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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery > Volume 44(2); 2001 > Article
Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 2001;44(2): 139-143.
Auditory Late Response (ALR) and P300 in normal adults.
Joon Ho Park, Hyoun Wook Kang, Ji Eun Lee, Jin Hyoung Park, Dong Ik Lee, Sang Heun Lee
Department of Otorhinolaryngology, College of Medicine, Kyungpook National University. leeshu@knu.ac.kr
정상 성인에서의 Auditory Late Response(ALR)와 P300
박준호 · 강현욱 · 이지은 · 박진형 · 이동익 · 이상흔
경북대학교 의과대학 이비인후과학교실
주제어: 유발전위대뇌 지도화성인.
ABSTRACT
BACKGROUND:
Auditory evoked potentials (AEPs) have assumed an essential role in the clinical practice of auditory and several other professions. AEP classification and nomenclature systems are generally based on such aspects as the time domain (short, middle, long), anatomic origin, stimulus-response relationship. The P300 component of the human event related potential is an endogenous positive wave with a latency of 300msec or greater.
OBJECTIVES:
Our purpose of this study was to estimate normal values of auditory late response (ALR) and P300 in adults and use them in mapping of the brain. MATERIALS AND MEHTODS: An auditory evoked potential was performed on 40 normal adults, and a scalp surface electrode with 30 electrodes was attempted. Forty adults with normal hearing were divided into 2 groups, one consisting of thirty persons under 30 years of age and the other consisting of ten persons over 30 years of age.
RESULTS:
The latencies of P1, N1, P2, N1-P2 were 53.17 +/- 19.57 msec, 98.25 +/- 32.68 msec, 166.12 +/- 44.0 msec, 65.12 +/- 23.68 msec, respectively, in the whole group and 54.23 +/- 20.86 msec, 98.7 +/- 34.35 msec, 160.93 +/- 44.02 msec 62.23 +/- 25.36 msec, respectively, in the group under 30 years old, and 50.0 +/- 15.57 msec, 96.9 +/- 28.69 msec, 181.7 +/- 42.28 msec 73.8 +/- 15.69 msec, respectively, in the group over 30 years old. The P300 latencies for the whole group and the two groups were 299.37 +/- 34.01 msec, 295.16 +/- 33.36 msec, 312.0 +/- 34.49 msec, respectively. There was no significant difference in the latency and amplitude of the ALR and P300 between the two groups (p>0.05).
CONCLUSION:
ALR and P300 were measured in 40 normal adults. Description of the normal topography of P300 may facilitate the examination of the P300 topography in cognitive disorders. Such an examination might help ALR and P300 to serve as better diagnostic tools of cognitive disorder in adults.
Keywords: Event-related potentialBrain mappingAdults

교신저자:이상흔, 700-412 대구광역시 중구 삼덕 2가 50번지 경북대학교 의과대학 이비인후과학교실
                  전화:(053) 420-5777 · 전송:(053) 423-4524 · E-mail:leeshu@knu.ac.kr

