Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 3, No. 7 pp. 2949-2954, 202 http://dx.doi.org/0.5762/kais.202.3.7.2949 뇌파기반성인비만인의뇌기능과비만도와의상관성연구 김선형, 백기자 *, 이선규 서울벤처정보대학원대학교뇌과학전공 The Study on the relationship between the brain function of obese population and their level of obesity based on brainwave. Sun Hyung-Kim, Ki-Ja Bak * and Seon-Gyu Yi Dept. of Information Management Seoul University of Venture & Information 요약본연구는 20년 6월부터 202년 2월까지 S시 I병원에내원한성인환자를대상으로 Body Composition Analysis검사결과과체중인대상자 66명의뇌파를검사하여뇌기능과비만도와의상관성을보고자하였다. 뇌파측정을통한뇌기능은시계열선형분석방법을사용하였다. 연구의결과로는첫째, 체질량지수, 체성분측정결과가높을수록정신적스트레스가높았으며유의미한결과를나타냈다. 둘째, 자기조절능력과항스트레스지수, 주의지수간상관성이있었다. 이결과는스트레스저항능력과주의지수, 자기조절능력을조절함으로써비만과관련된긍정적인효과를유도할수있는방법을도출함에의의가있다고본다. Abstract This study was to examine the correlation between the brain function of adult suffering from obesity and the level of their obesity based on brainwave measurements. Based on the result of Body Composition Analysis (BCA) examination, population of 65 overweight pupils was chosen from June 20 to December of 202 in S city, I hospital. These patients were measured by timeseries linear analysis for their brain function and observed via brainwave activities. The results have been thus far; first, as their BMI (Body Mass Index) and level of obesity (body fat percentage) were higher, degree of mental stress and resistant to stress marked lower. These results prove that by managing the stress resistant ability and attention ability, self-controlling ability, one can expect a positive effect on finding a methods to ease the obese-related problems. Key Words : Brainwave, Brain Quotient, Obesity. 서론. 연구의필요성과목적 오늘날비만에대한현대인들의관심이고조되어비만을치료하려는사람들이기하급수적으로늘어남에따라비만을치료하는방법이나이를치료하는곳이급속도로늘어가고있는실정이다. 이렇게비만이문제가되는것은비만으로오는여러가지기질적 ( 氣質的 ) 인질환이문 제가되기도하지만미용상으로도많은관심을갖기때문이다 []. 또한, 날씬하고마른체형이매력적인조건이되고외모를중시하는사회풍토와이를전파시키는대중매체의영향으로갈수록살빼기에대한관심이더욱집중되고있다. 따라서체중에대한지나친걱정은스트레스로연결되어많은부작용을초래하고있다. 인간의행위중에서생활양식은건강행위와밀접하게상호연관되어있기때문에건강증진을위하여무엇보다 * Corresponding Author : Ki-Ja Bak Tel: +82-0-3376-009 email: brainbaik@hanmail.net 접수일 2 년 04 월 7 일수정일 2 년 05 월 일게재확정일 2 년 07 월 2 일 2949
