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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery > Volume 49(12); 2006 > Article
Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 2006;49(12): 1151-1158.
Mismatch Negativity according to the Changes of Auditory Stimuli.
Lee Suk Kim, Bo Young Kim, Chang Gun Kim, Seung Hwan Lee, Sung Wook Jung, Jae Ryong Kim
Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, Dong-A University College of Medicine, Busan, Korea. klsolkor@chol.co.kr
자극음의 조건 변화에 따른 Mismatch Negativity
김리석 · 김보영 · 김창근 · 이승환 · 정성욱 · 김재룡
동아대학교 의과대학 이비인후과학교실
주제어: 사건관련전위Mismatch negativity자극빈도자극 지속시간비율.
ABSTRACT
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
Infrequent sounds (deviant stimuli) occurring in a sequence of repetitive sounds (standard stimuli) elicit an event-related potential response called the mismatch negativity (MMN) even in the absence of attention to these sounds. The purposes of these studies are to record the MMNs elicited by the changes of auditory stimuli in stimulation rate, duration and probability in healthy adults and to record the MMNs in healthy children.
SUBJECTS AND METHOD:
Three studies were performed. The subjects were 15 adults in study 1, 20 adults in study 2, and 22 children in study 3. The standard stimulus was 50 msec, 750 Hz, 80 dB SPL tone burst. In study 1, the deviant stimulus was 750 Hz, 80 dB SPL tone burst, in which duration of the deviant stimulus was varied (25, 75, 100, 125, 150 msec) and stimulation rate was varied (0.9/sec, 2/sec). In study 2, the deviant stimulus was 125 msec, 750 Hz, 80 dB SPL tone burst and the probabilities of the deviant stimulus were varied (40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5%). In study 3, the deviant stimulus was 125 msec, 750 Hz, 80 dB SPL tone burst and the probability of the deviant stimulus was 20%.
RESULTS:
We obtained stable MMNs in adults and children. The amplitude of MMN was largest when duration of the deviant stimulus, stimulation rate and probability of the deviant stimulus were 125 msec, 0.9/sec and 5% respectively.
CONCLUSION:
The MMNs can be obtained from healthy adults and cooperative children. The MMN could be used as an objective measure for central auditory processing and individual discrimination ability.
Keywords: Event-related potentialMismatch negativityStimulation rateDurationProbability

교신저자:김리석, 603-102 부산광역시 서구 동대신동 3가 1번지  동아대학교 의과대학 이비인후과학교실
교신저자:전화:(051) 240-5428 · 전송:(051) 253-0712 · E-mail:klsolkor@chol.co.kr

서     론


  
후기 피질 ERPs(late cortical event-related potentials)는 시상과 대뇌피질의 활성을 반영하는 유발전위로 자극 감별 등의 대뇌 인지과정과 밀접하게 관련되어 있어, 이를 측정하여 분석함으로써 청각 중추에서의 청각자극 처리 과정을 이해하고자 하는 많은 연구가 이루어지고 있다.1)2)3)4)
   1978년 Ntnen는 일정한 청각자극(standard stimuli, 기본음)을 수백 번 주던 중 간헐적으로 다른 청각자극(de-viant stimuli, 변이음)을 주었을 때, 변이음에 의해 유발된 전위에서 기본음에 의해 유발된 전위를 감해서 얻어진 음성 전위의 파형을 Mismatch negativity(MMN)라 명명하였다.1)2) 이 파형은 대개 100
~200 msec의 잠복기를 가지고, 대부분 양측 상측두골 부위에서 기원하며, 전두골의 특정 부위가 보조 역할을 하는 것으로 알려져 있다.3)4) 특히 자극음에 대해 피검자가 집중하지 않아도 유발될 수 있으므로 소아나 검사에 협조가 잘 되지 않는 사람에서도 유용하게 이용될 수 있다.1)2)
   MMN는 자극음의 작은 변화에 의해서도 유발될 수 있는 특징이 있어 청각자극의 변별력을 객관적으로 평가하기 위한 방법으로 연구되고 있다. 자극음의 여러 조건 중 주파수의 차이가 클수록, 자극음의 강도가 클수록, 자극 빈도가 많을수록, 기본음과 변이음의 지속 시간의 차이가 클수록 그리고 기본음에 대한 변이음의 비율이 작을수록 MMN의 진폭은 증가한다.5)6)7)8)
   현재 이와 같은 MMN에 대한 활발한 연구에도 불구하고, 국내에서는 아직까지 MMN에 대한 이해가 부족하고, MMN의 측정 방법 및 정상인 참고치에 대한 보고가 없었다.
   본 연구는 정상 청력을 가진 성인에서 자극음의 자극빈도, 지속시간, 기본음에 대한 변이음의 비율을 각각 변화시켜 MMN의 잠복기와 진폭을 측정함으로써, 안정적인 MMN를 기록할 수 있는 자극 조건과 정상인에서의 참고치를 구하고자 하였다. 그리고 성인에서 안정적인 MMN를 기록할 수 있었던 자극 조건을 기초로 하여 정상 소아에서 MMN를 기록하고자 하였다.