서     론


   청성 유발전위는 음 자극에 의한 청각로에서의 전기 생리학적 현상을 가산 평균을 통하여 비침습적으로 기록해 내는 객관적인 검사방법이다.
   이것은 잠복기(latency) 혹은 구성성분의 순차적 배열에 의해 단(short), 중(middle), 그리고 장 잠복기(long-latency)로 분류될 수 있고1) 또한 자극의 특성에 주로 영향을 받는 외적 전이(exogenous potential)와 자극의 특성과는 큰 관련이 없고 자극의 전후관계와 피검자의 자극에 대한 정신기능에 영향을 받는 내적 전위(endogenous potential)로 나눌 수 있다.2)
   이 중에서 장 잠복기 유발전위(auditory late response, ALR)는 비교적 낮은 빈도의 청각 자극 후 약 50에서 250 msec에서 기록되는 유발전위로서 단 잠복기 유발전위와 비교하여 볼 때 진폭이 좀 더 크다. 잠복기의 시간대별로 구분하여 P1(50~80 msec), N1(100~150 msec), P2(150~200 msec), N2(180~250 msec)로 나누어진 주요 구성성분이 있다.
   장 잠복기 유발전위는 비교적 주파성 응답성이 양호하고 청각 심리학적 역치에 근접하여 여러 대뇌 피질의 활동을 반영한다. 또한 최근에는 특정자극의 패러다임에 의한 변화로 여러 심리학적 청각학적 연구에 응용되고 있다.
   이중에서 최근에 관심을 끌고 있는 것이 P300이다. 이것은 피검자의 자극에 대한 주의집중 여부에 따라 발생하게 되며 장 잠복기 중에서 가장 대표적인 내적 전위이다.3)4)
   본 연구에서는 장 잠복기 유발반응과 P300을 정상인에서 동시에 측정하고 각각 성분의 유발반응을 두피표면에서 mapping하여 임상적 응용을 위한 기초를 얻고자 하였다.

대상 및 방법

대  상
  
청력이 정상이고 중이 질환이 없으면서 중추신경계 증상 및 병력이 없는 성인 지원자 40명을 대상으로 청각자극후 장 잠복기 유발반응을 측정하였다.
   지원자의 대부분은 본병원 정상근무자로 인지기능의 장애가 있는 경우는 없었다. 연령분포는 19~45세(평균연령 27.8세)로 19세가 1명이었고 21세에서 30세까지가 30명, 31세에서 40세까지는 8명, 41세 이상은 1명이었다. 남녀비는 36 대 4명이었다(Table 1).
 
방  법
   NEURONICS MRM-NM32(Mee Rae engineering Co, Korea)를 이용하여 청성 유발 전위검사를 측정하였다. 30개의 두피표면전극(scalp surface electrode, 은전극)을 가진 electrode cap을 머리에 씌운 후 기록하였으며 각 신호들을 합성하여 대뇌 전체의 활동상황에 대해 brain mapping을 함께 실시하였다. Headphone을 통해 양쪽 귀에 초당 1회의 자극빈도로 소리를 보냈으며 장 잠복기 유발반응과 P300을 동시에 측정하기 위한 자극음은 2종류의 tone burst를 사용하였다. 저음은 1 KHz를 고음은 2 KHz를 사용하였다. Tone burst의 rise-fall time은 각각 10 msec로, plateau time은 50 msec로 하였고 고음의 강도는 60 dB로 하였다. 두 자극원의 크기차이는 5~8 dB이며 빈번한 자극인 1 KHz를 80%, 희귀한 자극인 2 KHz를 20%로 하는 odd ball ratio를 8:2로 하여 무작위로 들리게 하였다. 가산회수는 100회로 하였고 대상자는 앉은 상태에서 희귀한 high frequency tone의 자극에 주의를 기울이게 하였다. 기록이 끝났을 때에 대상자에게 그 횟수를 물어서 제대로 세었는지를 알아보아서 대상자가 집중하였는지를 판단하였다. 그리고 집중이 덜 된 경우에는 그래프의 모양이 이상하게 나오므로 이 경우에는 재측정을 시도하였다. 해석시간은 320 msec이었으며 기록시에 생기는 잡음에 의한 오류를 줄이기 위해 filter 대역으로 low filter는 0.15 Hz를 high filter는 40 Hz를 적용하였다.
   Brain mapping은 4점 보간법(4 point interpolation method)을 이용하여 신호의 level에 따라서 적색에서 짙은 청색까지 16단계로 출력하게 하였다. 즉 특정지점의 전위 값은 거리의 비, 영향을 주는 정도(weight), 인접한 4개 전극의 전위로부터 계산되어질 수 있는데 이런 식으로 모든 지점의 전위를 계산하여 가장 활동성이 왕성한 부위가 적색으로 표시되고 다음 녹색, 노랑, 청색의 순으로 표시되며 이들 사이를 각각 3가지 색으로 세분하여 총 16단계로 표시되도록 하였다.

