뇌파검사

뇌파는 뇌의 신경세포(뉴런) 집단이 동기화된 전기적 활동을 통해 발생하는 미세한 전위 변동이다. 이 활동은 주로 대뇌 피질의 뉴런들이 시냅스 후 전위를 형성할 때 생성된다. 개별 뉴런의 활동은 너무 미약하여 두피에서 측정할 수 없지만, 수만 개의 피라미드 세포와 같은 신경세포 집단이 동일한 방향으로 배열되어 동시에 활동할 때, 그 전기적 신호가 합쳐져 두피 표면에서 측정 가능한 수준의 전압 변화를 일으킨다.

뇌파의 주된 발생원은 대뇌 피질, 특히 표층에 위치한 대뇌 피질의 3층과 5층에 밀집된 피라미드 세포이다. 이 세포들은 서로 수직으로 배열되어 있으며, 그들의 시냅스 후 전위가 합산되어 두피까지 전도된다. 뇌간과 시상 같은 뇌의 깊은 구조들은 피질 신경세포들의 활동을 조절하고 동기화하는 데 중요한 역할을 하여, 뇌파의 리듬과 패턴을 형성한다.

뇌파는 주파수와 진폭에 따라 여러 종류의 뇌파 리듬으로 분류된다. 각 리듬은 특정한 뇌의 기능 상태와 연관되어 있다.

이러한 뇌파 패턴은 각성 수준, 인지 활동, 수면 단계, 그리고 다양한 신경학적 질환에 따라 특징적으로 변화한다. 따라서 뇌파검사는 뇌의 기능적 상태를 비침습적으로 평가할 수 있는 유용한 도구가 된다.

뇌파검사에서 전극 배치는 국제 10-20 시스템을 기준으로 이루어진다. 이 시스템은 두피를 기준으로 머리 둘레와 코에서 뒤통수까지의 거리를 10%와 20% 간격으로 나누어 전극 위치를 정확하게 표시하는 방법이다. 전극은 대개 19개에서 21개를 사용하며, 각 전극 위치는 뇌의 특정 부위(예: 전두엽, 측두엽, 두정엽, 후두엽)에 대응한다. 전극은 접착제나 캡을 사용하여 두피에 고정시킨다.

기록은 다채널 뇌파계를 통해 이루어진다. 각 전극에서 측정된 미세한 전기 신호는 증폭기를 거쳐 디지털 신호로 변환된 후 컴퓨터에 기록된다. 기록 시에는 기준 전극(예: 귓불 전극)을 설정하여 다른 전극들의 전위 차이를 측정하는 것이 일반적이다. 검사 중에는 다양한 조건에서의 뇌파를 관찰하기 위해 개안/폐안, 과호흡 유발, 간섭광 자극 등의 활성화 절차를 시행한다.

기록된 데이터는 시간에 따른 전압의 변화로 나타나며, 주파수(델파, 세타, 알파, 베타), 진폭, 형태, 공간적 분포 등을 분석한다. 올바른 전극 배치와 기록은 정확한 뇌파 해석의 가장 기본적인 전제 조건이다.

일반 뇌파검사는 표준적인 임상 환경에서 시행되는 가장 기본적인 형태의 뇌파검사이다. 환자가 깨어 있는 상태에서 주로 이루어지며, 검사 시간은 대개 20분에서 1시간 정도 소요된다. 이 검사의 주요 목적은 뇌의 전기적 활동을 포착하여 간질성 발작파, 국소적 이상, 또는 전반적인 뇌 기능 장애의 징후를 발견하는 것이다.

검사는 조용하고 빛이 차단된 검사실에서 진행된다. 표준 10-20 전극 배치법에 따라 두피에 약 20여 개의 전극을 부착한 후, 환자는 편안하게 누워 눈을 감은 상태(휴식 시)와 눈을 뜬 상태(각성 시)에서 뇌파를 기록한다. 또한 과호흡 유발 검사(3-5분간 빠르고 깊게 숨을 쉼)와 광자극 검사(일정 주기로 깜빡이는 빛에 노출)를 시행하여 뇌파의 반응을 관찰하고, 잠재된 이상 활동을 유발하기도 한다.

