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Asian J Beauty Cosmetol > Volume 19(4); 2021 > Article
Sweet Orange, Lavender, Amyris Essential Oil을 함유한 Mixed Essential Oil향기가 뇌파에 미치는 영향

요약

목적

스위트 오렌지, 라벤더, 아미리스 에센셜 오일이 함유된 mixed essential oil흡입 시 인간의 뇌파(EEG)에 미치는 영향을 연구하고자 한다.

방법

20-30대 성인남녀 총 20명을 대상으로 흡입 전과 흡입 중의 뇌파를 측정하였다.

결과

스위트 오렌지, 라벤더, 아미리스 에센셜 오일이 함유된 mixed essential oil은 외부 자극에 대한 고차원적 기능을 담당하는 전두엽 부위를 중심으로 활성을 보여, 지성 효과로 작용했음을 확인할 수 있었다. 향기 흡입 시 absolute slow alpha (ASA), relative slow alpha (RSA), absolute beta (AB), absolute high beta (AHB)의 감소, spectral edge frequency 50% of alpha (ASEF)지표가 증가하였는데, 이를 통해서 뇌가 편안해지고 쾌적해진다는 것을 알 수 있었다. 또한 absolute alpha (AA), absolute theta (AT)의 감소, spectral edge frequency 50% (SEF50)의 증가를 통해 뇌의 각성 상태를 확인할 수 있었다. Absolute fast alpha (AFA), relative fast alpha (RFA), relative mid beta (RMB), ratio of mid beta to theta (RMT), ratio of SMR to theta (RSMT), relative gamma (RG), spectral edge frequency 90% (SEF90)의 증가를 통해 뇌의 몰입 상태를 확인할 수 있었다.

결론

결론적으로 스위트 오렌지, 라벤더, 아미리스 에센셜 오일이 함유된 mixed essential oil의 향기는 뇌가 쾌적하면서도 각성된 상태로, 집중력에 영향을 미치는 것으로 사료된다.

Abstract

Purpose

This study evaluated the effects of the mixed essential oils containing sweet orange, lavender, and amyris (MEO) on human electroencephalogram (EEG) activity.

Methods

EEG activity was recorded by examining the sequence of brain waves of 20 adults, aged from 20 to 30, before and during inhaling the mixed essential oils.

Results

MEO showed activity centered on the frontal lobe, which is responsible for higher-order functions against external stimuli, and this result indicated that the oils acted as an intellectual effect. Additional experiments showed that the brain was relaxed and stabilized through a decrease in the absolute slow alpha (ASA) and the relative slow alpha (RSA), a decrease in the absolute beta (AB) and the absolute high beta (AHB), and an increase in the spectral edge frequency 50% of alpha (ASEF), respectively. Also, the oils induced the awakening states of the brain with a decrease in the absolute alpha (AA) and the absolute theta (AT), and increase of the spectral edge frequency 50% (SEF50). Furthermore, it was possible to confirm the state of brain immersion through the increase in the absolute fast alpha (AFA), relative fast alpha (RFA), relative mid beta (RMB), ratio of mid beta to theta (RMT), ratio of SMR to theta (RSMT), relative gamma (RG) and the spectral edge frequency 90% (SEF90).

Conclusion

Taken together, these results suggest that the inhaling of MEO affect the brain to be a good condition and improves its concentration ability.

中文摘要

目的

本研究评估了含有甜橙、薰衣草和杏仁的混合精油(mixed essential oils containing sweet orange, lavender, and amyris,MEO)对人类脑电图(EEG)活动的影响。

方法

通过检查20名年龄在20至 30岁之间的成年人在吸入混合精油之前和期间的脑电波序列来记录EEG的活动。

结果

MEO 显示出以额叶为中心的活动,额叶负责对抗外部刺激的高阶功能,该结果表明油起到了智力作用。其他实验表明,大脑通过绝对慢阿尔法 (ASA)和相对慢阿尔法(RSA)的减少、绝对贝塔 (AB) 和绝对高贝塔 (AHB) 的减少以及光谱边缘频率分别增加 50% 的 alpha (ASEF)。此外,吸入气味时,absolute slow alpha (ASA), relative slow alpha(RSA), absolute beta(AB), absolute high beta (AHB)减少, spectral edge frequency 50% of alpha (ASEF)指数增加,通过这个发现大脑变得轻松愉快。通过降低 absolute alpha(AA), absolute theta (AT)并增加 spectral edge frequency 50% (SEF50),可以确认大脑唤醒状态。 通过 absolute fast alpha (AFA), relative fast alpha(RFA), relative mid beta(RMB), ratio of mid beta to theta (RMT), ratio of SMR to theta (RSMT), relative gamma (RG), spectral edge requency 90% (SEF90)的增加,可以确认大脑沉浸状态。

