노년기 알파 고유리듬 진폭, 비대칭 및 평균 주파수의 뇌건강 지표로써 활용 가능성 연구 The Availability of Amplitude, Asymmetry and Mean Frequency of Alpha Intrinsic Rhythm in Old Age as Brain Health Indicators원문보기
본 연구는 노년기 Alpha 리듬의 진폭, 비대칭 및 평균 주파수가 뇌건강 상태를 반영할 수 있는 뇌파 지표로써 임상적 활용 가능성이 있는지 알아보고자 하였다. 이를 위하여 평균 나이 73세 남녀 노인 72명을 대상으로 폐안 시 전전두엽의 뇌파를 4분간 측정하였다. 집단 구분은 Alpha 진폭, 비대칭 및 평균주파수의 평균값을 각각 기준으로 높은집단과 낮은집단으로 분류하였다. 뇌파 지표들 간 상관관계와 t-검정을 실시한 결과는 다음과 같다. 첫 번째, Alpha 진폭이 높아지면 육체적·정신적 스트레스 저항도와 좌·우뇌 소통수준도 높아졌으며, Alpha 평균주파수 위치는 낮아졌다. 또한 Alpha 비대칭이 높아지면 좌·우뇌의 소통수준은 낮아지는 상관관계를 보였다. 두 번째, 좌뇌에 비해 우뇌의 Alpha 파워가 높아지면 Alpha 진폭과 정신적 스트레스 저항도, 좌·우뇌 소통수준도 높아졌다. 세 번째, Alpha 평균주파수 위치가 높아지면 Alpha 진폭과 정신적 항스트레스 지표는 낮아지고 각성 수준은 높아졌다. 이상과 같이 정량화 뇌파 지표들은 서로 간 관련성이 높고, 보완적 의미가 있어 노년기 뇌건강 상태를 반영하는 생체 표지자로써의 가능성을 보여주었다.
본 연구는 노년기 Alpha 리듬의 진폭, 비대칭 및 평균 주파수가 뇌건강 상태를 반영할 수 있는 뇌파 지표로써 임상적 활용 가능성이 있는지 알아보고자 하였다. 이를 위하여 평균 나이 73세 남녀 노인 72명을 대상으로 폐안 시 전전두엽의 뇌파를 4분간 측정하였다. 집단 구분은 Alpha 진폭, 비대칭 및 평균주파수의 평균값을 각각 기준으로 높은집단과 낮은집단으로 분류하였다. 뇌파 지표들 간 상관관계와 t-검정을 실시한 결과는 다음과 같다. 첫 번째, Alpha 진폭이 높아지면 육체적·정신적 스트레스 저항도와 좌·우뇌 소통수준도 높아졌으며, Alpha 평균주파수 위치는 낮아졌다. 또한 Alpha 비대칭이 높아지면 좌·우뇌의 소통수준은 낮아지는 상관관계를 보였다. 두 번째, 좌뇌에 비해 우뇌의 Alpha 파워가 높아지면 Alpha 진폭과 정신적 스트레스 저항도, 좌·우뇌 소통수준도 높아졌다. 세 번째, Alpha 평균주파수 위치가 높아지면 Alpha 진폭과 정신적 항스트레스 지표는 낮아지고 각성 수준은 높아졌다. 이상과 같이 정량화 뇌파 지표들은 서로 간 관련성이 높고, 보완적 의미가 있어 노년기 뇌건강 상태를 반영하는 생체 표지자로써의 가능성을 보여주었다.
This study examines the clinical availability of alpha amplitude, asymmetry and mean frequency in old age as EEG indexes reflecting brain health condition. The EEGs of prefrontal lobes in eye closure state were measured for 4 minutes with 72 male and female elderly people aged 73. Subjects were divi...