일반 뇌파검사는 간질의 진단과 분류, 의식 장애의 평가, 뇌염이나 대사성 뇌병증 등 전반적인 뇌 기능 평가에 핵심적인 정보를 제공한다. 그러나 검사 시간이 짧기 때문에, 발작 간기(발작이 없는 시기)에만 국한된 정보를 얻을 수 있으며, 실제 발작 중의 뇌파를 포착할 확률은 상대적으로 낮다는 한계가 있다.

수면 뇌파검사는 피검자가 수면 상태에 있을 때 뇌의 전기적 활동을 기록하는 특수한 형태의 뇌파검사이다. 이 검사는 주로 낮 동안의 각성 상태 뇌파에서는 발견하기 어려운 이상 파형을 포착하기 위해 시행된다. 많은 간질성 발작이나 비정상적인 뇌파 활동은 수면 중, 특히 얕은 수면 단계에서 더 잘 나타나거나 활성화되기 때문이다[1]. 따라서 일반 뇌파검사에서 이상 소견이 명확하지 않을 경우, 진단적 민감도를 높이기 위해 수면 뇌파검사가 권고된다.

검사는 일반적으로 부분적 또는 전반적 수면 박탈 후 시행되어 피검자가 검사 중 쉽게 잠들 수 있도록 한다. 검사실은 조용하고 어두운 환경으로 조성된다. 전극은 표준적인 10-20 전극 배치법에 따라 부착되며, 검사는 피검자가 잠들 때부터 자연스럽게 깨어날 때까지 진행된다. 수면 단계별로 뇌파 패턴이 변화하기 때문에, 기록된 뇌파는 각성기, 수면 1기(졸음기), 수면 2기(얕은 수면), 그리고 때로는 더 깊은 수면 단계까지 분석된다.

수면 뇌파검사의 주요 임상적 용도는 다음과 같다.

이 검사는 수면 중 뇌파의 생리적 변화를 이해하는 데도 기여하며, 이를 통해 보다 정확한 진단과 치료 계획 수립이 가능해진다.

비디오 뇌파검사는 환자의 뇌파 신호와 동시에 영상을 녹화하여 기록하는 검사 방법이다. 이는 일반 뇌파검사만으로는 포착하기 어려운, 임상 증상이 동반되는 간질 발작이나 기타 발작성 사건을 정확히 평가하는 데 필수적이다. 검사 중 발생하는 환자의 행동, 운동, 의식 상태 변화 등을 영상으로 확인함으로써, 특정 뇌파 패턴과 임상 증상 사이의 직접적인 연관성을 규명할 수 있다.

검사는 특수한 장비가 설치된 검사실에서 이루어진다. 환자의 두피에 부착된 전극을 통해 뇌파 신호를 기록하는 동시에, 한 대 이상의 카메라로 환자의 전신과 얼굴 표정을 상시 촬영한다. 뇌파 신호와 영상 신호는 시간 코드가 동기화되어 하나의 시스템에 저장되어, 이후 분석 시 특정 순간의 뇌파와 환자의 모습을 정확히 대조하여 볼 수 있다. 검사 시간은 일반적으로 수 시간에서 24시간까지 다양하게 설정된다.

이 검사의 주요 목적은 간질의 진단과 분류, 그리고 수술 전 평가이다. 특히 뇌전증 수술을 고려할 경우, 발작의 시작 부위(초점)를 정확히 찾아내는 것이 관건이다. 비디오 뇌파검사를 통해 의사는 발작 시작 시의 뇌파 변화(예: 간질방전)와 그에 따른 환자의 첫 번째 증상(예: 특정 부위의 경련, 공허한 시선)을 함께 분석하여 발작 기원지를 추정할 수 있다. 또한, 심인성 비간질성 발작 등 간질과 유사한 증상을 보이는 다른 질환을 감별하는 데도 매우 유용하다.

