Asymmetric Activation in the Prefrontal Cortex and Heart Rate Variability by Sound-induced Affects

음향감성에 의한 전전두엽의 비대칭성과 심박동변이도

This study is aimed to inspect how the different sensitivities in Behavioral activation system(BAS) and behavioral inhibition system(BIS) modulate on the properties of physiological responses stimulated by positive or negative affective sound. We measured the electroencephalogram(EEG) and electrocardiogram (ECG) of 32 students, consisted of four groups depending on the BAS and BIS sensitivities, during listening to meditation music or noise. The EEG was recorded at Fpl and Fp2 sites and Power spectral density(PSD) of HRV was derived from the ECG, and the power of HRV was calculated for 3 major frequency ranges(low frequency[LF], medium frequency and high frequency[HF]). After listening to music or noise, subjects reported the affect induced by the sound. For EEG, the power in the alpha band at Fp2, especially in the alpha-2 band(9.0-11.0 Hz) increased during the subjects listening to music, while the power at Fpl increased during noise. During listening to meditation music, there is a tendency that the left-sided activation in prefrontal cortex(PFC) is positively correlated with the difference of BAS(Z)-BIS(Z). During listening to noise, there is a tendency that the right-sided activation in PFC is dominant in case any of the sensitivity of BAS or BIS is high. For HRV, we found that the index of MF/(LF+HF), during listening to music, was higher significantly in the individuals with a low BIS but high BAS than in the individuals with a low sensitivity both BIS and BAS individuals. With high BIS, regardless of the BAS sensitivity, the difference of this index values was not significant. From these results we suggest that the physiological responses of different individuals in BAS and BIS react differently under the same emotionally provocative challenge.

본 연구에서는 행동활성화체계(behavioral activation system : BAS)와 행동억제체계(behavioral inhibition system BIS)의 개인차가 음향감성에 의한 전전두엽의 비대칭성과 심박동변이도(heart rate variability : HRV)에 미치는 영향을 밝히고자 하였다. 이를 위하여 피험자들을 BAS와 BIS 민감성의 고저에 따라 네 집단으로 분류하고 명상음악과 소음이 제시되는 동안 전전두엽의 비대칭성과 심박동변이도를 측정하였다. 전전두엽의 비대칭성을 측정한 결과, 명상음악에서는 BAS가 BIS에 비하여 민감도가 상대적으로 높을수록 전전두엽 편측치(asymmetry score)가 증가하였고, 소음조건에서는 BAS와 BIS 중 어느 하나라도 민감도가 높으면 소음과 같은 부정감성을 유발시키는 음 환경에서는 전전두엽의 편측치가 감소하는 것으로 나타났다. 또한 부정감성이 상대적으로 우측 전전두엽의 활성화를 증가시키는 반면, 긍정감성은 좌측 전전두엽의 활성화를 증가시킴을 알 수 있었다. 심박동변이도를 각 주파수 대역별로 전력을 분석한 결과, 명상음악에서는 BAS가 높고 BIS는 낮은 집단이 BAS와 BIS가 모두 낮은 집단에 비하여 심박동변이조의 감성평가지표로 알려진 MF/(LF+HF)가 유의하게 높았다. 또한 BAS가 높고 BIS는 낮은 집단은 명상음악 청취시가 소음 청취시에 비하여 MF/(LF+HF)가 더 높은 경향을 보였는데, 이는 BAS가 높고 BIS는 낮은 집단이 다른 집단에 비하여 긍정감성에 더 민감함을 의미한다. 본 연구결과는 전전두엽 비대칭성과 심박동변이도, 특히 MF/(LF+HF)가 긍정 및 부정감성을 평가할 수 있는 지표로 사용될 수 있음을 시사한다.