结论

综上所述,这些结果表明吸入 MEO 会影响大脑处于良好状态并提高其注意力集中能力。

Introduction

방향성 식물의 꽃, 열매, 껍질, 잎, 줄기, 뿌리 등 에센스가 함유되어 있는 재료에 증기나 압력을 가해 추출한 에센셜 오일은(Sim et al., 2016; Yong et al., 2017), 고농도, 지용성의 휘발성 유기 화합물로 피부와 후각을 통해 인체에 흡수될 수 있다(Choi, 2014; Jung & Song, 2018). 흡입은 가장 빠른 인체의 흡수 방법으로 대뇌의 변연계를 통해 두뇌로 전달되어 영향을 준다(Kim et al., 2013).
이러한 에센셜 오일이 뇌에 미치는 영향에 대해 뇌파라는 과학적인 방법을 사용한 연구가 활발하게 이루어지고 있다(Heo et al., 2017). 라벤더(Torii et al., 1988; Diego et al., 1998; Masago et al., 2000; Min et al., 2001; Sayorwan et al., 2012; Kang et al., 2013), 마조람(Lim, 2011), 로즈(Liu et al., 2013), 로만 카모마일(Jung & Lim, 2016)의 이완 효과가 보고되어 있고, 에센셜 오일이 저농도보다는 고농도에서 뇌파 지표 활성의 차이를 보였으며(Kang et al., 2013), 향의 선호도가 뇌파와 상관관계가 있음이 보고되어 있다(Min et al., 1999; Min, 2001; Lee & Kang, 2019).
뇌파(electroencephalogram, EEG)는 뇌에서 발생하는 전기적인 신호로, 두피 뇌파(scalp EEG)는 두피에 부착한 전극을 통해 머리 표면에 형성되는 공간적인 전위차를 측정한 것이다(Kim et al., 2017). 이러한 뇌파는 주파수 범위에 따라 delta파(0.5-4 Hz), theta파(4-8 Hz), alpha파(8-14 Hz), beta파(14-30 Hz), gamma파(30-50 Hz)로 분류된다. Delta파는 숙면 중에, theta파는 정서적 안정, 수면 상태, 휴식을 취할 때 나타난다. Alpha파는 두뇌의 안정상태를 나타내며, beta파는 암산 등의 정신활동, 긴장, 집중을 필요로 할 때, 비교적 스트레스가 많은 활동적인 정신상태를 나타낸다. Gamma파는 긴장 상태, 추리나 판단 등 고도의 복합정신기능 수행 시 나타난다(Kim et al., 2018b).
대뇌는 전두엽(Frontal lobe), 두정엽(Parietal lobe), 측두엽(Temporal lobe), 후두엽(Occipital lobe)으로 되어 있으며, 전두엽은 집중, 선택 등의 고도의 인지에 관여하며, 중심 부분인 두정엽은 운동, 감각에 관여하고, 대뇌 양 옆의 측두엽은 청각, 뒤통수에 위치한 후두엽은 주요 시각 중추로 시각 정보를 처리한다(Kim & Ryu, 2011; Lee et al., 2016).
본 연구에서는 에센셜 오일 중 스위트 오렌지, 라벤더, 아미리스를 함유한 mixed essential oil의 향기 흡입이 뇌파에 어떠한 영향을 미치는 지 확인해 보았다. 에센셜 오일은 심신의 상태나 향의 선호도, 특성, 상호작용 및 주의사항 등을 고려하여 블렌딩 할 수 있으며(Choi, 2014), 이러한 시너지 블렌딩이 그 효과를 극대화할 수 있다고 보고되어 있다(Oh et al., 2000; Bae & Her, 2016).
본 연구에서 사용한 스위트 오렌지, 라벤더, 아미리스 에센셜 오일의 선정은 효능, 효과와 안전성, 향기 선호도에 중점을 두고 이루어졌으며, 처방은 탑, 미들, 베이스 노트를 1:2:1로 하였다(Chang et al., 2008). 향기 요법의 장점은 자연 요법으로 정확하게 응용되었을 때 부작용이 없지만, 에센셜 오일은 그 성질이 다양하고 침투력이 강하기 때문에 민감한 사람에게는 부작용을 일으킬 수 있다(Han & Choi, 2004).
탑 노트인 스위트 오렌지는 감귤 계열로 광독성[자외선 빛이 존재할 때 발생하는 피부 반응으로 에센셜 오일의 furocoumarine 성분(주로 감귤 계열에 함유)이 빛을 더 많이 흡수하는 성질에 의한 것 임] 유발 가능성이 낮아 비교적 안전하며(Choi, 2014), 향기 선호도가 있다고 보고되어 있다(Baik et al., 1998). 미들 노트에 해당하는 라벤더는 비교적 널리 활용되는 에센셜 오일로(Kang et al., 2013), 전신 이완에 도움을 주며, 아이와 노인에게도 안전한 에센셜 오일이다(Choi, 2014).
베이스 노트는 비교적 안전하면서도 진정 작용이 있는 우디 계열 에센셜 오일인 세다우드, 패출리, 아미리스 에센셜 오일로(Lee et al., 2019), 우디계열 에센셜 오일의 향기 심미성이 낮은 점을 보완하기 위해(Park et al., 2001; Oh, 2012), 예비 향기 선호도 조사(서울 소재 화장품 ODM/OEM 전문기업 N사의 20-30대 여성 직원을 대상으로)를 실시하였고, 최종 스위트 오렌지, 라벤더, 아미리스 에센셜 오일이 함유된 mixed essential oil로 선정하였다(17명 중 12명 선정, 약 70%).