한국산학기술학회논문지제 3 권제 7 호, 202 도생활양식이나방법의변화가필요하다는것이공통된견해이다 [2]. 비만정도는불규칙한생활양식으로초래될수있는데비만증자체가생명에위협을주는것이아니지만여러질병에대한이환률을높이는조건으로평가되며, 당뇨병, 고지혈증, 고혈압및관상동맥질환등과같은여러대사질환뿐만아니라심리적으로개인을위축시킬수있는불안이나우울등을나타낼수도있으며전환반응등여러가지심리적인중요한건강문제와밀접한연관이있다 [3]. 비만을치료하는방법도수십가지다. 이들중에는탁월한효과를발휘하는방법이있는가하면일시적인효과만있고치료를중단하면다시원상복구내지악화되는경우도있다. 효과적인체중조절을위해서는비만의원인과, 체계적이고종합적인인식과방안에관한연구가요구된다. 본연구에서는뇌기능분석을통하여비만과뇌기능과의상관성을파악함으로써자율신경계의조절작용, 부작용의감소, 근원적인비만치료의방법을제시하는데그의의가있다. 비만치료를위한다양한방법에대해논의되고있지만뇌파측정을통한객관적이고신경과학적인방법과관련된연구에대해서는부족하다. 본연구에서는비만인들을대상으로뇌파를측정하고뇌기능과상관성이있는지와스트레스저항능력, 면역력과관련된주의지수, 자기조절과관련된자기조절지수의결과를비교한다.. 또한, 비만의근원적인인식과방안을실제실험을통해밝혀보는데목적이있다. 본연구의목적은구체적으로다음과같다. 첫째, 뇌파측정을통하여비만인들의뇌기능을보고자한다. 둘째, 뇌기능과비만도, 그리고뇌기능간의상관성을비교하여질병의유병율을예측한다..2 연구가설본연구에서는비만인의스트레스저항능력과자기조절능력, 면역력간상관성이있는지를검증하기위하여가설을설정하였다. 가설. 비만도와스트레스저항지수, 자기조절지수주의지수간에상관관계가있을것이다. 가설2. 비만인의스트레스저항지수, 자기조절지수, 주의지수간상관관계가있을것이다..3 용어의정리.3. 비만비만증은지방의조직량이정상이상으로증가한상태 로일명비만증, 다육증이라고도한다. 정상체중의 20% 이상을비만이라부르는경우가많다. 원인으로는시상하부질환이나 ACTH 분비선종이나부신피질종양, 그리고스테로이드호르몬의장기복용, 성장호르몬의결핍, 인슐린과잉분비, 갑상선기능저하로인한기초대사량의저하로비만이되는내분비대사장애요인, 만복감의혈당치상승, 인슐린과잉분비, 뇌내의아미노구조의활성, 호르몬의활성스트레스의해소등으로인한식습관요인등이있다 [4]. 표준체중을검사하는방법으로는브로카법이나 BMI방식을사용한다. 표준체중측정-브로카법 (Broka method) < 신장cm - 00> 0.9 = 표준체중 kg 비만도 % = 실제체중-표준체중 / 표준체중 00 00 <±0% 정상 >0% 과체중 >±20% 비만체질량지수는 23이상, 체지방률은 30이상이비만증에해당한다..3.2 뇌파뇌파는뇌활동의지표혹은뇌세포의커뮤니케이션상태를나타내며, 뇌파측정은객관적, 비침습적, 연속적으로간단하게두뇌기능상태를실시간으로평가할수있는매우우수한신경과학적검사법이라할수있다 [5]. 정상적인두뇌의패턴은다양한정신상태와연관이있다 [5]. 즉특정한주파수는특정한정신상태를반영한다. 델타 (dalta) 파는 0.5~3Hz로수면상태이거나학습장애, 뇌손상시에주로나타난다. 세타 (theta) 파는 4~7Hz로졸린상태, 기억회상, 어느정도창조적인사고를반영한다. 낮은알파 (alpha) 파는 8~0Hz로해리상태, 명상상태, 외부자극에반영하지않을때 ( 백일몽 ) 에주로자주나타난다. 높은알파 (alpha) 파는최적의수행을위해이완된상태나창조적인사고와관련이있다. 감각운동리듬 (sensorim otor rhythm; SMR) 은 3~5Hz로행동전에반사와함께나타나는안정된상태, 낮은베타 (bata) 파는 6~20Hz로외부사건이나문제해결에집중하고있을때나타난다. 높은베타 (beta) 파는불안과관련해서나타날경우에는 20Hz이상, 반추 (rumination) 와관련해서나타날경우에는 30Hz 정도이다 [6]. 그림 은시계열적으로나열된뇌파신호를각구간에양적으로변환하여한눈에알아볼수있도록하는고속푸리에변환방법을적용한뇌파그림이다. 2950
