뉴로피드백 최적 훈련법
뉴로피드백이라는 용어는 아직까지 국내에선 일반인들에게나 환자, 의료진, 또는 연구진들 모두에게 생소합니다. 또한 현재까지의 국내자료들은 피상적인 개념수준 정도만 언급되어 있어 자세한 정보를 얻기가 힘들며, 외국논문들은 전문용어로 설명되어 있어 내용이해가 어려워, 아직까지는 마땅히 뉴로피드백에 관한 세부지식을 접하기 힘든 실정입니다.
뉴로피드백 훈련이란, 자신의 뇌에서 발생한 뇌파정보를 활용하는 뇌파훈련으로, 보통 정상인의 경우엔 잠재능력 향상을 목적으로 환자의 경우엔 임상증상 개선을 목적으로 시행하게 됩니다. 참고로 뇌파(EEG)는 항상 살아있는 뇌에서 끊이지않고 자연발생하고 있는, 보통 1초에 50번이하로 진동하는 uV수준의 미약한 전기적 신호를 의미합니다. 이는 뇌를 구성하는 흥분성 신경세포와 억제성 신경세포들의 복잡한 상호작용 결과로 나타나는 여러가지 진동성분들로 이루어진 신호입니다.
이러한 성분들 중 보통 1초에 4번미만(0-4Hz)으로 아주 느리게 진동하는 성분을 델타파라고 부르며 4-8Hz진동은 쎄타파라고 부릅니다. 8-13Hz진동리듬은 알파파라고 부르며 뇌파의 고유리듬이기도 합니다. 상대적으로 빠른 진동성분에 속하는 13-30Hz는 베타파, 30-50Hz는 감마파라고 부릅니다. 뉴로피드백 훈련시 베타파는 12-15Hz(SMR), 15-20Hz(Mid-Beta), 20-30Hz(High-Beta)인 3부분으로 더 세분화되어 활용되기도 합니다. 일반적으로 델타,쎄타는 수면,마취,졸림과 같이 의식이 저하되는 상태에서 우세해지며, 알파는 안정상태, 느린 베타는 집중상태, 빠른베타는 정서불안 및 각성상태, 감마는 복잡한 계산,추리,판단과 같은 고도의 인지작업시에 우세해지는 것으로 알려져 있습니다.
그렇다면 최고의 잠재능력(peak performance)계발 및 실질적인 임상증상개선을 이끄는 성공적인 뉴로피드백 훈련의 핵심 노하우는 무엇인가?
첫째, 뉴로피드백 프로토콜은 객관적인 뇌파 평가결과에 의존하여 결정되어야 합니다.
과거 90년대까지 각종 임상질환별 뇌파훈련 절차에 대한 다양한 제안들이 시도되었으며, 어떤 경우엔 같은 질병에 대해 반대되는 훈련법들이 제안되기도 하였습니다.
특히 각 질환별 획일화된 절차위주로 진행되어 여러 질환이 섞여있는 경우엔 어떤 절차를 따라야하는지 난감한 경우들이 속출하였으며, 구체적인 절차제안이 없는 임상질환에는 어떻게 진행해야 하는지 혼란스럽기까지 하였습니다. 즉, 초창기 뉴로피드백 프로토콜은 Tansey,Lubar,Othmer등과 같은 몇몇 연구자를 중심으로 여러가지 방법들이 제안되었으며 다른 연구자들은 막연히 그들의 프로토콜을 획일적으로 따라해보며 임상사례를 살펴보는 분위기였습니다. 이들이 제안한 여러가지 프로토콜 중 공통적인 부분만을 추려보면 두 가지 요약됩니다. 하나는 뇌파의 느린리듬을 강화하고 빠른리듬은 억제시키는 이완프로토콜(relaxation-protocol)이며 나머지 하나는 빠른리듬을 강화하고 느린리듬은 억제시키는 집중프로토콜(attention-protocol)입니다. 이러한 공통된 두 프로토콜은 이후 Ratio-Index의 도입과 정량적 뇌파진단기반 프로토콜에 의해 계속 발전해나가게 됩니다.