Methods

1. 연구대상 및 기간

연구기간은 2020년 5월부터 1개월간 후각 질환이 없는 20-30대의 건강한 성인남자 10명, 여자 10명 총 20명을 대상으로 진행했으며, 약 복용, 수술 이력이 있는 사람은 제외되었다. 뇌파 측정 전 24시간 동안 감기약 복용 및 술과 담배를 하지 않고 충분한 수면과 휴식을 취하여 피로를 겪지 않도록 주의를 주었다. 본 연구는 강원대학교 천연향료 실험실에 뇌파 분석을 의뢰하여, 강원대학교 기관생명윤리위원회의 승인(KWNUIRB-2020-05-001-001)을 받아 진행하였다.

2. 실험방법

뇌파 측정은 약 온도 24℃, 습도 50%로 유지되는 32.4 m2 크기의 조용한 실험실에서 진행되었다. 뇌파 전극부착은 Figure 1과 같은 10-20 국제표준 전극 부착법에 따라 32채널 뇌파 전극이 부착되었다. 스위트 오렌지, 라벤더, 아미리스 에센셜 오일이 함유된 mixed essential oil이 뇌파에 어떠한 영향을 미치는 지 확인하기 위해, 피험자가 눈을 감은 상태에서 흡입 전과 흡입 중 각각 1 min간 뇌파를 측정하고 분석하였다. 흡입 중 뇌파는 250 mL 샘플 챔버 내 향료 투입 후, 산소 펌프 시스템을 통해 무취의 공기를 3 L/min의 유량으로 투입하여 튜브를 통해 눈을 감은 피험자의 코로부터 5 cm 위치에 고정된 마스크로 1 min간 향기를 맡으면서 뇌파를 측정하였다.
뇌파 측정 결과는 Telescan (LXSMD61; Laxtha Co. Ltd., Korea) 프로그램을 통하여 데이터 결과가 실시간으로 컴퓨터에 저장되었으며, 뇌파 기기 QEEE-64FX(LAXTHA Inc., Korea)를 이용하였다. 25개 지표를 대상으로 뇌파 분석하였으며, 뇌파지표 항목은 Table 1에 나타내었다.
뇌파지표 항목 중 절대파워는 두피에서 바로 측정되어 사람마다 다른 뇌의 주변 조직(두피, 뼈 분포 등)에 대한 영향을 제외하기 어려우나, 전체 스펙트럼에서 특정 주파수 영역의 절대파워가 차지하는 비율인 상대파워를 함께 제시하여 뇌파 측정의 개인적 요소가 주는 영향을 보완하였다(Kim et al., 2017).

