각성 상태에서 나타나는 8-12 Hz의 알파뇌파가 소실되면서 3-7 Hz의 Theta 뇌파가 많이 나타나는 시기
2) 2단계 수면(Stage 2)
12-14 Hz의 Spindle과 K complex가 특징적으로 나타나는 시기
3) 3단계 및 4단계 수면 (Stage 3 and 4)
0.5 ~ 2 Hz, 75 microvolt 이상의 높은 전위를 지닌 Delta 뇌파가 특징적으로 나타난다. Delta 뇌파의 출현 정도에 따라 3 단계와 4단계로 나누어지는데 이 3-4 단계의 수면을 Delta wave sleep(델타수면) 혹은 서파수면(Slow wave sleep)이라고 한다
렘(REM) 수면
4 단계의 수면이 끝나면 REM 수면으로 이어진다. REM 수면의 뇌파는 1 단계 수면과 유사하며 안구가 급속하게 움직이는 현상을 수반한다. 이 수면 중 80%에서 꿈을 꾸며 NREM sleep과 다른 여러 생리적 특징을 갖는다.
수면 Cycle은 수면 기간 동안 대개 5 차례 정도 반복된다. REM 수면은 약 15-20분 정도 나타난다. 이런 순환이 대개 5 차례 반복되며 새벽 수면으로 가면서 서파 수면(Slow wave sleep)이 감소하고 REM 수면이 증가한다.
렘수면은 가) Phasic REM Sleep(급속 안구 운동 시기)과 나) Tonic REM Sleep이 있다.
Phasic REM 수면 기간 중의 생리 현상
1) 심박동 불규칙
2) 혈압 상승
3) 근육 긴장 이완(특히 호흡 및 상기도 근육)->호흡 불규칙, 호흡수 불규칙
4) 체온 조절력 감소->변온성
렘 수면 동안 뇌의 대사가 활발해지고 음경이 발기된다
비렘 수면 기간 중 생리 현상
1) 맥박 감소
2) 혈압 강하
3) 호흡수 감소
4) 폐 동맥압 약간 증가
비렘 수면중에 성장 호르몬(GH)을, REM 수면 동안 프로락틴(Prolactin)을 분비한다
뇌파와 수면
뇌는 1300cc의 소우주다. 어른 주먹 크기의 단백질 덩어리가 개인의 운명을 결정짓고 무한한 상상력으로 인류의 역사를 만들어 낸다. 그렇다면 뇌에선 어떤 일이 일어나고 있을까? 시시각각 변하는 생각과 감정의 변화는 어떻게 측정하고 질병으로 이어지는 정신 건강은 무엇으로 예측할 수 있을까? 불행하게도 뇌는 단단한 두개골에 싸여있다. 그래서 찾아 낸 것이 뇌파다. 뇌의 기능적인 변화를 보여주는 파장을 보고 뇌 건강을 진단하는 것이다. 지금 뇌파는 건강한가?
뇌파에는 5 종류가 있다
뇌파는 뇌가 만들어내는 전기 파동이다. 이 파동을 읽어 뇌의 상태를 파악한다. 마치 수면에 일렁이는 파형을 보면서 물속에서 일어난 사건을 추론하는 것과 같은 이치다. 뇌파는 주파수(파동의 횟수)에 따라 다섯 가지로 구분한다. 주파수가 가장 낮은 델타파에서 시작해 세타->알파->베타->감마파로 올라간다. 주파수가 낮다는 것은 뇌의 활동이 적다는 것을 의미한다. 예컨대 잠 잘 때는 델타파와 세타파가 나타나다가 점차 깨면서 알파파를 거쳐 의식 상태에서 나오는 베타파로 전환된다. 주파수 35 Hz의 감마파는 이성으로 통제할 수 없는 과잉 행동 시 나오는 파장이다. 코카인을 했거나 조증으로 흥분을 이기지 못한 상황을 반영한다. 같은 주파수대에서도 진폭(높낮이)에 따라 뇌의 상태가 다르다. 예컨대 베타파의 15Hz 주파수대에서도 진폭이 크면 집중력이 높다. 또 세타파의 경우 진폭이 높으면 수면상태를 진폭이 작고 고르면 고요한 명상을 의미한다..
뇌파를 알면 건강이 보인다. 뇌파는 정신건강의 척도다. 뇌파의 주파수와 진폭을 보면 뇌의 활성도는 물론 뇌 건강 상태를 파악할 수 있다. 의식 세계를 지배하는 베타파를 보자. 깨어 있을 때 우리는 수많은 감정 기복을 경험하고 이에 따라 주파수가 달라진다. 우울하고 피로를 느끼는 저각성(12-15Hz), 최적의 정신 활동을 보이는 중간 단계(15-18Hz) 각성, 그리고 불안과 긴장 상태의 과각성(20Hz)이 그것이다.
