해당 글은 "뇌파 분석의 기법과 응용:
기초에서 임상연구까지 [대학뇌파연구회]"를 기반으로 작성하였습니다.
먼저, 뇌파란 무엇일까?
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뇌
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파..?
"뇌파는 활동(활동전위)할 때 발생하는 전류의 흐름이다!"
우리는 언제 뇌파를 알게 되었을까?
뇌파의 발견
1875년, 1877년 영국 리버풀에서
진료하며 지내던 임상의사인 Richard Caton는
동물에서 처음으로 뇌반구의 전기 현상을 관찰하였다.
토끼, 고양이, 원숭이가 연구대상이었고,
0~6Hz의 극히 제한된 범위의 주파수를 관찰한 내용을
"British Medical journal"에 실었다.
이 업적은 생물 전기현상을 기록하는 생리전도의 탄생을 의미한다.
사람 뇌파의 최초 기록한 Hans Berger
1929년 독일의 신경학자였던 Hans Berger이 사람에서 뇌파를 처음으로 기록하여 발표하였다.
알파리듬과 알파 블럭에 대한 내용이었지만 이 보고는 학계에 관심을 받지 못하였다.
당시에는 1차 세계대전 후이기에 두개골결손이 있는 환자가 많았다.
Berger은 두개골결손에 있는 환자 몇 명에서 뇌파를 기록하였으며
1924년 작은 단선검류계에서 뇌에서부터 발생하는 것으로 판단되는 진동파를 관찰하였다.
두개골결손에서 뇌파를 기록하는 것이 좋지 않다고 판단하여
정상적인 두개골 위에서도 뇌파를 기록하였지만 차이가 없다는 것을 깨달았다.
사람에서 최초로 뇌파를 기록하였지만 사람들은 자료를 믿지 않았고 학문적으로 고립되어 있었지만
케임브리지의 Adrian과 Matthews가 1934년에 발표한 후에 Berger의 업적을 인정받게 되었다.
Berger는 의식 동요에 따른 뇌파의 변화, 수면방추파를 기록하여 뇌파의 수면 양상에 대하여 최초로 보고하였다.
또한 사람 뇌파에 저산소증이 미치는 영향과 다양한 뇌질환에서 뇌파를 연구함으로써
뇌파에 대한 기여로 Berger는 국제적 명성을 얻었다.
Berger는 뇌파를 더욱 깊이 연구하려는 욕망이 있었음에도 불구하고
당시의 나치정부와 관계가 좋지 않았기에 나치는 Berger을 명예퇴직시켰다.
그 외에도 베를린의 부흐에 있는 카이저빌헬름뇌연구소의 공격적인 연구자들로 인해
Berger는 자신의 위대한 발견이 가려져 버릴 거 같다는 걱정으로 인해 심리 상태가 불안정하였고,
안타깝지만 1941년 6월 1일에 자살하여 68세의 일기로 생을 마감하였다.
뇌파 연구의 역사 흐름
1875년
영국의 Richard Caton이 토끼와 원숭이에서 노출된 뇌반구에서
전기현상을 탐구하여 British Medical Journal에 실었다.
1903년
당시의 단선검류계는 심장의 전기적 활동을 빠르고 정확하게 측정할 수 있는 기계였으나
부피가 크고 무게가 약 270kg일 만큼 무겁고 작동하는데 5명의 인원이 필요할 정도였다.
네덜란드의 Willem Einthoven은 이전 모델보다 민감도가 10만배 이상 월등히 높고
가볍게 만들어 획기적인 단선검류계 장치를 개발하였다.
1912년
러시아의 Vladimir Vladimirovich Pravdich-Neminsky가
동물의 뇌의 전기활성을 기록하여 사진으로 보여주었다.
1914년
폴란드의 Napoleon Cybulski가 사진으로 기록할 수 있는 검류계를 사용하여
뇌파를 그래프 형식으로 관찰하였다.
1924년
독일의 Hans Berger가 사람에서 뇌파를 연구하기 시작하였으며,
1차 세계대전으로 인해 두개골결손이 생긴 환자에서 기록을 시작하였다.
1925년
독일의 Hans Berger가 두개골 위에서 뇌파를 기록하기 시작하였다.
1926년
독일의 Hans Berger가 뇌파를 기록하기 위해 Siemens 이중코일검류계를 사용하였다.
1929년
독일의 Hans Berger가 사람에서 관찰한 뇌파를 논문으로 발표하였다.