대상 및 방법

   본 논문은 본원에서 시행한 MMN에 관한 세 가지의 연구로 이루어져 있다. 첫 번째(연구 1)와 두 번째 연구(연구 2)는 정상 청력을 가진 성인을 대상으로 하였고, 세 번째 연구(연구 3)는 정상 청력을 가진 소아를 대상으로 하여 MMN를 측정하였다.

연구 1:성인에서 자극 빈도 및 변이음의 지속시간 변화에 따른 MMN

대  상
   20세에서 25세 사이의 의과대학 재학 중인 건강한 남자 8명과 여자 7명을 대상으로 하였다. 대상자 모두 순음청력검사상 500 Hz, 1 KHz, 2 KHz, 4 KHz 모두에서 15 dB 이하의 청력 역치를 보였고, 정신신경과적 질환, 두부손상 병력 및 기타 전신질환의 과거력은 없었으며, 투약 중인 약물은 없었다.

방  법
  
자극음의 생성과 유발전위의 기록은 Nicolet사의 유발전위장치(Viking Ⅳ)를 사용하였고, 자극음은 양측 귀에 이어폰(Madison TIP-300)을 통해 주었다. 기본음의 주파수는 750 Hz, 강도는 80 dB SPL의 tone burst로 하였으며, 지속시간은 50 msec로 하였다. 변이음의 주파수와 강도는 기본음과 동일하게 하였고, 변이음의 지속시간은 25 msec, 75 msec, 100 msec, 125 msec, 150 msec의 5 가지로 변화시켰고, 자극음의 빈도는 0.9/sec와 2/sec 두 가지로 변화시켜 총 10 가지의 조건으로 MMN를 기록하였다. 기본음과 변이음은 총 400회를 주었고, 이 중 기본음에 대한 변이음의 비율은 15%로 무작위(random)로 주었다. 피검자는 검사 전에 침대에 누운 상태에서 자극음에 대해 집중하지 않도록 교육 받았으며, 반응 기록 동안에는 깨어 있는 상태에서 시선을 한 곳에 고정하게 하였다. Electroencephalography(EEG)의 기록을 위하여 Fz, Cz, Pz 각각을 활성전극으로, Fpz를 접지 전극으로, 비배 전극 및 양측 유양돌기 전극을 기준전극으로 사용하였다. 전극과 피부사이의 저항은 5 KΩ 이내로 하였으며, 수집된 전위는 0.5
~30 Hz의 대역통과 필터로 통과시킨 후 500 msec 동안 기록하였다.

분석 및 통계처리
  
기록된 MMN의 잠복시간 및 진폭을 ANOVA법을 이용하여 분석하였으며, p값이 0.05 이하인 경우를 통계적으로 유의한 것으로 하였다. 통계처리는 SAS windows version 6.12로 하였다.

연구 2:성인에서 기본음에 대한 변이음의 자극 비율에 따른 MMN

대  상
   20세에서 26세 사이의 의과대학 재학 중인 건강한 남자 20명을 대상으로 하였고, 다른 조건은 연구 1과 동일하였다.

방  법
  
기본음은 연구 1과 동일하게 하였고, 변이음의 지속시간은 125 msec로 하였으며 나머지 조건은 연구 1과 동일하게 하였다. 자극 빈도는 2/msec로 하였다. 기본음에 대한 변이음의 비율을 8가지(40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5%)로 달리하여 측정하였다. 자극음의 생성과 기록, 전극의 위치는 연구 1과 동일하였다.

분석 및 통계처리
  
자극 조건 간 분석 및 통계처리는 연구 1과 동일하였다.

연구 3:소아에서의 MMN

대  상
   4세에서 7세 사이의 일반 유치원에 재학 중인 소아 22명을 대상으로 하였는데, 그 중 남아는 12명이었고 여아는 10명이었다. 다른 조건은 연구 1과 동일하였다.

