정신분열증의 기억과제 수행과 관련된 대뇌의 기능적 국소화

Abstract

[한글]

정신분열증의 대표적인 인지장애는 기억장애이다. 많은 신경심리학적 연구결과는 뇌의 기억구조인 측두엽-해마, 간뇌, 전두엽 등에 이상이 있을 가능성을 시사해 왔다. 한편 이들 기억구조는 정신분열증의 병태생리학적 이상이 보고된 뇌부위와 일치하고 있다. 따라서 정신분열증의 기억장애는 기억구조의 생물학적 이상에서 기인한다고 추정되나 역동적인 뇌기능 때문에 기억장애의 본질은 쉽게 드러나지 않을 수 있다. 그러므로 정신분열중 환자에게 기억과제를 실시하여 뇌를 활성화시키면서 뇌기능의 변화를 조사한다면 잠재적인 이상도 분명해질 수 있고, 기억장애와 연관된 기능적 이상부위를 국소화할 수 있을 것이다.

본 연구는 기억과제 동안 뇌활성 부위가 정상인과는 다를 것이라는 가정 하에, 우선 정상인과정신분열증 환자의 기억력 차이를 파악하고, 나아가 기억력과 연관된 뇌부위 및 뇌기능 변화를 규명함으로써 정신분열중의 병태생리학적, 뇌해부학적 병소를 검증하는데 목적이 있다. 기능변화를 조사하기 위해 전기생리적 검사인 정량화 뇌파검사와 사건관련전위를 시행하였는데, 이 검사는 여러 인지과제를 한 번에 또는 단계별로 적용하기 쉽고 짧은 시간단위로 일어나는 기능변화를 볼 수 있는 장점이 있다.

연구대상자는 총 39명으로 성별, 나이, 손잡이에서 차이가 나지 않도록 선발되었으며 정신분열증 20명, 정상인 19명이었다. 먼저 정량화 뇌파가 안정조건에서 눈 감은 상태(EEG0)와 눈 뜬상태(EEG1)에서 기록되었다. 그 다음, 컴퓨터 프로그램으로 개발된 언어 기억과제를 시행하면서 뇌파를 기록하였다. 즉 3차례 반복한 언어 상기과제 동안의 부호화 과정(EEG2)에서, 그리고 인식과제(EEG3)를 하면서 활성화 뇌파를 각각 기록하였다. 그 후

청각 사건관련전위와 30분 지연언어 상기과제를 차례로 시행하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다.

1. 30개 단어를 기억하는 상기과제에서 정신분열증 환자의 즉각상기와 지연상기는 정상인보다 유의하게 떨어졌다. 정신분열증 환자는 정상인보다 학습효과는 작았으며 일정 시간 후의 망각은 더 심했다. 반면에 인식과제에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다.

2. EEG0에서 정신분열증 환자는 정상인보다 전두엽 부위의 delta 활동성이 높았고 후두엽 부위에서 alpha 활동성이 낮았다.

3. EEG0을 기준으로 눈을 뜨거나 기억과제를 수행함에 따라 정상인과 정신분열중 환자 모두 alpha 주파수대의 진폭이 감소했는데 정신분열증 환자의 감소폭이 후두엽 부위에서 정상인보다 유의하게 작았다.

4. 부호화 과정(EEG2)동안 정상인에서는 두정엽 부위에서 alpha파가 증가하고 양쪽 측두엽 부위에서 beta파가 증가한 반면에, 정신분열증 환자에서는 alpha파의 변화는 없었고 beta파의 활동성은 두정-후두엽 부위에서 증가했다. 이에 비해 언어 인식과제(EEG3)동안 정상인에서는 alpha파가 전두엽 부위를 제외한 부위에서 전체적으로 증가하고 beta파는 전두엽, 측두엽, 두정엽 등에서 증가한 반면에, 정신분열증 환자에서는 alpha파의 변화부위는 거의 없었고 beta파는 두정-후두엽 부위에서 증가했다.

5. Pz 전극에서 측정한 청각 사건관련전위인 N100, P200, P300의 진폭과 잠복기를 정상군과 정신분열증군 사이에 비교했을 때, 정신분열증 환자는 P200, P300이 유의할 정도로 작았고 P300이 늦게 나타났다. 두 군 사이에서 사건관련전위를 자극 후 12 시점별로 비교

한 결과, N100부근인 119msec와 166msec에서 정신분열증 환자의 전위가 정상인보다 적게 떨어졌는데 특히 전두엽 부위에서 차이가 가장 컸다. P300부근인 354msec에서는 정신분열증 환자의 전위가 정상인보다 적게 올라갔는데 특히 양쪽 측두엽 부위에서 그 차이가 컸

다.