뇌파기반성인비만인의뇌기능과비만도와의상관성연구 (A) 3D FFT뇌파의색상은전압세기에따른색상 (B) 밴드별평균치색상 (C) 원시뇌파 [ 그림 ] 본연구에사용된고속푸리에변환뇌파그림 전압축 2 파장축 3 시간축 4 총측정시간 [Fig. ] Graph of Brainwave by Fast Fourier Transform (FFT) Used in this Research Voltage 2 Wavelength 3 Time 4 Total time measured.3.3 뇌기능지수한국정신과학연구소에서개발한뇌기능분석프로그램인 BQ Test를이용하여, 각주파수대역별로측정한뇌파수치들의비율분석을통해구한지수들을기반으로뇌의기능을종합평가하는지수이다 [7]. 주파수계열스펙트럼분석법을이용하여상호연관성에의한서파화와속파화정도를파악하여, 기존의밴드별독립분석법이분석하지못하는단점을보안하였다. 또한폐안과개안시의뇌파를비교분석함으로써기초율동의주파수를파악하고뉴로피드백에의한뇌의자기조절정도 (Degree of Self- regulation) 를측정함으로써뇌의동적상태 (Dynamic State) 를측정하여분석하였다. 뇌기능지수는연구자의사용목적이나적용의범위에따라선택적으로활용할수도있다. 본연구에서사용한항스트레스지수와자기조절지수, 주의지수의특성은표 과같다. 시계열선형분석에의한지수의그림은그림 2과같다. [ 표 ] 뇌기능지수의특성 [Table ] The Characteristics of Brain Quotient 분석지수의미 항스트레스지수 () 자기조절지수 (SRQ) 주의지수 (ATQ) 육체적, 정신적스트레스의정도와스트레스저항능력 뇌의좌율신경통제능력 각성정도, 질병에대한면역력 [ 그림 2] 개인별뇌기능지수차이그래프 [Fig. 2] Comparative Graph of the Individual Brain Quotient 2. 연구설계 2. 연구방법 본연구는비만과스트레스저항능력과저항력, 자기조절의상관성을연구하기위하여뇌파측정을통한조사연구이다. 2.2 연구대상이연구의대상자는 20년 6월부터 20년 2월까지 S시 I병원에내원한성인환자를대상으로 Body Composition Analysis검사결과과체중인대상자 66명의뇌파를검사하였으며대상자는표 2과같다. BMI 23kg/m 2 이상인 66명중에는 BMI 23-24.9kg/m 2 를과체중, 25-29.9kg/m 2 를 단계비만또는중등도비만, BMI 30kg/m 2 이상을 2단계비만또는고도비만으로분류하였다 ( 대한비만학회 2000). 구체적인대상자는다음과같다. 295
한국산학기술학회논문지제 3 권제 7 호, 202 [ 표 2] 대상자분류 [Table 2] Categorization of the Research Subjects BMI23-25 BMI25-29.9 BMI30 이상 남 65 72 2 Window(V. 2.0) 통계프로그램을이용하여분석하였다. 상관관계를검증하기위하여상관분석을이용하였다. 모든자료에대하여평균과표준편차를산출하였으며, 유의수준을 95% 수준에서검정하였다. 여 8 262 69 합계 246 334 8 3. 연구결과및가설검증 2.3 연구도구본연구에서사용한연구도구는한국정신과학연구소산하브레인테크 ( 주 ) 에서개발한휴대용뇌파측정및훈련겸용기기이다. 이도구는비침습형헤드밴드형태로측정자친화적인휴대용뉴로피드백시스템뇌파측정장치 ( 뉴로하모니 ) 이다. 뉴로하모니는 2 채널뇌파측정기를기본으로단극유도법 (Referential Monopolar Montage) 과쌍극유도법 (Sequential Bipolar Montage) 을혼합하여사용하고있다. 