뇌는 신비롭습니다. 뇌를 공부할수록 과학이 아니라 하나님이 만든 작품입니다. 사람의 머리로 이해하기 어려운 것이 우리의 신체이고 뇌입니다. 과학과 의학이 많이 발전한 지금도 어려운 분야인데, 1세기 전 과학이 발전하기 전인 1900년도 초기부터 뇌과학은 시작되었습니다. 1924년 독일 정신과의사 한스 베르거 (Hans Berger)에 의해 최초로 뇌파 기록에 성공했다고 합니다. 인간의 뇌에서 발생하는 전기활동, 즉 뇌파를 기록하기 위해 뇌전도 EEG(Electroencephalogram) 기법을 알파파(alpha wave)를 발견했습니다. 1933년 영국 케임브리지대학교 아드리안(E.D. Adrian)과 메슈(B.H.C. Mathew) 뇌파를 재확인되면서 뇌파의 발견과 뇌파의 존재가 인정되었습니다.
1. 뇌파의 여러 가지 정의와 구조
뇌파를 정의는 다양합니다. 뇌에서 발생하는 전기적 신호입니다. 신경세포들이 활동하면서 서로 정보를 통신할 때 전기 신호를 발생시킵니다. 이 전기신호들이 특정한 주기와 패턴으로 발생되는 전기적 신호의 일정한 총합입니다. 대뇌 신경세포들간에 정보를 주고받을 때 피질에 있는 주체세포의 시냅스 후에서 발생하는 전압의 일정한 총합으로서 뇌의 전기적 활동 상태에 대한 정보를 제공한다. 뇌파는 두피에서 측정을 합니다. 대뇌 피질의 전기적 신호, 활동상태를 측정하는 것입니다. 뇌파는 EEG(뇌파 검사)를 통해 측정할 수 있으며, 이는 전극을 두피에 붙여 뇌의 전기적 활동을 기록하는 방법입니다. 뉴런은 뇌세포, 신경의 기본 단위입니다. 뉴런은 세포체(cell body), 축삭(axon), 수상돌기(dendrite)로 구성되어 있습니다. 뉴런은 시냅스에 의해 연결되어 있습니다. 세포체(cell body)는 뉴런의 중심인데, 핵과 소포체, 미토콘드리아 등으로 구성됩니다. 축삭(axon)은 정보를 다른 뉴런으로 전송하는 부분입니다. 수상돌기(dendrite)는 다른 뉴런으로부터 정보를 받는 부분입니다. 시냅스는 축삭과 수상돌기 사이에 신경전달물질의 분비에 의해 신호가 전송되는 미세한 간극인데 신경연접부위라고 합니다. 신경전달물질은 축산에서 시냅스에 분비되는 화학물질인데, 대표적인 물질로는 가반, 아세틸콜린, 도파민, 세로토닌 등이 있습니다. 현재까지 신경전달물질은 200여 종 이상으로 밝혀졌습니다. 도파민은 일명 보상호르몬으로 즐거운 상황에서 분비되는 호르몬이고, 세로토닌은 일명 행복호르몬으로 기분안정제이며, 약 80%가 소화관내의 장크롬친화세포에 존재합니다. 옥시토신은 일명 사랑의 호르몬으로 불려집니다.
2. 신체의 항상성, 뇌파의 항상성
맥박은 신체의 활동 상태에 따라 다르게 뜁니다. 편안히 잘 때는 60회 정도, 편안히 쉬고 있을 때는 1분에 약 70회 정도, 달리기를 하면 1분에 140~150회, 그 이상으로 급속히 증가합니다. 심장의 맥박은 신체의 활동 상태에 따라 자연스럽게 맥박이 스스로 상태를 결정하는데 항상성의 일종이라고 할 수 있습니다. 뇌파 또한 항상성이 있습니다. 뇌활동 상태를 결정하는 정신적 항상성입니다. 의식 상태에 맞게 뇌파가 잘 나오는 것이 건강한 뇌입니다.
3. 뇌파의 종류
뇌파는 다양한 주파수(Hz) 대역으로 나눌 수 있으며, 각각의 대역의 뇌파는 의식 상태와 밀접한 관계가 있습니다. 즉 정신 활동 상태에 따라 구분이 됩니다. 뇌파의 단위인 Hz(헤르츠)는 1초에 몇 번 진동하는가를 나타냅니다. 델타파 (Delta waves) : 주파수 0.5~3Hz, 깊은 수면 상태에서 주로 나타납니다. 가장 느린 뇌파입니다. 옆에서 건드려도 모를 정도로 깊이 잠들었을 때의 뇌파 상태입니다. 신생아는 생후 약 6개월까지 델타파가 주된 뇌파입니다. 세타파 (Theta waves) : 주파수 4~7Hz, 깊은 이완 상태나 얕은 수면 상태에서 나타납니다.
우리에게 마음의 평화를 주는 뇌파이면서, 학습장애와 뇌 노화의 원인이 되는 뇌파입니다. 잠을 자지 않는 상태에서 세타파가 발생하면 뇌가 수면 상태라는 것을 의미합니다. 뇌기능 저하에 대해 알 수 있습니다. 노화의 가장 큰 적은 세타파입니다. 알파파 (Alpha waves) : 주파수 8~12Hz, 휴식 상태, 편안한 깨어있는 상태나 명상 상태에서 주로 나타납니다. 정상 성인의 기본 뇌파로서 뇌 활동의 중심 역할을 맡고 있습니다. 알파파가 부족하면 뇌가 휴식을 취하지 못해 정적으로 긴장이나 불안, 스트레스 상태를 말합니다. 모든 육체 활동에서 휴식은 가장 중요한 에너지는 재충전입니다. 그리고 알파파가 한쪽 뇌에서 과잉 발생하면 과잉 발생하면 우울증, 조울증 상태가 됩니다. 좌뇌와 우뇌에서 발생하는 알파파의 균형이 중요합니다. SMR파 (Sensory Motor Rhythm) : 주파수 12~15Hz, 깨어있는 각성상태에서 주로 나타납니다. 감각 운동 리듬(Sensorimotor Rhythm)이라고 하며 각성 정도를 나타내는 척도입니다. 뉴로피드백 SMR 훈련 모드로 주의력 장애, 과잉행동을 보이는 환자에게 훈련을 시켰습니다. 과인 행동이나 충동성을 줄여주는 것으로 알려져 있습니다.(Demos, 2005) 저베타파 (Low Beta waves) : 주파수 13~20Hz로, 집중하거나 정신적으로 활발한 상태에서 주로 나타납니다. 생각하거나 학습, 암기, 계산 등과 같은 정신 활동시 발생하는 활동파입니다. 학습능력은 저베타파와 밀접하게 관련되어 있습니다. 고베타파 (High Beta waves) : 주파수 21~30Hz로, 활성, 흥분, 스트레스 상태에서 주로 나타납니다. 뇌에 필요 이상으로 과부하가 걸리면 고베타파가 나옵니다. 적절히 처리할 수 있는 한계를 넘어선 것입니다. 감마파 (Gamma waves) : 주파수 31Hz 이상으로, 활성, 정보결합상태, 고도의 인지 작업이나 문제 해결, 집중 상태에서 나타납니다. 이러한 뇌파들은 뇌의 기능과 정신 상태를 이해하는 데 중요한 정보를 제공하며, 의학적 진단, 수면 연구, 신경과학 연구 등에서 활용됩니다.