검사는 안전하고 비침습적이지만, 검사실에 장시간 머물러야 하며, 의도적으로 발작을 유도하기 위해 약물 감량이나 수면 박탈과 같은 방법을 동반할 수 있다는 점에서 환자에게 부담이 될 수 있다. 따라서 검사 전 충분한 설명과 동의가 필요하다.

장기간 뇌파 모니터링은 수시간에서 수일, 때로는 수주에 걸쳐 지속적으로 뇌파를 기록하는 검사법이다. 이는 하루 중 특정 시간에만 발생하거나 발생 빈도가 낮은 뇌전증 발작을 포착하거나, 발작의 정확한 빈도와 패턴을 평가하는 데 필수적이다. 특히 약물 난치성 간질 환자에서 뇌수술 전 평가를 위해 발작의 시작 부위(초점)를 정확히 규명할 때 핵심적인 역할을 한다. 일반적인 뇌파검사나 단기간의 수면 뇌파검사로는 포착하기 어려운 이상 전기 신호를 장기간 관찰함으로써 진단의 정확성을 높인다.

검사는 주로 입원 환경에서 이루어지며, 두피에 부착한 전극을 케이블로 연결하거나 무선 전송 방식을 사용하여 기록한다. 최근에는 휴대 가능한 장치를 이용한 가정 내 모니터링도 점차 확대되고 있다. 기록은 비디오 뇌파검사와 병행되는 경우가 많아, 뇌파 변화와 환자의 실제 행동(발작 증상)을 동시에 분석할 수 있다. 이를 통해 의사는 뇌의 전기적 이상이 실제 임상 증상과 어떻게 연관되는지 정밀하게 평가한다.

장기간 모니터링의 주요 적용 분야는 다음과 같다.

이 검사법은 높은 진단적 가치를 지니지만, 장기간 입원이 필요할 수 있고 전극 부착 부위의 피부 자극 등 불편함이 동반될 수 있다는 한계도 있다. 또한 방대한 데이터를 분석하는 데 상당한 시간과 전문가의 노력이 요구된다.

뇌파검사는 간질 진단과 관리에서 가장 핵심적인 검사이다. 간질은 뇌 신경세포의 과도한 동기화된 전기적 방전으로 인해 반복적인 발작이 발생하는 질환으로, 뇌파검사를 통해 이러한 비정상적인 전기적 활동을 직접 포착할 수 있다. 검사는 발작이 발생하는 순간의 활동(발작 간 활동)과 발작 사이의 기간 동안의 활동(발작 간 활동)을 모두 기록하여 분석한다.

발작 간 활동은 환자가 임상적으로 발작 증상을 보이지 않을 때 기록되는 뇌파 패턴이다. 간질 환자에게서는 특정 형태의 뇌전증파가 관찰될 수 있다. 주요 패턴은 다음과 같다.

발작 중 활동은 환자가 실제로 경련이나 의식 변화 등의 증상을 보일 때 기록된다. 이 기록은 발작의 기원 부위(초점)를 정확히 파악하고, 발작의 종류를 분류하는 데 결정적인 역할을 한다. 예를 들어, 전신 강직간대성 발작에서는 전 두뇌에 걸쳐 빠른 뾰족파 활동이 갑자기 나타난다.

뇌파검사 결과는 단순히 진단을 넘어 치료 방향을 설정하는 데도 활용된다. 약물 치료의 반응을 평가하거나, 뇌수술이 필요한 난치성 간질 환자에서 발작 초점의 정확한 위치를 확인하는 데 필수적이다. 또한, 최근에는 장기간 비디오 뇌파검사를 통해 발작 증상과 뇌파 소견을 동시에 분석함으로써, 간질과 유사한 증상을 보이는 심인성 비간질성 발작 등을 감별하는 데 중요한 정보를 제공한다.