1932년
영국의 Edgar Douglas Adrian이 "Brain"지에
"Berger 리듬: 사람의 후두염에서 발생하는 전위변화"라는 논문을 발표하였다.
독일의 카이저빌헬름뇌연구소의 Jan F Toennies가
뉴욕 록펠러재단의 연구원으로서 일하면서 *차등증폭기를 고안하였다.
*차등증폭기 : 두 입력 신호의 전압차를 증폭하는 회로(곡선 그래프가 있다면 더욱 극명하게!)
1934년
미국에서 처음으로 하버드대학의 Hallowell Davis 알파리듬을 기록하였다.
1935년
미국의 Frederic Gibbs와 Hallowell Davis가
소발작뇌전증이 3Hz 극서파복합체와 연관성이 있다는 것을 밝혔다.
매사추세츠공과대학의 Albert Grass이 3채널전치증폭기를 만들어
Frederic Gibbs는 3채널 뇌파기의 첫 번째 모델을 사용할 수 있게 되었다.
1938년
나치정부가 Hans Berger를 강제 명예퇴직시켰다.
1941년
Hans Berger는 6월 1일에 자살하여
68세의 일기를 끝으로 생을 마감하였다.
미국의 R S Morison과 E W Dempsey가
시상과 뇌겉질 사이의 관계에 대한 연구를 발표하였다.
1946년
영국의 William Grey Walter는
빛 자극에 의한 뇌파의 돌발적이 반응을 관찰하여 "Nature"에 실었다.
1948년
프랑스의 Henri Gastaut가
뇌전증과 연관이 있는 광과민성을 논문으로 발표하였다.
미국의 Gibbs 부부(Frederic와 Erna)와 우루과이의 B Fuster는
정신운동발작이 있는 환자에게
발작이 발생하지 않는 동안의 극파나 서파를 앞측두엽에서 관찰하였다.
1949년
미국의 Horace Winchell Magoun은 이탈리아의 Guiseppe Moruzzi는
뇌간망상형성의 상행시스템을 연구하여 논문을 발표하였다.
실험동물에서 이상행시스템을 고주파전기로 자극하였을 때,
뇌파에서 비동기화가 발생하여 각성작용이 나타났다.
1954년
캐나다의 Wilder Penfield와 Herbert Henri Jasper는 협력하여 일한 결실로
"사람뇌에서 뇌전증과 기능해부학"이란 책을 저술하였다.
1965년
미국의 James William Cooley와 John Wilder Tukey는 파워스펙트럼분석의 방법으로
*빠른 Fourier변환(FFT)을 소개하였다.
*FFT(Fast Fourier Transforms): 오디오 및 음향 측정 과학분야에서 사용하는 측정방식으로,
신호를 개별 스펙트럼 구성요소로 변환하여 신호에 대한 수파수 정보를 제공한다.
기계 또는 시스템 결함 분석 및 품질 관리, 상태 모니터링에 사용된다.
1978년
미국의 John Cadwell이
근전도와 유발전위를 기록하도록 디자인한 마이크로프로세서를 소개하였다.
이로 인해 컴퓨터 기반의 디지털뇌파기의 출현이 시작되었다.
1983년
Cadwell 5200A 모델이 출시되어 실시간으로 파형을 보여주었고 프린터를 갖추었다.
이 시스템은 유발전위, 뇌파, 근전도에 사용함으로써 다양하게 사용되었다.
1984년
16개 채널로 기록할 수 있는 Cadwell 8400이 개발되어
뇌맵핑에 중점을 두어 8비트 마이크로프로세서 8개, 천연색모니터, 프린터 등을 갖춤으로써
유발전위, 근전도, 신경전달속도, 뇌파를 모두 측정할 수 있다.
미국의 Biologic Corporation은 Brain atlas라는 시스템을 소개하였다.
IBM 컴퓨터에 호환되는 뇌맵핑의 도구로 21개의 채널을 가져
뇌파의 지형도와 주파수분포를 분석할 수 있는 기계였다.
현재도 다양한 뇌파 측정기가 개발되고 있다.
이번 글에서 뇌파의 역사에 대해 알았다면
다음은 뇌파가 무엇인지 자세히 설명할 것이다.
해당 글은 "뇌파 분석의 기법과 응용:
기초에서 임상연구까지 [대학뇌파연구회]"를 기반으로 작성하였습니다.
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