​뉴로피드백 훈련에 앞선 뇌파 기초지식 습득 _ 뇌파의 특성

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- 주파수 범위별 뇌파의 종류와 기능 그리고 출현상태 알아보기

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​뇌는 전기적 활동에 의해 작동된다. 매순간 뇌속의 신경원들이 보이는 전기적 자극은 규칙적인 형태로 조직되는데 이를 뇌파라 부른다.  뇌파는 뇌신경 사이에 신호가 전달될 때 생기는 전기의 흐름이며 뇌의 활동 상태를 대변하는 중요한 지표이다. 뇌파의 종류는 여럿 있으며 뇌 활동 상태에 따라 알파파, 베타파, 세타파, 델타파, 감마파 등으로 나뉜다.

<세타파>

약 4~8Hz의 주파수의 범위.

고요함과 이완이 더 깊어져 몽롱한 상태에 이르게 될 때 나타난다.

세타파는 수면과 깨어 있는 상태 중간이다. 즉 이완과 수면 사이에 있는 상태를 반영한다. <양자의학>의 저자 강길전 교수에 의하자면 세타파는 꿈 같은 정신적 이미지와 동반된다. 이 때 나타나는 이미지는 생생한 기억, 특히 어린 시절의 기억들과 동반되곤 한다. 무의식적 침전, 환상, 자유연상, 갑작스러운 통찰, 창의적 아이디어를 제공한다. 세타파는 신비하고 미묘하다.

장현갑 교수의 <마음vs뇌>에 소개된 실험에 의하면 사람들이 어떤 어려운 문제로 시달리고 있다가 이완하는 중에 갑자기 해결책이 발견 될 때 세타파가 나타난다고 한다. 피험자가 온갖 노력 끝에 해결책을 찾는 순간 뇌파는 베타파에서 세타파로 바뀌었다.

한 연구에서는 세타파를 일으킬 수 있는 교수법을 개발했고 이 방법으로 피험자는 하루에 새로운 외국어 단어를 500개나 학습했고 그 단어를 6개월 후까지 평균 88%나 기억할 수 있었다고 한다. 세타파가 장기증강이라는 기억 응고 과정의 신경활동을 강화하는 것이다.

세타파는 알파파와 감마파와 함께 명상의 수행을 통해서도 나타난다.

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​<알파파>

약 8~13Hz의 주파수 범위.

눈을 감고 이완된 상태, 수동적, 그리고 집중하고 있지 않은 상태일 때 나타난다. (백일몽, 명상, 아이디어 연상, 몽상의 경우)

아주 이완되고 정신적으로 비집중 상태에 있다면, 알파파는 즐거운 느낌과 고요함을 만들어내면서 전 두뇌를 지배하게 된다. 알파파 상태는 한가하고 평온한 상태이다. 알파파 출현은 쾌적한 기분 상태와 평화로운 마음 상태와 관련이 있다. 건강하고 스트레스에 지배되지 않은 사람들은 많은 양의 알파파를 만들어낸다.

만약 알파파가 현저하게 결핍되면 불안, 스트레스, 뇌손상이 일어날 수 있다. 우울증이나 중추신경계 장애 등을 겪은 사람은 알파파가 결핍돼 나타난다.

미국 노스캐롤라이나대학(UNC) 연구진은 최근 전기 자극을 통한 뇌파 조절로 알파파를 증가시켜 창의력을 평균 7.4%높였다는 논문을 발표했다. 대조군으로 알파파 대신 감마파의 전류를 흘려보냈지만 ‘창의력’이 높아지지는 않았다고 한다.

영국 런던 골드스미스대 연구팀의 실험에서는 단어 테스트 결과 뇌에 감마파가 늘어날수록 피험자들의 사고와 기억력이 뒤엉겨 제 기능을 발휘하지 못했다. 반면 휴식 후 피험자의 두정엽 부분에 알파파가 증가하면서 결국 테스트의 해답을 찾아냈다.

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<베타파>

가장 빠른 뇌파로서 초당 약 14~100Hz 이상까지의 주파수 범위.

일반적으로 외부세계에 대해 깨어 있거나 눈을 뜨고 집중하는 상태에서 나타난다.

두뇌에서 가장 지배적이고 강력하게 활동하는 뇌파이다. 정상적 인지 기능이나 불안과 흥분 또는 긴장과 관련되어 있는 각성 상태이다. 민첩성, 각성, 집중, 인식력과 관련되어 있고, 만약 베타파가 과도하면 불안을 유발한다.

높은 베타파를 겪기에 좋은 경험의 일례는 게임에 집중하는 경우이다. 컴퓨터나 스마트폰 게임에 집중할 때 베타파가 80% 증가한다는 실험결과가 있다. 게임 중독 환자들은 평상시에는 베타파가 떨어졌다가 다시 게임만 하면 베타파가 올라간다. 즉 게임에만 민감한 반응을, 다른 활동에는 그에 비해 둔감한 반응을 보인다.

<감마파>

각성 의식, 명상 상태처럼 높은 차원의 의식 활동과 상관관계를 지닌 뇌파이다. 깊은 주의 집중이 이루어질 때 또는 자비심을 가질 때 특징적으로 잘 나타난다. 이 뇌파는 빈도수가 베타파의 두 배, 즉 초당 40정도의 빠른 파장의 주파수를 보여준다.

또한 감마파는 두뇌의 다양한 부분의 정보들이 조합되어 인지작용이 발생할 때 나타난다. 감마파는 각성 시 증가하고 수면 시 감소한다. 졸린 상태에서 인지기능이 떨어지는 것은 이와 관련이 있다.