3. 자료처리 및 분석

뇌파 분석은 측정에 사용된 Telescan (LXSMD61; Laxtha co. Ltd.) 프로그램을 사용하였다. 향 자극 전과 흡입 중 차이가 자극 제시 후 30 s일 때 가장 크다는 연구결과를 근거로(Nam et al., 2000), 1분간 측정된 피험자의 뇌파 데이터 중 중간 30 s간의 데이터를 추출하여 시계열 분석을 실시하였고, 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier transform)을 이용하여 시계열 데이터를 주파수 영역으로 변환한 파워 스펙트럼 분석법을 이용하였다. 분석 시 피험자 20명 중 잡파의 혼입을 나타낸 2명의 데이터는 제외하였다.
데이터는 통계분석 프로그램인 SPSS (SPSS 12.0 version; SPSS Inc., USA)로 대응 표본 T 검정을 통한 데이터의 평균(mean), 표준편차(standard deviation)를 나타내었다.

Results and Discussion

본 연구는 스위트 오렌지, 라벤더, 아미리스 에센셜 오일이 함유된 mixed essential oil(이하 MEO)의 흡입이 뇌파에 어떠한 영향을 미치는지 25개의 뇌파 지표를 통해 분석하였다. 그 결과 AT, AA, AB, ASA, AFA, AHB, RG, RSA, RFA, RMB, RMT, RSMT, SEF50, SEF90, ASEF지표에서 통계적으로 유의미한 결과가 나타났다.

1. MEO의 흡입이 뇌파 지표 AA, ASA, RSA에 미치는 영향

Alpha파는 긴장이완 상태에서 나타나는 뇌파로(Kim & Ryu, 2011), MEO의 흡입은 전두엽 부위의 AA지표(absolute alpha power spectrum, at Fp1, Fp2, Af3, Af4, F7, F8, F3, Fz, F4, Fc5, and Fc6 sites, Table 2)를 통계적으로 유의미하게 감소시켜 뇌의 각성 상태를 확인할 수 있었다.
Alpha파의 활성은 향기에 노출되는 동안의 긍정적, 부정적인 심리적 변화에 영향을 받는다고 보고되어 있다. 라벤더 에센셜 오일의 흡입은 두정엽, 측두엽 부위에서 alpha1 (8-10 Hz, slow alpha파)의 활성을 감소시켰는데, 이는 편안한 상태와 높은 상관관계가 있음이 보고되어 있다(Sowndhararajan & Kim, 2016; Lee et al., 2019). MEO의 흡입은 전두엽, 측두엽, 두정엽 부위의ASA 지표(absolute slow alpha power spectrum, at Fp1, Fp2, Af3, Af4, F7, F8, F3, Fz, F4, Fc5, Fc6, T7, T8, Cz, and P8 sites, Table 3), 그리고 전두엽, 두정엽, 후두엽 부위의RSA지표(Relative slow alpha power spectrum, at Af4, F4, Fc5, Fc6, P7, P8, Po5, and Po6 sites, Table 4)를 통계적으로 유의미하게 감소시켜 편안한 상태임을 확인할 수 있었다.

2. MEO의 흡입이 뇌파 지표 AFA, RFA, ASEF에 미치는 영향

MEO의 흡입은 측두엽, 두정엽, 후두엽 부위의AFA 지표(Absolute fast alpha power spectrum, at C4, Cp6, P7, P3, Pz, P4, Po5, Po6, Po4, O1 and O2 sites, Table 5), 전두엽, 측두엽, 두정엽, 후두엽 부위의 RFA 지표(relative fast alpha power spectrum, Fp1, Af3, F7, F3, Fc5, C3, Cz, C4, Cp5, Cp6, P7, P8, P3, Pz, P4, Po5, Po6, Po4, O1, and O2 sites, Table 6), ASEF 지표(spectral edge frequency 50% of alpha spectrum band, at Fp1, Fp2, Af3, Af4, F8, F3, Fz, F4, Fc5, Fc6, Cz, C4, Cp6, P7, P8, P4, Po5, Po6, Po4 and O2 sites, Table 7)를 통계적으로 유의미하게 증가시켰다. 편안한 상태에서 몰입하여 창의력을 나타내는AFA, RFA 지표의 증가와(Kim et al., 2018a), 쾌적성을 나타내는 ASEF지표의 증가를 통해 전체적으로 빠른 alpha파가 많아 뇌가 쾌적한 상태임을 확인할 수 있었다. 일반적으로 알파파의 활성이 높을수록 스트레스 상태의 감소 수준과 높은 상관관계가 있다고 보고되어 있으며(Sowndhararajan & Kim, 2016), MEO의 흡입은 스트레스 완화에 도움을 줄 것으로 사료된다.

