1. 연구의 필요성

청소년은 발달적 조망에서 취약성을 가지고 있다. 성장단계에 있는 청소년은 신체, 심리, 환경 변화에서 새로운 적응문제에 직면하며 적절히 대처하지 못할 경우 갈등을 경험한다[1]. 정서행동문제 청소년은 장기 목표를 달성하기 위해 본인의 반응을 조절할 수 있는 자기조절력이 감소되어 정신건강 위기를 경험하고 있는 청소년[3]을 말한다. 위기에 직면한 정서행동문제 청소년은 갈등표출방식에 따라 우울, 불안, 비행, 공격성, 충동적 행동 등 다양한 부적응 문제들을 호소한다[1, 2].

정서행동문제 청소년을 위한 치료 개입 필요성이 확인됨에 따라 교육부는 매년 특정 학년 대상으로 정서행동문제 선별 검사를 시행하고 있다[4]. 해당 검사를 통해 선별된 정서행동문제 관심군은 적응적 삶에서 정서, 인지, 행동의 자기조절 어려움을 호소하는 학생을 의미한다[3]. 2018년 교육부에서 시행한 청소년의 정서행동특성검사 결과에서 정서행동문제 관심군으로 선별된 학생 수는 87,333명으로 전체 조사 학생의 4.9%를 차지하였다[3]. 2015년 시행한 조사에서 정서행동문제 관심군으로 선별된 학생 수는 60,680 명으로 전체의 3.2%로 나타났으며, 정서행동문제 관심군 수는 2015년 대비 2018년 143.9% 증가하였다[3]. 매년 감소하고 있는 학생 수에 비해 증가하고 있는 정서행동문제 관심군 수는 청소년의 정신건강 심각성이 높아지고 있다는 문제 상황을 시사한다.

청소년기는 뇌신경망 발달과 위축이 동시에 일어나는 시기이며, 전두엽의 미성숙 및 변연계의 발달로 인해 정서행동 자기조절 능력이 미숙[4]하다. 정서행동문제 조절에 어려움을 호소하는 청소년은 뇌신경세포의 유기적 연결망의 효율성이 저해되어[4, 5] 자기조절 실행기관인 전두엽 기능이 저하된다[5]. 이러한 뇌 발달적 특성으로 인해 정서행동문제 청소년은 일반 청소년에 비해 낮은 자기조절력[1, 6] 호소하며, 생리, 인지, 정서, 행동 반응의 항상성 불균형[2, 6]을 보인다.

자기조절의 생리 반응에서 심리적 고통은 자율신경계를 반영하는 신호인 심박변이도를 감소시키며[7], 뇌에 영향을 미쳐 뇌파의 불균형[4]을 야기한다. 뇌파 불균형은 뇌의 정서행동처리 기능에 영향을 미쳐 정신질환을 야기할 우려가 크다[5]. 정서행동문제 청 소년은 낮은 자기효능감을 보이며[1] 자신에 대한 부정적 인지로 정서 반응에서 우울을 호소[2]한다. 행동 반응에서 부정정서에 대한 보상으로 충동적 행위[1]를 하며, 심사숙고하지 않고 미래의 보상을 위하여 현재의 만족을 연기하는 만족지연행동의 실패를 경험[8]할 수 있다. 그러므로 정서행동문제 청소년이 부적응 반응을 스스로 조절하여 삶의 적응능력을 강화하는 통합적 자기조절 중재가 필요하다.

