ERP 임상적 활용

ERP 임상적 활용

 

 

사건관련전위를 인지 혹은 사고 장애가 주증상인 정신과 및 신경과 질환의 진단 검사로 사용하고자 하는 시도는 오래 전부터 있어 왔으나 일관성 없는 연구 결과로 말미암아 아직까지 임상에서 활발하게 사용되지 못하고 있다. 주로 치매, 강박장애, 정신분열병 환자를 대상으로 하여 임상 검사로서의 사건관련전위의 효율성이 조사되었다.

 

치매

 

P300이 정보처리 혹은 인지 과정의 신경생리적 지표라고 알려져 있기 때문에 P300이 가장 많이 적용된 환자군이 치매 집단이다. Goodin 등 (1978)은 'oddball 방안'을 사용하여 치매환자 집단, 치매 증상이 없는 신경과 환자 집단 및 정상 집단을 비교하였다. 그 결과 치매 환자 중 80%가 추정치의 표준오차 (SEE) 2 이상으로 긴 P300 잠재시간을 보인 반면 치매 증상이 없는 신경과 환자와 정상인들은 P300의 잠재시간에 있어서 유의미한 차를 보이지 않았다. 따라서 이들은 P300이 치매의 선별검사로 매우 유용하게 사용될 수 있다고 주장하였다. 또한 Syndulko 등 (1982)은 Alzheimer유형의 치매 집단과 정상인 집단을 비교한 결과, 치매 환자의 80%이상이 정상인에 비해 유의하게 긴 P300 잠재시간을 보인다는 것을 보고하였다. St. Clair 등 (1985)은 Alzheimer유형의 치매 집단, Korsakoff 증후군 집단 및 정상 집단을 비교하였다. Alzheimer유형 치매 환자의 70% 이상이 Korsakoff 집단과 정상 집단에 비해 유의하게 긴 P300 잠재시간과 적은 P300 진폭을 보였다. 이 결과에 근거하여 이들은 P300이 치매 환자와 정상인의 구별뿐만 아니라 서로 다른 발병원인을 가진 치매 환자들을 감별하는 데에도 민감하다고 주장하였다.

그러나 이러한 연구들과는 달리 치매의 선별 및 진단 검사로서의 P300의 유용성에 비관적인 결과를 보인 연구들도 있다. 예를 들면 Polich 등 (1986)은 치매 환자의 단지 31%만이 2 SEE 이상으로 긴 잠재시간을 보인다고 보고하였고 Patterson 등 (1988)은 단지 13%의 치매 환자만이 정상인에 비해 유의하게 긴 잠재시간을 보인다고 밝혔다.
치매의 선별 및 진단 검사로서의 P300의 유용성을 조사한 연구들이 일관성 없는 결과를 보인 데에는 몇 가지 이유가 있다. 먼저 연구들에서 사용된 자극의 유형이 다르다는 것이다. 두 번째 이유로는 연구들마다 P300의 측정 방법이나 P300의 정의가 다르다는 것이다. 예를 들면 뇌파의 측정시간(epoch), 자극의 제시횟수, 뇌파의 표본율 (sampling rate) 등이 동일하지 않고, 어떤 연구에서는 P300을 자극 제시 250-400ms로 정의하는 한편 또 다른 연구에서는 300-800ms로 정의한다.

사건관련전위는 다른 정신생리적 측정 방법들 보다 인지 과정을 비교적 쉽게, 경제적으로 측정할 수 있다는 장점을 갖고 있음에도 불구하고 측정 및 분석 방법 또는 피험자 변인의 통제 등에 따르는 문제로 말미암아 임상에서 활발하게 사용되지 못하고 있다. 보다 표준화된 측정 및 분석 방법의 개발이 필요한 실정이다.

 

강박장애

 

신경증의 일종인 불안 장애로 분류되는 강박장애 (Obsessive-compulsive disorder, OCD)는 강박 사고 (obsession)와 강박행동 (compulsion)이 매우 심각하여 개인의 일상 생활을 영위하는 것이 지장을 받을 경우 진단된다. P300은 전두 피질을 포함하는 몇몇 피질 영역들에 의해 발생되고 (Molnar, 1994), 인지적, 주의적 처리와 관련되어 있다 (Donchin & Cole, 1988; Verleger, 1988)는 점에서 강박장애 환자들에 있어서 피질적 과잉활동을 기능적으로 측정하는 흥미로운 도구가 될 수 있다. 초기 연구에서는 ‘형태 식별 시공간적 과제’의 난도를 증가시켜가며 조사하였는데, 강박장애 환자들에 있어서 N200과 P300의 진폭과 잠재기가 감소됨을 발견하였다 (Ciesielski et al., 1981; Beech et al., 1983). 이러한 패턴은 특히 과제의 난도가 높아졌을 때 두드러졌다. Malloy 등 (1989)의 연구에서도 이들과 일관되는 결과가 나타났다. 또한 Towey 등 (1990, 1993)이 ‘청각적 oddball 방안’을 사용한 연구에서 약물을 복용하지 않은 강박장애 환자들의 N200과 P300의 잠재기가 짧아짐이 보고되었다. 강박장애 환자들에 있어서 청각적 사건관련 P300의 짧아진 잠재기들은 여러 다른 연구들에서도 보고되었다 (Morault et al., 1997; de Groot et al., 1997; Miyata et al., 1998). 그러나 Sanz 등 (2001)의 연구에서는 약물을 복용하지 않은 강박장애 환자들에 있어서 P300 잠재기가 길어지고 진폭은 감소됨으로써 이전의 연구들과 반대되는 결과를 나타내었다. 이와 같이 상충되는 결과들은 낮은 신뢰도와 같은 방법론적 문제들에 의해 야기되는데, 이는 두피에서 기록되는 P300의 하위요인들의 중복 때문일 수 있다 (Mavrogiorgou et al., 2002). 임상적, 연구적 측면에서 P300의 타당성을 높이기 위해 이러한 하위요인들을 고려해볼 수 있다.