This study examines the clinical availability of alpha amplitude, asymmetry and mean frequency in old age as EEG indexes reflecting brain health condition. The EEGs of prefrontal lobes in eye closure state were measured for 4 minutes with 72 male and female elderly people aged 73. Subjects were divided into higher and lower groups based on average values of alpha amplitude, asymmetry and mean frequency. The results of correlations and t-test among EEG indexes were as follows. First, the higher Alpha altitude was, the higher physical and mental stress resistance and left-to-right brain communication were, and the lower mean Alpha mean frequency location was. The higher Alpha asymmetry was, the lower left-to-right communication level was. Second, as Alpha power of right brain was higher than that of left brain, Alpha amplitude and mental stress resistance and left-to-right brain communication level were higher. Third, as Alpha mean frequency location was higher, Alpha amplitude and mental anti-stress level were lowered and arousal level was enhanced. These high correlations and complementary meaning among quantitative EEG indicators demonstrated the possibility of biomarkers reflecting brain health state in old age.
This study examines the clinical availability of alpha amplitude, asymmetry and mean frequency in old age as EEG indexes reflecting brain health condition. The EEGs of prefrontal lobes in eye closure state were measured for 4 minutes with 72 male and female elderly people aged 73. Subjects were divided into higher and lower groups based on average values of alpha amplitude, asymmetry and mean frequency. The results of correlations and t-test among EEG indexes were as follows. First, the higher Alpha altitude was, the higher physical and mental stress resistance and left-to-right brain communication were, and the lower mean Alpha mean frequency location was. The higher Alpha asymmetry was, the lower left-to-right communication level was. Second, as Alpha power of right brain was higher than that of left brain, Alpha amplitude and mental stress resistance and left-to-right brain communication level were higher. Third, as Alpha mean frequency location was higher, Alpha amplitude and mental anti-stress level were lowered and arousal level was enhanced. These high correlations and complementary meaning among quantitative EEG indicators demonstrated the possibility of biomarkers reflecting brain health state in old age.
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문제 정의
따라서 본 연구는 노년기 뇌건강 상태를 반영할 수 있는 뇌파 지표로써 Alpha 리듬의 진폭, 비대칭 및 평균 주파수를 기준으로 분류한 각 집단의 특성과 관련성을 파악해보고, 임상적 활용성을 모색해보는데 연구의 목적이 있다. 이러한 연구 목적을 달성하기 위한 연구문제는 다음과 같다.
이 연구는 노년기 뇌건강 상태를 반영할 수 있는 뇌파 지표로써 Alpha 고유리듬의 진폭, 비대칭 및 평균 주파수의 관련성 및 특성을 파악해보고 임상적 활용 가능성을 모색해보고자 하였다. 의미있는 결과는 다음과 같다.
첫 번째, Alpha 고유리듬 진폭, 비대칭, 평균주파수를 중심으로 한 뇌파 지표 간에는 어떠한 상관관계가 있는가? 두 번째, Alpha 진폭, 비대칭, 평균주파수를 기준으로 분류한 집단의 뇌파 지표 간에는 어떠한 집단 간 차이가 있는가?
제안 방법
Alpha 진폭은 파워스펙트럼 분석 그래프의 8~13Hz 주파수 범위 내에서 수직방향(Y축) 막대그래프의 최대 높이를 정량화하여 구하였다. Alpha 평균주파수(mean frequency)는 파워스펙트럼 그래프의 8~13Hz 주파수 범위 내에서 저주파(8Hz) 부터 누적한 진동성분의 면적이 전체 면적의 50%를 차지하는 시점에 해당하는 주파수 값을 정량화하여 구하였다.
Alpha 진폭은 파워스펙트럼 분석 그래프의 8~13Hz 주파수 범위 내에서 수직방향(Y축) 막대그래프의 최대 높이를 정량화하여 구하였다. Alpha 평균주파수(mean frequency)는 파워스펙트럼 그래프의 8~13Hz 주파수 범위 내에서 저주파(8Hz) 부터 누적한 진동성분의 면적이 전체 면적의 50%를 차지하는 시점에 해당하는 주파수 값을 정량화하여 구하였다. Alpha 비대칭(asymmetry)은 logR-logL 비대칭 지표를 사용하였다[14].
뇌파 측정 장소는 해당 복지관에 외부의 빛과 소음을 차단할 수 있고, 온도(23±1℃)와 습도(50±1%)를 조절할 수 있으며, 목 받침과 팔걸이가 있는 편안한 의자에서 측정 준비를 하였다. 그런 다음 뇌파측정 경험이 많은 전문가에 1명과 보조연구원 1명에 의해 측정전극을 부착하고 양질의 뇌파 신호가 나오는지 확인하였다.