그러나 획일적이면서 세분화되어있는 프로토콜들은 이후 실험들에 의해 세분화의 의미가 무효화되면서 점차 사장되어가는 분위기입니다. 예를들면 Othmer그룹이 주장한 ADD환자의 획일적 프로토콜은 충동성이 동반된 환자의 경우, C4/SMR프로토콜(C4에 전극을 부착하고 12-15Hz을 강화,쎄타나 H-beta억제)을 적용해야하며 그렇지 않은경우엔 C3/Beta(C3에 전극을 부착하고 15-18Hz를 강화,쎄타나 H-beta억제)시켜야 한다는 것입니다. 하지만 이후 T.Rossiter등에 의한 잘 설계된 C4/SMR과 C3/Beta 프로토콜 비교실험결과, 서로 다른 프로토콜임에도 불구하고 C3와 C4부위에 동일한 수준으로 쎄타가 감소하고 12-15Hz성분은 약간 증가하고 15-18Hz성분은 변화없는 형태의 동일한 뇌파변화패턴이 보고되면서 획일적이면서 지나치게 세분화된 프로토콜을 점차 힘을 잃어가고 있습니다. 따라서 이처럼 혼란된 시기에 뉴로피드백 훈련을 새로운 임상에 접목해보려던 치료사들 중 대부분은 '뉴로피드백 훈련이란 어려운 것이구나'라는 막연한 편견을 갖게 되는 경우가 많았습니다.
하지만 2000년대에 들어서면서 과거 우후죽순 제안된 획일화된 프로토콜들이 지닌 문제점들의 해결방안으로, 뉴로피드백 protocol은 특정한 임상질환명에 의존하기보다는 피검자의 정량적 뇌파진단(Quantitative EEG Assessment) 결과에 의존하여 결정되어야 한다는 제안이 주류를 형성하게 됩니다. 즉, 피검자 뇌파의 정량적 분석(QEEG, Quantitaive EEG)을 통해 통해 표준범위(Normative Database, -1SD~+1SD)를 벗어난 비정상 뇌파지표들을 찾아서 이들을 건강한 방향으로 조정하는 훈련이 해당 피검자의 맞춤처방된 뉴로피드백 프로토콜이 됩니다. 따라서 훈련사들은 환자의 뇌파만 검사하면 어떠한 훈련을 시켜야 하는지 아무런 혼란없이 확신있게 바로 결정할 수 있게 됩니다. 예를들면 어떤 ADHD환자의 정량적 뇌파진단 결과 전두엽에서 베타(12-20Hz)에 대한 쎄타(4-8Hz)파워의 비율(Beta/Theta-Ratio)인 이른바 신경생리학적 집중지표가 표준범위보다 낮게 나왔다면, 이 환자는 이상부위(본 예에서는 전두엽)에 전극을 부착하고 이상지표(본 예에서는 Beta/Theta-Ratio)에 대한 정보를 실시간 피드백 받으면서 자발적인 노력에 의해 해당 지표를 정상수준까지 높이는 맞춤훈련을 받게 됩니다.
정량적 뇌파진단이 뉴로피드백 프로토콜 결정의 핵심이 되면서, 다양한 정량적 뇌파지표들이 자연스럽게 뉴로피드백 훈련지표로까지 점차 확장활용되고 있는 추세입니다. 과거에는 뉴로피드백 훈련지표의 대부분이 쎄타,알파,SMR,베타,감마와 같은 특정 주파수리듬의 절대 또는 상대파워(Absolute or Relative Power)이며, 진단결과에 따라 비정상적으로 낮은 리듬성분은 강화시키고 동시에 지나치게 높은 리듬성분은 억제시키도록 조정하는 훈련이 프로토콜의 주류를 형성하였습니다.