 

P300과 관련하여 본 연구에서는 강박장애 환자 집단, 정신분열병 환자 집단 및 정상 집단을 대상으로 P300과 몇몇 신경심리 검사수행 간의 상관을 조사한 바 있다 (Kim et al., 2003). ‘청각적 oddball 방안’을 통하여 P300을 측정하였는데, 정신분열병 환자와 강박장애 환자들의 경우에 P300의 진폭이 정상인들에 비해 유의하게 낮았고, 그 발생지는 두정, 측두 및 전두 피질들로 나타났다. P300과 신경심리 검사수행 간의 상관에 있어서는 TMT (Trail Making Test)의 part B 반응 시간과 부적 상관을 보였다. TMT는 전두엽에 의해 중재된다고 알려져 있는 시각적 탐색, 운동 기능 속도 (Reitan & Wolfson, 1985), 또는 반응준비 경향의 전환 (set-shifting)과 통제된 주의 (Lezak, 1995)를 평가하는 데 특히 효과적인 검사이다. 따라서 본 연구의 결과는 강박장애 환자들에 있어서 감소된 P300 진폭이 장애의 특징적인 전두엽의 역기능을 반영할 것임을 시사한다.

 

* 강박장애의 암묵기억연구: 사건관련전위의 source localization 분석

 

최근 들어 뇌 영상 기법이나 신경심리검사를 사용한 연구들은 강박장애가 뇌 구조 혹은 뇌 기능의 이상과 관련되어 나타나는 뇌 질환이라는 것을 강하게 시사하고 있다. 또 강박장애 환자의 인지기능을 조사한 연구들은 이 환자에서 특히 비언어적 기억 및 공간 활동 기억 등과 같은 기억장애가 일관성 있게 관찰된다는 것을 보고하고 있다. 강박장애 환자에서 반복 점화 시 나타난 사건관련전위를 조사하고, 사건관련전위의 source를 분석하여, 강박장애환자에 있어 암묵기억의 신경생리적 기전을 밝힌다. 2006년에 발표한 논문에 의하면 (Kim et al., 2006a; Kim et al., 2006b), 강박장애환자를 대상으로 단어와 비 단어를 판단하는 어휘판단과제에서 사건관련전위를 측정한 결과, 반복 단어와 처음제시 단어의 전위차, 즉 점화 효과는 강박장애 환자군에 비해 대조군이 더 크게 그리고 더 빨리 나타난 것으로 관찰되었다. 한 사람의 강박환자와 정상인에서 반복제시단어의 ERP에서 dipole source localization을 분석한 결과를 보여준다. Dipole의 위치가 정상인과 강박장애 환자에서 좌반구 하전두엽 (BA44)에서 나타났으며 이러한 결과는 다른 피험자들에게서도 일관성 있게 나타났다. 또한 dipole에 대한 반구 비대칭 분석결과 처음 제시 단어에 대한 비대칭 계수 (Asymmetry coefficient)가 정상인이 음의 값 (좌반구 편향)을 가진데 비해 강박장애 환자는 양의 값 (우반구 편향)을 가진 것으로 나타났고 카이 스퀘어 검증 결과 유의미한 분포의 차이를 보여주었다 (χ2 = 4.81, df = 1, p < 0.05).

 

정신분열병

 

치매 다음으로 사건관련전위가 활발하게 적용된 질환이 정신분열병이다. 정신분열병 환자를 대상으로 한 연구들은 치매와는 달리 비교적 일관성 있는 결과를 보고하고 있다. 즉 정신분열병 환자가 정상인에 비해 의미 있게 적은 P300의 진폭을 보이지만 잠재시간에서는 유의미한 차이가 없다는 것이다. 정신분열병 환자에서 P300의 진폭이 감소하는 것이 무엇을 의미하는가에 대해서는 논란이 많은데, 이는 증상이 호전되어 관해 (remission) 상태에 있는 환자에서도 정상인에 비해 유의하게 적은 진폭의 P300이 관찰되기 때문이다. 어떤 이들은 정신분열병 환자가 갖는 주의력의 감소, 낮은 동기 수준 혹은 작동 기억의 손상 때문에 P300의 진폭이 감소한다고 주장하는 한편 (Ford et al., 1994), 신경해부학적 혹은 신경화학적 이상 때문에 P300의 진폭이 감소한다고 주장하는 이들도 있다 (Sullivan et al., 1998).

