과호흡 전 5분동안은 델타파가 80%, 그 다음 세타파, 알파파, 베타파 순서이다. 과호흡 평가는 일정 수준 보다 높은 과호흡에서 뇌파 변화를 지표로 사용할 있을 것으로 기대된다. pCO2변화는 과호흡 상태에서 가장 민감하게 뇌파에 반영되는 것으로 생각된다. 연구를 통하여 델타파와 알파파의 변화를 설명했던 이전 결과와 다르게 전두부 베타파의 감소는 전체적인 뇌파의 속파가 줄어든다는 것을 의미하며 과호흡에서 뇌파는 서파한다는 결과라 할 수 있다.
<h1>결과 및 고찰</h1> <h2>쥐의 체중, 과호흡 전의 뇌파 변화</h2> <p>본 실험에 사용된 쥐의 체중은 전체 평균이 \( 259 \pm 12 \mathrm{~g} \) 이었으며, 각 그룹간 체중에 유의한 차이는 없었다(Table 2). 쥐는 Urethane으로 마취 하여 뇌파를 처음 10분 동안 측정하였으며 그 결과를 Table 3에 나타내었다. 대체로 수면시의 패턴과 비슷하게 델타파가 모든 부위에서 우세하게 나타났는데, 상대 파워 분석을 하여본 결과 델타파가 \( 70 \% \) 이상을 점유하는 모습 을 보였고 세타, 알파, 베타가 그 뒤를 이었다. 델타파는 수면 시에 \( 70 \% \) 이상을 점유하는 파인데, Urethane 마취 시에도 나타나고 있으며, Propofol 등의 다른 마취 약물을 사용한 타 연구 결과와도 비슷하였다. Urethane은 신경전달물 질에 대한 작용이 비교적 적고 실제 뇌파 측정 시에 자연 수면 과 비슷한 양상을 보여줌으로써, 뇌파의 연구에 비교적 간섭 현상을 보이지 않는 마취제라고 할 수 있다. 한편 인공호 흡기를 장착하기 위하여 기관 절개와 삽관을 실시하였으며 이에 따라서 쥐의 뇌파가 영향을 받는지를 살펴 본 결과, 유의 한 차이가 발견되지 않았다(Table 3). 이를 통해 기관절개술은 뇌파에 별다른 영향이 없었음을 알 수 있다.</p> <p>과호흡 전의 5분 동안에 기록된 뇌파의 결과는 Table 4,5에 있다. 뇌파는 과호흡 전까지 모든 군에서 이전 10분 동안에 측정한 결과와 비교하여 유의적인 변화가 없었다. 이러한 결과는 미리 설정한 CONT 그룹의 환기량 수준이 자연호흡과 유의적인 차이가 없음을 의미한다. Fig.1A의 FFT분석은 V300 그룹의 쥐 한 마리의 과호흡 전 5분 동안 기록된 뇌파의 분석이다. FFT는 뇌파 파형을 시간이 아닌 주파수 별로 분석하는 방법으로 각 영역대의 뇌파가 어느 정도 나오고 있는지 직관적으로 알 수 있으며, 이 분석을 바탕으로 실제 파워값을 적분 을 통해 구할 수 있다. 과호흡 전 5분 동안의 결과는 델타파가 평균 \( 80 \% \) 정도로 우세한 모습을 보여주고 있으며 세타, 알파, 베타 순으로 그 비율이 높았다.</p> <h2>과호흡의 전두부 뇌파변화</h2> <p>Fig. 1B는 동일한 쥐가 과호흡을 하는 5분 동안에 측정한 FFT분석 그림이다. Fig. 1A와 비교하여 과호흡 중에 낮은 주파수 대역의 파인 델타가 4개 채널에 걸쳐서 증가한다는 사실을 확인 할 수 있었다. 과호흡 시에 주로 어떤 지표가 유의한 변화를 보이는지 각 그룹간의 차이를 one way ANOVA test로 분석하였다. 두정부의 파워는 실험군 간에 유의적인 차이가 없었다(Table 4). 그러나 Table 5를 보면 전두부 파워에서 델타, 세타, 알파 베타의 모든 뇌파 파워가 그룹간에 유의한 차이가 있었다 \( (\mathrm{p}<0.05) \). 이를 통해 전두부의 뇌파파워가 그룹간에 차별화되는 지표임을 알 수 있었다. 