뇌파 분석은 움직임에 의한 잡파(artifacts)의 영향을 최소화하고 순수한 폐안 시 뇌파를 확보하기 위하여 2.5~40Hz의 Band pass FFT filtering을 실시하였다. 분석 주파수 대역은 2.
뇌파 측정 장소는 해당 복지관에 외부의 빛과 소음을 차단할 수 있고, 온도(23±1℃)와 습도(50±1%)를 조절할 수 있으며, 목 받침과 팔걸이가 있는 편안한 의자에서 측정 준비를 하였다.
뇌파 측정은 1회용 Ag/Agcl 전극(2237/3M)을 연결하여 사용할 수 있는 스냅전극 케이블을 이용하여 좌·우 전전두부(Fp1, Fp2) 2채널과 우측 유양돌기(mastoid)에 참조전극(reference electrode), 목 뒷부분에 접지전극(ground electrode)을 부착하여 단극유도(monopolar derivation) 방식으로 폐안 시 뇌파를 4분간 측정하였다.
대상자의 모집과 측정은 해당 복지관에 모집 공고와 선별, 뇌파 측정을 포함하여 총 80명을 10주간에 걸쳐 진행하였다. 뇌파 측정 장소는 해당 복지관에 외부의 빛과 소음을 차단할 수 있고, 온도(23±1℃)와 습도(50±1%)를 조절할 수 있으며, 목 받침과 팔걸이가 있는 편안한 의자에서 측정 준비를 하였다.
모든 대상자들의 동일하고 일관성 있는 측정환경을 위하여 측정 멘트 및 시간을 뇌파 측정시스템과 연동하여 사전 설정하였고, 모든 피험자가 사전 설정한 측정환경에 따라 동일한 환경과 조건에서 측정을 실시하였다. 측정은 사전 설정한 측정 멘트에 따라서 스피커를 통해 측정 순서를 안내하고 편안한 안정상태를 유도한 후, 눈을 뜬 상태 1분, 눈을 감은 상태 4분, 측정 자료의 기록 및 전극 제거 등의 절차로 진행하였다.
좌·우뇌 비대칭 분석을 위해 먼저, 파워스펙트럼에 의한 절대파워(absolute power/㎶2) 값에 자연로그(natural logarithm)를 적용한 값을 산출한 다음, 우측 전전두엽(Fp2) 값에서 좌측 전전두엽(Fp1) 값을 뺀 차이 값을 산출한 후 통계 분석하였다.
집단의 구분은 Alpha 고유리듬의 진폭, 비대칭 및 평균주파수에 대한 각각의 산출 값을 기준으로 세 집단으로 분류하여 비교, 분석하였다. 분류 방법은 각 지표의 산출 값을 높은 값에서 낮은 값 순서로 정렬한 다음, 1~36번까지 36명을 높은 집단, 37~72번까지 36명을 낮은 집단으로 구분하였다.
모든 대상자들의 동일하고 일관성 있는 측정환경을 위하여 측정 멘트 및 시간을 뇌파 측정시스템과 연동하여 사전 설정하였고, 모든 피험자가 사전 설정한 측정환경에 따라 동일한 환경과 조건에서 측정을 실시하였다. 측정은 사전 설정한 측정 멘트에 따라서 스피커를 통해 측정 순서를 안내하고 편안한 안정상태를 유도한 후, 눈을 뜬 상태 1분, 눈을 감은 상태 4분, 측정 자료의 기록 및 전극 제거 등의 절차로 진행하였다.
피험자의 뇌파신호는 250Hz 고속샘플링 주파수, 0.5∼50Hz의 통과대역 주파수, 24bits 해상도에서 데이터를 디지털화 하였다.
대상 데이터
뇌파 분석 구간은 눈을 감은 4분 측정 자료 중, 138~348초 구간인 210초를 공통적으로 선정하였다. 전두엽의 4분 측정의 근거는 전두엽 2채널 헤드밴드형 뇌파측정 장치로 폐안 상태의 5분간 측정이 인지 저하의 선별 및 추적에 유용할 수 있다[7].