자기조절은 목표를 위해 반응을 수정하고 기능과 상태를 통제하는 것으로[9] 성장 발달에 필수적인 능력이다. 특히 정서행동문제 청소년의 자기조절 능력은 적응적 삶을 영위하기 위하여 더욱 필요한 역량[1]이다. 자기조절 기능은 뇌신경세포의 신경가소성(neural plasticity)에 의해 발달이 가능하다[5]. 신경가소성은 자극에 의해 신경세포 전달의 효율이 변화될 수 있는 특성을 말하며, 이로 인해 손상된 신경 연결은 재편성되고 신경연결망이 강화된다[5]. 뇌는 유기적 연결 망체계를 가지고 있어 하나의 지점에서 제공되는 반복적인 시청각 피드백으로 뇌 전체 신경계의 긍정적 강화가 발생할 수 있다[6]. 그러므로 정서행동문제 청소년의 자기조절 취약성을 감소시키기 위하여 신경가소성 특성을 고려한 뇌과학접근의 차별적인 간호중재 개발이 필요하다.

오늘날 뇌 역할의 중요성이 강조되고 있으나 청소년 정서행동문제 관심군의 자기조절을 위한 중재는 대부분 심리이론 기반의 중재[10]로, 뇌 발달적 특성을 고려한 간호중재는 여전히 부족한 실정이다. 뇌파 바이오피드백 훈련은 대상자가 뇌신경계 항상성을 유지할 때 시청각 피드백을 제공하여 뇌 기능을 변화시키는 훈련[5]이다. 반복적인 훈련을 통해 뉴런 연결을 촉진시키는 뇌파 바이오피드백 훈련은 뇌신경가소성을 활용한 정신생리 중재이며 자기조절 간호중재이다[5, 11].

국내 간호영역에서도 뇌파 바이오피드백훈련은 2006년부터 스트레스 및 우울, 주의력결핍과잉행동장애 등에 주로 적용되고 있으나[12], 지역사회 정서행동문제 관심군을 위한 중재연구는 매우 부족한 실정이다. 또한 선행연구에서 중재 제공 시개별적 정량화뇌파를 분석하지 않고 정서심리 설문 기반으로 일관된 중재를 구성한 연구가 대부분이었다[12]. 그러나 국제임상신경생리연맹에서는 타당성을 높이기 위하여 뇌파 바이오피드백훈련 전, 국제 10–20 체계 표준전극을 사용하여 정량화 뇌파를 미리 측정하는 것을 권장[5]하고 있다. 이에 본 연구에서는 자기조절 향상을 최적화시키기 위해, 개별적 정량화 뇌파 기반의 뇌인지신경 기반의 뇌파 훈련 간호중재를 적용하고자 한다.

뇌파 바이오피드백훈련 간호중재의 장점은 비침습적이고 비약물적 중재로 부작용이 없는 것[6]으로 알려져 있다. 또한 개별적 수준에 따라 감각 피드백을 제공하며 참여자의 선호도 및 흥미도를 높일 수 있다는 이점이 있어 청소년 대상의 간호중재로써 적용가능성이 높다. 따라서 본 연구에서는 기존의 교육부 방침에 따라 정서행동문제 관심군에게 제공되는 개별 기본심리지원을 실험군과 대조군에게 동일하게 모두 제공하고, 실험군에게만 청소년의 뇌 발달적 특성을 고려한 뇌파 바이오피드백훈련 간호중재를 추가 제공함으로써 뇌파 바이오피드백훈련이 생리, 인지, 정서, 행동 반응에 대한 자기조 절 반응에 미치는 효과를 파악하여 간호사의 뇌과학 접근의 차별적이고, 독자적 간호중재로써의 활용가능성에 대한 학문적 기초 근거를 제시하고자 시도되었다.

2. 연구목적

본 연구는 청소년 정서행동문제 관심군에게 뇌신경 기반의 뇌파 바이오피드백훈련 간호중재를 적용하고 자기조절의 생리 반응인 정량화뇌파, 심박변이도, 인지 반응인 자기효능감, 정서 반응인 우울과 행동 반응인 및 충동성과 만족지연행동에 미치는 효과를 파악하기 위함이다.

