The electroencephalography (EEG) bears the possibility to investigate oscillatory processes in the human brain. There has been a growing body of evidence that suggests EEG and quantitative electroencephalography (QEEG) abnormalities are found in a high proportion of psychiatric patients. But it has been often regarded as too nonspecific. Therefore, in spite of having abundant advantages such as non-invasiveness, less-discomfort, and economy of time and cost, the clinical application of QEEG is considered to be limited and adjunctive. Recently, The potential role of cross-frequency phase-amplitude synchronization for the explanation of cortical information processing has been emerging in the human EEG. There has been particular interest in the modula-tion of the amplitude of high-frequency oscillations by the phase of low-frequency oscillations. In the present work, theta-phase gamma-amplitude coupling (TGC) was introduced to the scalp EEG and was evaluated for clinical application. At first, we investigated the relationship between TGC and scores on memory tasks. A total of 31 elderly subjects performed a spatial delayed match-to-sample task (SDMST) during EEG recording. We also evaluated performance on the delayed figure recall (DFR) and delayed verbal recall (DVR) tasks for memory ability. Correlation analysis showed that increases in TGC in the parietal area were significantly corre-lated with increases in the DFR score. In addition, TGC was significantly correlated with the accuracy rate on the SDMST and age. The results indicate that TGC could be a useful biophysiological marker of memory ability. Second, we used resting EEG to examine the relationship between risk-taking propensity and TGC. Recent evidence has suggested that a deficiency in the top-down control of the prefrontal cortex on the subcortical structures may be responsible for risky human behavior. This weakness in top-down control may be reflected as changes to the TGC in scalp EEG. We recorded EEG from 30 healthy, right-handed volunteers while their eyes were closed before they performed behavioral measures of risk-taking. The result showed that the TGC was significantly correlated with the measures of risk-taking behaviors. The TGC may provide the valuable information regarding an individual’s risk-taking propensity. The degree of TGC in the frontal area may be a useful biological indicator of an individual’s tendency toward risk-taking behaviors. In addition, TGC may also be useful in evaluating various disease states in cases involving risky behaviors. Lastly, we investigated could the TGC detects possible abnormalities in functional connectivity in the subjects with internet addiction disorder. The result showed that TGC negatively correlated with the scores of various internet addiction tests. TGC is a valuable marker for abnormal interactions of functional brain networks in subjects with internet addiction disorder. As we have seen above, TGC could successfully provide the functional or dysfunctional cortical information processing in the human brain. There is, however, little research on this topic, and a significant amount of work is needed to better understand this phenomenon.
뇌파는 두뇌 피질 내 신경세포의 활동에 의한 전기적인 신호를 기록하는 것으로, 임상 검사법으로서 정량적 뇌파(QEEG)는 현재 정신과 영역에서 진단 및 치료에 많은 기여를 하고 있다. 하지만 현재까지 정량적 뇌파는 질환에 비 특이적인 특성을 가지며 그 원인에 근접하여 질환을 이해하는 데에 한계가 있어 그 이용이 제한되어 왔던 것이 사실이다. 최근 뇌파 분석을 통하여 얻어진 위상 동기화(phase synchronization)가 좀 더 생물학적으로 뇌의 활동을 이해하는데 크게 도움이 된다는 것이 알려지면서 관심의 대상이 되고 있으나 아직까지 정량적 뇌파처럼 임상 검사로 이용하려는 시도는 이루어지지 않고 있는 실정이다. 저자는 이에 임상적 환경에서 측정된 뇌파로 세타 감마 위상 동기화 현상을 관찰하고 그 특징이 임상적으로 시행되는 여러 검사와 상관관계를 보이는지를 알아보고자 하였다. 먼저 치매의 위험군인 노인에서 공간 작업기억검사 수행 중 뇌파의 세타 감마 위상 동기화가 임상적으로 측정된 기억력 점수와 어떠한 상관관계를 보이는지 알아보았다. 결과적으로 세타 감마 위상 동기화는 공간 기억력 점수와 주로 두정엽에서 양의 상관관계를 보이는 것으로 나타났다. 이는 공간작업기억검사 중 높은 세타 감마 위상동기화가 정확한 공간 기억력에 중요하다는 것으로 이를 통하여 피질 내 신경세포의 활발한 활동 및 타 피질지역과의 소통이 높은 작업기억능력에 중요하다는 사실을 알 수 있었다. 두번째로 안정기 뇌파에서 측정된 세타 감마 위상 동기화가 개인의 위험감수도와 어떠한 상관관계를 갖는지 알아보고자 하였다. 높은 위험감수도는 여러 연구를 통하여 피질-피질하 회로에서 전두엽의 피질하 억제가 약할때 발생 한다는 것이 알려져 있으며 전두엽 기능을 저하시키는 여러 가지 상황이 위험행동을 증가시키는 이유를 설명해 준다. 이러한 피질-피질하 회로의 활동은 두피에서 측정된 세타 감마 위상 동기화를 통하여 정량화가 가능할 것으로 판단된다. 이를 알아보기 위하여 정상인에서 위험감수도를 측정하고 안정시 뇌파에서 세타 감마 위상 동기화와 어떠한 상관관계를 갖는지 알아 보았다. 결과를 통하여 안정시 뇌파에서 높은 세타 감마 위상동기화는 낮은 위험감수 특성을 갖는 다는 것을 알 수 있었으며 이는 전두엽의 강한 피질하 억제가 위험행동을 감소시키는 것을 나타낸다고 할 수 있다. 마지막으로 저자는 세타 감마 위상 동기화 현상이 인터넷중독 환자군과 정상군에서 어떻게 다른지 알아보고자 하였다. 결과적으로 인터넷중독 환자군은 눈을 감고 쉴 때 측정한 뇌파에서 전반적으로 세타 감마 위상 동기화가 감소된 모습을 보였다. 이는 피질기능 감소로 인하여 인터넷중독에서 충동성과 공격적 행동이 두드러진다는 가설을 뒷바침하는 증거이다. 이와 같이 세타 감마 위상 동기화 현상은 매우 민감하게 뇌 피질간 상호작용을 측정하여 임상적으로 중요한 정보를 알려준다. 저자는 세타 감마 위상 동기화 현상이 임상적으로 유용하게 이용될 수 있다는 가능성을 보았다. 뇌파를 이용한 임상 검사로 자리잡기 위하여 추후 후속연구가 필요할 것으로 판단된다.