뇌파가 뭐죠? 뇌파훈련을 하면 주의력 강화시킬 수 있다고?! (with 이완명상)

‘조와여의 뇌 마음건강’ 유튜브 채널과 함께하는 뇌 이야기

브레인 87호
2021년 06월 22일 (화) 10:10
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‘조와여의 뇌 마음건강’ 유튜브 채널과 함께하는 뇌 이야기
뇌파가 뭐죠? 뇌파훈련을 하면 주의력 강화시킬 수 있다고?! (with 이완명상)

코로나19 유행으로 집에서 운동하는 ‘홈트레이닝(홈트)’ 열풍이 불고 있다. 집에 있는 시간과 개인이 활용할 수 있는 시간이 많아지면서 '온전히 나만의 시간'을 만들 수 있는 루틴이 생기고 있다.  

지난해 홈트 연관 키워드는 전년보다 104% 증가했다. 이노션의 홈 트레이닝 빅데이터 분석 보고서에 따르면, 홈트라는 트렌드가 처음 등장한 2017년 이후 관심이 높아졌고, 코로나19와 맞물리며 새로운 트렌드와 산업시장이 급성장하고 있다. 코로나19로 비대면 기술이 발달하면서 화상통화로 트레이너와 쌍방향 소통을 하면서 맞춤형 관리 서비스이 등장하기 시작했으며 인공지능, 증강현실, 빅데이터, 뇌파 등 4차산업의 최첨단 기술을 접목한 '홈 테크니스(홈+테크놀로지+피트니스)'가 뜨고 있다.

▲ 조와여의 뇌 마음건강 유튜브 채널 '뇌파훈련으로 주의력을 강화시킬 수 있다고?!' 편

뇌파란 무엇인가? 뇌파리듬의 특징을 알아보자.

뇌파(EEG)는 대뇌피질을 구성하는 신경세포군들의 전기적 활동을 두피에서 측정한 마이크로볼트(μV,백만분의 1볼트) 수준의 미세한 신호이다. 대뇌피질은 뇌의 가장 바깥에 있는 조직으로 포유류 중 인간의 뇌에서 가장 많이 발달되어 있으며, 고도의 사고·판단·정보처리를 담당하고 있다. 

뇌파는 두피에서 자발적으로 발생하는 전류의 전위차를 측정하는 것으로 대뇌피질의 수많은 뉴런들의 수상돌기의 시냅스가 흥분하는 동안 흐르는 전류에 의해 발생한다. 전압계와 동일한 원리이다. 뇌파에 반영되는 뇌의 전기적 활동은 신경세포(neurons),교세포(glia cells),혈뇌장벽(blood-brain barrier)에 의해 결정되는데 주로 신경세포에 의해 발생한다. 

뇌 무게의 반을 차지하는 교세포들은 신경세포가 연접해 있는 부위인 시냅스에서 이온, 분자의 흐름을 조정하고 신경세포들 간의 구조 유지, 지탱, 보수 역할 등을 한다. 혈뇌장벽은 뇌혈관 속에 있는 각종 물질 중 필요한 물지만 선별해서 통과시키는 역할을 한다. 교세포와 혈뇌장벽에 의한 뇌파의 변화는 조금씩 천천히 일어나며 이에 비해 신경세포의 활동에 의한 뇌파의 변화는 크고, 빠르며 다양하게 발생한다. 이럴 때 발생한 뇌파는 매우 복잡한 패턴으로 진동하는 파형 형태를 보인다. 뇌파를 평가할 때 주파수에 따라 파워 스펙트럼 분석을 이용한다. 

뇌파는 주로 0~50HZ 리듬 성분들이 혼합 구성되어 있다. 보통 느린 주파수 리듬의 진폭이 빠른 주파수 리듬 진폭보다 큰 편이다. 리드미컬하게 진동하는 형태의 뇌파에서 주기적으로 1초 동안에 나타난 횟수를 주파수(Frequncy,단위 Hz)라고 표현하며 주파수가 높을수록 빠르게 진동하는 파형,즉 고주파 성분을 의미한다. 저주파에서 고주파 영역순으로 델타리듬(0~4Hz), 세타리듬(4~8Hz), 알파리듬(8~13Hz), 베타리듬(13~30Hz), 감파리듬(30~50Hz)로 크게 5가지 리듬으로 구분하고 있다.

알파리듬은 보통 눈을 감고 차분해진 상태에서 안정되며, 전두엽보다 두정엽이나 후두엽에서 강하게 관찰된다. 보통 알파리듬은 뇌의 고유한 리듬으로 근원지는 시상(thalamus)으로 알려져 있으며, 대뇌피질이 복작한 작업을 하지 않고 휴식을 취하고 있을 때 우세해진다. 반대로 계산 등의 정보처리를 할 경우 알파차단기전에 의해 알파리듬이 줄어들게 된다. 눈을 뜬 상태에서 눈을 감게 되면 후두엽에서 알파리듬이 증가하다가 다시 눈을 뜨면 알파리듬이 감소하는 현상을 쉽게 관찰될 수 있다. 이는 눈을 뜨게 되면 외부 시각자극에 의해 일차시각피질이 있는 후두엽에서 시각정보처리가 이루어져 알파 차단효과에 의해 알파 소실 현상이 일어나기 때문이다.