3. 연구의 개념적 기틀

부적응 단계인 학교 청소년 정서행동문제 관심군의 적응적 자기조절을 향상시키기 위하여 상황, 주의, 평가, 그리고 반응의 정서조절 과정 모델(Process model of emotion regulation)과 투입, 변환, 산출, 그리고 환경의 사이버네틱 통제이론 (Cybernetic control theory)을 합성한 Magen과 Gross [13]의 자기통제의 사이버네틱 과정 모델(Cybernetic process model of self-control)을 토대로 뇌파 바이오피드백훈련 간호중재를 적용한 후, 자기조절 효과를 확인하고자 한 다(Figure 1).

Figure 1 Study framework of cognitive neuroscience approach with cybernetic process model of self-control. Click for larger image

본 모델은 인간의 목표 달성을 위해 자기통제 전략이 적용되는 모델이다. 내 · 외적 자극 투입에 의해 나타난 개인 반응 수준 환경에서 감각자극을 통해 들어온 자극을 지각함으로써 주의를 통제하고, 목표비교를 통한 인지변화를 거쳐, 반응조정을 통해 정서행동 반응의 자기통제 변화가 발생한다는 이론[13]이다. 자기통제 전략은 뇌의 자기 통제 기능 영역인 전두엽 피질 (prefrontal cortex) 영역 기능을 활성화 시켜[14], 정서행동문제 관심군의 자기통제 기능을 강화시키고자 한다.

본 모델은 환경단계(environment), 지각단계(perception), 목표비교단계(goal comparator), 행동단계(behavior)의 4단계를 거 치며 행동 반응은 다시 환경에 회환되는 순환 과정이다. 첫 번째 환경단계는 현재 상황에 대한 내적, 외적 상태로 다면적인 상태를 의미하며[13], 본 연구에서는 대상자의 상태 기본인 생리 반응, 인지 반응, 정서 반응, 행동 반응을 측정한다. 생리 반응은 정량화뇌파, 심박변이도를 측정하며, 인지 반응은 자기효능감, 정서 반응은 우울, 행동 반응은 충동성, 만족지연행동을 측정한다. 두 번째 지각단계에서는 본 모델에서 제시된 주의재배치 전략(attention deployment)을 뇌파 바이오피드백 간호중재에 적용하여 선택적 주의집중, 주의 분산 활동을 구성한다. 이 과정에서 실험군은 훈련으로 인한 주의집중을 선택하며, 생리 반응인 정량화뇌파에 변화, 중재에 대한 참여 동기 및 흥미가 발생한다. 세 번째 목표비교단계에서는 본 모델에서 제시된 인지변화 전략(cognitive change)을 뇌파 바이오피드백 간호중재에 적용하여 자기효능감, 인지재구성 활동을 구성한다. 이 과정에서 실험군은 목표와 현재 상태의 비교 평가과정을 통하여 자기조절의 성공을 경험함으로써 자기 강점을 인지하며 자기효능감이 향상한다. 네 번째 행동단계는 본 모델에서 제시된 반응조정 전략(response modulation)을 뇌파 바이오피드백 간호중재에 적용하여 이완이나 대처활동을 선택하도록 구성한다. 이 과정에서 실험군은 내외적 자극에 대한 다면적 반응 변화가 발생하여 종속변수인 생리, 인지, 정서, 행동반응의 긍정적 변화가 나타날 것이다.

이와 같은 자기통제의 피드백 회로의 반복적인 뇌파 훈련중재를 통해 긍정적 자기조절 반응으로 변화하여 적응단계로 나아가도록 연구의 개념적 기틀이 구성되었다(Figure 1).

1. 연구설계

본 연구는 지역사회의 학교청소년 정서행동문제 관심군을 대상으로 자기통제의 사이버네틱 과정모델의 뇌파 바이오피드백훈련 간호중재를 적용하여 자기조절의 생리, 인지, 정서, 행동 반응의 효과를 검증하기 위한 비동등성 대조군 전후설계이다.

