大韓스트레스學會誌：第 12 卷 第 3 號 2004
－ 51 － 서 언
Neurofeedback은 EEG(electroencephalogram) bio- feedback, Neurobiofeedback 또는 Neurotherapy로 불리는 biofeedback의 일종이다. Neurofeedback은 EEG를 감각대상으로 하는 biofeedback이라고 할 수 있다. 1990년 이후에, 깨어서 활동하고 있는 뇌의 상 태를 Positron Emission Tomography(PET), Magnetic Resonance Imaging(MRI), Functional Magnetic Resonance Imaging(fMRI), Single Photon Emission Computerized tomography(SPECT) 등으로 사차원(4
－D)으로 영상화하는 functional imaging 방법이 대두 되었고 기술과 내용적으로 급속히 발전하였다. 이들 기술을 병합하여 EEG도 시간과 공간좌표에서 분석이 가능하게 되었으며, 이에는 컴퓨터 기술의 발달이 큰 역할을 하였다. 따라서 뇌의 특정 부위 뇌파를 선택하 여 biofeedback을 시행할 수 있게 되었다. 이러한 EEG 대상 biofeedback 기법을 neurofeedback이라고 일컬 으며, 이는 뇌를 직접적인 대상으로 하기 때문에 광범 위한 뇌기능에 관여할 수 있어서 여러 정신 및 신경질 환에 직접적인 도움을 줄 수 있다.
Neurofeedback의 역사 1. Biofeedback
1860년경 독일에서 여러 젊은 과학자들이 인체의
감각능력에 대하여 관심있게 연구하였다. 이들은 감 각과 감각을 유발시키는 자극과의 관계를 연구하였 고, Gustav Theodor Fechner(1801-1887)는 이를 일 반화 하여 심리적인 사건과 물리적인 사건의 양적인 연관성을 밝히는 분야를 Psychophysics라고 명명하 였다. 이후 환자 자신의 정신활동을 통하여 생리현 상을 조절하려는 시도가 계속되었고, 미세한 생리변 화를 환자에게 알리고 환자가 자신의 생리기능을 조 절하려는 정신활동에 대한 Feedback을 줌으로써 성 공적인 생리현상자기조절요법을 개발하였다. 이를 Biofeedback이라고 명명하였다. Biofeedback에 쓰 이는 감각은 (1) 근전도, (2) 체온, (3) 피부전기, (4) 손가락맥박, (5) 호흡 등으로 심리적 요인에 의한 자 율신경계 반응 조절을 주요 목표로 하고 있다.
2. Neurofeedback
1929년 사람 EEG를 Berger가 처음으로 기록한 이후, 근래 power spectral analysis가 가능해지면서 뇌파의 frequency와 power를 분리하여 분석할수 있 게 되었다. 1960년대에 개, 고양이 등 실험동물에서 해마(hippocampus)에서 발생되는 theta파 활성(ac- tivity)을 operant conditioning 할 수 있고, 이 현상 을 이용하여 동물의 행동을 수정할 수 잇다는 발표 가 있었다. 1974년 Beatty 등은 사람에서 후뇌의 theta파 활성도를 operant conditioning을 이용하여 감소시킴으로 반복적 작업에서 오는 경계심(vigi-
Neurofeedback의 이론과 실제 (Neurofeedback: Theory and Practice)
연세의대 약리학교실
김 동 구
•大韓스트레스學會誌：第 12 卷 第 3 號 2004•
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lance)의 감소를 방지할 수 있음을 처음으로 발견하 였고 이를 Science지에 발표하였다. 이러한 뇌파의 conditioning이 가능하다는 것은 1960년대부터 알 려져 있었으나 뇌파의 biofeedback, 즉 neurof- eedback이 실제로 임상에서 사용된 것은 극히 최근의 일이다. 그 이유는 최근의 컴퓨터 기술의 발달이 실시 간 뇌파 power spectral analysis를 desk-top personal computer에서 가능하게 한 것이기 때문이다.
Neurofeedback의 기전 1. 뇌파 frequency와 뇌의 상태
1970년대 초기의 성공적인 neurofeedback 치료 는 Phobia 환자였다. 불안감을 느끼는 경우에서 탈감 작화(desensitization)시키는 정신과적 치료과정에서 alpha파를 증대시키는 neurofeedback치료를 병행하 여 좋은 효과를 본 것이었고, 이러한 뇌파 frequency 의존적 증상호전 효과는 그 후 계속 증명되었다.
Alpha파는 평화롭고 이완된 감정을 갖게 하기 때문이 라고 생각되었다. 밝혀진 뇌파의 frequency에 의한 분 류와 뇌의 상태와의 연관성은 아래 표와 같다.
2. 뇌기능의 균형
뇌기능을 서로 대립되는 개념으로 정리하면 세가지
관점으로 종합할 수 있고 이를 뇌의 부위와 연관시키 면 세종류의 축으로 나눌수 있다. 즉, 다양한 뇌기능을 분류하는 것은 완전할 수 없으나 커다란 기능을 중심 으로 3 axis로 분류할 수 있다. (1) Cortical-Subcortical axis, (2) Anterior-Posterior axis 및 (3) Lateral axis 로 분류하는 것이 neurofeedback을 시핸하는데 편리하 다. 세 axes의 특징을 아래에 기술한다.