명상숙련자들이 논램수면(깊은 수면)을 하는 중에 그들의 두정-후두피질에 감마파가 증가한다는 연구결과가 있다. 안투앙느(Antoine Lutz)와 리처드 데이비슨(Richard J. Davidson)의 연구팀이 행한 실험에서  명상숙련자는 논램수면동안 두정-후두피질에서 25~40Hz의 감마파가 증가했다. 이 수치는 이들이 오후 동안 명상 수련한 시간의 길이와 비례했다. 깊이 잠든 사이에도 감마파가 나타난 것은 수면 중에도 두뇌는 인지작용과 주의집중을 한다는 것을 보여준다.

(참고로 명상과 뇌파 관련하여, 수행승의 뇌에서 느린 뇌파인 알파파나 세타파가 보이는 것이 일반적인 특성이다. 그러나 최근의 연구서는 자비명상을 수행하는 수행승의 뇌에서는 초당 40주기로 보이는 매우 빠른 감마파가 나타났다. 명상의 방법에 따라 뇌파가 차이를 보일 수 있다는 이야기다.)
  

감마파와 관련되어 죽음을 맞은 실험동물의 뇌 활동을 측정해 분석한 결과도 존재한다. 미국 미시건대학 지모 보르지긴(Jimo Borjigin) 교수 연구팀은 실험용 쥐를 대상으로 심장정지 직전의 뇌활동을 관찰했다. 죽음을 유도하는 방법과 관계 없이 죽기 직전에 동일한 뇌활동이 강력하게 나타났다. 죽음을 맞은 실험동물들에서 고차원의 의식 활동 중에 나타나는 전형적인 뇌파인 감마파(25-55Hz)가 동일한 패턴으로 관찰됐다.

연구팀은 이렇게 설명한다.

“감마파는 뇌가 높은 차원의 인지적 활동을 할 때 주로 관찰되는 뇌파입니다. 물론 아직 뇌에서 감마파 발생의 메카니즘에 대해서는 여전히 연구 중입니다. 하지만 많은 인지과학자들이 감마파가 의식적 혹은 고차원 인지기능(계산 활동, 외부 자극에 대한 판단 예측 등)과 관련 있는 뇌전도라는 사실에는 이의가 없을 것으로 생각됩니다. 앞의 개요에서 설명하였듯이 임상적 죽음 직후 뇌 활동이 의식적 활동과 관련 있음을 보이기 위해서, 감마파의 파워(에너지)가 증가, 뇌 전체에서 뇌 활동의 동기화 증가, 그리고 전두엽에서 후두엽으로 가는 정보 흐름 증가, 기억과 관련 있는 뇌전도 주파수 성분(theta)과 고차원 인지기능과 관련 있는 감마 성분 사이의 상호작용 증가를 정량적으로 관찰하고 제시하였습니다.”

켈리포니아대학 연구팀이 쥐를 대상으로 진행한 실험에서는 달리는 속도에 따라 기억을 담당하는 뇌 속 "해마영역에서 발생하는 감마파의 강도가 변했다.  연구결과는 해마에서 발생하는 감마파가 강해질 수록 학습기억력이 높게 나타남을 시사한다.

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- 뉴로하모니 뉴로스펙 3차원 뇌파그래프 -

기본적인 뇌파의 기능과 대역폭을 익혔다면 뉴로하모니를 착용하고 뉴로스펙을 통해 3차원 그래프를 촬영해보자.

휴대용 2채널 뇌파측정기기 뉴로하모니로 가정에서도 간단하게 뇌파를 측정해볼 수 있다.

편안한 자세로 뇌파를 측정했을 때 알파(8~12hz)~저베타파(13~20hz)가 출현하는 것이 정상적인 형태로 볼 수 있다.

앞서 공부한 것과 같이 알파파는 긴장이 완화된 아무것도 하지 않는 상태를 말한다. 하지만, 아무것도 하지 않는 상태라고 해도 신체는 빛이나 소리에 노출되고 있기 때문에 다소의 저베타파가 출현하는 것은 정상적인 현상으로 이해할 수 있다.

뉴로스펙의 기본적인 활용은 편안한 자세에서 뇌파를 측정했을 때 세타파와 고베타파의 출현여부이다.

예를들어 ADHD가 가장 대표적인 예로 편안하게 앉아있는 상태에서 뇌파를 측정했을 때 세타파(4~7hz)와 고베타파(21~30hz)가 출현하는 것을 관찰할 수 있다. 깨어있는 상태에서 세타파가 출현하기 때문에 주의력이 결핍되고 또 잠에서 깨어나기 위해 외부의 자극을 끌어들이기 위한 과잉행동이 발생한다고 이해할 수 있다.

또, 좌뇌와 우뇌의 뇌파그래프를 비교해볼 수 있는데 그래프의 높낮이를 통해 좌우뇌 균형을 알아볼 수 있다.

우울증의 경우 우뇌의 알파파가 좌뇌와 비교해볼 때 높은 수치를 보이는 경향이 있다. 일반적으로 알파파는 우뇌가 좌뇌에 비해 다소 높게 출현한다.( 좌뇌는 SMR파와 우뇌는 로우베타파와 연관된 역할을 수행한다.)

이렇게 뇌파의 패턴을 분석하고 뉴로피드백을 통해 뇌를 최적화하는 것을 목적으로 뉴로하모니를 활용할 수가 있다.

물론, 뉴로하모니 기기와 브래인헬스 프로그램은 사용자가 뇌파에 대한 정확한 지식이 없더라도 훈련을 통해 성과를 낼수 있도록 프로그램이 자동화되어있다. 하지만, 뇌파에 대한 이해를 높인다면 더욱 효과적인 자기분석과 뇌파향상을 기대할 수 있을 것이다.