방  법
  
기본음과 변이음의 조건은 연구 2와 동일하였고, 기본음에 대한 변이음의 비율은 20%로 하여 측정하였다. 활성전극은 첫 번째와 두 번째 연구와는 달리 Fz만을 사용하였고, 피검자를 편안하게 눕힌 후 피검자의 눈에서 약 50 cm 정면에 모니터를 두고, 음을 제거한 디즈니 애니메이션을 상영하여 보게 함으로써 시선을 고정시키고 청각자극에 집중하지 않게 하였다. 그리고 자극음의 생성과 기록은 연구 1과 동일하였다.

분석 및 통계처리
   MMN의 잠복시간과 진폭을 평균 분석하였다.

결     과

연구 1:성인에서 자극 빈도 및 변이음의 지속시간 변화에 따른 MMN
   일정한 기본음을 준 뒤 변이음을 주었을 때, 변이음에 의해 유발된 전위에서 기본음에 의해 유발된 전위를 감하여 얻어진 파형 중에서, 약 200 msec의 잠복기를 가지는 음성 전위의 파형이 전형적인 MMN이다(Fig. 1).
   두 가지의 자극 빈도와 5 가지의 변이음 지속시간으로 이루어진 10 가지의 조건 모두에서 MMN를 기록할 수 있었다. 자극 빈도를 변화시키는 조건에서는 자극 빈도가 2/sec인 경우보다 0.9/sec인 경우에서 진폭과 잠복기가 유의하게 증가하였다(Table 1 and 2). 변이음 지속시간의 비교에서는 기본음과 변이음의 자극 지속시간의 차이가 증가할수록 MMN의 진폭이 증가하는 양상을 보였다. 변이음의 지속시간이 25 msec, 75 msec, 100 msec인 조건에서는 진폭의 유의한 차이가 없었으나, 변이음의 지속시간이 125 msec와 150 msec인 조건에서는 25 msec, 75 msec, 100 msec인 조건에 비해 MMN의 진폭이 통계적으로 의미 있게 증가하였다(p<0.01)(Fig. 2). 변이음의 자극 지속시간과 MMN의 잠복기 사이에는 유의한 상관관계가 없었다(p>0.05)(Table 1). MMN의 진폭과 잠복기는 성별에 따른 유의한 차이는 없었다(p>0.05)(Table 3).

연구 2:성인에서 기본음에 대한 변이음의 자극 비율에 따른 MMN
   변이음의 비율이 40%로 주어졌을 경우의 8명과 35%로 주어졌을 경우의 3명에서는 전형적인 MMN를 기록할 수 없었고, 나머지 변이음의 비율에서는 모두 안정적인 MMN의 파형을 기록할 수 있었다(Fig. 3). 변이음의 비율이 감소함에 따라 MMN의 진폭은 통계적으로 의미 있게 증가하였으나, 잠복기는 의미 있는 변화가 없었다(p>0.05). 변이음의 비율이 40%에서 진폭이 가장 작았고 5%에서 가장 컸으며, 변이음의 비율이 5%인 조건에서 다른 조건보다 MMN의 진폭이 통계적으로 의미 있게 컸다(p<0.01)(Fig. 4). 

연구 3:소아에서의 MMN
   연구에 참가한 소아 22명 중 애니메이션에 흥미를 보이지 않은 13명은 검사 중 움직임 또는 수면 등으로 인해 MMN의 파형을 기록할 수 없었다. 애니메이션에 흥미를 보인 9명의 소아에서는 전형적인 MMN 파형을 얻을 수 있었으며(Fig. 5), MMN의 평균 잠복시간은 201±27 msec였고 평균 진폭은 2.16±0.76 μV였다(Table 4).