자료의 분석
   40명의 정상 성인의 ALR 및 P300을 구하였으며 여기서 30세 미만인 군과 30세 이상인 군으로 나누어서 전체 군 및 분리한 두 군을 비교하였다.
   비교에는 independent group t-test를 사용하였다.

결     과

   정상 성인에서의 ALR의 결과를 개인별로 표시하면 Fig. 1과 같다. 전체의 결과는 Table 2와 같으며 주요 파형인 P1, N1, P2, N1-P2의 잠복기는 각각 53.17±19.57 msec, 98.25±32.68 msec, 166.12±44.0 msec, 65.12±23.68 msec이었으며 진폭은 0.6 μv에서 4.7 μv로 다양하였다.
   ALR에 있어서 연령에 따를 변화를 보면 30세 미만인 군에서는 P1, N1, P2, N1-P2의 잠복기는 각각 54.23±20.86 msec, 98.7±34.35 msec, 160.93±44.02 msec, 62.23±25.36 msec이었으며(Table 3), 30세 이상인 군에서는 각각 50.0±15.57 msec, 96.9±28.69 msec, 181.7±42.28 msec, 73.8±15.69 msec이었다(Table 4).
   전체 군에서 얻은 ALR의 결과를 30세 미만 및 30세 이상에서 얻은 결과와 비교하면 N1-P2 complex를 기준으로 하였을 때 통계학적인 유의성은 없었다(65.12±23.68 msec, 62.23±25.36 msec, 73.8±15.69 msec, p=0.681, p=0.189). 또한 30세 미만 군과 30세 이상인 군 사이에서의 차이를 검증했을 때도 N1-P2 complex를 기준으로 보아서 통계학적인 유의성은 없었다(62.23±25.36 msec, 73.8±15.69 msec, p=0.132).
   전체 군에서의 P300잠복기와 진폭을 개인별로 나타내면 Fig. 2와 같다. 전체에서의 결과를 보면 P300 잠복기는 299.37±34.01 msec이었으며 진폭은 3.72±1.67 μv로 비교적 안정되게 기록되었다(Table 2).
   P300에서의 연령에 따른 변화를 보면 30세 미만인 군에서는 P300 잠복기가 295.16±33.36 msec이었으며 진폭은 3.60±1.58 μv이었다(Table 3). 30세 이상인 군에서는 P300잠복기는 312.0±34.49 msec이었으며 진폭은 4.1±1.96 μv이었다(Table 4). 전체 군에서 얻은 P300의 결과를 30세 미만 및 30세 이상에서 얻은 결과와 비교하였을 때 P300잠복기에서는 통계학적인 유의성은 없었다(299.37±34.01 msec, 295.16±33.36 msec, 312.0±34.49 msec, p=0.926, p=0.87). 또 30세 미만 군과 30세 이상인 군 사이에서의 차이를 검증했을 때도 P300 잠복기에서는 다소간의 차이는 있었으나 통계학적인 유의성은 없었다(295.16±33.36 msec, 312.0±34.49 msec, p=0.827).
   진폭에 있어서도 전체 군과 30세 미만 군 및 30세 이상 군의 비교에서는 역시 통계학적인 유의성은 없었다(3.72±1.67 μv, 3.60±1.58 μv, 4.1±1.96 μv, p=0.767, p=0.467).
   또 30세 미만 군과 30세 이상 군의 진폭에 있어서도 두 군 사이에서 차이가 있다고 볼 수는 없었다(3.60±1.58 μv, 4.1±1.96 μv, p=0.368).
   Brain mapping은 ALR과 P300의 기록과 함께 뇌의 활동정도에 따라서 색깔별로 표시되어 특히 뇌의 대칭성과 활동정도를 객관적으로 관찰할 수 있었다(Fig. 3).