이상의 연구결과를 요약하면, 정신분열증의 기억과정이 측두엽-해마에서 이루어지지 못하고 시각적 처리수준에 머무르고 있으며, 점화(priming)같은 내현(implicit)기억에 의존하고 있음을 시사한다. 기억과제 수행시 정신분열증 환자에서는 alpha 차단이 효율적이지 못했고 P300의 반응성이 떨어졌는데, 이는 시상의 이상과 관련된다고 추정된다. 그리고 안정조건에서 전두엽 부위의 delta파 증가, 인식과제 동안 전두엽 부위의 beta파 불활성화, 진폭이 작은 N100 등은 hypofrontality를 지지하는 소견이다. 언어상기의 장애, 인식과제 동안 측두엽의 beta파 불활성화, 진폭이 작은 P300 등은 측두엽 이상가설을 지지하는 결과이다. 결론적으로 정신분열증은 기억활동 동안 전두엽, 측두엽, 시상 등의 활성이 적절하게 이루어지지 않았으며, 따라서 이들 부위가 정신분열증의 병태생리학적 이상 뇌부위임이 시사된다.

[영문]

Memory impairments are among the most important cognitive deficits in patients with schizophrenia. Many neuropsychological studies have suggested the possibility of abnormalities in mom-ory structures such as temporal lobe-hippocampus, diencephalon and frontal lobe. These memory structures are compatible with brain lesions known as pathophysiologically abnormal structures in schizophrenia. Although it has been assumed that biological abnormalities of memory structures underlie the memory deficits in schizophrenia, the nature of memory disorder may be masked by dynamic brain functions such as compensation. If the changes in brain functions are investigated during memory task-induced activation, subtle abnormalities of schizophrenia may become apparent and functionally abnormal regions related to memory dysfunction can be localized.

Under the hypothesis that activated brain regions of patients with schizophrenia differ from those of normals during memory task performance, this study was aimed to investigate the differences in memory functions between normals and patients with schizophrenia, to find out brain regions and functional changes related to memory functions, and eventually to determine the pathophysiological and neuroanatomical lesions in schizophrenia. To examine the functional brain changes, Quantitative EEG(Q-EEG) and event-related potentials(ERPs) were applied. The merits of Q-EEG and ERPs are that more than one cognitive task can be used at a time and functional changes in milliseconds can be shown.

Subjects of this study consisted of 20 patients with schizophrenia and 19 normal controls who were matched for sex, age, and handedness. First, Q-EEG was recorded on the eyes closed(EEG0)and eyes open resting(EEG1) condition. Next, Q-EEG was recorded performing computerized ver-bal immediate recall(EEG2) and recognition(EEG3) tasks. In fact EEG2 was taken only during encoding process of recall task. Finally ERPs and 30-minute delayed recall were measured.

The results of this study were as follows;

1. The performances of immediate and delayed recall of patients with schizophrenia were significantly poorer than those of normals. The patients with schizophrenia also showed poor learn-ing and rapid forgetfulness. But there was no significant difference in recognition performance between groups.

2. In EEG0, frontal delta activity in Patients with schizophrenia was significantly higher while occipital alpha activity was significantly lower than in normals.

3. During EEG1, 2 and 3, there was a decrease in alpha activity in broth groups compared to EEG0 and the change in alpha activity of patients with schizophrenia was significantly greater than normals in the occipital region.

4. According to topographic chanties induced by memory tasks, the alpha activity of normals significantly increased from EEG1 to EEG2 in the parietal region while those of Patients with schizophrenia did not change. The beta activity of normals significantly increased from EEG1 to EEG2 in both temporal regions while those of patients with schizophrenia significantly increased in the parieto-occipital region. The alpha activity of normals significantly increased from EEG 1 to EEG3 in all regions except both frontal regions While those of patients with schizophrenia did net chance. The beta activity of normals significantly increased from EEG1 to EEG3 in the frontal, temporal, and parietal regions while those of patients with schizophrenia significantly increased only in the parieto-occipital region.

5. The amplitudes of P200 and P300 at Pz electrode in patients with schizophrenia were significantly reduced and the latency of P300 in patients with schizophrenia was significantly delayed than in normals. At around N100 (119 msec and 166 msec after stimulus) patients with schizophrenia showed significantly reduced ERP negativity, especially in the frontal region, than in normals. And at around P300 (354 msec after stimulus) patients with schizophrenia showed significantly reduced ERP positivity, especially in the temporal region, than in normals.

In summarizing the above results, it is suggested that the memory process of visually presented words in patients with schizophrenia mostly occur at a presemantic level in the parietal region and might depend on implicit memory such as priming. The results of ineffective alpha blocking and smaller P300 in schizophrenia suggest an abnormality in the thalamus. The results of higher frontal delta activity in the eyes closed condition, failure of frontal beta activation during recognition task, and smaller N100 support the hypofrontality hypothesis in schizophrenia. The results of impairment of recall, failure of temporal beta activation during recognition task, and smaller P3O0 support the temporal lobe dysfunction in schizophrenia. It can be concluded that the frontal lobe, temporal lobe, and thalamus were not appropriately activated during memory task in

schizophrenia and these regions might be the pathophysiologically abnormal regions in schizophrenia.