고     찰

   최근 뇌의 인지기능에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 청각학 분야에서도 고위 청각 중추의 기능 및 이의 객관적인 평가에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히, 양측 고도 난청 환자들에게 인공와우이식의 기회가 증가됨에 따라 인공와우이식 대상자 선정과 술후 결과 예측 및 술후 뇌의 가소성 등에 관한 객관적인 평가가 중요하게 대두되고 있다. 현재 이들의 객관적인 평가방법으로 functional neuroimage 등이 근간을 이루고 있지만, N1, P2, N2, P3 등의 후기 청성유발전위들은 청각 정보가 대뇌에서 처리되는 과정에서 발생되는 전기적 활동을 직접적으로 기록한다는 측면에서 임상적으로 매우 중요하며, 근래 그 유용성의 일환으로 MMN가 많이 연구되고 있다.6)
   1975년 Näätänen은 일정한 청각자극(standard stimuli, 기본음)을 주던 중 간헐적으로 다른 청각자극(deviant stimuli, 변이음)을 주었을 때, 자극 시작 100
~200 msec 후에 기본음에 의한 파형보다 더 음성 전위를 보이는 변이음에 의한 음성 파형을 발견하였다. 그 후 1978년 Ntnen1)은 변이음에 의해 유발된 전위에서 기본음에 의해 유발된 전위를 감했을 때 얻어진 음성 파형을 Mismatch negativity(MMN)라 명명하였고, 이 파형이 측두골 부위에서 상대적으로 높은 진폭을 보였기 때문에 청각자극 변별 과정(auditory stimulus-discrimination process)을 반영한다고 제안하였다.
   본 연구에서는 정상 성인에서 자극음의 자극 빈도, 지속 시간, 기본음에 대한 변이음의 비율 변화에 따른 MMN 파형의 차이를 알아보고, 정상 소아에서 안정적인 MMN를 기록하고자 하였으며 그리고 MMN의 발생 부위, 자극음에 대한 피검자의 집중이 MMN의 발생에 미치는 영향, 성인과 소아의 MMN 파형의 차이와 MMN의 임상적 유용성 및 인공와우이식 아동에서 MMN의 적용 가능성에 대해 문헌고찰과 함께 보고하고자 하였다.
   MMN의 발생 부위를 알아보는 일은 청각자극 변별 과정을 포함한 고위 청각 중추의 기능을 이해하는 기초적인 단계로 MMN의 발견 이후 많은 연구가 이루어지고 있다. Alho3) 및 다른 연구자 대부분은 MMN가 주로 양측 상측두골 부위에서 관찰됨을 발견하여, 청각 피질이 MMN의 주요 발생원이라 보고하였다. Giard 등4)은 상측두골 부위뿐만 아니라 전두엽에서도 MMN가 기록됨을 보고하여 전두엽이 MMN의 발생에 보조적인 역할을 하며, 특히 전두엽이 주의 집중 조절과 관련이 있다고 하였다. 그리고 최근 연구에서는 자극음의 주파수, 강도, 지속시간의 변화에 따라 상측두골 중에서도 각각 다른 부위에서 MMN가 발생한다고 하여, 청각 피질 중에서도 자극음의 특성에 따라 반응하는 신경원이 각기 다르다고 하였다.9) 본 연구에서는 MMN가 상측두골부위에서 가장 잘 기록된다는 이전의 보고에 따라, 성인에서는 Fz, Cz, Pz의 세 활성 전극으로부터 각각 MMN를 기록하였고, 소아에서는 3개의 활성 전극 모두에서 MMN를 기록할 경우 검사 시간이 길어지고 이에 따른 소아의 움직임이 증가할 수 있음을 고려하여, Fz 하나만을 활성 전극으로 하여 MMN를 기록하였다. 본 연구 1과 2에서 자극 조건들을 변화하여 세 개의 활성 전극 각각에서 MMN를 기록했을 때 전극에 따른 진폭과 잠복기의 유의한 차이는 없었다.
   Näätänen1)2)은 MMN의 발견 당시 피검자가 청각자극에 집중함과 상관없이 유사한 MMN 파형을 얻을 수 있음을 보고하였다. 이에 대해 Näätänen10)은 MMN 생성에는 자극의 변화에 반응하는 전산화 뉴런(computational neuron)과 여기서 만들어진 정보를 받아들이고 증폭시키는 증폭 뉴런(amplifying neuron)이 관여하는데, 자극에 대한 집중 여부는 전산화 뉴런에는 영향을 끼치지 않고 증폭 뉴런에만 영향을 끼치기 때문에 MMN의 생성 자체에는 변화가 없으나 진폭은 변화할 수 있다고 해석하였다. 실제로 MMN를 기록할 때 피검자가 청각자극에 능동적으로 집중하는 것보다 책을 읽거나 비디오를 보는 등의 시각적 자극에 집중하게 하는 것이 안구운동을 억제할 수 있는 장점도 가지고 있어 보다 안정된 측정 방법이다.7) 본 연구에서는 안구운동으로 생긴 MMN 파형의 변화를 보정하기 위한 electro-oculogram(EOG)은 시행하지 않았지만, 성인에서는 청각자극에 집중하지 않으면서 시선을 한 곳에 집중하게 하였고, 소아에서는 50 cm 거리의 정면에 비디오를 설치해 디즈니 애니메이션을 보게 함으로써, 안구운동을 최소화 하면서 청각자극 대신 시각적 자극에 집중하게 하였다.
