1️⃣ 뇌신경 활동은 어떻게 관찰할 수 있을까?
뇌는 눈에 보이지 않지만, 전기적 신호로 끊임없이 활동 중임.
그럼 과학자들은 그걸 어떻게 관찰하는걸까?
→ 바로 신경영상기술 (Neuroimaging)을 통해서임. 여기에는 크게 침습적(invasive) vs. 비침습적(non-invasive) 방식이 있음.
| 구분 | 침습적 | 비침습적 |
| 방법 | 직접 뇌에 전극 삽입 (예: ECoG) | 두피 위에서 측정 (예: EEG) |
| 장점 | 매우 정밀하고 정확함 | 안전하고 접근 쉬움 |
| 단점 | 외과 수술 필요, 위험 | 신호 왜곡 가능성, 해상도 제한 |
| 사용 | 수술 중, 의료 목적으로 제한적 | 일반 실험, 정신과 치료, BCI 등 |
EEG는 이 중에서 비침습적 방식임. 두피 위에 전극만 부착하면 되기 때문에 안전하고 널리 활용 가능함.
2️⃣ EEG란?
• EEG는 Electroencephalography의 줄임말, 한국어로는 뇌파 측정 또는 뇌전도라 부름
• 전극을 이용해 전기 생리학적 정보를 측정하는 신경영상기법
• 신경활동에 의해 발생하는 전기적 신호를 대뇌피질 또는 두피에 전극을 부착해서 측정하는 비침습적 뇌신경영상기술임
• 독일 생리학자 Hans Berger가 1930년대 초 두피 전극 → 전압계 연결로 최초 기록함
→ 이때 발견한 알파파는 “베르거파(Berger wave)“로 불리기도 함
3️⃣ 뇌파는 어떻게 생기나?
1. 대뇌 피질의 피라미드 뉴런 수상돌기의 시냅스 흥분 → 활동전위 발생 → 이온 이동
2. 이온 이동이 전기 흐름을 유도 → 전자가 밀고 당기며 전하 변화 발생
3. 수많은 뉴런들이 동기화되면 이 흐름이 두피 전극에서도 감지됨
▶ 신경세포 하나만으로는 신호가 너무 약함. 반드시 수천 개 이상의 뉴런들이 동시에 반응해야 EEG 신호가 생성됨. 시냅스 입력이 규칙적이면 동기화 되어 신호가 강하고 뚜렷함, 반대로 비규칙적이면 비동기화되어 약하고 불규칙해짐
▶ 각각의 세포가 같은 세기로 활동한다고 해도, 시간상 흩어져 있다면 약하고 불규칙한 신호를 보임
4️⃣ EEG 리듬 - 뇌파의 종류
EEG 신호는 단순한 노이즈가 아니라 특정한 리듬 패턴을 보이며,
이 리듬은 의식 상태나 행동과 밀접한 관련이 있음
| 이름 | 상태 | 특징 |
| 베타파 (β) | 깨어 있음, 집중 | 낮은 진폭 + 빠른 주파수 |
| 알파파 (α) | 눈 감고 이완 | 규칙적 + 느림, 진폭 큼 |
| 세타파 (θ) | 졸림 | 진폭 큼 + 주파수 낮음 |
| 델타파 (δ) | 깊은 수면 | 가장 느리고 강한 뇌파 |
5️⃣ EEG의 장점과 단점
✅ 장점
1. 시간해상도 최고 (ms 단위, 250~2000Hz)
2. 비용 저렴, 장비도 비교적 간단 (상용 제품 많음)
3. 실시간 분석 가능 → BCI, 뉴로피드백에 적합
4. 움직임 자유도 높음 (fMRI보다 실험환경 유연함)
5. 다른 생체신호와 병행 가능 (심전도, NIRS 등)
❌ 단점
1. 공간해상도 낮음 → 뇌 깊은 영역 관측 어려움
2. 노이즈에 매우 민감함 (전기장, 근육 움직임 등)
3. 전도성 젤/캡 장착 번거로움 → 셋팅과 세척 필요
6️⃣ 실생활/연구 응용: 뉴로피드백
• EEG 데이터를 실시간으로 시각화해서 심리적 상태 조절 훈련에 활용
• 불안, ADHD, 집중력 향상, 명상 훈련 등에 사용됨
• 최근엔 무선 EEG 헤드셋 + 모바일 앱 조합도 많아짐
7️⃣ Default Mode Network (DMN)과 EEG
DMN은 Default Mode Network의 줄임말로,
아무 일도 하지 않을 때 기본적으로 활성화되는 뇌 네트워크를 의미함
1990년대 후반 fMRI 연구에서, 과제를 수행하지 않을 때 특정 뇌 영역들이 더 활발해지는 현상 관측됨
→ 이를 ‘default 상태에서도 뇌는 활동한다’는 증거로 해석
주요 활성 영역: 후대상피질(PCC), 내측 전전두피질(mPFC), 측두엽 내측 영역 등
→ 내부 사고, 자기 성찰, 기억 회상, 상상 등에 관여하는 영역들임
▶ EEG와 연결해서 보면,
DMN은 낮은 주파수(알파, 세타, 델타)의 뇌파 증가와 관련 있음
명상이나 멍때리기 상태에서 알파파 증가, 베타파 감소 현상 자주 관찰됨
반대로, 집중하거나 외부 자극에 반응할 때는 DMN 비활성화되고 주의 네트워크가 활성화됨
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