뉴로하모니를컴퓨터와연결하고, 풀을사용하지않고전전두엽 (prefrontal lobe) 부위에전극의위치가 0-20 system의좌측 FP₁, 가운데 FPz, 우측 FP ₂에안착되도록제조된헤드밴드를이마에고정하고좌측 FP과우측 FP에서동시에뇌파를측정하였으며, 귓불을기준전극 (ground electrode) 으로사용하였다. 한편, 한국정신과학연구소 (Neurofeedback System, Braintech Corp., Korea) 에서개발한뉴로하모니 2 channel system은귓불전극을한개사용하고있다. 이뉴로피드백기기는뇌파측정연구에서가장권위있는Grass Neurodata Amplifier System(U.S.A.) 와비교하여좌, 우알파, 베타, 세타파값에대한상관계수가.96(p<.00) 으로나타나신뢰성이입증된바있다 [8]. 2.4 연구방법본연구는중재연구에서발생할수있는윤리적쟁점을최소화하고, 대상자의권익을옹호하기위해내담자의사전승인을구한후본연구를진행하였다. 측정장소는병원뇌파측정실과 Body Composition Analysis 검사실을이용하였다. 주의사항으로는편안한자세에서움직임을최소화하였으며. 전자파나소음, 온도등에방해되지않도록최적의환경을조성하였다. 인체의잡파나건강조건도정상의상태를고려하였다. 2.5 자료분석방법측정한뇌파는파장대별뇌파조절을통한뇌의기능상태를반영할수있는직접적이며, 정량적인시계열선형분석법을사용하였다. 수집된자료는 SPSS for 3. 제 가설검증 ( 비만인과항스트레수지수, 자기조절능력지수와의상관성 ) 비만도와스트레스저항지수, 자기조절지수, 주의지수간상관관계가있을것이다 라는가설을검증하기위하여상관분석을한결과표 4과같이정신적스트레스와유의미한상관관계를나타냈다. 비만도가높을수록정신적스트레스가높게나타냈다. 표 3는비만인의뇌기능평균과표준편차이다. 비만도가높을수록스트레스저항능력과면역력이떨어진다는것을알수있다. 주의지수는각성의정도와질병에대한면역력, 저항력을나타내는지수이다. 항스트레스지수는육체적, 정신적인긴장, 불안, 흥분상태를이겨낼수있는저항지수이다. 비만인의평균값은자기조절지수 66.0, 정신적스트레스지수 ( 좌 ) 77, 스트레스지수 ( 우 ) 78, 주의지수 ( 좌 ) 60.54 주의지수 ( 우 ) 59.95 이다. [ 표 3] 비만인의뇌기능평균과표준편차 [Table 3] Average and Standard Deviation of Obese Population 평균표준편차 N SRQ 66.0 8.7 66 ATQ 60.54 5.8 66 ATQ 59.95 5.39 66.77.57 66.78.55 66 [ 표 4] 비만도와뇌기능과의상관분석결과 [Table 4] Result of the Correlation Analysis on the Brain Quient and BMI score SRQ ATQ ATQ BMI -.04 -.059.30.3 * p<.05, ** p<.0 2952
뇌파기반성인비만인의뇌기능과비만도와의상관성연구 3.2 제 2가설검증 ( 비만인의스트레스저항능력과자기조절지수, 주의지수간상관분석결과 ) 비만인의스트레스저항지수, 자기조절지수, 주의지수간상관관계가있을것이다 라는가설을검증하기위하여상관분석을한결과표 5과같이지수간상관이있음을보여주었다.. 스트레스저항능력은활동리듬을통제할수있으며자기조절능력과무관하지않으며, 주의지수는면역력과관계가있다. 주의지수 (ATQ) 의비율은낮을수록바람직한점수이므로역상관을나타냈다. 주의지수와스트레스저항과는강한상관관계를나타냈으며, 면역력과스트레스저항과의연관성을시사한다. [ 표 5] 뇌기능간상관분석결과 [Table 5] Result of Correlation Analysis on the Brain Functions SRQ ATQ ATQ SRQ ATQ ATQ.208.209.202 227.208.92.755.633.209.92.648.724.202.755.648 825 4. 