본 연구의 대상자는 G광역시 종합사회복지관을 이용하는 65~83세 사이의 남녀 노인을 대상으로 건강 양호집단과 위험집단을 고려한 간략한 선별검사를 거쳐 뇌파 측정에 적합한 대상자 80명을 모집하였다. 선별검사 내용은 현재 건강상태, 약물복용 및 질병, 좌우 청각상태, 우울 등이 포함되었다.
5~40Hz의 Band pass FFT filtering을 실시하였다. 분석 주파수 대역은 2.5~4Hz의 Delta파, 4~8Hz의 Theta파, 8-13Hz의 Alpha파, 13-20Hz의 Low-Beta파, 20-30Hz의 High-Beta파, 30-40Hz의 Gamma파로 설정하였다.
선정된 대상자들에게는 연구의 배경과 목적, 내용, 주의사항, 사생활 보호, 위험요소 등에 대해 충분한 설명을 제공한 후 자율적 의지에 의한 연구참여 동의서를 받았으며, 실험시작 전에 IRB(institutional review board) 심의를 승인 받았다. 선정된 대상자는 공통적으로 언어적 의사소통이 가능하고 신체적으로 활동하는데 지장이 없는 노인들로 4분 정도를 눈을 감은 상태에서 편안하게 뇌파 측정이 가능한 남녀 노인들이었다
최종 분석대상자는 안구나 안면 근육의 움직임으로 인한 인공물(artifacts)이 많이 포함된 자료나 뇌파 2채널 측정기록 중 전전두엽 좌․우 측정신호의 파형 및 진폭의 차이가 크게 나타나거나 심한 비대칭인 경우를 제외한 72명을 최종 분석대상자로 하였다. 72명에 대한 나이의 평균과 표준편차는 73.
데이터처리
5∼50Hz의 통과대역 주파수, 24bits 해상도에서 데이터를 디지털화 하였다. 기록된 뇌파 원시 자료(raw date)는 실시간 데이터 수집 및 시계열 분석(time series analysis) 프로그램인 락싸(Laxtha)사의 TeleScan(Ver.3.28)을 이용하여 분석하였다.
본 연구에서 얻어진 자료들은 먼저 파워스펙트럼 분석에 의한 각 지표 값을 산출한 후, 통계프로그램 SPSS 23.0을 이용하여 통계 처리하였다. 정량화 뇌파 지표들 간의 관련성을 알아보기 위하여 Pearson의 상관 분석을 실시하였으며, 뇌파 지표들의 집단 간 차이를 알아보기 위하여 독립 t-검정(independent samples t-test)을 실시하였다.
0을 이용하여 통계 처리하였다. 정량화 뇌파 지표들 간의 관련성을 알아보기 위하여 Pearson의 상관 분석을 실시하였으며, 뇌파 지표들의 집단 간 차이를 알아보기 위하여 독립 t-검정(independent samples t-test)을 실시하였다.
이론/모형
Alpha 평균주파수(mean frequency)는 파워스펙트럼 그래프의 8~13Hz 주파수 범위 내에서 저주파(8Hz) 부터 누적한 진동성분의 면적이 전체 면적의 50%를 차지하는 시점에 해당하는 주파수 값을 정량화하여 구하였다. Alpha 비대칭(asymmetry)은 logR-logL 비대칭 지표를 사용하였다[14]. logR-logL에서 R은 우측 반구이며, L은 좌측 반구를 의미한다.
뇌파 측정 장치는 고정밀 생체전기신호 측정시스템인 QEEG-64FX(Laxtha Inc., Korea)를 사용하였다. 뇌파 측정은 1회용 Ag/Agcl 전극(2237/3M)을 연결하여 사용할 수 있는 스냅전극 케이블을 이용하여 좌·우 전전두부(Fp1, Fp2) 2채널과 우측 유양돌기(mastoid)에 참조전극(reference electrode), 목 뒷부분에 접지전극(ground electrode)을 부착하여 단극유도(monopolar derivation) 방식으로 폐안 시 뇌파를 4분간 측정하였다.
