[EEG] 뇌파의 이해
뇌파(Electroencephalogram, EEG)에 대해 알아보고자 합니다.
뇌파(EEG: Electroencephalogram, 뇌전도)
뇌파는 두뇌를 구성하는 신경세포들의 전기적 활동을 두피에서 전극을 통해 간접적으로 측정할 수 있는 생체전기신호로 뇌의 활성도를 측정하는 지표입니다.
뇌파의 생성
두피에서 기록된 전기적 활성도는 각 기록 전극 근처의 수천 개의 피라미드 세포(pyramidal cell)에서 발생하는 억제성 또는 흥분성 시냅스후 전위(postynaptic potentals)의 합계를 나타냅니다. EEG 신호의 세기는 부분적으로 전극 아래에 있는 뉴런들이 얼마나 동시적인 활동을 하는가에 크게 달려있습니다.
- 동기화: 세포들이 동시에 흥분되면, 미약한 신호들이 합쳐져서 하나의 커다란 신호를 일으킵니다.
- 불규칙적: 각각의 세포가 같은 세기의 흥분을 하지만 시간상 흩어져있을 경우 합쳐진 신호는 미약합니다.
뇌파의 측정
뇌파는 신경전류의 흐름이 두피에 만드는 전위차를 측정하는 것이므로 뇌파의 측정을 위해서는 최소 2개의 전극이 필요합니다. 하나의 전극을 기준 전극(reference electrode)으로 지정하고 기준 전극과 다른 전극들 사이의 전위차를 측정합니다.
- 측정 전극(active eletrode, A)
- 실제로 신경 활성이 일어난다고 추측되는 곳 근처에 붙이는 전극입니다.
- 기준 전극(reference eletrode, R)
- 일반적으로 어떠한 뇌의 활동 시그널도 감지하지 않는 위치(e.g., 귀)에 부착하는 참조용 전극이며, 준비 전위(readiness potential, RP) 연구에서는 주로 Cz를 사용합니다.
- 접지 전극(ground electrode, G)
- 모든 전위에 대하여 기준이 되는 전압을 의미하여, 측정 전극과 기준 전극 간의 정확한 전위차를 구하기 위해 필요합니다.
*준비 전위: 사람이 어떤 의도적인 행동을 할 때 두뇌에서 특이하게 나타나는 전기적 신호의 변화
최종 출력은 (A-G) – (R-G) = A - R 이며, A 및 R에 공통적인 모든 노이즈가 제거됩니다. 일반적으로 전극은 국제적 10-20 뇌파 체계에 따라 배치해야 합니다.
뇌파의 구성
뇌파는 주파수 및 진폭을 통하여 이해할 수 있습니다.
- 주파수(freuqnecy)와 주기(period): 주파수는 1초 동안 반복되는 진동 횟수이며 Hz로 표시합니다. 뇌의 전압변화에 따른 1개의 파(wave)에서 산(crest)과 산, 골(trough)과 골을 연결하여 그 간격에 이르는 시간적 길이(wavelength)를 주기라고 하며 ms로 표기합니다. 주파수와 주기는 역수관계에 있는데 1초를 주기로 나누면 주파수가 구해집니다.
- 진폭(amplitude): 진동의 중심으로부터 극점까지 움직인 거리를 말하며, 뇌파는 약 10~200uV의 진폭을 보입니다.
뇌파의 양상
뇌파의 분류방법으로 신호의 진동수(주파수)에 따라 분류하는 파워 스펙트럼 분류를 가장 많이 사용합니다. 파워 스펙트럼은 측정되는 뇌파신호를 특정한 주파수별 단순 신호들의 선형적 합산으로 보고, 이 신호를 각각의 주파수 성분별로 분해하여 그 크기(전력치)를 표시한 것입니다.
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