   이와 같이 MMN는 청각자극 집중에 영향을 받지 않으므로 유소아에서 청각자극 변별력을 평가하기 위한 도구로 이용이 가능하다. 발달성장 측면에서도 MMN의 잠복기와 진폭은 비교적 안정적이다. 신생아의 MMN는 다소 잠복기가 연장되고 진폭이 작지만, 학령기 아동의 MMN는 성인과 비교해 잠복기와 진폭의 유의한 차이가 없다.11) 하지만, 소아와 성인에서의 MMN는 다음 몇 가지의 차이점이 있다. 첫째, 소아의 경우 성인보다 진폭 및 잠복기의 변이가 크기 때문에 정상 범위를 정하는 것이 중요하다.11) 둘째, 건강한 소아라도 25
~30%에서 반응이 없는 경우가 있기 때문에 해석에 주의를 기울여야 한다.11)12) 셋째, 안정된 MMN가 측정되는 부위가 다른데, 성인은 우측 뇌 반구의 상부에서 더 큰 반응을 보이나 신생아에서는 전두골과 중앙 부위뿐 아니라 후두골 부위에서도 측정되는데, 이는 두개골의 두께 차이, 전도차, 생성원의 위치 차이 때문으로 해석된다.13) 그리고 성인과는 다르게 신생아에서는 각성 시뿐만 아니라 수면 시에도 비교적 안정적인 MMN를 얻을 수 있다.13)
   MMN는 자극음의 주파수, 강도, 자극빈도, 지속시간, 기본음에 대한 변이음의 비율 등의 변화뿐 아니라 복합 자극(compound stimulus)의 부분적 생략, 어음(speech)의 변화에 의해서도 유발된다.5)6)7)8) 자극음의 강도가 커질수록 MMN의 진폭은 커지고 잠복기는 짧아지며, 작은 강도일 때보다 충분히 잘 들을 수 있을 정도의 자극 강도일 때 주파수가 서로 다른 자극음을 쉽게 감별할 수 있다.5) 그리고 자극음의 지속시간을 변화시키는 조건이 주파수를 변화시키는 조건보다 안정적인 MMN를 기록할 수 있다.7) 따라서, 본 연구에서는 자극음의 강도는 80 dB SPL로 하였고, 주파수는 750 Hz로 고정하여 자극 빈도, 자극음의 지속시간, 기본음에 대한 변이음의 비율 등의 조건을 변화시켜 MMN를 기록하였다.
   자극 빈도가 작을수록, 즉 자극 간 간격이 연장될수록 MMN의 진폭은 감소하고 잠복기는 증가한다.6)8) MMN는 기본음에 대한 기억 흔적(memory trace)과 변이음이 차이가 있음을 인지하여 발생되는 전기적 반응으로, 자극 간 간격이 연장될수록 기본음에 대한 기억 흔적을 유지하기가 불안정해지고, 따라서 기본음에 대한 기억 흔적과 변이음을 비교하는 과정에서 많은 변화가 생기기 때문에 안정적인 MMN를 얻기 어렵다고 하였다.6)
   연구 1에서 자극 간 간격이 950
~1,075 msec인 0.9/sec의 자극빈도에서 자극 간 간격이 350~475 msec인 2.0/sec의 자극빈도보다 MMN의 잠복기와 진폭이 유의하게 증가하였다. 이 결과는 자극 간 간격이 증가할수록 잠복기가 증가한다는 다른 연구들과 일치하였다.6)8) 그러나 자극 간 간격이 긴 0.9/sec의 자극 빈도에서 진폭이 증가된 것은, 자극 간 간격이 길어질수록 진폭이 작아진다는 이전 연구들과는 달라 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다. 연구 2와 3에서는 자극 빈도를 2/sec로 하였는데, 이는 연구 1에서 자극빈도가 2/sec인 조건보다 0.9/sec인 조건에서 진폭은 유의하게 증가하였으나 잠복기 또한 유의하게 증가하였으므로, 검사시간이 더 적게 걸리는 2/sec인 자극빈도 조건을 택하였다. 신뢰성 있는 MMN 파형을 얻기 위해서는 자극 간 간격 뿐 만이 아니라 자극음의 횟수도 중요한데, N1을 측정하기 위해서는 200회 정도의 자극음이면 충분하지만, 안정적인 MMN를 얻기 위해서는 N1을 측정할 때 보다 충분히 많은 수의 자극음이 필요하므로, 본 연구에서는 Escera6)의 연구와 같이 총 400회의 자극음을 주었다.
   기본음과 변이음의 자극 지속시간을 달리하여 측정한 MMN의 진폭은 주파수를 달리한 MMN의 진폭보다 크다. MMN 측정 시 자극 지속시간을 변화시키는 것이 주파수를 변화시키는 것보다 측정 오차를 줄이고 비체계적인 개인 변화를 줄일 수 있는데, 이는 보다 높은 신호 대 잡음 비율 때문이다.7) 따라서, 임상에서 안정적이고 신뢰성 있는 MMN를 얻기 위해서는 자극 지속시간 변이를 사용하는 것이 유리하다.7)
   자극 지속시간의 변이에 대해서는 변이음의 지속시간이 기본음의 지속시간보다 길거나 혹은 짧음에 상관없이 둘 간의 차이가 증가할수록 MMN의 진폭은 증가한다.14)
   연구 1에서 변이음의 지속시간을 달리하여 MMN를 측정하였을 때, 변이음의 지속시간이 25, 75, 100 msec인 경우는 통계적으로 유의한 진폭의 변화가 없었고, 125, 150 msec의 경우는 25, 75, 100 msec인 경우보다 통계적으로 유의하게 진폭이 증가하였다. 그리고 125 msec와 150 msec 간에는 진폭의 차이가 없으므로 진폭의 상한치를 보인 것으로 생각된다. 따라서 자극 지속시간에 따른 MMN를 임상에 적용할 때는 기본음의 자극 지속시간을 50 msec로, 변이음의 자극 지속시간을 125 msec 이상으로 설정하는 것이 적절할 것으로 보인다. 본 연구 2와 3에서도 연구 1의 결과를 바탕으로 변이음의 자극 지속시간을 125 msec로 하였다.
