Effects of $40\%$ Oxygen on 2-back Task: Changes of Cognitive Performance and Physiological Signals

$40\%$ 농도의 산소 공급이 2-back 과제 수행에 미치는 영향: 인지 능력 및 생리 신호의 변화

In this study, changes in performance of 2-back task, blood oxygen saturation and heart rate due to $40\%$ concentration oxygen supply were observed. Five male $(25.8\pm1.3)$ and five female $(23.0\pm1.0)$ college students were nked to perform 2-bark task during two types of oxygen (concentration $21\%,\;40\%$) administration. The experimental sequence consisted of Rest1(1 min.), 0-back Task (1 min.), 2-bark Task (2 min.), and Rest2 (4 min.) and the physiological signals such as blood oxygen saturation and heart rate were measured throughout the stages. The experimental result showed that the performance increased significantly at $40\%'s$ concentration of oxygen rather than $21\%'s$, which shows oxygen supply has positive influence on cognitive performance. When $40\%$ concentration oxygen is supplied, the oxygen saturation in the blood increased and heart rate was decreased significantly comparing to $21\%$. It is Suggested that $40\%$ oxygen can stimulate brain activation bY increasing actual blood oxygen concentration in the process of cognitive performance, and hyperoxia makes heart rate decrease.

본 연구에서는 $40\%$ 농도의 산소 공급에 따른 2·bark 과제 수행 능력, 혈중 산소 포화도, 심박동율의 변화를 관찰하고자 한다. 1명의 남자 (평균 $25.8\pm1.3$세)와 5명의 여자 (평균 $23.0\pm1.0$세) 대학생을 대상으로 두 가지 농도의 산소$(21\%,\;40\%)$를 공급하면서 2-back 과제를 수행하게 하였다. Rest1 (1분), 0-back Task (1분), 2-back Task (2분), Rest2 (4분)의 네 단계의 순서로 실험이 진행되었고, 전 단계에서 혈중 산소 포화도와 심박동율의 생리 신호가 측정되었다. $21\%$에 비해 $40\%$ 산소 농도에서 평균 정답률이 유의하게 증가하여, 고농도 산소 공급이 2-back 과제 수행 능력에 긍정적인 영향을 미친다는 사실을 도출할 수 있었다. $21\%$에 비해 $40\%$의 산소가 주어질 때 혈중 산소 포화도는 증가하였고 심박동율은 감소하였다. 이것은 인지 처리 수행 시 $21\%$에 비해 $40\%$의 산소 공급이 실제 혈중 산소 농도를 증가시켜 인지처리에 따른 뇌 활성화를 촉진시킬 수 있다는 사실을 의미하고, 공급된 과산소에 의해 심박동율이 감소한다는 사실을 의미하는 것이다.