▲ 뇌파훈련으로 주의력 강화시킬 수 있다는 연구결과가 '뉴런' 저널에 발표되었다.(사진출처 :조와여의 뇌 마음건강 유튜브 채널)

뇌파훈련을 하면 주의력 강화시킬 수 있다고?! 

최근 MIT 신경 과학자들이 신경 피드백을 사용하여 알파리듬가 주의력 조절에 관여하는지 확인하기 위해 연구를 진행했다. 연구팀은 실시간으로 알파리듬 피드백을 받을 수 있는 실험을 설계했다. 피험자가 ‘격자문양(grating pattern)’의 패턴을 더 뚜렷이 보기 위해 정신을 집중하는 동안 ‘자기 뇌 검사(MEG)’ 스캔으로 피험자 두정엽의 알파리듬 수위를 측정해 좌우 반구의 비대칭도를 계산했다. 연구를 통해 알파리듬의 비대칭도가 높을수록 패턴이 더 선명히 보이고, 이에 관한 시각 정보도 실시간으로 피험자에게 피드백 되었다는 것을 알아내었다.

실험에 대한 사전 정보가 전혀 없는 피험자도 약 10분간 20차례 시도하면서 좌우 반구 사이의 알파리듬 비대칭을 조절해 더 선명히 패턴을 대비할 수 있게 하였으며 피험자는 무의식적으로 한쪽 뇌파를 조작해 반대쪽 시야에 대한 주의력을 높이는 것으로 나타났다. 왼쪽 반구의 알파리듬을 억제한 피험자의 시각 피질은 스크린 오른쪽의 빛에 더 많은 반응을 보였다. 뇌파 조작을 통해 강화된 주의력은 어느 정도 지속되었다. 
 
▲ ‘격자문양’의 패턴을 더 뚜렷이 보기 위해 정신을 집중하는 동안 ‘자기 뇌 검사(MEG)’ 스캔으로 피험자 두정엽의 알파리듬 수위를 측정했다.
(사진출처 :조와여의 뇌 마음건강 유튜브 채널)

주의력 강화 실험을 마친 피험자에게 자연 풍경, 도시 정경, 컴퓨터 프랙털 형상 등을 둘러보게 하고 안구 운동을 관찰했더니, 앞선 실험에서 알파리듬를 통해 주의력을 쏟게 훈련된 쪽(side)에 시선이 더 오래 머물렷다. 연구팀은 "알파리듬 조절 뉴로피드백(neurofeedback·뇌파 조절)을 규칙적으로 실시하면 스스로 최적의 뇌상태를 만들고, 학습 주의력 향상, 자기조절능력을 키우는데 도움을 될 것을 시사한다."라고 연구 의의를 밝혔다. 이 연구는 ‘뉴런(Neuron)’ 저널에 실렸다.[1]  

깊은 호흡(복식 호흡)의 명상을 하면 세로토닌이라는 호르몬이 많아진다. 세로토닌은 행복감, 만족감을 유도하는 신경전달물질로 편안한 마음과 몸에 활력을 가져다준다. 호흡과 함께하는 명상은 몸의 근육이 긴장 상태에서 이완 상태로 바뀌는데 이를 통해 뇌의 부교감신경이 활성화되고 자율신경계가 안정된다. 뇌파는 알파리듬으로 변하면서 전두엽의 활동이 감소되어 외부 자극에 대한 반응이 없어진다.
 
▲  마음건강, 신체안정에 도움되는 두뇌트레이닝, ‘이완명상’ (사진출처 : 조와여의 뇌 마음건강 유튜브 채널)

마음건강, 신체안정에 도움되는 두뇌트레이닝, ‘이완명상’ 를 함께 해볼까요?
① 자리에 편안하게 앉거나 누워 준다. 몸에 맞게 천천히 호흡을 하면서 몸과 마음의 긴장을 풀어준다.
② 편안하게 눈을 감은 상태에서 조금씩 움직여가며 가장 편안한 상태의 몸을 만들어준다.
③ 숨을 들어마시고 내쉴 때는 '얼굴에 힘을 뺀다.'라고 마음속으로 이야기 해본다.
④ 천천히 눈을 뜨고 눈을 감은 것을 반복해본다. 8초에 1번씩 눈을 뜨고 눈을 감아준다.
⑤ 호흡을 하면서 답답함, 불편함을 '후'하고 호흡과 함께 몸 밖으로 내보낸다.

[1] Yasaman Bagherzadeh,Daniel Baldauf,Dimitrios Pantazis,Robert Desimone,Show footnotes (2019). Alpha Synchrony and the Neurofeedback Control of Spatial Attention.Neuron. Volume 105, Issue 3, P577-587.E5, February 05, 2020
(https://doi.org/10.1016/j.neuron.2019.11.001)

글. 조용환 유튜브채널 ‘조와여의 뇌 마음건강’ 운영자
재미있는 뇌이야기 및 브레인트레이닝을 소개하는 ‘조와여의 뇌 마음건강’ 유튜브 채널을 직접 운영하고 있는 유튜버이기도 하다. 국가공인 브레인트레이너.
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