3. MEO의 흡입이 뇌파 지표 AB, AHB에 미치는 영향

Beta파는 개안, 불안, 암산 등의 정신활동이나 청각, 피부 자극, 통증 등의 긴장, 집중을 필요로 할 때 대뇌 피질에 광범위하게 나타나며, 비교적 스트레스가 많은 활동적인 정신 상태를 나타내는 뇌파이다(Kim et al., 2018b). MEO의 흡입은 전두엽 부위의 AB 지표(absolute beta power spectrum, at Af4, F7, and F8 sites, Table 8), AHB 지표(absolute high beta power spectrum, at Af4 and F3 sites, Table 9)를 통계적으로 유의미하게 감소시켰으며, 이는 뇌의 긴장, 스트레스 상태의 완화를 나타낸다.

4. MEO의 흡입이 뇌파 지표 RMB에 미치는 영향

Mid beta파는 고도의 인지과정이나 초 집중 상태에서 나타나며 비교적 정신 부하가 높은 사고활동을 수행할 때 나타나는데(Kim et al., 2018b), MEO의 흡입은 전두엽 부위의 RMB 지표(relative mid beta power spectrum, at Fp1, Fp2, Af3, Af4, F7, F3, and Fc5 sites, Table 10)를 통계적으로 유의미하게 증가시켰다. 이는 고도로 집중하고 있는 상태임을 나타낸다.

5. MEO의 흡입이 뇌파 지표 AT에 미치는 영향

Theta파의 변화는 주의력이나 인지부하의 수정을 반영하며, 스피어민트의 향기가 theta파의 활성을 감소시켰음이 보고되어 있다(Sowndhararajan & Kim, 2016). MEO의 흡입은 전두엽 부위의 AT지표(absolute theta power spectrum, at Fp1 site, Table 11)를 통계적으로 유의미하게 감소시켰다. 얕은 수면상태, 혹은 깊은 명상을 할 때 주로 나타나는 AT 지표의 감소는 뇌의 각성을 의미한다(Kim et al., 2018a).

6. MEO의 흡입이 뇌파 지표 RG, RMT, RSMT, SEF50, SEF90에 미치는 영향

MEO의 흡입은 전두엽 부위의RMT 지표(ratio of mid beta to theta, at F3 and Fc5 sites, Table 12), 전두엽, 측두엽 부위의 RSMT 지표(ratio of SMR-mid beta to theta, at Fc5 and T7 sites, Table 13), 전두엽 부위의 RG지표(relative gamma power spectrum, at Fp1 and Af3 sites, Table 14), SEF90지표(spectral edge frequency 90%, at Fp1 and Af3 sites, Table 15)를 통계적으로 유의미하게 증가시켰다. 계산이나 암산같이 한 가지 주제에 집중할 때 나타나는RMT지표, 집중상태를 객관적으로 확인할 수 있는 RSMT지표, 주의 집중 또는 지각 교환이 활발하게 이루어질 때 발생하는 RG 지표, 정신부하나 스트레스 하에서 나타나는 SEF90지표의 증가는 뇌의 집중, 몰입 상태를 의미한다(Kim et al., 2018a).
Theta파의 감소, RFA, RG, SEF50 (spectral edge frequency 50%) 지표의 증가를 통해, 산조인(Zizyphus jujuba mill.)의 씨앗에서 추출한 에센셜 오일이 뇌의 주의력과 이완 상태를 증가시킨다고 보고되어 있다(Sowndhararajan & Kim, 2016). MEO의 흡입 또한 앞서 언급한 바와 같이 theta파를 감소시키고, RFA, RG, 그리고 SEF50 (at Fp1, Af3, and F3 sites, Table 16) 지표를 증가시켜, 뇌가 편안하면서도 주의집중력이 증가한 상태임을 확인할 수 있었다.

7. MEO의 흡입 효과

MEO의 흡입은 전체적으로 전두엽 부위를 중심으로 활성을 보임을 확인할 수 있었다. 전두엽의 한 부분으로 후각정보를 받아들이는 부위로 알려진 안와 전두 피질(orbitofrontal cortex)은 후각 정보의 식별과 확인 기능을 담당한다. 측두엽은 향 자극을 생리적 특징으로 받아들이는 반면, 전두엽은 향 자극에 대해 그 적절함을 측정하는 등의 고차원적 기능을 담당한다(Kang et al., 2002). 이는 MEO의 흡입이 외부 자극에 대한 고차원적 기능을 담당하는 전두엽 영역과 관련되어 있음을 확인할 수 있다.
종합하면, MEO의 흡입은 편안한 상태로 뇌의 각성과 몰입을 유도하면서, 아로마테라피의 기본적인 효과인 스트레스 완화에 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