논의및결론.227.633.724 825 * p<.05, ** p<.0 본연구는비만인들을대상으로뇌파와비만도를측정하고비만도와뇌기능과상관성이있는지와비만인의뇌기능간상관관계를비교하였다. 또한, 주의지수와스트레스저항능력과자기조절능력을분석함으로써질병의유병율울예측비교분석하여비만의근원적인인식과방안을실제실험을통해밝혀보는데목적이있었다. 연구결과는다음과같다. 첫째, 비만도과정신적스트레스와유위미한상관관계가있었다. 둘째, 비만인의면역력을나타내는주의지수와스트레스저항능력과자기조절능력상관관계가있었으며, 특히주의지수와항스트레스간에는연관성 이높았다. 이결과는비만인들의체질량지수가높을수록스트레스저항능력이나면역력이떨어진다는것을확인하였다. [3] 의연구결과비만체형클리닉에내원한여성의우울및불안스트레스정도와의연관성에서식사장애고위험군일수록우울, 불안수준, 스트레스량이높다고하였다. [0] 의연구에서도바만인이휴식시심박동변이가감소하며직립자세교감신경활성도의증가비율이높고부교감신경의변화량이작았다고한다. 또한스트레스에대한반응도정상인과차이를보여연구의필요성을피력하였다. 결론적으로비만도가높을수록면역력이떨어지며스트레스저항능력이나자기조절능력이떨어진다. 이는정서적인불편함과더불어질병에대한이환율을높이는원인이된다고본다. 높은. 체질량지수, 체지방, 복부비만은여러질병에대한이환률을높이는조건으로평가되며. 당뇨병, 고지혈증, 고혈압및관상동맥질환등과같은여러대사질환뿐만아니라심리적으로개인을위축시킬수있는불안이나우울등을나타낼수도있으며전환반응등여러가지심리적인중요한건강문제와밀접한연관이있다 [0]. 주의지수 (Attention Quotient) 는뇌의각성정도와질병이나스트레스에대한저항력을나타내는지수로세타 (θ) 파의활성도를 SMR파 (2~5Hz) 의활성도로나눈값으로계산되며, 연령기준에따라뇌의각성정도를판단하는지수로사용되고있다. 주의지수가높게나타난다면뇌가맑게각성되어면역기능이높은상태에있다는것을의미한다. 항스트레스지수는스트레스에대한저항지수를뜻하는것으로정신적스트레스와육체적스트레스와의관계로써높을수록좋다. 지수간유의미한상관관계가있다는결과는비만도가높은비만인들이정신적긴장, 불안, 흥분상태뿐만아니라육체적인긴장이나질병과관련이높다는것을의미한다 []. 또한비만인들이일상생활에서겪는가장큰스트레스인신경증의정도나심리적불편함이높다는것을의미한다 [2]. [2] 의연구에서비만인들이스트레스대처유형이나대처의정도가일반인과다르다고하였다. 본연구의결과여러가지체중을감소시키는노력을시도함에있어서비만의해결과예방적차원에서자극, 체내의생리, 생화학적변화, 정신활동에긍정적인효과를제공하는데중요한지표가되었다고사료된다. 또한제증상으로인하여본인은물론이고가족에게까지불편함이증대함으로이를개선하여삶의질을높이는데기여하리라기대한다. 제언으로지속적인효과검증이요구된다. 2953
한국산학기술학회논문지제 3 권제 7 호, 202 Reference [] K J. Bak, "A Study about an Obesity Brain Quotient by Brain Measurement and Difference in Age: J. Kor. Soc. Vol.3. No. 2 p.497-506. [2] J. W, Bhun, Bibliographic Study on Obesity A master s thesis Wonkang University 998, [3] S. Y. Park, The Rrelationship Between Eating Attitud e and Level of Depression, Anxiety and Stress of Wo men Wisiting Weight Management Clinic, A master s thesis Yonsei university. 2006. [4] E. O. Yang "Relationship between obesity and Body I mage on Depression among Women": A master s thesis Ajou university School of Public Health. 