요즘에는 서로 다른 리듬의 강화와 억제의 개념을 효율적으로 통합한 리듬간 비율지표(Ratio-Index)가 정량적 진단과 뉴로피드백 훈련지표, 매 훈련결과 검증지표로 선호되고 있습니다. 대표적인 예로 쎄타를 억제시키고 베타를 강화시키는 훈련의 경우 Beta/Theta-Ratio와 같이 억제리듬은 분모, 강화리듬은 분자에 두는 비율방식으로 2~3개의 관련지표를 한 개의 지표로 통합시킴으로써 강화라는 한 방향성의 일관된 목표설정이 가능해지며, 무엇보다도 목표하는 방향으로의 변화정도가 더 큰 폭으로 피드백되어지므로 기존 과거방식에 비해 자발적 훈련효과가 더 높다는 장점이 있습니다.
또한 좌/우 비대칭성(Asymmetry)지표에 의한 뉴로피드백 훈련도 급격히 증가하고 있습니다. 특히 전두엽의 Asymmetry지표는 우울증과 같은 정서관련 장애시에 심한 비정상 값을 보이므로 정서장애 치료시에 선호되고 있습니다. 참고로 최근 연구논문들에서는 상기 스펙트럼 지표들 이외에도 서로 다른 뇌부위간의 위상동기화도(coherence), 대뇌피질의 cortical excitability를 반영하는 SCP(Slow-cortical potential), 뇌파각성 수준을 반영하는 SEF(Spectral Edge Frequency)와 같은 진단지표들도 뉴로피드백 훈련에 적극 도입되고 있으며, 기존 스펙트럼 지표들에 비해 더 우수함을 제시하기도 합니다.
특히 SCP-negativity는 간질환자에게서 비정상적으로 강화되어 있어 이러한 질환치료에 SCP negativity억제 feedback을 시행하기도 합니다. SCP-feedback은 기존의 SMR나 M-Beta지표를 강화시키는 뉴로피드백 훈련보다 개선효과가 뛰어나 점차 더 선호되어 가는 분위기입니다. 한편 인지능력이 떨어져 있는 사람에서는 SCP-negativity가 약화되어 있어 오히려 이를 강화시키는 SCP-feedback을 시행하기도 합니다. 전두엽의 coherence지표는 단기기억능력을 반영하므로 이 지표가 비정상적으로 낮은 환자의 경우엔 기억력 개선을 위한 feedback지표로 활용하기도 합니다.
뇌파각성을 반영하는 SEF지표는 만성피로와 같이 뇌각성 수준이 낮은 환자군에게서 비정상적으로 낮게 나타나므로 이를 정상화하기 위한 SEF-강화훈련을 시행할 수 있습니다. 이 외에도 P300진폭이 낮은 환자들에겐 P300-feedback을 시도하고, Alpha-Entropy가 비정상인 환자들에게는 entropy-feedback을 시행하는 등...지금도 전세계 연구자들에 의해 더 효과적인 뉴로피드백 훈련법에 대한 임상연구가 활발히 진행되고 있습니다.
둘째, 정량적 뇌파평가(Quantitative EEG Assessment) 결과는 재현성이 높아야 합니다.
훈련 전 시행되는 피검자의 뇌파진단은 이후 몇 달동안 시행할 뉴로피드백 훈련프로토콜을 결정하는 매우 중요한 단계인만큼, 피검자 뇌파상태에 대한 일관된 결과를 얻을 수 있는 것이어야 합니다.
이를 위해서는 무엇보다도 재현성이 높은 정량적 뇌파진단툴를 이용하여야 합니다. 최소한 확보되어야 하는 재현성 수준은 연속으로 2-3번 측정해도 뇌파지표 진단결과가 유사해서 훈련프로토콜 결정에 혼란이 생기지 않아야 합니다.
따라서 진단기능은 피검자의 뇌상태의 자유도가 자연스럽게 잘 통제되는 엄격한 프로토콜에 따라 진행되어야하며, 뇌파에 혼입되기 쉬운 잡파들(눈움직임에 의한 안전도 잡파, 몸움직임에 의한 느린 기저선 출렁임과 근전도잡파)에 큰 영향을 받지않도록 분석지표들이 설계되어 있어야 반복진단시의 오차범위가 줄어들어 재현성 높은 정확한 검사결과를 획득하실 수 있습니다.