특히, 정신분열병 환자의 경우에는 환자의 인지기능이 전체적으로 떨어져 있다는 보고들이 많다. 이들의 인지능력의 결함을 보여주는 사건관련전위 요소로 late positive component (LPC)와 N400이 보이는 다른 패턴을 설명함으로써 이를 이해하려는 시도들이 있다. 하지만, 이러한 인지적 결함이 발생하는 원인에 대해서는 명확히 밝혀진 바가 많지 않다. Kim 등 (2004)은 재인기억과제에서 사건관련전위 LPC, N200, N400을 같이 비교하였는데 정신분열병 환자들에게서 인지기능의 결함을 보고하였다. 정신분열병 환자의 경우에는 정상인에 비해 정확도가 떨어지고 N200과 N400, LPC의 진폭과 topography 패턴이 정상인과는 다르게 나타났다. 이와 같이, 정신분열병 환자에 대한 사건관련전위의 연구는 정상인과 다른 인지기능에 대한 이해는 물론, 발병의 원인에 대한 보다 깊이 있는 이해를 도와줄 수 있다. 특히, 정신분열병 환자들이 가지고 있는 인지장애에 대한 이해는 이러한 결함의 정확한 원인을 파악함으로써 이를 치료하거나 보완할 수 있는 방법들을 찾을 수 있다는 점에서 이들에 대한 연구가 매우 중요하다.

 

High Risk : 정신분열병의 고위험군

 

정신분열병이 상당한 유전적 소인이 있는 질환이라는 점은 이미 알려져 있는 사실이다. 실제 정신분열병을 앓고 있는 환자 중 한 명이 일란성 쌍생아인 경우 다른 한 명이 질병에 이환될 가능성은 약 50%, 즉 나머지 쌍둥이의 절반이 정신분열병에 걸릴 위험요인이 있는 것이다. 정신분열병의 친척군들은 질병자체에 대한 유전적 경향을 가질 뿐만 아니라 병리적인 여러 현상들도 공통적으로 나타나게 된다. 이처럼 정신분열병 환자군의 가족 중 정상적으로 생활을 하지만, 일정 기준에 부합하며, 정신분열병으로 발전할 위험성을 갖는 집단을 고위험군이라고 한다.

 

정신분열병환자에서 일관성 있게 보고 되고 있는 해마 (Hippocampus)의 부피감소에 대한 소견 및 이를 반영하는 뇌파 검사상의 P50 억제 결핍과 같은 소견들이 정신분열병의 직계가족들에서도 공통적으로 나타나고 있다. 정상 피험자가 한 쌍으로 이루어진 청각자극에서 앞의 소리와 동일한 뒤에 소리에 대해 P50의 억제가 관찰되는데 반해, 정신분열병 환자군의 경우, P50의 억제가 보이지 않고 상당히 큰 진폭의 정점을 보인다 (Nagamoto et al., 1989; Clementz et al., 1997). 이와 더불어 그 환자군과 유전자를 공유하지만, 환자가 아닌 생물학적 가족들의 경우에도 환자군과 마찬가지로 P50의 억제가 관찰되지 않았다 (Waldo et al., 1988; Clementz et al., 1998). 이와 함께, 사건관련전위를 이용하여 Mismatch negativity (MMN)에 대한 많은 연구가 진행되어 왔다. 특히, MMN의 진폭 감소가 정신분열병 환자군에게 특정적으로 발견되는 양상을 보이고 있어, 정신분열병 환자와 정신분열병 환자로 발병할 수 있는 고위험군을 진단하기에 적절하다. MMN은 주의를 주기 이전 과정인 전 주의적 (preattentive)이고 자동적 (automatic)인 주의를 반영하는 요인으로 청각 기억과 관련이 있다고 알려져 있다 (Shelley et al., 1991; Hirayasu et al., 1998). MMN은 정신분열병 환자군에 있어 비교적 일관되게 보고 되어 왔지만, 그들의 생물학적 가족을 대상으로 한 고위험군에서는 다소 이견을 보여왔다 (Jessen et al., 2001; Michie et al., 2002; Bramon et al., 2004). 정상인, 정신분열병 환자군, 그들의 생물학적 가족군에서 얻은 사건관련전위로 Fz, Cz, Pz에서 산출된 MMN 파형의 보여준다.

 

이와 반대로 P300 은 통제적이고 주의와 관련된 주의 할당을 측정하는 요인으로 분석된다. 주의 장애가 있는 정신분열병 환자군과 마찬가지로 고위험군에서도 주의 장애를 보이며, 이는 P300 진폭의 저하로 나타난다. 정상인과 고위험군, 정신분열병 환자군을 비교하여 제시한 것으로 고위험군이 환자군과 비슷한 P300 진폭을 나타낸 것을 보여주고 있다 (van der Stelt et al., 2005).