고     찰

   장 잠복기 유발전위인 ALR은 다른 유발반응에 비해 주파수 응답성이 뛰어나고 청각 역치에 가까우나 수면에 의한 영향이 크고 뇌간 유발반응에 비해 안정성이 떨어져서 그 동안 청각학적 임상에서의 활용이 활성화되지 못하였다. 최근 뇌신경 연구와 인공와우 수술 등으로 대뇌 피질의 기능성 연구가 활발히 진행되고 유발반응 기록의 컴퓨터처리로 다양한 요구에 부응하게 되었다. 또한 자극 패러다임의 변화로 여러 청각 심리학적 응용도 가능하게 되었다.
   정상인에서 ALR을 구한 Martini 등의 연구를 보면 여자에서 P1은 55.2±6.7 msec, N1은 110.5±14 msec, P2는 171.6±19.6 msec 내외였고, 남자에서 P1은 46±2 msec, N1은 101.5±13 msec, P2는 161.5±7.5 msec 내외이었다.5) 본 연구의 결과도 이와 유사한 형태를 나타내고 있다.
   한편 자극자체와는 관계없이 자극에 대한 정신기능에 의해서만 유발되는 내적 전위(endogenous potential)인 인식유발전위에는 selective attention negativity, contingent negative variation, P300 등이 있지만 최근 가장 많이 연구되고 있는 것이 P300이다.6)
   이 인식유발전위인 P300은 장 잠복기 유발전위로 인지기능의 장애를 측정하는 방법이 된다.7)
   또 인공와우 이식 후에 인공와우로부터 생긴 전기적 자극이 대뇌 피질까지 전달되는데 이것을 두피표면전극을 이용하여 측정하고 mapping을 함으로써 정상인에서와 비교할 수 있는 방법을 제시한다.8)
   본 연구에서 정상 성인에 있어서 P300을 측정한 결과 299.37±34.01 msec로 비교적 안정되게 기록할 수 있었다. 이 결과도 역시 타 보고와 유사하였다.9)10)
   P300파의 발생부위에 대해서는 많은 연구가 이전부터 있어 왔는데 Okada 등11)과 Faux 등12)은 내측 측두엽 지역에서 발생한다고 주장하였고 Courchesne 등13)과 Nunez와 Pilgreen14)은 전두엽에서 발생한다고 주장하였다.
   Halgren 등은 측두엽 절제술을 받은 환자의 해마(hippocampus) 부위에서 P300 잠복기를 가지는 내적 전위를 발견하였고 이후 변연계에서 P300이 발생한다고 알려졌다.15)
   Goodin 등은 치매환자에서 P300 잠복기가 길어진다고 하였는데16) 치매환자에서는 변연계 기능인 기억력뿐만 아니라 추상적 사고, 판단력, 언어기능 등의 다른 인지기능도 저하된다는 점을 고려하면 P300파가 변연계 이외의 뇌부위에서도 발생할 수 있다는 가정을 뒷받침 해준다.
  
