[논문]전전두엽 뉴로피드백 훈련이 청소년의 주의력과 수면에 미치는 영향

신지은; 김용기; 원희욱

doi:10.5762/kais.2020.21.3.447

초록
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이 연구는 전전두엽 뉴로피드백 훈련이 청소년의 주의력과 수면에 미치는 영향을 검증할 목적으로 이루어졌다. 청소년의 삶의 질과 학습에 직결되는 주의력과 수면에 대한 다양한 연구 방법 가운데 뉴로피드백 훈련 효과가 과학적으로 입증될 수 있는지 실제 실험을 통하여 밝히는 데 목적이 있다. 연구를 위해 S시 J여자 고등학교에서 실험군 22명, 대조군 22명으로 구분하여 실험군에게 뉴로피드백 훈련을 실시하였다. 2019년 3월부터 7월 첫 주까지 주3회, 훈시간은 30분씩 하였다. 수집한 뇌파데이터는 선형분석법을 사용하여 고속퓨리에 변환을 통한 주파수계열파워 스펙트럼 분석법을 이용하여 통계처리하였다. 뉴로피드백 훈련 전과 훈련 후의 집단 간 변화 차이는 T-test를 사용하였다. 연구 결과는 전전두엽 뉴로피드백 훈련이 청소년의 주의력을 향상시키고, 수면을 개선시키는 데 효과가 있음을 확인할 수 있었다. 결론적으로 환경적요소와 교육적 요소가 중요한 역할을 한다. 두 요인의 상호작용은 개인의 독특한 뇌 구조와 기능을 낳기 때문에 뉴로피드백 훈련의 영향은 청소년들에게 중요하다. 본 연구에서는 과학적이고 객관적인 방법을 활용하여 결과를 도출하였다는 것이 중요함을 다시 강조한다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this research was to confirm that prefrontal neurofeedback training has an impact on adolescents. The objective of this study was to prove its scientific effect through experimentation. The effect of the training was measured by the difference in neuro?frequencies before and after the...

The purpose of this research was to confirm that prefrontal neurofeedback training has an impact on adolescents. The objective of this study was to prove its scientific effect through experimentation. The effect of the training was measured by the difference in neuro?frequencies before and after the training. For this research, an experimental group and a control group, each with 22 students in J High School located in the city of S participated in this study. From May to July 2019, the training was conducted three times a week and for 30 minutes per session. The neuro?frequency data collected were analyzed through the methods of F.F.T. The resulting changes from the neurofeedback training for each group were analyzed by T-Tests. The result of the study is as follows; Neurofeedback training has had a positive effect on adolescent attention and sleep. In conclusion, the environmental and educational factors also play an important role. As the interaction of the latter two factors yield an individual's unique brain structure and functionality, the impact of the neurofeedback training is important on adolescents. The derivation of the above results by utilizing scientific and objective methods reemphasizes the importance of this study.

주제어

표/그림 (7)

표 Table 1. The Brain Function Quotient
표 Table 2. Pre-homogeneity Check of Domestic Characteristic
표 Table 3. Pre-homogeneity Check of Main Variables
그림 Fig. 1. 뉴로피드백 훈련기기(POWER NAP)
표 Table 4. Configuration of Self Questionnaire Check
표 Table 5. Differences in Attention Between the Experimental and Control Groups Before and After Training
표 Table 6. Differences in Sleep Between the Experimental and Control Groups Before and After Training

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 청소년을 대상으로 주의력과 수면조절을 위한 뇌 과학적 접근의 뉴로피드백 훈련의 효과를 검증하기 위한 것이다. 구체적으로 전전두엽 뉴로피드백 훈련이 학령기 청소년의 주의력과 수면에 미치는 영향을 규명하기 위함이다.
이와 같이 올바른 수면에 대한 다양한 방법이 논의되고 있지만 뉴로피드백이라는 과학적 기술을 이용한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 전전두엽 뉴로피드백 훈련 효과가 과학적으로 증명될 수 있는지를 밝히고, 훈련 전과 후의 차이를 뇌파 측정을 통한 뇌기능 검사 결과를 통계적으로 분석하여 효과의 차이를 알고자 하였다.

가설 설정

가설 1. 전전두엽 뉴로피드백 훈련에 참여한 청소년과 참여하지 않은 청소년은 주의력에서 차이가 있을 것이다.
가설 2. 전전두엽 뉴로피드백 훈련에 참여한 청소년과 참여하지 않은 청소년은 수면에서 차이가 있을 것이다.