뇌파검사는 의식 장애 환자의 뇌 기능 상태를 평가하고, 뇌사 판정을 위한 핵심적인 보조 검사로 활용된다. 심각한 뇌 손상 후 환자가 깨어나지 못하는 상태, 즉 혼수, 식물상태, 최소의식상태 등을 구분하고 예후를 판단하는 데 중요한 정보를 제공한다. 또한, 임상적으로 뇌사가 의심되는 경우, 뇌파검사를 통해 뇌의 전기적 활동이 전혀 없는지 확인하는 것은 법적으로 정해진 뇌사 판정 기준 중 하나이다.

의식 장애 평가에서 뇌파는 뇌의 전반적인 활동 수준과 특정 패턴을 보여준다. 예를 들어, 알파 콤마나 스핀들과 같은 수면 패턴이 관찰되면 뇌간 기능이 일부 유지되고 있음을 시사한다. 반면, 뇌파가 지속적으로 낮은 진폭의 서파만으로 구성되거나 전기적 침묵에 가까운 경우, 뇌 기능의 회복 가능성이 매우 낮음을 의미한다. 간질성 발작이 의식 장애의 원인일 경우, 뇌파를 통해 발작파를 확인하고 적절한 항경련제 치료를 유도할 수 있다.

뇌사 판정을 위한 뇌파검사는 매우 엄격한 프로토콜에 따라 수행된다. 검사는 최소 30분 동안 기록해야 하며, 감도 설정을 최대로 높여도 두개골 표면에서 2μV(마이크로볼트)를 넘는 전기적 활동이 관찰되지 않아야 한다. 이는 뇌파 전기적 침묵 또는 등전위 뇌파로 불린다. 검사 시에는 체온 저하, 약물 중독, 대사성 혼수 등 뇌사를 모방할 수 있는 가역적 상태를 반드시 배제한 후 시행해야 한다. 뇌사 판정은 임상적 검사, 호흡 유발 검사 등 다른 기준과 함께 종합적으로 이루어진다.

수면 뇌파검사는 다양한 수면 장애의 진단과 평가에 핵심적인 역할을 한다. 특히 불면증, 수면무호흡증, 하지불안증후군, 기면증, 수면 중 이상행동 등을 감별하는 데 필수적이다. 이 검사는 일반적으로 밤새 이루어지는 다원수면검사의 일부로 시행되며, 뇌파 외에도 안구 운동, 근전도, 호흡, 산소 포화도 등 다양한 생리 신호를 동시에 기록한다.

수면 단계는 뇌파 패턴에 따라 명확히 구분된다. 1단계와 2단계의 경수면, 3단계의 서파수면(깊은 수면), 그리고 급속안구운동 수면 단계가 있다. 각 단계는 고유한 뇌파 특성을 보인다. 예를 들어, 서파수면에서는 느린 델타파가 우세하게 나타나고, 급속안구운동 수면에서는 각성 시와 유사한 저진폭의 빠른 파형이 관찰된다. 수면 구조의 이상, 예를 들어 서파수면의 현저한 감소나 급속안구운동 수면의 조기 출현 등은 특정 수면 장애의 징후가 될 수 있다.

구체적인 수면 장애의 진단에 있어 뇌파는 결정적인 증거를 제공한다. 수면무호흡증의 경우, 반복적인 호흡 정지와 관련된 각성 반응이 뇌파에 미세하게 나타난다. 기면증 진단을 위한 다중수면잠복기검사에서는 낮잠 시간에 급속안구운동 수면이 비정상적으로 빠르게 시작되는 것을 확인한다. 또한, 수면 중 발생하는 발작성 뇌전증 활동이나 수면 중 이상행동을 동반하는 급속안구운동 수면 행동장애의 평가에도 뇌파 기록이 반드시 필요하다.

검사를 받기 전 환자는 머리를 깨끗이 감고 머리카락에 스타일링 제품(젤, 왁스, 헤어스프레이 등)이나 오일을 바르지 않아야 한다. 이는 전극과 두피 사이의 접촉 저항을 낮추고 명확한 신호를 기록하기 위함이다.