   Javitt 등8)은 기본음에 대한 변이음의 비율이 감소할 때 MMN의 진폭이 증가한다고 보고하였는데, 이는 각 변이음 사이의 기본음의 수가 증가함에 따라 즉, 변이음의 비율이 감소할수록 기본음의 기억 흔적이 점진적으로 강해지고 변이음에 대한 MMN 생성원의 활성이 더 커진다고 해석하였다.
   Shelley 등15)은 정상인과 정신분열증 환자에서 기본음에 대한 변이음의 비율이 25%에서 2.5%까지 감소함에 따라 MMN의 진폭이 증가한다고 보고하였고, 정상인과 정신분열증 환자 모두에게서 변이음의 비율이 5%에서 MMN의 진폭이 가장 컸고, 변이음의 비율이 2.5%로 감소되었을 때는 진폭이 더 이상 증가하지 않는다고 보고하였다. 동일한 연구에서 변이음의 비율이 감소함에 따라 MMN의 잠복기는 다소 증가하지만 유의한 변화는 없었다. 연구 2에서도 변이음의 비율이 5%일 때 MMN의 진폭이 가장 컸고, Shelley 등15)의 연구 결과와 같이 5%보다 더 적은 비율에서는 의미 있는 진폭의 증가가 없을 것으로 예상된다. 변이음의 비율이 5%보다 적은 경우는 안정적인 MMN 파형을 얻기 위해서 더 많은 검사 시간이 소요되며, 검사 시간의 증가로 인해 검사에 대한 피검자의 협조가 감소되어 측정 오차를 증가시킬 수 있으므로 임상 적용 시 기본음에 대한 변이음의 비율을 5%로 설정하는 것이 유용할 것으로 생각된다. 하지만, 연구 3에서 소아의 MMN를 기록할 때 기본음에 대한 변이음의 비율을 5%로 했을 경우, 검사 시간이 길어져 신체 동작과 수면으로 인한 불필요한 근전위가 발생할 수 있으므로, 기록 시간을 단축하면서 안정적인 MMN 파형을 얻을 수 있도록 기본음에 대한 변이음의 비율을 20%로 하였다. 
   MMN는 청각자극에 집중하지 않아도 유발될 수 있으므로 유소아에서 청각 변별력을 평가하기 위한 도구로 여겨져 왔다. 연구 3에서 정상 청력을 가진 소아 22명을 대상으로 MMN를 기록하였는데, 그 중 협조가 가능한 9명에서만 안정적인 MMN를 기록할 수 있었고 13명의 소아에서는 안정적인 MMN의 파형을 관찰할 수 없었다. 이는 소아에 따라 방음실의 밀폐된 상태에 대한 친밀감이 부족했고, 검사 시작 후에도 디즈니 애니메이션에 대한 관심이 부족했기 때문에 생긴 신체 동작의 근전위 발생과 수면에 의한 방해 등이 원인으로 생각된다. 따라서 소아에서 MMN를 기록할 때에는 신체 동작 및 수면 등에 의한 불필요한 파형을 최소화하기 위한 추가적인 시각적 장치가 필요할 것으로 생각된다. 연구 3에서 MMN를 관찰할 수 있었던 9명의 소아에서 얻은 MMN의 평균 진폭과 잠복기는 다른 연구자들의 결과와 유사한 것도 있었고, 차이가 있는 것도 있었는데, 이는 정상 소아의 MMN 자체가 진폭 및 잠복기의 변이가 크며, 각 연구들 간의 자극 조건이 다르고 시각적 자극에 대한 피검자의 집중 정도가 다르기 때문으로 생각된다.
   현재까지 MMN에 대한 임상적 연구는 크게 네 가지로 분류될 수 있다.
   첫째, 인지 능력의 객관적인 평가 수단으로서의 이용이다. 정상 아동뿐만 아니라, 청각장애 아동에서의 인공와우이식의 유용성의 평가, 실어증 아동, 중추성 청각장애 아동, 청각장애 관련의 학습장애 아동의 진단 등에 이용되고 있다.
   둘째, 대뇌 피질의 기능적 상태(functional state)의 평가 수단으로의 이용이다. 대개 대뇌 피질의 기능적 상태가 우수할수록 MMN의 진폭이 증가하는 경향이 있다.2) 그리고 한 연구에서는 혼수상태의 환자에서 의식회복 직전에 MMN가 기록됨을 보고하여 MMN가 의식회복의 예측인자 및 대뇌 피질의 기능적 상태의 평가 수단으로 제시하였다.16)
   셋째, 청각자극의 중추적 처리 과정의 문제가 동반된 신경 정신계 질환의 연구이다. 여러 연구에서 정신분열증, 알쯔하이머병 및 파킨슨병 등에서 정상인에 비해 MMN의 진폭이 줄어듬을 보고하였다.8)17)
   넷째, 청각 중추 신경계의 가소성(plasticity)에 대한 연구이다. MMN는 자극 간 간격이 짧은 경우에는 어리거나 나이가 많은 대상자에서 모두 유사한 진폭을 보이나, 자극 간 간격이 넓은 경우에는 어린 대상자들 보다 나이가 많은 대상자에서 MMN의 진폭이 줄어듦을 보고하여 나이가 들수록 신경계의 가소성이 줄어드는 하나의 증거라고 보고하였다.18) 그리고 동일한 청각자극에 대한 지속적인 교육으로 인해 MMN의 진폭 및 잠복기 등이 변화할 수 있으며, 특히 Kraus 등19)과 Ponton 등20)은 인공와우이식을 받은 환자에서 정상인과 유사하게 MMN를 기록할 수 있으며 인공와우 착용 기간이 증가할수록 MMN의 진폭이 증가함을 보고하여 인공와우이식의 유용성을 객관적으로 입증하였고, 인공와우이식을 통한 청각 중추 신경계의 가소성을 보여주었다.
   앞으로 저자들은 정상 소아에서 MMN를 측정할 때, 신체동작 및 수면 등에 의해 생기는 불필요한 파형을 최소화하기 위한 시각적 장치를 마련하여, 이를 통해 정상 소아에서 보다 안정된 MMN를 추가적으로 기록할 것이다. 그리고 인공와우이식 아동에서 MMN를 술후 인지능력 및 가소성 여부를 예측할 수 있는 객관적 평가 수단으로서 이용할 수 있을 것이다.