제안 방법

본 연구에서 활용한 뇌파 측정기(Neuroharmony)는 한국정신과학연구소에서 개발하였으며, 측정전극 2개를 이용하여 국제 기준에 의해 정해진 전전두엽의 Fp1과 Fp2에서 좌우를 동시에 측정한다. 미국 HP사의 33120A Function Generator와 일본 Kikusui사의 984A 감쇠기를 통해 각 Hz별 신호 강도를 주어서 신호값을 분석한 결과 원 신호와 비교하여 평균 .
본 연구의 자료 수집은 S시의 J여고 1학년 44명을 실험군 22명, 대조군 22명으로 나누어 뉴로피드백 훈련 전후 같은 날에 뇌파 측정과 자기기입식 설문조사를 실시하였다. 실험군은 2019년 3월부터 7월 초까지 총 25회기 30분씩 뉴로피드백 훈련에 참여하였으며, 대조군은 아무런 처치를 받지 않았다.
전전두엽 뉴로피드백 뇌파훈련에 사용된 뇌파 훈련기는 한국뇌과학연구소에서 개발한 개인용 뇌기능 개선 및 조절프로그램인 Power Nap으로 주 3회 총 25회를 훈련 하였다. 매 회기마다 내담자의 뇌파를 자동적으로 측정, 해석하고 30분간의 훈련시간을 통해 뇌파 상태에 따른 피드백으로 뇌의 항상성과 자기조절 기능을 향상시킨다.

대상 데이터

연구를 진행하기 위해 S시 J여고의 학생 44명에게 연구에 대해 설명하고 동의를 받았다. 44명의 학생들은 실험군과 대조군 각 22명씩으로 구성하였으며, 성별과 연령은 모두 여자, 17세로 구성되었다.
본 연구의 자료 수집은 S시의 J여고 1학년 44명을 실험군 22명, 대조군 22명으로 나누어 뉴로피드백 훈련 전후 같은 날에 뇌파 측정과 자기기입식 설문조사를 실시하였다. 실험군은 2019년 3월부터 7월 초까지 총 25회기 30분씩 뉴로피드백 훈련에 참여하였으며, 대조군은 아무런 처치를 받지 않았다.

데이터처리

수집한 자료는 SPSS 24 프로그램을 이용하여 독립표본 t검정, 대응표본 t검증을 실시하여 실험군과 대조군의 차이, 뉴로피드백 훈련 전후의 차이를 검증하였다.

이론/모형

뇌기능지수(BQ: Brain Function Quotient)는 뇌의 상태를 나타내는 8가지 지수로 구분되는데, 연구자의 목적에 따라 뇌의 발달 단계를 나타내는 기초율동지수(BRQ: Basic Rhythm Quotient), 육체와 정신적 스트레스에 적응하는 능력 정도를 확인하는 항스트레스지수(ASQ: Anti Stress Resistance Quotient)를 선택하여 활용하였다. 뇌기능지수는 특별히 지정된 뇌파의 세기나주파수, 뇌파 간의 비율을 정량적으로 해석함으로써 현재의 뇌기능 상태를 객관적이고 과학적으로 나타낸다.
Lee[13]이 번안한 척도를 사용하였다. 수면에 대한 주관적인 만족도를 측정하기 위해 1-10점까지의 점수로 응답하게 하였으며, 수면촉진 혹은 유도행위를 측정하기위해 McNeil 등[14]이 개발하고 K.S.Kim & K.H.Yoo[15]가 번역한 문항을 연구 목적에 따라 선별하여 사용하였다. 본 연구에서 신뢰도 계수는 모두 0.
청소년의 주의력 결핍행동(ADD: Attention deficitdisorder)을 측정하기 위해 Brown[12]이 제작하고J.Y.Lee[13]이 번안한 척도를 사용하였다. 수면에 대한 주관적인 만족도를 측정하기 위해 1-10점까지의 점수로 응답하게 하였으며, 수면촉진 혹은 유도행위를 측정하기위해 McNeil 등[14]이 개발하고 K.

성능/효과

따라서 대안으로 학업에 어려움을 겪는 학생이나 주의력 결핍행동을 보이는 학생들에게 선별적으로 적용하는 것이 현실적인 방안이라 생각된다. 뉴로피드백 훈련은 주의력 결핍행동과 기초율동지수, 항스트레스지수, 수면 만족도를 향상시키기는 하였으나, 훈련 후 대조군에 비해 기초율동지수와 항스트레스지수만이 유의한 차이를 보였다. 즉, 학생들의 주관적인 인식에서 차이가 없는 것으로 나타났는데, 이는 단순화된 척도를 사용한 것에서 기인한 것으로 판단된다.
본 연구 결과를 통해, 뉴로피드백 훈련은 학업 수행과 연관된 학교생활이나 지적능력, 공부, 학업성취 등의 자신감을 의미하는 학업적 유능감을 향상시킬 수 있으며,생리학적인 원인에 의해 긴장하는 근육, 청소년들에게 정서적으로 부정적인 영향을 미치는 육체적 스트레스를 감소시킬 수 있다는 것을 검증하였다. 더구나 이번 연구에서는 수면을 하거나, 눈을 감고 휴식을 취하는 것으로 뇌를 리셋시키는 기능을 한다는 것이 일반 뇌파 훈련과 다르며, 기존의 뇌 훈련은 강화를 위한 수직적인 개념이라면, 파워넵은 통합과 균형을 위한 수평적인 개념이라 할 수 있다.
연구를 진행하기 전, 실험군과 대조군을 비교하여 사전 동질성 검정을 진행한 결과, 두 집단의 뇌기능 지수, 주의력 결핍행동과 수면 특성은 완전히 동질하게 구성되었음을 확인하였다.
전전두엽 뉴로피드백 훈련에 참여한 청소년과 참여하지 않은 청소년은 수면에서 차이가 있을 것이라는 가설2는 실험군의 수면 만족도는 유의하게 증가하였으나, 훈련 후 실험군과 대조군 간에 유의한 차이가 나타나지 않아 기각되었다.
전전두엽 뉴로피드백 훈련에 참여한 청소년과 참여하지 않은 청소년은 주의력에서 차이가 있을 것이라는 가설 1은 실험군과 대조군의 사후 주의력 결핍 행동이 유의한 차이를 보이지 않았으나, 실험군의 좌뇌의 기초율동지수와 항스트레스지수가 유의하게 상승하였으며, 사후 실험군과 대조군 간 기초율동지수와 항스트레스지수가 유의한 차이를 보여 부분적으로 채택되었다.
전전두엽 뉴로피드백 훈련이 청소년의 수면에 미치는 영향을 검증하고 그것이 학령기 청소년의 주의력에 어떻게 작용하는지를 확인하기 위하여 뇌기능 지수와 주관적 설문지를 이용한 결과, 전전두엽 뉴로피드백 훈련은 주의력 결핍행동과 기초율동지수, 항스트레스지수, 수면 만족도를 향상시키는 것으로 나타났다. 이는 뉴로피드백 훈련프로그램에 대한 메타분석을 통해, ADHD, 운동수행능력, 인지수행력, 뇌파, 뇌기능 지수, 정서 상태에 유의한 영향을 미친다고 검증한 M.