(1) Cortical-Subcortical axis: Central control Cortical- conscious and volitional control Subcortical- autonomic processes and processes
mediating ariousal, attention, drive responses
(2) Anterior-Posterior axis : Output-Input
Anterior- executive and motor(output) processes Posterior- sensory(input) processes
(3) Lateral axis: Information processing style Left hemisphere- sequential and analytical Right hemisphere- simultaneous and integrative
대립되나 상호보완적이 위의 세가지 축을 균형되게 유지하여야 정상적인 뇌 기능이 도출될 수 있다. Neu- rofeedback은 뇌부위별 뇌파를 적절하게 강화 또는 감 약시킴으로 뇌기능의 세가지 축에 대하여 균형을 찾아 주는 치료라고 할 수 있다.
＜Table 1＞ Brainwave frequencies and brain states
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뇌파 Frequency 뇌의 상태
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Mid Beta 15－18 Hz Active, external attention SMR Beta 12－15 Hz Relaxed, external attention Alpha 8－12 Hz Very relaxed, passive attention Theta 4－7 Hz Deeply relaxed, inwardly focused
Delta 0.5－3 Hz Sleep
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* SMR:sensory motor rhythm
•Neurofeedback의 이론과 실제 •
－ 53 － Neurofeedback의 응용
1. 일반적인 neurofeeback protocol
일반적으로 크게 두가지 Training을 대별한다.
즉, 눈을 뜨고 visual feedback reward를 이용하는 Beta/SMR training과, 눈을 감고 auditory feedback reward를 이용하는 Alpha/Theta training 이다.
Electrode는 일반적으로 3개를 이용한다. 이중 2개 는 귓밥에 부착하여 하나는 reference 로 하나는 ground로 이용한다. 나머지 하나를 적절한 뇌부위 에 부착시켜 그 부위의 뇌파기능을 조절한다. Bipo- lar training 경우에는 reference electrode 를 없애 고 대신 두 개의 electrode를 좌우 뇌의 적절한 부위 에 부착시킨다.
Beta/SMR training에서 흔히 사용하는 protocol 은 아래와 같다.
(1) Left hemisphere Beta(15-18 Hz): Under- activation 치료
(2) Right hemisphere SMR(12-15 Hz or lower):
Overarousal 치료
(3) Left Beta and Right SMR: 공존하는 under- activation and overarousal symptoms 치료 (4) Left temporal - Right temporal Bipolar Beta/
SMR: Unstable arousal 치료. 증상과 경과에 따 라서 reward frequency 조절
Alpha-Theta training은 Theta파 활성도를 증대 시키는 training으로 Theta파 활성도가 증대되는 경 우 초기에는 피곤함과 나른함을 느끼나 점차로 평온 함, 깊은 평화로움, 깊은 이완, 강한 에너지, 맑은 사 고 및 더욱 향상된 집중력을 가져온다. 이때 twilight learning이 일어난다고 하며 guided imagery를 제 공하면 인간의 깊은 내면에서 기인된 각종 증상에
도움을 줄 수 있다.
2. 임상응용
많은 neurofeedback 적응증이 발표되고 있다. 뇌 기능의 세가지 축 기능의 불균형으로 오는 각종 질 환이 대상이 된다. Beta/SMR training으로 불면, 불 안, 집중력저하, 공격성증대 등과 좌우 뇌의 불균형 으로 오는 mood swing, 두통 등 각종 증상이 호전된 다는 보고가 있다. Alpha/Theta training으로는 외상 후스트레스증후군, 만성피로증후군 등 해결되지 않 았던 내면의 깊은 감정이 해결될 수 있다.
Neurofeedback은 같은 병명이라도 증상의 종류에 따라 치료 방침이 달라지므로, 원칙적으로 모든 정신 과적 및 신경과적 질환에 효과가 있다고 할 수 있다.
그 효과는 환자의 뇌가 어느 정도 반응하느냐에 달려 있다고 하겠다. 즉, 신경과적으로 뇌손상이 있는 환자 에서도 최적의 뇌기능을 도출해 낼 수 있는 것이다.
결 어
Neurofeedback을 적절히 사용한다면 정상범위의 뇌는 물론, 어떠한 정신적 및 신경학적 손상을 갖고 있는 뇌라도 그 상태에서 peak performance를 도모 할 수 있다. 뇌기능의 peak performance 개념은 최 근에 관심이 집중되는 것으로, neurofeedback이 인 간의 능력(talent)을 최대한으로 발휘할 수 있게 하 는 하나의 도구가 될 수 있다고 하겠다. 임상에 사용 된지 오래지 않아 그 효과가 완전히 밝혀져 있지 않 지만, 아직 특별한 부작용이 보고된바 없어서 임상 사용이 증가할 것으로 예측된다.