결     론

   정상 성인을 대상으로 자극빈도, 지속시간, 기본음에 대한 변이음의 비율 등을 변화시켜 MMN를 측정하였을 때, 자극빈도가 0.9/sec이고, 기본음이 50 msec 750 Hz 80 dB SPL tone burst, 변이음이 125 msec 750 Hz 80 dB SPL tone burst일 때 MMN의 진폭이 의미 있게 증가하였다. 그리고 기본음에 대한 변이음의 비율이 감소할수록 MMN의 진폭은 통계적으로 의미 있게 증가하였으며, 특히 변이음의 비율이 5%일 때 다른 비율보다 유의한 진폭의 증가를 보였다.
   협조가 가능한 소아에서는 정상 성인에서 안정적인 MMN를 측정할 수 있었던 조건 중 기본음에 대한 변이음의 비율을 20%, 자극 빈도는 2/sec로 변화시켰을 때 매우 안정적인 MMN 파형을 기록할 수 있었다.
   결론적으로 본 연구에서 정상 성인과 협조가 가능한 소아에서 안정적인 MMN 파형을 기록할 수 있었다. 향후 이 자료들을 바탕으로 MMN를 중추청각전달로의 평가뿐만 아니라, 인공와우이식 아동에서 술후 청각 변별력 향상을 평가하고 예측할 수 있는 객관적인 수단으로 이용할 수 있을 것으로 기대된다.