전두부 뇌파만 유의한 변화로 관찰되는 것은 fMRI를 이용한 타 연구결과에 따르면, 과호흡 중에 변화하는 pCO2변화에 전두엽이 가장 민감하여 뇌파의 변화를 유의하게 반영하는 것으로 생각된다. 따라서 전 두부 파형을 대상으로 각 그룹별로 변화 양상을 살펴보았다. CONT그룹과 V240 그룹에서 뇌파의 변동을 각각 paired \( t \)-test로 비교하여 본 결과, 유의한 변화가 관찰되지 않았다. 대뇌 혈류량을 관찰한 연구에서도 심하지 않은 과호흡의 경우 생리학적 변화가 미미하다고 보고하고 있는데, 이는 비과호흡 그룹인 CONT 그룹과 준과호흡 그룹인 V240그룹에서 유의한 뇌파 변화가 유도되지 못하였음을 설명하여 준다. 그러나 V300 그룹에서는 전두부 파워가 각 영역별로 유의하게 증가 및 감소하는 변화를 관찰할 수 있었다 \( (\mathrm{p}<0.05) \). 따라서 적정 수준의 호흡량으로 과호흡을 하였을 때에는 유효한 뇌파의 변화가 유도됨을 시사한다. V300 그룹에서 델타파워는 0.761에서 0.859 로 약 \( 12.8 \% \) 증가하였다. 한편 세타 파워는 0.150에서 0.088로 약 \( 41.3 \% \) 감소, 알파 파워는 0.035에서 0.018로 \( 48.6 \% \) 감소, 베타 파워는 0.031에서 0.018로 \( 41.9 \% \)가 감소하였다. 델타파는 주로 수면 중에 나타나게 되는 서파로 뇌의 활성이 비교적 낮은 상태를 의미한다. 알파파는 명상을 할 때나 눈을 감고 있을 때 나오는 속파의 일종이다. 과호흡에 의한 뇌파의 변화는 신경생리학적으로 정확히 설명되어 있지 않지만, 현재까지 밝혀진 바에 의하면 과호흡은 결과적으로 환 기량을 증가시켜서 보다 많은 산소를 폐포에 공급하게 된다. 이에 따라 이산화탄소는 상대적으로 평소보다 감소하게 된다. 결국 혈액 내의 이산화탄소 감소로 인해 혈액에 탄산이온이 적어져 알칼리화가 일어나는 탄산부족증(Hypocapnia)이 발생한다. 이 때문에 대뇌의 혈관이 수축하게 되어 전체적인 혈액공급량과 혈압이 감소하게 된다. 또한 pH의 상승은 해당과정의 효소들을 촉진하는 결과를 가져와 세포들의 생화학적 상태도 변화 시켜, 이 때문에 델타 및 세타와 같은 서파가 증가하는 형태로 뇌파가 변하게 된다. 본 연구에서의 델타는 증가, 그 외의 뇌파는 감소하는 양상으로 나타난것은 타 연구와도 동일하나, 세타파가 감소하는 것은 차이가 있었다. 이러한 현상은 대뇌 피질과 해마의 연관성이 깊기 때문인 것으로 생각된다. 이런 해부학적 특성상 세타 리듬이 해마의 세타 리듬을 반영하게 되는데 해마의 세타 리듬은 정상 수면 때 보다 Urethane 마취시 주파수가 낮아진 다는 보고가 있다. 전반적으로 모든 그룹에서 세타파의 감소는 이러한 변화가 대뇌로 반영되어 측정된 것으로 생각된다.</p> <p>이상의 결과에서 일정 수준 이상의 과호흡을 실시 하였을 때, 전두부 델타파와 알파파의 유의한 변화는 과호흡 평가의 유용한 지표가 될 것으로 사료된다. 이전 연구 결과들은 델타 파의 증가와 알파파의 감소만을 설명하고 있고 베타파는 다루고 있지 않는데, 본 연구 결과에서는 베타파가 유의적으로 감소하는 결과를 보였다. 베타파는 네 가지 뇌파 형태 중에 가장 빠른 속파로써 대체로 전두엽에서 잘 관찰되며 대뇌의 활발한 움직임과 연관이 있다. 본 연구에서 나타난 전두부 베타파 파워의 감소는 뇌파의 전체적인 구성에서 속파가 줄어든 다는 것이며, 이는 뇌파가 과호흡 시에 서파화 된다는 이전의 연구 결과들과 동일한 결과라고 할 수 있다.</p>