검사 당일에는 카페인이 포함된 커피, 차, 탄산음료 등의 섭취를 제한하는 것이 권장된다. 또한, 특정 약물(특히 항경련제, 수면제, 진정제 등)이 뇌파 패턴에 영향을 줄 수 있으므로, 의사와 상의하여 약물 복용에 대한 지침을 따르는 것이 중요하다. 검사 전 충분한 수면을 취하는 것도 정확한 검사 결과를 얻는 데 도움이 된다.

검사실에 도착하면, 환자는 편안한 옷을 입고 앉거나 누운 자세를 취한다. 검사 전 간단한 신원 확인과 함께 검사 목적과 절차에 대한 설명을 듣게 된다. 불필요한 긴장을 줄이기 위해 검사 중에는 편안하게 호흡하고 가능한 한 움직이지 않아야 한다는 점을 숙지해야 한다.

검사 중에는 가능한 한 편안한 자세를 유지하고, 의료진의 지시에 따라 특정 동작을 수행하거나 호흡 패턴을 변경해야 할 수 있다. 예를 들어, 과호흡 유발 검사나 광자극 검사는 특정 유형의 간질 발작을 유발하거나 뇌파 패턴의 변화를 관찰하기 위해 시행된다[3]. 검사 중 갑작스러운 움직임이나 긴장은 근전도 잡음을 유발하여 기록의 질을 떨어뜨릴 수 있으므로 주의가 필요하다.

검사실 환경은 외부 간섭을 최소화하기 위해 차폐된 공간인 경우가 많다. 검사 중에는 휴대전화를 완전히 끄거나 검사실 밖에 두어야 하며, 전기 장치에서 발생하는 전자기 잡음이 기록에 영향을 미칠 수 있다. 검사 시간은 일반적으로 20분에서 1시간 정도 소요되며, 이 동안 환자는 눈을 감고 있는 상태, 눈을 뜨고 있는 상태, 수면 상태 등 다양한 조건에서의 뇌파가 기록된다.

검사 중 특이 증상, 예를 들어 어지러움, 시야 변화, 또는 평소 경험하는 발작 전조 증상이 나타나면 즉시 검사 담당자에게 알려야 한다. 이러한 증상이 나타나는 시점의 뇌파 기록은 진단에 매우 중요한 단서가 된다. 특히 비디오 뇌파검사의 경우, 신체 동작과 뇌파를 동시에 기록하므로 검사 중 발생하는 모든 증상과 행동을 정확히 보고하는 것이 필수적이다.

검사가 종료된 후, 검사실에서 전극을 제거하고 머리에 묻은 접착제를 닦아낸다. 사용된 접착제는 물과 샴푸로 쉽게 세척이 가능하다. 일부 경우 피부 자극이 발생할 수 있으나 대부분 일시적이다.

검사 결과는 일반적으로 전문의가 판독한 후 외래 방문 시 또는 별도 통보를 통해 설명받게 된다. 결과 판독에는 뇌파의 배경 활동, 특정 패턴의 출현 여부, 발작파의 유무 등을 종합적으로 평가하는 시간이 필요하다. 따라서 결과는 당일 즉시 확인되지 않는 경우가 대부분이다.

검사 후 특별한 활동 제한은 없다. 그러나 검사 중 수면 유도를 위해 투여된 약물의 영향이 일정 시간 지속될 수 있으므로, 검사 당일에는 운전을 피하는 것이 안전하다. 검사 후 불편감이나 이상 반응이 지속되면 담당 의료진에게 알리는 것이 좋다.

정상 뇌파는 연령, 각성 상태, 뇌의 영역에 따라 특징적인 주파수 대역과 패턴을 보인다. 주요 주파수 대역은 델타파(0.5-4 Hz), 세타파(4-8 Hz), 알파파(8-13 Hz), 베타파(13-30 Hz)로 구분된다. 깨어 있을 때 성인의 정상 뇌파는 주로 알파파와 베타파가 우세하게 나타난다. 특히 눈을 감고 안정된 상태에서는 후두부에서 규칙적인 알파 리듬이 두드러지게 관찰되는 것이 일반적이다.