성능/효과
Alpha Coherence 수준이 증가하면 Alpha 진폭과Alpha/Delta, Alpha/H-Beta 비율도 증가하는 정적 상관을 보였다. Coherence는 뇌 기능의 활동과정을 확인하기 위해 두 지점 간 주파수 성분의 상관관계를 정량화하여 두 채널 사이의 소통 수준을 확인할 수 있는 분석방법이다[15].
SEF 90% 수준이 증가하면 Alpha/Delta 및 Alpha/H-Beta, Alpha Coherence 수준은 낮아지는 부적 상관을 보였다. 이는 각성 수준이 높아질수록 육체적·정신적 스트레스 저항도는 낮아지고, 좌·우뇌의 소통수준도 낮아짐을 의미한다.
그러므로 Alpha 진폭이 높게 나타나고, 육체적·정신적 스트레스 저항도가 높을수록 좌·우뇌 신경회로의 소통수준도 높을 수 있음을 의미한다.
이러한 결과는 Alpha 평균주파수 위치가 빠른 리듬 쪽으로 높아지면 Alpha 진폭과 정신적 항스트레스 수준은 낮아지고, 각성수준은 높아짐을 의미한다. 그러므로 Alpha 평균주파수의 증가는 각성상태, 감소는 이완상태와 관련 있음을 알 수 있었다.
그리고 Alpha 평균주파수 위치가 빠른 리듬 쪽으로 높아지면, 육체적· 정신적 스트레스 저항도는 낮아지고, 각성 수준은 높아지는 상관관계를 보였다.
그리고 Alpha 평균주파수가 높아지면, Alpha/Delta와 Alpha/H-Beta 비율은 낮아지는 부적 상관을 보였고, SEF 90%와는 정적 상관을 보였다. 이는 Alpha 평균주파수 위치가 빠른 리듬 쪽으로 높아지면 육체적·정신적 스트레스 저항도는 낮아지며, 각성 수준은 높아짐을 의미한다.
네 번째, Alpha 평균주파수 기준으로 분류한 집단 간 차이를 살펴보면, Alpha 진폭에서는 Alpha 평균주파수가 높은 집단이 낮은 집단에 비해 평균값이 낮게 나타났다. 이는 Alpha 진폭이 높을수록 Alpha 평균주파수 위치는 느린 리듬 쪽으로 변화함을 의미한다.
네 번째, Alpha 평균주파수를 기준으로 분류한 집단 간 차이에서는 Alpha 평균주파수가 빠른 리듬 쪽으로 높아지는 집단에서 Alpha 진폭과 정신적 항스트레스가 낮게 나타났으며, 각성 수준은 높게 나타나는 특성을 보였다.
두 번째, Alpha 진폭을 기준으로 분류한 집단 간 차이를 살펴보면, Alpha 평균주파수에서는 Alpha 진폭이 높은 집단이 낮은 집단에 비해 평균값이 낮게 나타났다. 전기 진동의 폭인 진폭은 동시에 활동하는 뉴런의 수가 많을수록 파형의 산과 골의 높이가 증가하며, 느린 주파수일수록 동기화 현상에 의해 진폭이 증가하는 특성을 갖는다.
두 번째, Alpha 진폭을 기준으로 분류한 집단 간 차이에서 Alpha 진폭이 높은 집단에서 육체적·정신적 항스트레스와 좌·우뇌 소통수준이 높게 나타났다.
또한 Alpha 비대칭 수준이 증가하면 좌·우뇌 소통수준은 감소하는 상관관계를 보였다.
이는 두 집단의 집단 간 차이가 없음을 의미하므로 제시된 특성 요인으로는 동질한 집단으로 간주할 수 있다. 또한 Alpha 비대칭과 Alpha 평균주파수 기준으로 분류한 집단별 특성에서도 진폭을 기준으로 분류한 집단의 특성과 유사하게 나타났다.
또한 뇌파의 각성수준을 반영하는 SEF 90%에서는 Alpha 진폭이 높은 집단(21.491)이 낮은 집단(24.811)에 비해 평균값이 유의하게(t=2.816, p<.01) 낮게 나타났다.
또한 정신적 항스트레스를 반영하는 Alpha/H-Beta 비율에서도 Alpha 진폭이 높은 집단(7.461)이 낮은 집단(3.266)에 비해 평균값이 유의하게(t=4.427, p<.001) 높게 나타났다.