2. 연구대상

본 연구는 윤리 타당성 검증과 프로그램 참여자의 인권을 보장하기 위하여 경북대학교의 생명윤리심의위원회의 승인 (IRB 승인번호: KNU-2019–0168)을 받은 후 표집되었다. 본 연구대상자는 Y, D시에 소재한 중학교, 고등학교, 위(Wee) 센터, 청소년 상담복지센터에 재학 중인 14세 이상 19세 이하 청소년으로, 해당 기관의 담당자가 정서행동문제 검사를 시행하여 정서행동문제 관심군으로 선별된 대상자를 임의표집하였다. 선별된 연구대상자는 학생과 부모 모두 중재에 동의한 신청자에 한하여 연구목적을 설명하고, 익명성, 비밀보장 및 참여 중단시 어떠한 불이익이 없음을 설명한 뒤 서면동의를 받았다. 비밀보장과 함께 본인이 원하지 않으면 언제든 철회가 가능함을 설명하였다. 생리적 지표인 개인 뇌파측정과 훈련의 반복성으로 인해 무작위표집이 어려우나 연구참여를 허가한 학교, 센터를 우선 뽑기를 통해 기관 수를 동일하게 배치하였다.

선정기준은 정서행동선별검사에서 관심군으로 선별된 학생으로 정서행동문제가 복합적으로 나타나고, 좌우 뇌 기능 발달을 고려[5]하여 오른손잡이 학생들이다. 제외기준은 정서행동선별검사 상 자살위험이 있는 학생, 시각과 청각 장애 및 뇌심장 질환력과 수술력이 있는 학생, 연구 변수와 관련하여 중재를 받고 있는 학생, 신체 내 인공물질이나 기구가 삽입된 학생, 학생기록에서 IQ 80 미만으로 나타난 학생, 뇌파 변화 관련 약물을 복용하는 학생이다.

표본 크기는 G*Power 3.1.6 프로그램을 사용하여 independent t-test, 유의수준 .05, 뇌파 바이오피드백 메타분석 결과 제시된 효과크기 0.73[12], 검정력 .80, 단측검정을 실시할 때 한군당 최소 표본 크기는 24명이었으나, 탈락률 10%를 고려하여 최소 총 54명을 초기대상자 수로 선정하였다. 임의표집된 62명 중 선정기준에 따라 7명을 제외하여 최종적으로 실험군 27명, 대조군 28명씩 표집되었다. 중재과정에서 시간조율의 어려움으로 중도에 참여를 거부한 실험군 2인, 사후 조사 측정에 참여하지 못한 실험군 1인, 대조군 3인, 분석단계에서 불성실하게 답한 대조군 1인을 제외하여 최종 참여자는 실험군 24명과 대조군 24명이었다(Figure 2).

Figure 2 Research flow diagram of this study. Click for larger image

3. 연구도구

4. 연구진행

본 연구자는 국제바이오피드백협회(Biofeedback Certification International Alliance, BCIA)의 국제자격증을 취득하기 위한 교육을 통해 뇌파 측정 및 분석, 방법, 적용기술을 습득하여 역량을 강화하였다. 또한 본 연구자 외 전문가 3인으로 구성된 멘토링 과정을 지속적으로 시행하면서 윤리문제를 최소화하였으며, 중재 내용 및 절차, 환경의 적절성 등을 점검하며 중재 충실도를 높였다. 이를 바탕으로 본 연구자는 청소년 정서행동문제 관심군을 위한 맞춤형 뇌파 바이오피드백 간호중재를 진행하였다. 멘토링 전문가는 BCIA 국제 뇌파 바이오피드백 훈련 전문가(Certificate # E5869)이며, 정량화뇌파 임상전문가(Certificate # 139)인 간호학 교수 1인, 뇌파 바이오피드백 훈련을 제공한 경험이 있는 박사 2인, 정신전문간호사 자격증을 가진 정신건강복지센터 아동청소년 담당자 1인으로 총 4인이 구성되었으며, 중재충실도를 높였다. 코로나바이러스감염증-19 (COVID-19) 발생 이후에 본 연구자는 방역 수칙 하에 1:1 개별 훈련 및 사전 조사, 사후 조사를 진행하였다.