수면 단계에 따라 뇌파 패턴은 뚜렷하게 변화한다. 얕은 수면(1단계, 2단계)에서는 세타파가 증가하고, 수면 방추와 K-복합체 같은 특징적인 파형이 나타난다. 깊은 수면(3단계, 4단계)에서는 고진폭의 느린 델타파가 우세해진다. 렘수면에서는 각성 시와 유사한 저진폭의 빠른 파형이 나타나며, 빠른 안구 운동이 동반된다.

연령에 따른 정상 뇌파의 발달은 매우 중요하다. 신생아의 뇌파는 불규칙하고 비동기화된 느린 파동이 주를 이룬다. 이후 점차 리듬이 발달하여, 알파 리듬은 보통 3세 경에 안정화되기 시작하며, 8세에서 12세 사이에 성인과 유사한 패턴을 갖추게 된다. 청소년기와 성인기의 정상 뇌파는 비교적 안정적이지만, 노화 과정에서 다시 약간의 서파화(느린 파동의 증가)가 관찰될 수 있다.

뇌의 부위별로도 정상적인 활동 패턴에 차이가 있다. 전두엽과 두정엽에서는 베타파가, 후두엽에서는 알파파가 더 흔히 기록된다. 이러한 배경 활동은 대칭적이고 동기화되어 있으며, 과도한 예민파나 날카로운 파형이 없어야 정상으로 판단한다.

비정상 뇌파 패턴은 다양한 형태로 나타나며, 각 패턴은 특정한 임상적 의미를 지닌다. 가장 대표적인 비정상 패턴으로는 간질과 관련된 발작 간파가 있다. 발작 간파는 급격파, 첨파, 복합파 등으로 구분되며, 이는 뇌신경 세포의 과도한 동기화된 방전을 반영한다. 이러한 방전이 임상적인 발작 증상으로 이어지는 경우도 있고, 증상 없이 뇌파상에서만 관찰되는 경우도 있다[4]. 발작 간파의 위치와 분포는 간질 초점의 위치를 추정하는 데 중요한 단서를 제공한다.

뇌파의 전반적인 이상도 중요한 정보를 준다. 전반적인 서파화, 즉 모든 영역에서 느린 파동(델타파, 세타파)이 우세하게 나타나는 경우는 의식 저하, 대사성 뇌병증, 약물 중독, 또는 확산성 뇌손상을 시사한다. 반면, 국소적인 서파화는 해당 부위의 뇌경색, 뇌종양, 뇌혈종 또는 뇌염과 같은 국소적 뇌기능 장애나 구조적 병변을 의심하게 한다.

특정한 뇌파 패턴은 특정 질환과 강하게 연관되어 있다. 예를 들어, 3상파는 간성 뇌병증에서 특징적으로 나타난다. 허혈-저산소성 뇌손상 후 또는 크로이츠펠트-야콥병과 같은 프리온병에서 관찰되는 주기성 간발성 복합파는 예후가 불량함을 나타내는 징후이다. 수면 중에 관찰되는 특정 패턴, 예를 들어 수면 방추파의 비대칭성이나 결손은 뇌의 국소 병변을 시사할 수 있다.

뇌파 결과의 해석은 항상 임상 정보와 함께 이루어져야 한다. 동일한 비정상 패턴이라도 환자의 나이, 각성 상태, 복용 중인 약물, 그리고 임상 증상에 따라 그 의미가 달라질 수 있다. 따라서 뇌파 검사 결과는 단독으로 진단을 내리기보다는, 다른 신경학적 검사 및 영상 검사 결과와 종합하여 판단하는 것이 필수적이다.