평소 꾸준히 공부하는 학생과 시험 때만 반짝하는 학생이 있다면 전자의 경우는 항상 집중력이 높은 15-18Hz의 뇌파를 보인다. 그러나 벼락 공부하는 학생은 20Hz 이상의 과각성 상태를 보인다. 시험이 끝나면 급격히 저각성으로 떨어진다. 무기력하고 집중력이 낮아지면서 공부가 싫어지고 효율성도 저하된다. 이렇게 저각성과 과각성을 오가면 학습 능률은 당연히 떨어진다.
비슷한 경험을 하는 사람들이 알콜, 게임 등에 빠진 중독자들이다. 과각성에서 느끼는 짜릿한 기분과 만성 피로. 의욕저하 등 저각성 상태를 반복하면서 심신이 망가지는 것이다. 주파수를 보면 제대로 명상을 하는지도 가려낼 수 있다. 명상이나 참선은 알파파와 세타파가 낮은 진폭으로 고르게 나타나면서 교차한다. 단지 눈만 감고 릴랙스한 상태라면 세타파가 보이질 않는다. 또 세타파에서 감마파로 바뀌면 깊은 수면에 들어 간 것이다.
뇌파를 질병 치료에 활용할 수 있다.
뇌파를 조절해 두뇌기능을 개선시키는 노력이 뉴로바이오피드백이다. 훈련 방법은 두 가지다. 하나는 눈을 뜬 의식상태에서 12-18Hz의 베타파로 유지시켜주는 훈련이다. 주로 뇌 각성이 깨진 집중력 저하. 불면증, 만성 피로, 동기 저하, 불안 등에 효과가 있다. 뇌의 각 부위에서 나오는 비정상적인 파형을 통해 정상 파형으로 바꿔준다.
예컨대 스트레스로 잠을 못 이루는 과각성인 경우엔 각성을 떨어뜨리는 훈련을, 우울, 만성 의욕저하 등 저각성인 불면증 환자는 각성을 높이는 훈련으로 치료하는 식이다. 환자는 단말기에 나타나는 영상을 눈으로 쫓아가고 치료자는 환자의 머리에 전극을 부착 실시간으로 나타나는 뇌파를 보며 교정한다.
또 다른 하나는 눈을 감고 알파파에서 세타파로 들어가는 훈련이다. 화병 환자는 부정적 경험이 뇌의 편도(감정을 기억하는 부위. 해마는 사건을 기억하는 부위)에 저장돼 있다가 지속적으로 시상하부의 자율신경을 자극해 울화를 치밀게 한다. 이 경우 무의식에 저장된 기억이 의식 세계로 올라오지 못하도록 차단하는 것이 명상파. 즉 세타파를 유도하는 것이다. 교감신경의 항진을 방해해 마음의 평정상태를 찾는다. 중독증 환자의 경우도 치료 원리는 같다. 뇌파 치료의 장점은 한번 치료하면 원상태로 돌아가지 않는다는 점이다. 자전거 타기와 같이 뇌 학습을 통해 익힌 기술이 영구히 신체화되는 것과 같은 이치다.
뇌파의 종류와 주파수에 따른 정신 상태
1) 감마파 : 35Hz 이상(환각 등 이성적으로 통제가 안되는 상태)
2) 베타파 :
- 저 : 12-15 Hz(몸은 움직이지 않고 눈의 초점만 맞춘 상태)
- 중 : 15-18Hz(정신 집중과 행동이 가장 활발한 상태)
- 고 : 20 Hz 이상 : 긴장, 스트레스를 느끼는 상태
3) 알파파 : 8-1 Hz(각성과 수면의 경계 영역)
4) 세타파 : 4-7 Hz(수면 또는 명상 상태)
5) 델타파 : 0-3 Hz(깊은 수면 상태)
숙면 때는 세타파와 델타파가 각각 50% 정도 보인다.
알파 & 세타파 훈련으로 개선되는 질환
만성 통증. 뇌졸중. 외상 후 스트레스 증후군. 만성피로 증후군. 알코홀. 컴퓨터 게임, 약물 중독. 기분 장애. 화병. 불면증
베타파 훈련으로 개선되는 질환
주의력 결핍. 자폐증. 학습 장애. 수면 장애. 강박증. 동기 향상. 불안 장애. 우울증. 적대적 반항장애. 과민성 대장 증후군.
뇌의 기능을 요약하면 피질(의식영역), 피질하(무의식 영역), 시상하부(정서를 통제하는 중추), 편도(감정 기억의 저장 장소), 해마(사건 기억의 저장 장소)이다
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