A COMPARATIVE STUDY UPON EVENT-RELATED POTENTIALS OF THE PATIENTS WITH ADHD AND NORMAL CHILDREN USING FOURIER TRANSFORMATION AND WAVELET ANALYSIS

푸리에 변환과 웨이브렛 분석을 통한 주의력결핍 ${\cdot}$ 과잉운동장애 아동과 정상 아동의 사건관련전위 비교 연구

Using Fourier transformation and wavelet analysis, we compared the auditory event-related potentials of the patients with attention deficit-hyperactivity disorders(abbr. ADHD, 13 boys) and normal control children(8 boys). Amplitudes of the event-related potentials which were calculated via Fourier transformation were compared between the groups and between conditions(non-target versus target) in each group. To the non-target stimuli, the patients with ADHD showed significantly greater amplitudes across almost all of the electrode sites and frequencies. To the target stimuli, the incidents which ADHD patients showed much higher amplitudes than normal controls significantly decreased, while those of the reverse results increased significantly. These results were consistent with the comparison results about negative difference wave(abbr. Nd wave) using Fourier transformation. In summary, it was proved that non-target stimulus which should be ignored elicited more robust electrical response from the patients with ADHD than normal children, but the target stimulus which reguired active processing did much less electrical activity in the patients. For the patients, they showed much inhibited electrical response to the target stimuli in some electrodes and frequency ranges. Normal children were more strongly stimulated by the target stimuli in almost all electrodes and frequency ranges than the patients, but less in prefrontal leads and frontal leads. Wavelet analysis results proved that early responses(0-300msec) to the nontarget stimuli of the patients were significantly greater than the normal controls in prefrontal, anterior frontal, some parts of temporal, and occipital lobes and that late response(300-370msec) were significantly lesser than normal children in parietal and central electrodes. Target stimuli elicited significantly higher electrical activity in both group than non-target stimuli did. Prefrontal and frontal lobes showed stronger responses in the patients than normal children irrespective of stimulus condition, but parietal and temporal lobes did higher activities in normal children than the patients only to the target stimuli. In conclusion, the patients with ADHD showed much greater responses to the stimuli which should be ignored, but failed to activated the necessary processes to the target stimuli. Also, we found that the frequency-dimension analysis and wavelet analysis were useful for the signal processing such as event related potentials.

주의력결핍 ${\cdot}$ 과잉운동장애 아동과 정상 아동의 청각적 집중 과정의 차이를 비교하기 위해 13명의 남자 환자와 8명의 정상 남자아이에게 청각적 주의집중 과제를 제시하고 사건관련전위를 푸리에 변환과 웨이브렛 분석법으로 비교 조사하였다. 각 군 아동의 표준자극과 표적자극에 대한 사건관련전위 파형을 푸리에 변환을 통해 주파수 차원에서 서로 비교하였고, 각 군 안에서 표적자극과 표준자극을 주었을 때의 진폭을 비교하였다. 표준자극에 대해서는 거의 대부분의 주파수와 전극 위치에서 주의력결핍 ${\cdot}$ 과잉운동장애 아동이 정상아동보다 의미 있게 높은 전압을 나타내었다. 반면 표적자극에 대해서는 주의력결핍 ${\cdot}$ 과잉운동장애 아동이 정상 아동보다 더 높은 전압을 보이는 경우가 의미 있게 감소하였고 정상 아동이 주의력결핍 ${\cdot}$ 과잉운동장애 아동보다 큰 진폭을 나타내는 경우는 의미 있게 증가하였다. 이런 결과는 주의집중을 반영하는 Nd파형의 푸리에 변환 결과에서도 나타났다. 즉 주의력결핍 ${\cdot}$ 과잉운동장애 아동은 무시해야 하는 자극에 대해서는 정상 아동보다 지나치게 강한 반응을 보이지만 정작 과제를 수행해야 하는 자극에 대해서는 정상 아동보다 더 약한반응을 보이는 경향을 보였다. 주의력결핍 ${\cdot}$ 과잉운동장애 아동은 정상 아동 보다 표적자극에 의한 진폭 증가를 보인 전극과 주파수 영역이 적었을 뿐 아니라 일부 파형은 표준자극을 주었을 때보다 표적자극을 주었을때 오히려 진폭이 의미 있게 감소하여서 이들이 표적자극에 대해 활성이 억제됨을 알 수 있었다. 정상 아동들은 표준자극보다 표적자극에 대해서 거의 모든 전극 위치와 주파수 대열에서 의미 있는 진폭의 증가를 보였으나 전전두엽과 전두엽의 전극에서는 주의력결핍 ${\cdot}$ 과잉운동장애 아동이 더 큰 진폭을 보이는 경우가 관찰되었다. 웨이브렛 분석 결과 표준자극에 대해서는 주의력결핍 ${\cdot}$ 과잉운동장애 아동이 정상 아동보다 자극이 제시된 후 $0{\sim}300msec$ 사이에 일어나는 전위가 통계적으로 의미 있게 컸다. 이런 차이는 주로 전전두엽과 전두엽 앞쪽, 그리고 측두엽 일부와 후두엽에서 두드러졌다. 그러나 두정엽과 중앙 영역의 전극들은 특히 $300{\sim}370msec$ 이내에 일어나는 전위에서 정상 아동이 더 활발한 전기 활동을 나타내었다. 표적자극에 대해서는 두 군 모두 표준자극보다 전기 활성이 더 증가한 양상이었다. 표적자극에 대해서 주의력결핍 ${\cdot}$ 과잉운동장애 아동은 전전두엽과 전두엽 영역에서는 여전히 정상 아동보다 더 활발한 전기 활성을 보였으나 두정엽과 측두엽에서는 정상 아동이 더 큰 진폭을 나타내었다. 이로써 주의력결핍 ${\cdot}$ 과잉운동장애 아동은 무시해야 하는 자극에 대해서는 지나친 반응을 보이며 주의집중을 필요로 하는 자극에 대해서는 정상 아동보다 저하된 반응을 보이는 것이 확인되었다. 이와 함께 푸리에 변환 등 주파수 차원 분석법과 웨이브렛 분석 방법의 유용성을 알아보았다.