후속연구

즉, 학생들의 주관적인 인식에서 차이가 없는 것으로 나타났는데, 이는 단순화된 척도를 사용한 것에서 기인한 것으로 판단된다. 따라서 뉴로피드백 훈련이 수면에 미치는 영향을 검증하는 후속 연구에서는 수면 만족도와 수면증진행위에 대한척도를 또다른 검증된 척도로 사용하는 것이 좋을 것으로 보인다.
또한, 본 연구는 서울시 소재의 여자 고등학교 한 곳에서 실시하여 제한된 범위와 대상을 실험한 연구이므로 이 연구 결과로 얻어진 효과를 전체에 일반화하기에는 부족함이 있다. 후속 연구에서는 더 넓은 범위와 많은 대상을 표집하여 확대 연구한다면 일반화시킬 수 있는 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.
또한, 본 연구는 서울시 소재의 여자 고등학교 한 곳에서 실시하여 제한된 범위와 대상을 실험한 연구이므로 이 연구 결과로 얻어진 효과를 전체에 일반화하기에는 부족함이 있다. 후속 연구에서는 더 넓은 범위와 많은 대상을 표집하여 확대 연구한다면 일반화시킬 수 있는 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	뇌파의 특징은 무엇인가?	뉴로피드백의 이해를 위하여 기본적인 뇌파의 특징에 대한 이해가 필요하다. 뇌파는 뇌의 질량 80%를 차지하는 대뇌의 수많은 신경세포들의 시냅스가 흥분하는 동안에 발생하는 전류로 뇌 세포들이 생화학적 상호작용을 할 때 발생하는 이온의 흐름으로 발생하는 뇌의 전기적 활동으로 정의할 수 있다[8]. 이것이 뇌 내부를 따라 전도되다가 머리 표면에 전위차를 만들어 내고 이 차이를 전극을 이용해서 측정한다[9]. 이것을 체외로 도출하여 증폭해서 기록한 것이 뇌파이다. 낮은 동시성은 진폭이 낮은 베타(β)파가 지배적임을 반영하며, 반대로 수면이나 경수면 상태에서는 수많은 신경세포들이 느린 리듬의 입력에 의해 흥분되므로 동시성은 높아지고, 진폭은 커져서 세타(θ)파와 같은 느린 뇌파를 출현시킨다.
	국립수면재단의 연령별 권장 수면시간은?	국립수면재단의 권장 수면시간을 보면[3], 건강한 사람의 경우 신생아 수면시간은 14-17시간, 영유아 12-15시간, 유아 11-14시간, 미취학 10-13시간, 취학 연령9-11시간이라는 데 합의했다. 청소년에게는 8-10시간, 청소년과 성인의 경우 7-9시간, 고령자의 경우 7-8시간의 수면이 적당하다고 밝혔다. 2009년 OECD가 발표한‘2009 회원국 사회지표’에 따르면 조사대상 18개국 가운데 한국이 최단 시간이었다.
	만성적인 수면부족은 어떤 문제를 초래하는가?	올바른 수면 습관은 정신적 건강과 육체적 건강의 가장 기본이 되는 요소이다. 만성적인 수면부족은 신체적, 정서적으로 불안정한 상태로 업무능률, 학습능률을 떨어뜨리고, 뇌 기능의 부조화에도 많은 영향을 끼치며 우울증이나 집중력의 문제 등 많은 심리적 문제를 초래한다. 수면부족은 알코올을 섭취하거나 약물을 복용하는 것과 같이 자주 사고를 발생시킬 수 있는 것으로 나타나 수면의 효과적인 개입을 강조하였다[1].

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