 나타낸 반면, 음극으로 자극시 침착함과 무감정의 태도를 보였다.
	현재 시행되는 주의 집중력을 향상시키는 방법들의 문제점은?	이런 주의 집중력을 향상시키기 위하여 지속적인 연구가 수행 되어 왔으며, 로봇 교육[7], 명상[8], 음악[9], 뉴로 피드백[10] 등 다양한 방법들이 사용되고 있다. 그렇지만 대부분의 방법들은 시간과 비용면에서 많은 투자가 필요하며, 시간과 비용의 효율성을 따졌을 때 쉽게 접근하기 힘들뿐 아니라 그 효율성 또한 의문적이다. 그런 반면에 Fregni 등[11]의 연구에 의하면 주의 집중력에 해당하는 작업기억 항상에 경두개직류전류자극(Transcranial Direct Current Stimu lation, tDCS)이 효과적이라고 하였다.
	주의 집중력이 낮을 경우에 발생하는 문제점은 무엇인가?	주의 집중력이 높은 경우, 학습 시 중요 정보를 종합적으로 판단하며, 그 정보에 대해 주의 집중을 기울여 중요한 정 보를 효과적으로 학습 할 수 있게 한다[2]. 반면 주의 집중력이 낮을 경우에 효과적인 대처 능력의 저하와 불필요 정보나 자극을 무분별하게 받아들임으로써 비효율적인 학습을 한다[6].

참고문헌 (27)

W. Choung, "A Study on the Current Situation and Legal Countermeasure against Pornography via Cellular Phone and Internet", Korean Journal of Criminology, Vol. 22, No. 1, pp.51-74, 2010. DOI: https://doi.org/0102-2012-320-002399971
M. Y. Lee, "Effect of Irritating video on Concentration and Learning", Korea Entertainment Industry Association, Vol. 2016, No. 5, pp.157-161, 2016.
K. Koo, Effect of Dual Transcranial Direct Current Stimulation on Working Memory, MSc, Graduate School of Sungkyunkwan University, 2010.
R. B. Kim. Effect of Holistic horticultural therapy on the Stress and Attention concentration of Juvenile Delinquents, Ph. D dissertation, The Graduate School Catholic University of Daegu, 2007.
M. S. Seo. The Relationship between Attentiveness and Grades, Master of Education, Sunchon National University, 2004.
R. M. Aronson. Attentional and interpersonal factors as discriminators of elite and non-elite gymnasts , Ph. D, Boston University, 1983.
H. W. Nam, J. H. Lee, "The effect of the hands on activity through the robot education on the improvement of concentration of ADHD children", Journal of Korean practical arts education, Vol. 27, No. 1, pp.181-199, 2014. DOI: https://doi.org/G704-000635.2014.27.1.010
Y. M. Kim, J. Y. Kim, "The Effects of Meditation Program on Children's Emotional Stability and Attentiveness", Journal of elementary education studies, Vol. 14, No. 1, pp.1-25, 2007.
H. J. Chong, "The effect of Music Cognitive Program on Attention Span of Children with Attention Deficit and Hyperactive Behavior", The Journal of Yeolin Education, Vol. 16, No. 3, pp.55-71, 2008. DOI: https://https://doi.org/G704-001282.2008.16.3.001
A. Bussalb, M. Congedo, Q. Barthelemy, O. David, A. Eric et al., "Clinical and Experimental Factors Influencing the Efficacy of Neurofeedback in ADHD: A Meta-Analysis", Frontiers in psychiatry, Vol. 10, No. pp.35, 2019. DOI: https://doi.org/10.3389/fpsyt.2019.00035

상세보기
M. A. Nitsche, D. Liebetanz, A. Antal, N. Lang, F. Tergau, W. Paulus, "Modulation of cortical excitability by weak direct current stimulation--technical, safety and functional aspects", Supplements to Clinical neurophysiology, Vol. 56, No. pp.255-276, 2003. DOI: https://doi.org/10.1016/S1567-424X(09)70230-2

상세보기
M. A. Nitsche, W. Paulus, "Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation", The Journal of physiology, Vol. 527 Pt 3, No. pp.633-639, 2000. DOI:https://doi.org/10.1111/j.1469-7793.2000.t01-1-00633.x

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O. Lippold, J. Redfearn, "Mental changes resulting from the passage of small direct currents through the human brain", The British Journal of Psychiatry, Vol. 110, No. 469, pp.768-772, 1964. DOI: https://doi.org/1 0.1192/bjp.110.469.768