한편, 진단 또는 훈련시 사용되는 정량적 뇌파지표들은 정상표준범위가 함께 제시되어 있는 것이 좋습니다. 표준화된 결과수치는 분석된 뇌파지표값들이 정상그룹에 비해 높은 편인지 낮은 편인지를 객관적으로 판단할 수 있는 정확한 통계기준을 제시하므로, 뇌파진단시 훈련지표 결정의 핵심인 비정상 뇌파지표 파악을 가능하게 합니다. 또한 뉴로피드백 훈련시에도 해당 훈련지표의 명쾌한 목표레벨 결정과 매 훈련시 목표달성 수준에 대한 객관적인 평가를 가능하게 합니다.
셋째, 목표하는 방향으로의 실질적인 뇌파변화가 일어났는지 정량적으로 점검해야 합니다.
왜냐하면 실질적인 정상화된 뇌파변화가 장기간 지속되는 임상증상 개선을 보장하기 때문입니다.
뉴로피드백 프로토콜의 구성요소 중 훈련지표는 뇌파진단결과에 의존하여 제각각 다르게 결정되지만, 훈련빈도, 훈련시간 및 총 훈련횟수는 거의 공통적이라고 할 수 있습니다. 즉, 훈련빈도는 매주 2-3회정도 지속적이고 규칙적으로 시행되며 1회 뇌파훈련시간은 총 30분정도로 할당됩니다. 정상성인의 경우 15분씩 2-session으로 구성해도 좋으나 어린이나 환자의 경우엔 10분씩 3-session 이 적합한 것으로 권장되고 있습니다.
총 훈련횟수는 임상질환 치료의 경우 40회~60회, 정상인의 잠재능력 향상을 목적으로 한 경우엔 20~40회 정도를 시행하고 있습니다. 보통 3개월~ 6개월 정도의 긴 훈련기간이 요구되는 데, 이는 목표수준까지의 뇌파지표상승에 15회정도 필요하며 이 지표의 오르락내리락하는 편차를 줄여가는 과정에 10회정도 소요되며 나머지 횟수들은 이러한 강화된 뇌파변화를 안정적이고 장기적으로 굳히고자하는 목적으로 시행하게 됩니다.
이처럼 완성된 뉴로피드백 훈련에 대한 추적연구들에 의하면 획득된 뇌파조율상태는 적어도 20년이상은 그 효과가 유지되는 것으로 보고되고 있습니다. 더 장기적인 추적연구는 아직 이뤄지지 못한 상태이긴 하지만, 대부분의 연구자들은 뉴로피드백 훈련에 의해 획득된 자발적인 뇌파조정능력은 자전거타는 기술과 같이 몸으로 직접 체득한 기술이기 때문에 잘 잊혀지지않고 계속 지속될 것으로 추정하고 있습니다.
주의할 점은 무조건 훈련시간을 길게하고 훈련횟수만 늘린다고 해서 누구나 저절로 목표했던 뇌파변화기 이뤄지진 않는다는 점입니다. 뉴로피드백 훈련은 원리상 훈련자의 역할이 가장 강조되는 훈련인만큼, 당사자의 정확한 목표의식과 자발적이고 적극적인 노력이 동반되어야 매 훈련시마다 성공적인 뇌파변화를 유도할 수 있습니다. 따라서 자발적인 노력이 불가능한 환자나 매우어린 아동의 경우 실질적인 뇌파변화가 동반된 성공적인 뉴로피드백 훈련결과는 기대하기 어렵습니다.
