1/f scaling exponent of EEG depending on different sensitivities of behavioral activation and inhibition systems for young and elderly groups

청년층과 노인층의 행동활성화체계 및 행동억제체계 민감도에 따른 뇌파의 1/f 스케일링 분석

The purpose of the present study was to investigate the differences of nonlinear characteristics of electroencephalogram (EEG) depending on different sensitivities of behavioral activation system (BAS) and behavioral inhibition system (BIS) of young and elderly groups. The EEGs from Fpl and Fp2 electrodes were recorded during resting condition. The young and elderly groups consisted of 19 and 31 healthy right-handed volunteers, respectively. We estimated 1/f scaling exponent which reflects the nonlinear dynamical complexity of EEG. As results, we found the differences of 1/f scaling exponent between young ant elderly BAS sensitive groups. The 1/f scaling exponent of young BAS sensitive group showed significantly higher values than those of elderly BAS sensitive group at the left prefrontal area (Fpl). The young BAS sensitive group had also a tendency to higher 1/f scaling exponent at the right prefrontal area (Fp2). Decrease of the 1/f scaling exponent indicates the increase of complexity and the decrease of the amount of information related to the statistical distribution. Therefore, the elderly BAS sensitive group has higher complexity than young BAS sensitive group, though they were all classified as BAS sensitive group by BAS/BIS scale. Our results suggest the possibility of correlation between BAS sensitivity an4 age.

본 연구에서는 행동활성화체계(Behavioral Activation System : BAS)와 행동억제 체계(Behavioral Inhibition System : BIS)의 성향이 청년층과 노인층의 뇌파 특성에 차이를 보이는지를 조사하였다. 실험은 19명의 청년층과 31명의 노인층을 대상으로 하여 이루어졌고, 안정 상태의 양측 전전두엽 뇌파를 측정하였다. 분석은 비선형 지수 중 하나인 1/f스케일링 지수를 사용하였다. 그 결과, BAS 성향에서 1/f스케일 지수가 유의한 차이를 보였다. 즉, 좌측 전전두엽(Fpl)에서는 청년층의 1/f스케일 지수가 노인층의 1/f스케일 지수보다 통계적으로 유의하게 높은 값을 보였고, 우측 전전두엽(Fp2)에서도 청년층이 노인층에 비해 높은 1/f스케일 지수를 나타내는 경향을 보였다. 1/f 스케일 지수가 클수록 복잡도는 감소하고, 반면 확률분포에 관련된 정보의 양은 증가하는 것으로 해석 가능하다. 본 연구를 통해, 주관적 평가 결과로서 행동 활성화체계가 강한 성향을 가진 경우, 노인층은 청년층에 비해 양측 전전두엽의 복잡도가 높은 상태임을 알 수 있다 본 연구의 결과는 BAS성향과 연령 사이의 연관성에 대한 가능성을 시사한다.