Activation of Limbic Area due to Oxygen Administration during Visuospatial Task

공간 과제 수행 시 고농도 산소 공급에 의한 변연계 활성화에 관한 연구

The purpose of this study is to observe activation of limbic system during performing visuospatial tasks by 21% and 30% oxygen administration. Eight right handed male college students were selected as the subjects for this study. A visuospatial task was presented while brain images were scanned by a 3T fMRI system. The experiment consisted of two runs: one was a visuospatial task under normal air(21% oxygen) condition and the other under hyperoxic air(30% oxygen) condition. The neural activations were observed at the limbic system which is seperated 8 regions such as cingulate gyrus, thalamus, limbic lobe, hypothalamus, hippocampus, parahippocampa gyrus, amygdala, and mammiilary body. By two oxygen levels, activation areas of limbic system are almost identical. Increased neural activations were observed in the cingulate gyrus and thalamus with 30% oxygen administration compared to 21% oxygen. During 30% oxygen administration, improvement of visuospatial task performance has a relation to increase of neural activation of subcortical structures such as thalamus and cingulate gyrus as well as cerebral cortex.

본 연구에서는 공간 과제 수행 시 21%의 산소 농도와 30%의 고농도 산소 공급이 변연계의 활성화에 어떠한 변화를 유발하는지 관찰하였다. 총 8명의 오른손잡이 남자 대학생을 본 연구의 실험 참여자로 선정하였다. 공간 과제를 수행하는 동안 3T MRI 를 이용하여 뇌기능 영상을 획득하였다. 실험은 21%의 일반 공기 중의 산소 농도와 30%의 고농도 산소를 각각 공급하면서 공간 인지 과제를 수행하는 두 개의 회기로 구성된다. 변연계를 대상이랑(cingulate gyrus), 시상(thalamus), 변연엽(limbic lobe), 시상하부(hypothalamus), 해마(hippocampus), 해마방회(parahippocampa gyrus), 편도(amygdala), 유두체(mammilary body)의 8 개의 영역으로 분리하여 뇌 활성화 영역을 비교하였다. 공간 과제 수행 시 두 가지 산소 농도에 따른 변연계의 활성화 영역은 거의 동일하였다. 그러나 21%의 산소 농도에 비해 30%의 고농도 산소 공급 시 대상이랑(cingulate gyrus)과 시상(thalamus) 영역에서 활성화가 증가하였다. 즉, 30%의 고농도 산소 공급 시 공간 인지 수행 능력의 증가는 공간 인지 처리와 관련이 있는 대뇌 피질 뿐만 아니라 시상(thalamus)과 대상이랑(cingulate gyrus) 같은 피질하 영역에서의 신경 활성화의 증가와도 관련이 있는 것으로 판단된다.