또한 정상적인 인지기능을 가진 파킨슨 환자의 P300 잠복기가 길어졌다는 보고17)는 측두엽 이외의 부위가 P300과 관련이 있음을 시사한다.
   Odd ball paradigm을 이용하여 얻은 P300 잠복기는 희귀한 자극을 집중하여 감지한 후 기억속에 들어 있는 자극들과 비교하여 그 자극을 셀 것인가의 여부(count or not)를 결정짓는 신경계 연쇄반응의 속도를 나타낸다고 할 수 있다.17) 그러므로 기억을 담당하는 변연계뿐만 아니라 자극의 구분에 관여하는 중뇌 망상체도 P300과 관련이 있다고 여겨진다.
   즉 측두엽 외에 전두엽, 두정엽, 중뇌 망상체 등이 P300파의 발생부위로 의심되어지며 이런 발생부위들이 독립적으로 혹은 어떤 회로를 이루면서 P300파를 발생할 것으로 가정할 수 있다.
   이로 미루어 볼 때 ALR과 P300이 향후 이비인후과적으로도 인공내이나 이명 등에 있어서의 신경이과적 연구에 도움이 될 것으로 사료되는 바이다.
   연령에 따른 ALR과 P300의 결과를 보면 일반적으로 연령이 증가함에 따라 잠복기가 연장될 것으로 가정될 수 있으나,5)9)10)18) 실제 연구에서는 ALR의 경우는 큰 변화는 볼 수 없으며,5)18) 어떤 연구에서는 ALR에서 P2잠복기가 노년층에서 오히려 더 짧아졌다는 보고도 있다.19) 그러나 P300에서는 확실한 연장이 보고되고 있다.9)10)
   소아에서는 P300 잠복기는 15~18세까지는 감소하고 진폭은 증가한다는 보고가 있다.9)18) 그러나 성별 및 전극에 의한 차이는 볼 수가 없고 잠복기가 나이에 따라 감소하기는 했으나 변화가 확실한 것은 아니다.9)18)
   성인에서 P300 잠복기는 나이에 따라 길어지고 진폭은 감소한다. 그러나 역시 성별 및 전극에 의한 차이는 없었다.9)10)18)
   본 연구에서는 정상 성인에 있어서의 장 잠복기를 관찰하였으며 이를 다시 30세 미만과 30세 이상의 두 연령군으로 구분하여 P300의 잠복기 및 진폭을 조사하여 보았는바 전체 군과 30세 미만 군 및 30세 이상 군의 ALR과 P300 잠복기와 진폭은 통계학적으로 차이가 없는 것으로 나왔으며(p>0.05) 또 30세 미만 군과 30세 이상 군의 비교에서도 ALR에서는 차이가 없었으며 P300 잠복기는 30세 이상 군에서 약간 증가되어 있었지만 통계학적 유의성은 없었다(p>0.05). 이것은 나이가 증가함에 따라 P300 잠복기가 길어지고 진폭이 감소한다는 타 연구자의 보고9)10)와 다소 상이한 결과를 보이고 있는데 이는 본 연구에서는 대상 연령군이 30대 전후로 비교적 정상성인의 평균치를 구하는 것이 목적이었으므로 연령군의 분포가 다양하지 않아서 상이한 결과를 보이는 것으로 사료되는 바이다. 즉 연령구분에 있어서 45세 이상의 노년층이 상당수 포함되지 않는 경우에는 나이가 증가함에 따라 P300 잠복기가 길어지고 진폭이 감소한다는 결과를 얻기에는 30세를 기준으로 하는 것은 중요하지 않은 것으로 보인다.
   연령 분포에 있어서 좀더 폭넓은 연령층이 포함되고 많은 개체수가 있어야 위와 같은 결과를 얻을 수 있을 것으로 보이므로 더 많은 연구가 필요하다고 판단된다.
   우리는 또한 유발전위의 결과를 컴퓨터 처리를 통하여 brain mapping을 함으로써 양쪽 대뇌 피질 활동의 대칭성과 활동성에 관하여 정량적인 관측도 시도하였다.
   이러한 결과를 기초로 하여 대뇌 피질의 기능에 영향을 가하는 여러 청각학적 질환 즉 이명, 감각신경성 난청, 인공와우 등의 연구에 많은 도움이 될 수 있을 것으로 생각된다.

결     론

   정상 성인 40명을 대상으로 하여 ALR과 P300 잠복기 및 진폭을 조사하였다.
   ALR중 N1-P2 complex의 잠복기는 65.12±23.68 msec이었다. P300 잠복기는 299.37±34.01 msec이었으며 진폭은 3.72±1.67 μvolt이었다.
   연령구분을 30세 미만과 30세 이상으로 하여 이 두 군을 비교하였는데 ALR 중 N1-P2 complex의 잠복기는 차이가 없는 것으로 나왔으며(62.23±25.36 msec, 73.8±15.69 msec, p>0.05) 또 P300 잠복기 및 진폭의 차이도 없는 것으로 나왔다(295.16±34.49 msec, 312±33.36 msec, 3.60±1.58 μv, 4.1±1.96 μv, p>0.05).
   이것은 더 폭 넓은 범위의 연령분포와 개체수가 필요하다는 것을 보여준다.
   여기서는 ALR 및 P300과 brain mapping을 정상 성인에서 구했으며 이 P300과 brain mapping을 참고하여서 인지기능의 장애가 있는 경우, 인공와우 이식 후, 이명 등에서의 결과와 비교하여 진단 등에 활용할 수 있을 것으로 생각된다. 이렇게 하기 위해서는 보다 폭넓은 연령층과 개체 수에 대한 연구가 필요할 것으로 생각된다.