Conclusion

본 연구는 20-30대 성인남녀 총 20명을 대상으로, 스위트 오렌지, 라벤더, 아미리스 에센셜 오일이 함유된 mixed essential oil의 흡입 전과 흡입 중 뇌파 변화를 25개의 뇌파 지표를 통해 살펴보았다. 그 결과 AT, AA, AB, ASA, AFA, AHB, RG, RSA, RFA, RMB, RMT, RSMT, SEF50, SEF90, ASEF지표에서 통계적으로 유의미한 결과가 나타났다.
Absolute slow alpha (ASA), relative slow alpha (RSA)의 감소, absolute beta(AB)와 absolute high beta(AHB)의 감소를 통해 뇌가 편안한 상태임을 확인할 수 있었으며, 쾌적성을 나타내는 spectral edge frequency 50% of alpha (ASEF)의 증가를 통해 전체적으로 쾌적한 상태임을 확인할 수 있었다.
긴장이완 상태에서 나타나는 absolute alpha (AA)의 감소, 얕은 수면상태, 혹은 깊은 명상을 할 때 주로 나타나는 absolute theta (AT)의 감소, 뇌파 활성도와 각성을 확인할 수 있는 spectral edge frequency 50% (SEF50)의 증가를 통해 뇌가 각성된 상태임을 확인할 수 있었다(Shin & Kim, 2018).
편안하면서도 몰입할 때 발생하는 absolute fast alpha (AFA), relative fast alpha (RFA)와 정신부하가 높은 활동 시 나타나는 relative mid beta (RMB)의 증가, 집중 상태를 확인할 수 있는 ratio of mid beta to theta (RMT), ratio of SMR to theta (RSMT), 주의 집중이 이루어질 때 발생하는 relative gamma (RG), 정신부하나 스트레스 하에서 나타나는 spectral edge frequency 90% (SEF90)의 증가를 통해 뇌가 고도로 몰입하고 있는 상태임을 확인할 수 있었다.
스위트 오렌지, 라벤더, 아미리스 에센셜 오일이 함유된 mixed essential oil의 흡입은 전두엽 부위를 중심으로 활성을 보임을 확인할 수 있었으며, 이는 감성 효과가 아닌 외부 자극에 대한 고차원적 기능을 담당하는 전두엽과 관련된 지성 효과로 작용했음을 확인할 수 있었다.
따라서 본 연구에서 스위트 오렌지, 라벤더, 아미리스 오일이 함유된 mixed essential oil을 흡입하면, 흡입 전에 비해 뇌를 편안하게 하면서도 각성, 집중 효과를 주는 것으로 사료된다.

Acknowledgements

본 연구는 (주)나우코스의 지원을 통해 수행되었으며, 뇌파 분석에 도움을 주신 강원대학교 천연향료 실험실에 감사의 말씀을 드립니다.

NOTES

This work is parts of the Yerin Je's M. S. thesis at the Konkuk University, Seoul, Korea.
Author's contribution
YJ, HR and JC designed this study together. YJ, SA and SB analyzed the data and wrote the manuscript. All authors read and confirmed the final version of manuscript.
Author details
Yerin Je (Senior Research Engineer), Research Center, Nowcos co., Ltd., A-1004, BYC Highcity 131, Gasan digital 1-ro, Geumcheon-gu, Seoul, Korea; Sungkwan An (Professor), Department of Cosmetics Engineering, Konkuk University, Seoul 05029, Korea; Hyangseon Ro (President CEO), Research Center, Nowcos co., Ltd., A-1004, BYC Highcity 131, Gasan digital 1-ro, Geumcheon-gu, Seoul, Korea; Jawun Cho (Director), Research Center, Nowcos co., Ltd., A-1004, BYC Highcity 131, Gasan digital 1-ro, Geumcheon-gu, Seoul, Korea; Seunghee Bae (Professor); Department of Cosmetics Engineering, Konkuk University, Seoul 05029, Korea.

Figure 1.