뇌자도검사(Magnetoencephalography, MEG)는 뇌 신경 세포의 전기적 활동에 의해 발생하는 미세한 자기장을 측정하여 뇌 기능을 영상화하는 검사 기술이다. 뇌파검사(EEG)가 두피에 부착한 전극을 통해 뇌의 전기적 활동을 직접 측정하는 반면, MEG은 그 활동으로 인해 발생하는 자기장을 두피 외부에서 비접촉식으로 측정한다. 이 자기장 신호는 매우 약하여, 검사를 위해서는 외부 자기 잡음을 차단하는 차폐실과 초전도 양자 간섭 장치(SQUID)와 같은 고감도 센서가 필요하다.

MEG의 가장 큰 장점은 높은 시간 해상도와 공간 해상도를 동시에 갖춘 점이다. 신경 활동이 발생한 직후 수 밀리초(millisecond) 내에 신호를 포착할 수 있어 뇌의 정보 처리 과정을 실시간에 가깝게 관찰할 수 있다. 또한, 자기장은 두개골과 뇌척수액 같은 조직을 통과할 때 왜곡이 거의 발생하지 않아, 신호 발생원의 위치를 뇌파검사보다 정확하게 추정할 수 있다. 이로 인해 뇌의 특정 기능, 예를 들어 언어, 운동, 감각 처리와 관련된 영역(기능 영역)을 정밀하게 매핑하는 데 유용하게 활용된다.

주요 임상적 및 연구적 적용 분야는 다음과 같다.

그러나 MEG 장비는 매우 고가이며, 차폐실 설치가 필요하고 유지 관리가 복잡하다는 한계가 있다. 또한, 뇌 표면과 평행하게 배열된 신경 세포의 활동에 의해 발생하는 접선 방향(tangential)의 자기장을 주로 측정하기 때문에, 뇌 표면에 수직인 방사 방향(radial)의 활동은 검출하기 어렵다는 기술적 제약도 있다. 이러한 특성으로 인해 MEG는 기능적 자기공명영상(fMRI)과 같은 다른 뇌영상 기법과 상호 보완적으로 사용되는 경우가 많다.

기능적 자기공명영상(fMRI)은 뇌의 기능적 활동을 영상화하는 비침습적 검사 기술이다. 이 기술은 뇌의 특정 부위가 활동할 때 그 지역의 혈류와 산소 포화도가 증가하는 뇌혈류 반응을 측정하는 원리를 기반으로 한다. 산소를 운반하는 헤모글로빈은 산소와 결합했을 때와 결합하지 않았을 때 자화율이 다르며, fMRI는 이러한 혈액 산소 수준 의존성(BOLD) 신호의 차이를 포착하여 뇌 활동 영역을 실시간으로 보여준다.

fMRI는 공간 해상도가 매우 높아 몇 밀리미터 단위로 뇌의 활성화 부위를 정확하게 특정할 수 있다. 이는 뇌파검사가 시간적 해상도는 우수하지만 전기 신호의 전도로 인해 활동 부위를 정확히 특정하기 어려운 점을 보완한다. 따라서 fMRI는 인지 기능, 감정, 운동, 언어 등 다양한 뇌 기능과 관련된 특정 대뇌피질 영역을 매핑하는 데 널리 사용된다. 임상적으로는 뇌종양 수술 전 중요한 기능 영역의 위치를 확인하거나, 알츠하이머병과 같은 신경퇴행성 질환에서 뇌 기능의 변화를 연구하는 데 활용된다.

fMRI와 뇌파검사는 상호 보완적인 관계에 있다. fMRI의 높은 공간 해상도와 EEG의 높은 시간 해상도를 결합한 동시 기록 연구는 뇌의 활성화 영역과 그 시간적 역동성을 종합적으로 이해하는 강력한 도구로 발전하고 있다. 그러나 fMRI는 검사 비용이 높고, 장비가 대형이며, 검사 중 움직임에 매우 민감하다는 한계를 지닌다. 또한 혈류 변화를 간접적으로 측정하므로 신경 활동과의 시간적 지연이 존재한다는 점도 고려해야 한다.