또한 뉴로피드백 훈련시 수치모드,그래프모드,그림모드,게임모드 중 어떤 방법으로 진행하느냐는 그다지 중요하지 않습니다. 물론 집중강화 훈련의 경우 게임모드와 같이 좀 더 흥미진진한 방식이면 훈련시 자발적인 집중유도가 더 쉬워진다는 편리성이 있어 좀 더 화려한 그래픽이나 점차 복잡한 상호작용을 요하는 게임방식으로 진화해나가는 추세이긴 하지만, 주의할 점은 게임과 같은 자극이 제시되지 않은 상태에서도 자발적인 노력에 의해 목표수준의 집중뇌파 상태를 유지할 수 있게하는 것이 뉴로피드백 훈련의 핵심임을 잊어서는 안됩니다.
즉, 뉴로피드백 훈련의 궁극적인 목표는 훈련뇌파지표가 오르락내리락하지않고 안정되게 목표수준을 유지할 수 있도록 뇌의 장기적인 변화(Long-Term Potentiation)를 일으키는 것입니다. 따라서 뉴로피드백 훈련이 성공적으로 완료되어가는지를 판단하기 위해서는 목표했던 방향으로의 실질적인 뇌파변화가 일어나고 있는지, 해당 뇌파지표 레벨을 객관적으로 점검하면서 진행하여야 합니다.
90년대 초까지의 과거 연구들에서는 뉴로피드백 훈련효과를 다양한 임상증상 개선보고나 학교성적, TOVA검사, CPT검사, IQ검사, 성격검사, 우울증수치 향상과 같은 간접적인 지표들로만 입증하는 경우가 많았습니다. 이는 뇌파를 변화시키는 것이 목적인 뉴로피드백 훈련이 피험자 그룹의 실질적인 뇌파변화에 대한 정보는 제외하고 우회적인 정보들만 제공한다는 냉소적인 비난들을 받게됩니다. 이는 더 나아가 과거 보고되었던 뉴로피드백의 긍정적 훈련효과들이 모두 플라시보 효과가 아니냐라는 의구심을 받게 되면서 뉴로피드백 연구는 학계에선 여전히 비주류로 머물러야만 했습니다.
그러나 90년대 중반이후, 뉴로피드백 훈련 전/후 목표한 방향으로의 유의미한 신경생리학적 뇌파지표들의 정량적 변화정보도 본격적으로 추가되기 시작합니다. 또한 20여명이상의 피험자군과 대조군도입, blind 실험설계기법 도입과 같은 더 체계적이고 객관적인 임상연구에 의해 뉴로피드백 훈련효과들이 입증되기 시작하면서 그 동안 Case Study수준으로만 머물러있던 뉴로피드백 연구는 재조명을 받게 됩니다. 특히 2000년대에 들어서면서 뉴로피드백 연구결과는 impact지수가 높은 정통 관련질환분야 학회지들에도 점차 많이 보고되어지고 있으며 약물을 사용하지 않는 신치료법으로 관심을 받으며 점차 주류를 형성해가고 있는 추세입니다.
현재까지 보고된 임상사례들을 정리해보면 다음과 같습니다.
주의력결핍, 뇌졸증, 외상에 의한 뇌손상, 자폐, 만성피로,우울증, 치매, 건망증, 중금속 중독질환들에서는 약화되어져 있기쉬운 뇌의 attentional process를 강화시켜 집중능력을 정상화시킬 뿐만아니라 부가적으로 기억,지각, 추리/판단과 같은 attentional process에 영향받는 전반적인 인지기능 개선효과를 얻기위해 집중강화 뉴로피드백 훈련을 시행하고 있습니다.
현재까지 선호되는 집중강화 뉴로피드백 훈련은 대부분 전두엽이나 두정엽의 12-20Hz(SMR과 Mid-Beta)에 해당하는 집중리듬은 강화시키고 동시에 4-8Hz(Theta)에 해당하는 각성저하리듬은 약화시키는 Ratio-feedback프로토콜입니다. 참고로 몇몇 연구에서는 12-20Hz의 강화리듬영역을 12-18Hz,16-20Hz,12-15Hz,15-18Hz와 같이 일부영역만을 세분화하여 사용하기도하나 장기간의 훈련결과 실 뇌파변화측면에서는 통계적 유의미한 차이가 보이지 않아서 추가적인 세분화는 큰 의미가 없는 것으로 인식되고 있습니다. 최근 연구들에서는 명상과 같은 집중상태와 기억력을 높이는 coherence-feedback, 선택적 주의집중과 인지능력을 높이는 P300-feedback, 주의경계능력과 인지속도를 높이는 SCP-feedback등..과 같이 인지기능 개선을 동반하는 집중강화 뉴로피드백 훈련들이 시도되고 있습니다.