또한 정신적 항스트레스를 반영하는 Alpha/H-Beta 비율에서도 Alpha 평균주파수가 높은 집단(3.655)이 낮은 집단(8.162)에 비해 평균값이 유의하게(t=-3.640, p<.001) 낮게 나타났다.
이는 Alpha 진폭이 높을수록 Alpha 평균주파수 위치는 느린 리듬 쪽으로 변화함을 의미한다. 또한 정신적 항스트레스를 반영하는 Alpha/H-Beta 비율에서도 Alpha 평균주파수가 높은 집단이 낮은 집단에 비해 평균값이 낮게 나타났다. 반면에 SEF 90%에서는 Alpha 평균주파수가 높은 집단이 낮은 집단에 비해 평균값이 높게 나타났다.
두 번째, Alpha 진폭을 기준으로 분류한 집단 간 차이에서 Alpha 진폭이 높은 집단에서 육체적·정신적 항스트레스와 좌·우뇌 소통수준이 높게 나타났다. 반면에 Alpha 진폭이 낮은 집단에서 Alpha 평균주파수 위치가 빠른 리듬 쪽으로 높아지고 각성 수준도 높게 나타나는 특성을 보였다.
세 번째, Alpha 비대칭 기준으로 분류한 집단 간 차이를 살펴보면, Alpha 진폭에서는 Alpha 비대칭 점수가 높은 집단이 낮은 집단에 비해 평균값이 높게 나타났다. 우뇌의 Alpha 파워 값에서 좌뇌의 Alpha파 파워 값을 뺀 점수인 Alpha 비대칭 값은 점수가 높을수록 스트레스에 저항하여 정서적으로 균형 잡힌 상태를 의미한다 [19].
세 번째, Alpha 비대칭을 기준으로 분류한 집단 간 차이에서는 좌뇌에 비해 우뇌의 Alpha 파워가 높은 집단에서 Alpha 진폭과 정신적 항스트레스, 좌·우뇌 소통수준도 높게 나타나는 특성을 보였다.
육체적 항스트레스를 반영하는 Alpha/Delta 비율과 정신적 항스트레스를 반영하는 Alpha/H-Beta 비율은 두 지표 모두 Alpha 진폭이 높은 집단이 낮은 집단에 비해 평균값이 높게 나타났다. Alpha/Delta 비율에서 Delta파는 수면상태가 아니기 때문에 눈의 움직임이나 신경의 흔들림 등 인공물의 영향력을 반영하므로 측정 당시의 심신상태가 좋을수록 Delta파는 억제되고 Alpha파는 증가되어 Alpha/Delta 비율은 높아지게 된다.
육체적 항스트레스를 반영하는 Alpha/Delta 비율에서는 Alpha 진폭이 높은 집단(7.461)이 낮은 집단(2.374)에 비해 평균값이 유의하게(t=4.711, p<.001) 높게 나타났다.
이상과 같이 Alpha 고유리듬의 진폭, 비대칭 및 평균주파수의 증감 정도는 정량화 뇌파 지표들과 대부분 일관성 있는 관련성과 상호 보완적 의미를 보여주고 있어 노년기 뇌건강 상태를 반영할 수 있는 생체표지자로써의 가능성을 보여주었다. 그러나 Alpha 비대칭과 평균주파수, Coherence 등의 상관관계와 집단 간 차이에서 일부 유의한 차이가 나타나지 않은 점은 본 연구 집단의 특성일수 있다.
이상과 같이 Alpha 진폭이 높아지면 육체적·정신적 항스트레스 수준과 좌·우뇌의 소통 수준은 높아지고, Alpha 평균주파수 위치와 각성 수준은 낮아지는 관련성이 있음을 알 수 있었다.
이상과 같이 좌뇌에 비해 우뇌의 Alpha 파워가 높아지면 Alpha 고유리듬의 진폭과 정신적 항스트레스, 좌·우뇌 소통 수준도 높게 나타나고 각성 수준은 낮아지는 관련성이 있음을 알 수 있었다.