REFERENCES

  1. Näätänen R, Gaillard AW, Mantysalo S. Early selective-attention effect on evoked potential reinterpreted. Acta Psychol(Amst) 1978;42:313-29.

  2. Näätänen R. The mismatch negativity: A powerful tool for cognitive neuroscience. Ear Hear 1995;16:6-18. 

  3. Alho K. Cerebral generators of mismatch negativity (MMN) and its magnetic counterpart (MMNm) elicited by sound changes. Ear Hear 1995;16:38-51.

  4. Giard MH, Perrin F, Pernier J, Bouchet P. Brain generators implica-ted in the processing of auditory stimulus deviance: A topographic event-related potential study. Psychophysiology 1990;27:627-40.

  5. Salo S, Lang AH, Aaltonen O, Lertola K, Karki T. Automatic detection of frequency changes on auditory stimulus intensity. Ear Hear 1999; 20:265-70.

  6. Escera C, Yago E, Polo MD, Grau C. The individual replicability of mismatch negativity at short and long inter-stimulus intervals. Clin Neurophysiol 2000;111:546-51.

  7. Kathmann N, Frodl-Bauch T, Hegerl U. Stability of the mismatch negativity under different stimulus and attention conditions. Clin Neurophysiol 1999;110:317-23.

  8. Javitt DC, Grochowski S, Shelley AM, Ritter W. Impaired mismatch negativity (MMN) generation in schizophrenia as a function of stimulus deviance, probability, and interstimulus/interdeviant interval. Electroenceph Clin Neurophysiol 1998;108:143-53. 

  9. Giard MH, Lavikainen J, Reinikainen K. Perrin F, Berteand O, Trevenet M, et al. Separate representation of stimulus frequency, intensity, and duration in auditory sensoty memory. J Cogn Neurosci. In press.

  10. Näätänen R. Mismatch negativity outside strong attentional focus: A commemtary on Woldorff et al.(1991). Psychophysiology 1991;28: 30-42.

  11. Kurtzberg D, Vaughan HG Jr, Kreuzer JA, Fliegler KZ. Developmental studies and clinical application of mismatch negativity: Problems and prospects. Ear Hear 1995;16:105-17.

  12. Cheour M, Alho K, Ceponiene R, Reinikainen K, Pohjavuori M, Aaltonen O, et al. Maturation of mismatch negativity in infants. Int J Psychophysiol 1998;29:217-26.

  13. Cheour M, Leoppanen PH, Kraus N. Mismatch negativity (MMN) as a tool for investigating auditory discrimination and sensory memory in infants and children. Clin Neurophysiol 2000;111:4-16.

  14. Jaramillo M, Paavilainen P, Naatanen R. Mismatch negativity and behavioural discrimination in humans as a function of the magnitude of change in sound duration. Neuroscience Letters 2000;290:101-4.

  15. Shelley AM, Silipo G, Javitt DC. Diminished responsiveness of ERPs in schizophrenic subjects to changes in auditory stimulation parameters: Implications for theories of cortical dysfunction. Schizophr Res 1999;37:65-79. 

  16. Kane NM, Curry SH, Butler SR, Cummins BH. Electrophysiological indicator of awakwning from coma. Lancet 1993;341:688.

  17. Pekkonen E, Jousmaki V, Kononen M, Reinikainen K, Partanen J. Auditory sensory memory impairment Alzheimer disease: An event related potential study. Neuroreport 1994;5:2537-40.

  18. Pekkonen E, Jousmaki V, Partanen J, Karhu J. Mismatch negativity area and age-related auditory memory. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 1993;87:321-5.

  19. Kraus N, Micco AG, Koch DB, McGee T, Carrell T, Sharma A, et al. The mismatch negativity cortical evoked potential elicited by speech in cochlear-implant users. Hear Res 1995;65:118-24.

  20. Ponton CW, Eggermont JJ, Don M, Waring MD, Kwong B, Cunningham J, et al. Maturation of the mismatch negativity: Effects of profound deafness and cochlear implant use. Audiol Neurootol 2000;5:167-85.

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