스트레스 상황에서 안구운동이 뇌파와 자율신경계에 미치는 영향 = THE EFFECTS OF EYE MOVEMENTS ON BRAIN WAVES AND THE AUTONOMIC NERVOUS SYSTEM IN STRESSFUL SITUATIONS

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study investigated the effects of eye movements on electroencephalograms (EEG), heart rate (HR), heart rate variability (HRV), and blood pressure (BP) in a stressful situation. The study compared the subjects in their 20s before and after inducing stress with a 3D roller coaster VR, and compared the groups according to whether or not they participated in eye movements in a stressful situation. As a result of the study, quantitative EEG relative intensities (delta, theta, alpha, beta, gamma), ratio indices (DAR, TAR, TBR), stress index, HR and HRV (SDNN, RMSSD), and blood pressure (systolic, diastolic) were measured. Changes were observed in most EEGs except for gamma in the comparison before and after inducing stress (delta↓, theta↑, alpha↓, beta↑; p<0.05). In particular, the effect size of theta was the largest, and TAR and TBR also increased significantly (p<0.05), suggesting arousal load such as decreased attention efficiency and mental fatigue. In parallel, an increase in HR, a decrease in RMSSD, and an increase in systolic blood pressure were observed, supporting the autonomic nervous system imbalance with sympathetic dominance. On the other hand, when eye movements were performed in a stressful situation, the overall EEG ratio indices (DAR, TAR, TBR) were significantly reduced (in a comparison between groups, the experimental group had a greater decrease and effect size than the control group). In terms of relative intensity, theta↓, alpha↑, and beta↓ trends were observed, showing a pattern of relaxation and cognitive recovery. HR decreased and SDNN·RMSSD significantly increased, confirming the recovery of parasympathetic nerve activity (in a comparison between groups, the experimental group was superior). Blood pressure was lowered in both systolic and diastolic phases, and in particular, systolic was significant in both groups, and diastolic was significant in the experimental group. The homogeneity test confirmed that the baseline states of the two groups before the intervention were similar, securing the internal validity of the intervention effect. In conclusion, eye movements in a stressful situation had a positive effect on physiological indices such as EEG, heart rate, heart rate variability, and blood pressure. Eye movements were found to have a positive effect in alleviating cortical hyperarousal and autonomic nervous system imbalance immediately after stress induction, improving concentration as measured by brain waves, and relaxing the tense body. Heart rate, beat variability, and blood pressure showed that they have a positive effect on the autonomic nervous system, and in particular, they were effective in enhancing the parasympathetic nervous system, which suppresses excessive excitement. This study will have clinical significance as an effective method in the field of psychiatry, which requires treatment to reduce stress and improve concentration, and in the fields of physical therapy and sports, which require the expectation of a stable state from an excited state of the autonomic nervous system.

목차 (Table of Contents)

• (Abstract)
• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구의 필요성 1
• 2. 연구의 목적 7
• 3. 연구의 가설 8
• Ⅱ. 이론적 배경 9
• 1. 스트레스(stress) 9
• 2. 안구운동(eye movement) 12
• 3. 뇌파(brain wave) 14
• 4. 자율신경계(autonomic nervous system) 19
• Ⅲ. 연구 방법 23
• 1. 연구 대상자 23
• 2. 연구 도구 및 측정 방법 24
• 1) 뇌파(brain wave) 24
• (1) 뇌파 측정 도구 24
• (2) 뇌파 측정 방법 26
• 2) 심박수(heart rate)와 심박변이도(heart rate variability) 30
• (1) 심박수와 심박변이도 측정 도구 30
• (2) 심박수와 심박변이도 측정 방법 32
• 3) 혈압(blood pressure; BP) 35
• (1) 혈압 측정 장비 35
• (2) 혈압 측정 방법 36
• 4) 가상현실(virtual reality) 시청 38
• (1) 가상현실 시청 도구 38
• (2) 가상현실 시청 방법 39
• 5) 실험군 안구운동(eye movement) 40
• (1) 안구운동 도구 40
• (2) 안구운동 방법 42
• 6) 대조군 시각 자료 50
• (1) 대조군 시각 자료 50
• (2) 대조군 시각 자료 이용 방법 51
• 3. 실험 절차 및 실험 방법 52
• 1) 실험 절차 52
• 2) 실험 설계 53
• 4. 통계 처리 54
• Ⅳ. 연구 결과 55
• 1. 연구 대상자들의 일반적 특성 55
• 2. 스트레스를 받기 전후 비교 56
• 1) 스트레스를 받기 전후 뇌파 비교 56
• (1) 스트레스를 받기 전후 뇌파 주파수의 상대강도 비교 56
• (2) 스트레스를 받기 전후 뇌파 대역 간의 비율 지표 비교 58
• (3) 스트레스를 받기 전후 뇌파를 이용한 스트레스 지수 비교 60
• 2) 스트레스를 받기 전후 심박수를 이용한 비교 62
• (1) 스트레스를 받기 전후 평균 심박수 비교 62
• (2) 스트레스를 받기 전후 심박변이도 비교 64
• 3) 스트레스를 받기 전후 혈압 비교 66
• 3. 스트레스 상황에서, 중재 전 실험군과 대조군 동질성 검정 68
• 1) 뇌파 동질성 검정 68
• (1) 뇌파 주파수의 상대강도 동질성 검정 68
• (2) 뇌파 대역 간의 비율 지표 동질성 검정 70
• (3) 뇌파를 이용한 스트레스 지수 동질성 검정 71
• 2) 심박수를 이용한 동질성 검정 72
• (1) 평균 심박수 동질성 검정 72
• (2) 심박변이도 동질성 검정 73
• 3) 혈압 동질성 검정 74
• 4. 스트레스 상황에서 대조군과 실험군의 중재 전후 비교 75
• 1) 스트레스 상황에서 중재 전후 뇌파 비교 75
• (1) 스트레스 상황에서 중재 전후 뇌파 주파수의 상대강도 비교 75
• (2) 스트레스 상황에서 중재 전후 뇌파 대역 간의 비율 지표 비교 85
• (3) 스트레스 상황에서 중재 전후 뇌파를 이용한 스트레스 지수 비교 91
• 2) 스트레스 상황에서 중재 전후 심박수를 이용한 비교 93
• (1) 스트레스 상황에서 중재 전후 평균 심박수 비교 93
• (2) 스트레스 상황에서 중재 전후 심박변이도 비교 95
• 3) 스트레스 상황에서 중재 전후 혈압 비교 99
• (1) 수축기혈압 99
• (2) 이완기혈압 101
• 5. 중재 후 대조군과 실험군 그룹 간의 비교 103
• 1) 중재 후 그룹 간의 뇌파 비교 103
• (1) 중재 후 그룹 간의 뇌파 주파수의 상대강도 비교 103
• (2) 중재 후 그룹 간의 뇌파 대역 간의 비율 지표 비교 105
• (3) 중재 후 그룹 간의 뇌파를 이용한 스트레스 지수 비교 107
• 2) 중재 후 그룹 간의 심박수를 이용한 비교 109
• (1) 중재 후 그룹 간의 평균 심박수 비교 109
• (2) 중재 후 그룹 간의 심박변이도 비교 111
• 3) 중재 후 그룹 간의 혈압 비교 113
• Ⅴ. 고 찰 115
• Ⅵ. 결 론 126
• 참고 문헌 130