수면 뇌파-기능자기공명영상 동기화 측정과 신호처리 기법을 통한 수면 단계별 뇌연결망 연구

Abstract

목 적:본 연구는 전수면주기동안 수면단계에 따른 전체뇌영역과 수면 관련 뇌영역들의 뇌기능 연결망의 변화를 살펴보기 위해 동기화된 뇌파(EEG)-자기기능공명영상 (fMRI)를 전 수면 주기 동안 측정하고 신호처리 기법을 사용 함으로수면단계에따른뇌연결망의탐구가가능함을살펴 보기 위해 수행되었다. 방 법:정상 성인 피험자 5인을 대상으로 6~7시간의 수 면동안 MRI 기계 안에서 안전도, 심전도, 근전도와 EEG- fMRI를 측정하였고 EEG에 발생한 MRI 자장 변화 잡음과 심박관련 잡음을 제거하였다. fMRI에서는 피험자의 움직임 에 의해 발생하는 영상 왜곡을 보정하는 부분볼륨활용기법 을 제안하여 사용하였다. 잡음이 제거된 수면중 fMRI에 독 립성분분석기법을 적용하여 뇌 전체를 68 영역으로 구획하 여 수면 연구에 적합한 뇌 구획 지도를 만들고 이를 바탕으 로 각 구획들간의 연결성을 계산하였다. 수면관련 뇌심부 영 역을 선택하여 연결망 분석을 수행하였다. 결 과:뇌파를 비롯한 수면 생리적 신호들은 잡음 제거 의 방법을 이용하게 되면 수면단계설정에 문제가 없으며 수 면 단계별 뇌 연결망 연구가 가능함을 보여 주었다. 뇌연결 망 분석에서 수면 관련 뇌심부 연결망은 렘과 비렘수면에 따라 다른 특성이 나타나는데 비렘수면에서 전반적으로 높은 연결성을보였다.대뇌를포함한전체뇌연결망의경우각 성에 비해서 수면 중에 뇌 연결성이 떨어지는 양상을 보였다 (Kolmogorov-Smirnov 검정 ; p < 0.05, Bonferroni cor- rected). 결 론:본 연구를 통해서 장시간 수면 EEG-fMRI 측정 과 수면단계설정이 가능하고 신호처리 기법을 통해서 보정 하게되면뇌기능연결망을이용한전체수면뇌연구가가 능함을 시사한다.