우세손과 비 우세손에 진동 자극에 따른 대뇌피질의 활성 영역 비교

Abstract

햅틱 액추에이터(Haptic actuator)는 입력된 신호에 맞춰 진동하여 인공 촉감 자극을 제시하는 장치이다. 이러한 햅틱 액추에이터를 이용하여 진동 자극에 따른 뇌 활성 위치를 확인하는 연구는 다양하게 진행되었으나, 자극 위치에 따른 뇌 활성 비교 연구는 미비하다. 또한, fMRI를 이용하여 자극의 종류에 따른 뇌 활성 영역의 차이가 확인되었지만[1], fMRI장비의 특수성 때문에 정량적인 자극 제시에 따른 뇌 활성 분석에 관한 연구는 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 햅틱 액추에이터와 같은 금속 장비와 함께 사용이 가능한 기능적 근적외선 분광장치(fNIRS: functional near infrared spectroscopy)를 사용하여, 정량적 진동 자극에 따른 우세손(Dominant hand)와 비 우세손(Non-dominant hand)의 대뇌피질의 활성 상태를 비교하고자 한다. 오른손이 우세손인 10명의 피험자를 대상으로 눈을 감은 상태에서 양손에 동일한 진동 자극을 각각 10회(자극 시간: 2초, 휴식 시간: 15초)씩 주었다. 측정된 뇌 신호는 NIRS-SPM(NIRS-statistical parametric mapping)을 이용하여 그룹 분석을 하였다. 분석 결과, 우세손과 비 우세손에 햅틱 액추에이터를 이용한 진동 자극에 따른 대뇌피질의 유의한(p<0.05) 활성 영역 차이를 확인하였다. 우세손의 진동 자극에 따른 대뇌피질의 활성은 대측 1차 체감각피질(S1: Primary somatosensory cortex)과 Cz위치와 가까운 보조 운동영역(SMA: Supplementary motor area)에서 유의한 활성을 나타났으며, 이러한 결과는 선행 연구결과와도 유사하다[1, 2]. 비 우세손의 자극에 따른 대뇌피질의 활성은 S1과 SMA뿐만 아니라, 통합 감각 영역인 상변연회(SMG: Supramarginal Gyrus)와 인지/감각 피드백의 갈등을 감지(Intention/sensory feedback conflict detection)하는 배외측 전전두엽(DLPFC: Dorsolateral Prefrontal Cortex)에서도 활성을 보였다. SMG영역은 고유 수용성 감각(Proprioception)을 관장하고 있으며[3], SMG와 DLPFC영역은 간지럼 자극에 의해 활성이 나타나기도 한다[1]. 이러한 결과는 동일한 자극이지만 우세손과 비 우세손에서 진동 자극을 느끼는 정도(Sensitivity)의 차이가 대뇌피질의 활성 영역 차이로 나타난 것으로 생각된다. 하지만, 정확한 진동 자극의 차이에 따른 대뇌피질 활성 영역의 의미를 도출하기 위해서는 파형, 주파수, 진폭 변조를 통한 추가 연구가 진행되어야 한다.