본 연구에서는 교육부의 지침 및 윤리적 측면을 고려하여 보조연구원이 실험군과 대조군에게 정서행동문제 관심군에게 기본적으로 제공하는 동일한 개별 기본심리지원을 4주 동안 주 1회 총 4회, 1회기 당 45분을 모두 제공하였다. 또한 본 연구원은 실험군에게만 청소년의 뇌 발달적 특성을 고려한 뇌파 바이오피드백훈련 간호중재를 총 10회기, 1주일에 3회, 1회기당 20~30분 추가 제공하여 뇌과학 기반의 간호중재 효과성을 파악하고자 하였다. 뇌파 바이오피드백훈련 간호중재는 맞춤형 간호중재로, 개별 대상자의 정량화뇌파와 주호소 및 요구도를 분석 및 종합하여 프로그램을 구성하였다.

실험군은 목표 달성을 위해 자기통제 전략을 습득하도록 연구가 진행되었다. 실험군의 QEEG와 주호소를 분석한 후, 이를 기반으로 개별적 맞춤형 간호중재를 선택하였다. 본 연구자는 대상자의 선호도에 따라 4개의 게임 프로그램을 선택하고, 매 회기마다 실험군의 개별적 훈련 목표치를 설정하였다. 실험군은 자기통제를 수행하는 목표치를 달성할 때마다 시 · 청각피드백을 제공받고, 통제가 유지될 때 목표 점수가 누적되었다. 이 과정에서 실험군은 주의재배치, 인지변화, 반응조정 자기통제 전략을 습득하게 되고, 반복적인 회기를 통해 자기조절 역량이 강화되었다(Figure 3).

Figure 3 Process of goal-directed strategies by Cybernetic Process Model of self-control for neurofeedback nursing intervention. Click for larger image

5. 자료수집

자료수집기간은 2019년 12월부터 2020년 2월까지 진행되었다. 실험처치 확산 방지를 위해 본 연구자는 실험군과 대조군 기관을 달리하여 학교나 센터 내 외부 자극을 적게 받을 수 있는 독립된 공간에서 수거하였다. 자료수집의 일관성을 위하여 본 연구자는 실험군과 대조군 모두에게 사전 조사 직후 동일한 4주 간격을 두고 사후 조사를 진행하였다. 사전 조사와 사후 조사는 본 연구자와 연구보조원이 함께 시행하였으며 측정자 간 신뢰성을 높이기 위하여 예비조사 단계에서 작성한 표준지침을 기반으로 연구보 조원을 교육하며, 생리 지표 측정 정확성을 위하여 단계 일치도를 확인하였고 측정자 간 신뢰도는 100%로 나타났다. 자료수집 시 익명성, 비밀보장과 더불어 청소년의 개인 정보 민감성을 고려하여 관련 정보는 최소한으로 하였으며, 대상자 정보는 식별할 수 없도록 코드화하여 익명성이 유지되었고, 시건장치가 있는 캐비닛과 컴퓨터에 보관하였다. 수집된 자료는 연구목적으로만 사용할 것을 설명하고 모든 참여자에게 소정의 선물을 제공하였다.

6. 자료분석

수집된 자료는 SPSS/WIN 24.0 프로그램을 이용하여 분석하였다. 대상자의 일반적 특성과 연구 변수의 기술통계 분석을 통해 빈도와 백분율, 평균과 표준편차로 제시하였다. 실험군과 대조군의 사전 조사 결과의 Kolmogorve-Smirnov 분석을 통해 정규성 검정을 시행하였다. 정규성 검정 결과를 기반으로 실험군과 대조군 간의 비뚤림을 통계적으로 보완하기 위하여 동질성 검정, 중재 효과를 파악하기 위하여 Mann-Whitney U test, paired t-test, Independent t-test로 분석하였다. 도구의 신뢰성 검정 Cronbach's α로 산출하였다.