전체 대상자에 대한 뇌파 지표 간 상관관계를 먼저 살펴보면, Alpha 진폭이 증가하면 Alpha 평균주파수와 SEF 90%는 감소하는 부적 상관을 보였다. Alpha 고유 리듬은 10Hz를 중심으로 각성의 방향으로 이동하는 낮은 진폭 및 빠른 주파수 활동과 휴식 및 수면의 방향으로 이동하는 높은 진폭, 느린 주파수 활동 간에 균형을 유지한다.
정신적 항스트레스를 반영하는 Alpha/H-Beta 비율에서는 Alpha 비대칭 점수가 높은 집단이 낮은 집단에 비해 평균값이 높게 나타났다. 이는 우뇌의 Alpha 파워값이 높을수록 정신적 스트레스 저항도도 높아질 수 있음을 의미한다.
정신적 항스트레스를 반영하는 Alpha/H-Beta 비율에서는 Alpha 비대칭이 높은 집단(7.335)이 낮은 집단(4.482)에 비해 평균값이 유의하게(t=2.183, p<.05) 높게 나타났다.
집단의 특성을 알아보기 위해 Alpha 진폭을 기준으로 분류한 집단에 대해 빈도분석에 의한 카이제곱 검정 결과, Table 1과 같이 성별, 학력, 평소 건강상태, 현재 심신상태 및 일주간 평균 수면시간 등 모든 요인에서 p값이 .05보다 크게 나타났다. 이는 두 집단의 집단 간 차이가 없음을 의미하므로 제시된 특성 요인으로는 동질한 집단으로 간주할 수 있다.
첫 번째, 뇌파 지표 간 상관관계에서 Alpha 고유리듬 진폭이 높아지면 육체적·정신적 스트레스 저항도와 좌·우뇌 소통수준은 높아졌으며, Alpha 평균주파수의 위치와 각성 수준은 낮아지는 상관관계를 보였다.
특히, 각성 수준을 반영하는 SEF 90%는 Alpha/H-Beta와 강한 부적 상관(r=-0.720, p<.001)이 있는 것으로 나타났다.
후속연구
그러나 Alpha 비대칭과 평균주파수, Coherence 등의 상관관계와 집단 간 차이에서 일부 유의한 차이가 나타나지 않은 점은 본 연구 집단의 특성일수 있다. 그러므로 각각의 뇌파 지표가 갖는 속성과 역할에 임상적 의미를 부여할 수 있도록 좀 더 정교한 추가적 연구가 필요하다고 본다. 추후 연구에서는 이 결과를 바탕으로 좀 더 세분화한 집단 구성이나 신체적 체력과 관련된 요인들을 추가하여 뇌파 지표의 임상적 의미를 보완하고 표준화 할 수 있는 연구가 이루어지길 기대한다.
그러나 좌반구의 Alpha 파워수준이 우반구보다 높은 상태가 지속되면 정서적 균형상태가 무너져 뇌건강 상태에 부정적 영향을 미칠 가능성이 있다. 그러므로 뇌파 지표들 간 변화를 함께 파악하는 것은 노인들의 건강 위험상태에 대한 조기 발견 가능성을 평가하는 기초자료로써 도움을 줄 수 있을 것이다.
그러나 지속적으로 더 느린 주파수 범위로 평균주파수 위치가 낮아지고 비대칭도 심해진다면 뇌건강 상태에 부정적 영향을 미칠 수 있는 가능성이 있다. 그러므로 예방적 측면에서 앞서 제시한 뇌파 지표 간 관련성과 특성은 노인들의 뇌건강 진행상태를 평가할 수 있는 기초적인 단서로써 활용할 수 있을 것이다.
뇌파를 연구하는 다양한 기법들 가운데 현재까지 가장 주된 방법은 스펙트럼 분석이라고 할 수 있다. 이러한 스펙트럼 분석방법을 이용하여 Alpha리듬과 관련된 뇌파 지표의 관련성을 비교해보면, 노년기 뇌건강 진행 상태에 대한 신경생리학적 단서를 파악하는데 도움을 줄 수 있을 것이다.