The electrode placement locations according to the international 10-20 system with modified combinational nomenclature.

ajbc-19-4-651f1.jpg
Table 1.
EEG power spectrum indices used in this study
No. EEG indices The full name of the EEG power spectrum indices Wavelength range (Hz)
1 AT Absolute theta 4-8
2 AA Absolute alpha 8-13
3 AB Absolute beta 13-30
4 AG Absolute gamma 30-50
5 ASA Absolute slow alpha 8-11
6 AFA Absolute fast alpha 11-13
7 ALB Absolute low beta 12-15
8 AMB Absolute mid-beta 15-20
9 AHB Absolute high beta 20-30
10 RT Relative theta (4-8)/(4-50)
11 RA Relative alpha (8-13)/(4-50)
12 RB Relative beta (13-30)/(4-50)
13 RG Relative gamma (30-50)/(4-50)
14 RSA Relative slow alpha (8-11)/(4-50)
15 RFA Relative fast alpha (11-13)/(4-50)
16 RLB Relative low beta (12-15)/(4~50)
17 RMB Relative mid-beta (15-20)/(4-50)
18 RHB Relative high beta (20-30)/(4-50)
19 RST Ratio of SMR to theta (12-15)/(4-8)
20 RMT Ratio of mid-beta to theta (15-20)/(4-8)
21 RSMT Ratio of SMR ~ mid-beta to theta (12-20)/(4-8)
22 RAHB Ratio of alpha to high beta (8-13)/(20-30)
23 SEF50 Spectral edge frequency 50% 4-50
24 SEF90 Spectral edge frequency 90% 4-50
25 ASEF Spectral edge frequency 50% of alpha 8-13
Table 2.
Significant changes of absolute alpha power spectrum values before and during the inhalation of the mixed essential oils (N=18)
Site Absolute alpha values (AA)
t-test p *
Before
During
Mean SD Mean SD
Fp1- Left prefrontal 30.709 22.689 26.868 19.302 3.011 0.008
Fp2- Right prefrontal 34.695 26.658 30.140 22.138 2.926 0.009
Af3- Left prefrontal 35.940 26.360 31.570 22.624 2.847 0.011
Af4- Right prefrontal 40.935 31.196 35.732 25.962 2.873 0.011
F7- Left frontal 21.638 15.036 19.013 12.877 3.101 0.006
F8- Right frontal 30.688 25.330 26.896 20.680 2.702 0.015
F3- Left frontal 36.903 25.264 33.346 22.200 2.267 0.037
Fz- Central frontal 44.458 31.697 39.774 27.103 2.489 0.023
F4- Right frontal 43.704 32.240 39.103 27.665 2.547 0.021
Fc5- Left frontal 23.837 17.403 21.398 15.000 2.428 0.027
Fc6- Right frontal 34.854 27.718 30.999 23.825 2.952 0.009

Significant difference (p <0.05); SD, standard deviation.

Table 3.
Significant changes of absolute slow alpha power spectrum values before and during the inhalation of the mixed essential oils (N=18)
Site Absolute slow alpha values (ASA)
t-test p *
Before
During
Mean SD Mean SD
Fp1- Left prefrontal 25.592 21.366 21.363 17.791 3.449 0.003
Fp2- Right prefrontal 28.572 24.802 24.010 20.291 3.083 0.007
Af3- Left prefrontal 29.975 24.883 25.175 21.047 3.528 0.003
Af4- Right prefrontal 33.905 29.168 28.376 23.973 3.244 0.005
F7- Left frontal 18.107 14.442 15.070 12.024 3.867 0.001
F8- Right frontal 25.296 23.791 21.331 19.342 2.833 0.011
F3- Left frontal 30.739 24.167 26.598 21.048 3.146 0.006
Fz- Central frontal 36.786 29.877 31.539 25.316 3.150 0.006
F4- Right frontal 35.979 30.259 30.906 25.867 3.045 0.007
Fc5- Left frontal 19.964 16.882 17.047 14.310 3.258 0.005
Fc6- Right frontal 28.586 26.383 24.465 22.586 3.248 0.005
T7- Left temporal 10.648 9.482 9.431 8.385 2.125 0.049
T8- Right temporal 20.504 18.962 18.336 17.739 2.179 0.044
Cz- Central parietal 40.416 34.352 36.014 29.777 2.352 0.031
P8- Right parietal 43.718 37.807 34.983 27.581 2.375 0.030

Significant difference (p <0.05); SD, standard deviation.