1. 일반적 특성 및 종속변수의 동질성 검정

사전 조사 결과의 정규성 검정을 결과 정량화뇌파(p=.042)를 제외한 심박변이도(p=.061), 우울(p=.344), 자기효능감(p=.431), 충동성(p=.473), 만족지연행동(p=.656)은 정규분포를 따르는 것으로 나타났으며, 이를 기반으로 통계 방법을 분류하여 동질성 검정을 시행하였다. 두 집단의 동질성 검정에서 성별, 연령, 종교, 스마트폰 중독, 가족 형태, 경제 수준, 학업성취도 수준, 주관적 친구 관계 만족 도, 주관적 학교생활 만족도에서 모두 동질한 것으로 나타났다. 본 연구의 종속변수의 동질성 검정 결과에서도 생리 반응 변수인 정량화뇌파와 심박변이도, 인지 반응 변수인 자기효능감, 정서 반응 변수인 우울, 행동 반응 변수인 충동성, 만족지연행동의 모든 변수에서 두 군이 동질하였다(Table 1).

Table 1 Homogeneity of General Characteristics and Variable related Self-regulation Response between Experimental and Control Groups (N=48) Click for larger image

2. 뇌파 바이오피드백훈련 간호중재 효과

1) 정량화뇌파 항상성

쎄타파는 간호중재 후, T3에서 실험군은 0.91±0.99 감소한 반면, 대조군은 증가하여 실험군이 대조군보다 항상성이 유의하게 증가하였다(U=87.50, p<.001). T4에서 실험군은 0.83±1.13 감소한 반면, 대조군은 증가하여 실험군이 대조군보다 항상성이 유의하게 증가하였다(U=145.00, p=.025). Fz에서 실험군은 0.57±0.93 감소한 반면, 대조군은 증가하여 실험군이 대조군보다 항상성이 유의하게 증가하였다(U=106.50, p=.002). Cz에서 실험군은 1.20±1.31 감소, 대조군은 0.12±1.17 감소하여 실험군이 대조군보다 항상성이 유의하게 증가하였다(U=140.00, p=.018). Pz에서 실험군은 1.11±1.03 감소, 대조군은 0.02±0.77 감소하여 실험군이 대조군보다 항상성이 유의하게 증가하였다(U=107.00, p=.002). 알파파는 간호중재 후 Fz 지점에서 실험군은 0.79±1.20 증가하고, 대조군은 감소하여 실험군이 대조군보다 항상성이 유의하게 증가하였다(U=110.00, p=.020). Pz에서 실험군은 1.00±1.63 증가하고 대조군은 감소하여 실험군이 대조군보다 항상성이 유의하게 증가하였다(U=138.00, p=.016). SMR파는 간호중재 후 C4 지점에서 실험군은 0.54±0.62 증가하였으며, 대조군은 감소하여 실험군이 대조군보다 항상성이 유의하게 증가하였다(U=124.00, p=.006). Cz에서 실험군은 0.95±0.95 증가하였으며, 대조군은 0.13±1.24 증가하여 실험군이 대조군보다 항상성이 유의하게 증가하였다(U=154.50, p=.044). 고베타파는 간호중재 후 Fz에서 실험군은 0.89±0.95 감소한 반면, 대조군은 증가하여 실험군이 대조군보다 항상성이 유의하게 증가하였다(U=88.50, p<.001). Cz에서 실험군은 1.34±0.59 감소하고, 대조군은 증가하여 실험군이 대조군보다 항상성이 유의하게 증가하였다(U=18.00, p<.001). Pz에서 실험군은 1.31±0.55 감소하였으며, 대조군은 0.07±0.41 감소하여 실험군이 대조군보다 항상성이 유의하게 증가하였다(U=13.00, p<.001)(Table 2).

Table 2 Effects of Responses of Self-regulation between Experimental and Control Groups with Eye Open (N=48) Click for larger image