2009. [5] D. S. Kim, C. O. Choi, Electroencephalogram Ins pection learning, Seoul: Korea medical, 200. [6] K. J. Bak, B. Y, Park, S. K., Ahn A Study on the effects of one's blood type on emotional character of children, The Korea Academia-Indust rial Cooperation Society 9(6), pp.88-824. 2008c. [7] P. W. Park, The Foundation of Neurufeedback, Seoul: Korea Research Institute Jungshin Science, 2005. [8] Y. J. Kim, "Development of Brain Circulation Learning Model Based on EEG Analysis of Learning Activities". Unpublished Doctoral Dissertation, Seoul National University, 2000. [9] K J. Bak, A Study on the Effects of Neurofeedback Training on the Resistance Stress of Children, The Korea Acdemia-Industrial Cooperation Society, (3), pp. 066-07, 200a. [0] J. A. Kim Obesity and Heart rate variability: Korea university ph, D 2002. [] S. K. Ahn, K.J. Bak, The Effect of Brainwave Training on Students Acadamic Achievement & Ability of Resisting Stress), - for the Primary Student - The Korea Academia--Indus strial Cooperation Society, 0(0), pp. 2952-2958, 2009. [2] I, Y. Han, "Obesity and Depression in Women at an Obesity Clini"c: KAMJE vl n0,n4 PP.47-53.200. 김선형 (Sun-Hyung KIM) [ 정회원 ] 984년 2월 : 숙명여자대학교불어불문학과학사 202년 2월 : 서울불교대학원대학교뇌학과석사 202년 4월 : 서울벤처정보대학원뇌과학박사과정 20년 2월 ~ 현재 : ( 주 ) 브레인닥터책임연구원 < 관심분야 > 뇌과학, 뉴로피드백, 사회복지, 상담심리 이선규 (Seon-Gyu Yi) [ 정회원 ] 987년 2월 : 중앙대학교국제경영대학원 ( 경영학석사 ) 2004년 2월 : 건국대학교대학원경영학과 (MIS전공) ( 경영학박사 ) 977년 2월 ~ 982년 0월 : 한국전력공사전자계산소 982년 0월 ~ 993년 7월 : 엘지칼텍스가스 전산부 993년 2월 ~ 995년 4월 : 한국컴퓨터솔루 995년 5월 ~ 999년 2월 : 한진정보통신 2005년 3월 ~ 현재 : 서울벤처정보대학원대학교경영학과교수 < 관심분야 > MIS, ERP, SCM, e-biz, 시스템분석및설계, 프로젝트관리, 뇌과학, 등... 백기자 (Ki-Ja Bak) [ 정회원 ] 2002 년 2 월 : 중앙대학교사회개발대학원 ( 보건학석사 ) 2008 년 2 월 : 서울벤처정보대학원대학교경영학박사 ( 뇌과학전공 ) 2005 년 0 월 ~ 2009 년 2 월 : 뉴로피드백뇌훈련센터센터장 2009 년 2 월 ~ 202 년 2 월 : 서울불교대학원대학교초빙교수 20 년 2 월 ~ 현재 : ( 주 ) 브레인닥터연구소장 20 년 2 월 ~ 현재 : 서울벤처정보대학원대학교겸임교수 < 관심분야 > 뇌과학, 뉴로피드백, 자기주도학습 2954