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F. Fregni, P. S. Boggio, M. Nitsche, F. Bermpohl, A. Antal et al., "Anodal transcranial direct current stimulation of prefrontal cortex enhances working memory", Experimental brain research, Vol. 166, No. 1, pp.23-30, 2005. DOI: https://doi.org/10.1007/s00221-005-2334-6

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D. Mannarelli, C. Pauletti, A. Curra, L. Marinelli, A. Corrado et al., "The Cerebellum Modulates Attention Network Functioning: Evidence from a Cerebellar Transcranial Direct Current Stimulation and Attention Network Test Study", Cerebellum (London, England), Vol., No. 2019. DOI:https://doi.org/10.1007/s12311-019-01014-8

상세보기
D. Liebetanz, M. A. Nitsche, F. Tergau, W. Paulus, "Pharmacological approach to the mechanisms of transcranial DC-stimulation-induced after-effects of human motor cortex excitability", Brain : a journal of neurology, Vol. 125, No. Pt 10, pp.2238-2247, 2002. DOI: https://doi.org/10.1093/brain/awf238

상세보기
J. H. Lee, S. S. Kim, S. Y. Yuh, J. H. Lee, J. H. Choi, "Effect of Transcranial Direct Current Stimulation on Concentration of Attention", PNF and Movement, Vol. 11, No. 2, pp.9-19, 2013.
M. Fukai, T. Bunai, T. Hirosawa, M. Kikuchi, S. Ito et al., "Endogenous dopamine release under transcranial direct-current stimulation governs enhanced attention: a study with positron emission tomography", Translational psychiatry, Vol. 9, No. 1, pp.115, 2019. DOI: https://doi.org/10.1038/s41398-019-0443-4

상세보기
K. Lugger, D. Flotzinger, A. Schlogl, M. Pregenzer, G. Pfurtscheller. "Feature extraction for on-line EEG classification using principal components and linear discriminants". Medical and Biological Engineering and Computing. Vol.36, No.3, pp. 309-14, 1998. DOI: https://doi.org/10.1007/bf02522476

상세보기
E. S. Lee. EFFICACY OF CERVICAL SENSORY FEEDBACK FOR FORWARD HEAD POSTURE ON HEADACHE SEVERITY AND PHYSIOLOGICAL FACTORS IN PATIENTS WITH TENSION-TYPE HEADACHE, Ph. D, Shamyook university, 2018.
Lubar JF, "Discourse on the development of EEG diagnostics and biofeedback for attention-deficit/hyperactivity disorders", Biofeedback and self-regulation, Vol. 16, No. 3, pp.201-225, 1991. DOI: https://doi.org/10.1007/BF01000016

상세보기
B. A. Coffman, M. C. Trumbo, V. P. Clark, "Enhancement of object detection with transcranial direct current stimulation is associated with increased attention", BMC neuroscience, Vol. 13, No. pp.108, 2012. DOI: https://doi.org/10.1186/1471-2202-13-108

상세보기
A. Antal, E. T. Varga, T. Z. Kincses, M. A. Nitsche, W. Paulus, "Oscillatory brain activity and transcranial direct current stimulation in humans", Neuroreport, Vol. 15, No. 8, pp.1307-1310, 2004. DOI: https://doi.org/10.1097/01.wnr.0000127460.08361.84

상세보기
J. D. Green, A. A. Arduini, "Hippocampal electrical activity in arousal", Journal of neurophysiology, Vol. 17, No. 6, pp.533-557, 1954. DOI: https://doi.org/10.1152/jn.1954.17.6.533

상세보기
E. Boran, T. Fedele, "Persistent hippocampal neural firing and hippocampal-cortical coupling predict verbal working memory load", Science advances, Vol. 5, No. 3, pp.eaav3687, 2019. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.aav3687

상세보기
E. J. Kim , W. R. Kim, Y. K. Lee, E. H. Park, S K. Park et al., " Effects of rTMS on the hippocampal plasticity in the chronic mild stress model of depression", Korean Journal of Cognitive and Biological Psychology, Vol. 18, No. 4, pp.339-353, 2006. DOI: https://doi.org/G704-SER000000667.2006.18.4.002
C. Coussement, P. Maurage, J. Billieux, A. Heeren, "Does Change in Attention Control Mediate the Impact of tDCS on Attentional Bias for Threat? Limited Evidence from a Double-blind Sham-controlled Experiment in an Unselected Sample.", Psychol Belg, Vol. 15, No. 59, pp.16-32, 2019. DOI: https://doi.org/10.5334/pb.449.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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