불안장애, 과잉각성, 급성스트레스, 약물중독, 두통, 만성통증, 자가면역 질환들에서는 약화되어져 있기쉬운 뇌의 relaxation process를 강화시켜 뇌의 안정성과 항상성 조절기전을 정상화시킴으로써 이와 관련된 여러가지 임상증상을 개선시킬 목적으로 두뇌이완 뉴로피드백 훈련을 시행하고 있습니다. 현재까지 선호되는 두뇌이완 뉴로피드백 훈련은 전반적인 뇌부위에 대해 8-13Hz(Alpha)에 해당하는 뇌파고유리듬은 강화시키고 동시에 20-30Hz(High-Beta)에 해당하는 정서적인 불안리듬은 약화시키는 Ratio-feedback프로토콜입니다. 더 깊은 이완이 필요한 환자의 경우에는 더 느린 4-8Hz(쎄타)리듬까지 강화시키기도 합니다. 최근 연구들에서는 뇌의 각성수준을 낮추는 SEF-feedback, MEF-feedback, 뇌의 안정성을 높이는 Alpha-Entropy feedback 등..과 같은 두뇌이완 뉴로피드백 훈련들이 시도되고 있습니다.
우울증,조울증,인격장애,정신분열 질환들에서 전두엽 뇌파리듬의 좌/우균형이 깨어져서 야기되는 기질적인 뇌의 정서관련 조정능력(affective regulation)의 부족을 개선시킬 목적으로 전두엽에 전극을 부착하고 좌,우뇌 뇌파리듬의 불균형을 해소시키는 좌우뇌균형 뉴로피드백 훈련이 선호되고 있습니다.
이외에 여러 질환이 섞여있는 경우나, 불면증, 게임중독, 이명과 같이 다양한 원인들에 기인한 질환들은 뇌파진단결과에 의해 집중강화나 두뇌이완훈련,좌우뇌 균형훈련 중 하나 또는 여러 개가 모두 선택되기도 합니다.
현재까지 보고된 내용들에 따르면 장기간의 뉴로피드백 훈련을 통해 목표했던 방향으로의 실질적인 뇌파변화가 성공적으로 달성되는 확률은 약 60-70%수준이며, 원하는 방향으로의 실질적인 뇌파변화가 일어난 그룹이 그렇지 않은 그룹에 비해 임상증상 개선효과가 유의미하게 증가하였습니다. 또한 이러한 성공적인 뉴로피드백 훈련그룹의 임상증상 개선효과은 기존 약물치료 그룹과 비슷한 수준으로 높았습니다. 오히려 약물치료 그룹보다 개선효과가 장기간 지속되면서 부작용 염려가 없다는 장점이 있어 기존 약물치료보다 더 선호되는 신치료법으로서의 가능성이 조심스럽게 언급되고 있습니다. 하지만 해당질환 관련 의료계들의 공식적인 입장은 약물치료가 효과가 없거나 심각한 부작용이 동반되는 환자들에 한해서만 대체치료 차원에서 뉴로피드백 훈련도입을 권고하고 있는 실정입니다.
요즈음은 질병치료 목적이 아닌 정상인의 잠재능력 향상을 위해서도 뉴로피드백 훈련이 많이 활용되는 추세입니다. 특히 대회나 공연을 앞둔 운동선수,음악가와 같은 예술가들 뿐만 아니라 뇌의 정보처리기능이 많이 요구되거나 시험불안이 있는 수험생들의 Peak Performance향상에 대한 임상사례들이 많이 보고되고 있습니다.