REFERENCES

  1. Ruth R, Lambert P. Auditory evoked potentials. Otolaryngol Clin North Am 1991;24:349-52.

  2. Jacobson JT, Hyde ML. An introduction to auditory evoked potentials. In Katz J, Ed. Handbook of clinical Audiology, 3rd Ed. Baltimore: Williams & Wilkins;1985.

  3. Squires K, Hecox K. Electrophysiological evaluation of higher level auditory processing. Semin Hear 1983;4:415-32.

  4. Musiek F. Auditory evoked responses in site-of-lesion assessment. In Rintleman W, Ed. hearing Assessment. Austin, Tx: Pro-Ed;1991.

  5. Martini A, Comacchio F, Magnavita V. Auditory evoked responses (ABR, MLR, SVR) and brain mapping in the elderly. Acta Otolaryngol Suppl (Stockh) 1990;476:97-103.

  6. Knight RT, Hillyard SA, Woods DL, Neville HJ. The effects of frontal and temporal parietal lobe lesions on the auditory evoked potential in man. Electroenceph Clin Neurophysiol 1980;50:112-24.

  7. Pictron TW. The P300 wave of the human eventrelated pottential. J Clin Neurophysiology 1992;9:456-79.

  8. Deggouj N, Gersdorff M. Imaging and cochlear implant. Acta Otorhinolaryngol Belg 1998;52:133-43.

  9. Sangal RB, Sangal JM. Topography of auditory and visual P300 in normal children. Clin Electroencephalogr 1996;Jan 27:46-57.

  10. Sangal RB, Sangal JM. Topography of auditory and visual P300 in normal adults. Clin Electroencephalogr 1996;Jul 27:145-50.

  11. Okada YC, Kaufman L, Williamson SJ. The hippocampal formation as a source of the slow endogenous potentials. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 1983;55:417-26.

  12. Faux SF, Torello M, McCarley R, et al. P300 in schizophrenia: confirmation and statistical validation of temporal region defect in P300 topography. Biol Psychiat 1988;23:776-90.

  13. Courchesne E, Hillyard SA, Galambos R. Stimulus novelty, task relevance, and the visual evoked potential in man. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 1975;39:131-43.

  14. Nunez PL, Pilgren KL. The Spline-Laplacian in clinical neurophysiology, a method to improve spatial EEG resolution. J Clin Neurophysiology 1991;8:397-413.

  15. Halgren E, Squires NK, Wilson CL, Pohrbaugh JW, Babb TL, Crandall PH. Endogenous potentials generated in the human hippocampal formation and amygdala by infrequent events. Science 1980 Nov 14;210:803-5.

  16. Goodin D, Squires K, Starr A. Long latency event related components of the auditory evoked potentials in dementia. Brain 1978;101:635-48.

  17. Hanch EC, Syndulko K, Cohen SN, Goldberg ZI, Potvin AR, Tourtellotte WW. Cognition in parkinson disease: an eventrelated potentials perspectives. Am Neurol 1982 Jun;11:599-607.

  18. Goodin DS, Squires KC, Henderson BH, et al. Agerelated variations in evoked potentials to auditory stimuli in normal human subjects. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 1978;44:447-58.

  19. Spink U, Johannsen HS, Pirsig W. Acoustically evoked potential: Dependence upon age. Scandinavian Audiology 1979;8:11-4.

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