이상과 같이 뇌기능의 생체표지자(biomarker)로써 뇌파 연구들이 보고되고 있지만 예방적 측면에서 노년기의 뇌건강 상태를 평가하기 위한 뇌파 연구는 부족한 실정이므로 정량화 뇌파 지표의 발굴과 활용성을 위해 이에 대한 다각적인 연구의 필요성이 있다. 노인복지의 예방적 측면에서 뇌건강 상태를 간편한 뇌파 검사를 통해 조기평가를 수행하는 것은 노인들의 건강상태가 위험수준으로 진입하는 속도를 늦출 수 있고 자기보고식 평가 척도를 상호 보완할 수 있을 것이다.
그러므로 각각의 뇌파 지표가 갖는 속성과 역할에 임상적 의미를 부여할 수 있도록 좀 더 정교한 추가적 연구가 필요하다고 본다. 추후 연구에서는 이 결과를 바탕으로 좀 더 세분화한 집단 구성이나 신체적 체력과 관련된 요인들을 추가하여 뇌파 지표의 임상적 의미를 보완하고 표준화 할 수 있는 연구가 이루어지길 기대한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
노년기 뇌건강 상태를 반영할 수 있는 뇌파 지표로써 Alpha 고유리듬의 진폭, 비대칭 및 평균 주파수의 관련성 및 특성을 파악해보고 임상적 활용 가능성을 모색한 결과는?
첫 번째, 뇌파 지표 간 상관관계에서 Alpha 고유리듬 진폭이 높아지면 육체적·정신적 스트레스 저항도와 좌·우뇌 소통수준은 높아졌으며, Alpha 평균주파수의 위치와 각성 수준은 낮아지는 상관관계를 보였다. 그리고 Alpha 평균주파수 위치가 빠른 리듬 쪽으로 높아지면, 육체적· 정신적 스트레스 저항도는 낮아지고, 각성 수준은 높아지는 상관관계를 보였다. 또한 Alpha 비대칭 수준이 증가하면 좌·우뇌 소통수준은 감소하는 상관관계를 보였다.
두 번째, Alpha 진폭을 기준으로 분류한 집단 간 차이에서 Alpha 진폭이 높은 집단에서 육체적·정신적 항스트레스와 좌·우뇌 소통수준이 높게 나타났다. 반면에 Alpha 진폭이 낮은 집단에서 Alpha 평균주파수 위치가 빠른 리듬 쪽으로 높아지고 각성 수준도 높게 나타나는 특성을 보였다.
세 번째, Alpha 비대칭을 기준으로 분류한 집단 간 차이에서는 좌뇌에 비해 우뇌의 Alpha 파워가 높은 집단에서 Alpha 진폭과 정신적 항스트레스, 좌·우뇌 소통수준도 높게 나타나는 특성을 보였다.
네 번째, Alpha 평균주파수를 기준으로 분류한 집단 간 차이에서는 Alpha 평균주파수가 빠른 리듬 쪽으로 높아지는 집단에서 Alpha 진폭과 정신적 항스트레스가 낮게 나타났으며, 각성 수준은 높게 나타나는 특성을 보였다.
뇌파(electroencephalogram: EEG) 검사의 장점은?
이러한 측면에서 뇌파(electroencephalogram: EEG) 검사는 노인의 인지기능을 과학적으로 평가하고 관리할 수 있는 장점이 있으며, 정상적인 노화와 다양한 신경퇴행성 질환을 구별해 주는 좋은 도구가 될 것으로 기대되고 있다[6]. 최근에는 전전두엽 이마 부위에 눈을 감은 상태의 5분간 뇌파 측정만으로도 인지 저하의 선별 및 추적에 유용할 수 있으며, 간이정신상태검사(MMSE: Mini-Mental State Score)를 대체할 수 있는 유용한 선별도구로써 가능성이 있다[7].
뇌파의 고유리듬은 무엇인가?
뇌파의 고유리듬은 눈을 감은 안정상태에서 누구나에게 나타나는 자발뇌파리듬 또는 배경뇌파로 뇌의 시상(thalamus)이 주요 발생원이며, 뇌파리듬의 페이스메이커(pace maker) 역할을 한다. 이러한 고유리듬은 정상인에 있어서 Alpha파 영역에서 주로 나타나므로 Alpha 고유리듬이라 한다[8].
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