Table 4.
Significant changes of relative slow alpha power spectrum values before and during the inhalation of the mixed essential oils (N=18)
Site Relative slow alpha values (RSA)
t-test p *
Before
During
Mean SD Mean SD
Af4- Right prefrontal 0.379 0.139 0.346 0.132 2.331 0.032
F4- Right frontal 0.375 0.136 0.345 0.132 2.245 0.038
Fc5- Left frontal 0.351 0.137 0.321 0.139 2.363 0.030
Fc6- Right frontal 0.337 0.124 0.308 0.115 2.316 0.033
P7- Left parietal 0.384 0.156 0.342 0.138 2.439 0.026
P8- Right parietal 0.403 0.129 0.349 0.127 2.754 0.014
Po5- Left occipital 0.430 0.149 0.378 0.149 2.181 0.044
Po6- Right occipital 0.438 0.149 0.370 0.157 2.889 0.010

Significant difference (p <0.05); SD, standard deviation.

Table 5.
Significant changes of absolute fast alpha power spectrum values before and during the inhalation of the mixed essential oils (N=18)
Site Absolute fast alpha values (AFA)
t-test p *
Before
During
Mean SD Mean SD
C4- Right temporal 9.472 6.514 11.433 9.358 -2.364 0.030
Cp6- Right temporal 10.843 8.311 14.595 14.889 -2.243 0.039
P7- Left parietal 7.336 5.480 9.811 8.989 -2.334 0.032
P3- Left parietal 13.085 10.315 17.560 16.994 -2.335 0.032
Pz- Central parietal 14.181 10.354 19.155 17.054 -2.755 0.014
P4- Right parietal 14.926 11.764 21.147 21.127 -2.604 0.019
Po5- Left occipital 13.973 11.475 18.423 16.977 -2.569 0.020
Po6- Right occipital 19.613 17.267 29.227 31.789 -2.489 0.023
Po4- Right occipital 19.091 15.841 27.440 29.985 -2.232 0.039
O1- Left occipital 14.320 11.419 19.462 17.674 -2.528 0.022
O2- Right occipital 16.959 13.741 23.969 24.855 -2.252 0.038

Significant difference (p <0.05); SD, standard deviation.

Table 6.
Significant changes of relative fast alpha power spectrum values before and during the inhalation of the mixed essential oils (N=18)
Site Relative fast alpha values (RFA)
t-test p *
Before
During
Mean SD Mean SD
Fp1- Left prefrontal 0.084 0.045 0.098 0.058 -2.893 0.010
Af3- Left prefrontal 0.087 0.046 0.100 0.060 -2.471 0.024
F7- Left frontal 0.077 0.036 0.091 0.050 -3.034 0.007
F3- Left frontal 0.086 0.045 0.099 0.058 -2.587 0.019
Fc5- Left frontal 0.081 0.037 0.094 0.050 -2.717 0.015
C3- Left temporal 0.103 0.053 0.122 0.069 -2.550 0.021
C4- Right temporal 0.118 0.061 0.138 0.083 -2.518 0.022
Cp5- Left temporal 0.129 0.073 0.151 0.094 -2.246 0.038
Cp6- Right temporal 0.136 0.068 0.172 0.114 -2.690 0.015
Cz- Central parietal 0.103 0.062 0.122 0.084 -2.539 0.021
P7- Left parietal 0.134 0.079 0.168 0.104 -2.867 0.011
P8- Right parietal 0.137 0.076 0.182 0.122 -3.078 0.007
P3- Left parietal 0.152 0.091 0.178 0.113 -2.132 0.048
Pz- Central parietal 0.144 0.088 0.177 0.119 -2.624 0.018
P4- Right parietal 0.153 0.084 0.195 0.134 -2.540 0.021
Po5- Left occipital 0.155 0.090 0.197 0.118 -2.892 0.010
Po6- Right occipital 0.157 0.091 0.220 0.141 -3.812 0.001
Po4- Right occipital 0.178 0.102 0.223 0.150 -2.163 0.045
O1- Left occipital 0.149 0.087 0.196 0.121 -2.686 0.016
O2- Right occipital 0.164 0.095 0.214 0.139 -2.817 0.012

Significant difference (p <0.05); SD, standard deviation.

Table 7.
Significant changes of spectral edge frequency 50% of alpha power spectrum values before and during the inhalation of the mixed essential oils
Site ASEF (Spectral edge frequency 50% of alpha power spectrum values)
t-test p *
Before
During
Mean SD Mean SD
Fp1- Left prefrontal 10.103 0.565 10.213 0.519 -3.552 0.002
Fp2- Right prefrontal 10.100 0.569 10.179 0.541 -2.413 0.027
Af3- Left prefrontal 10.122 0.557 10.210 0.538 -2.938 0.009
Af4- Right prefrontal 10.096 0.565 10.203 0.558 -2.986 0.008
F8- Right frontal 10.078 0.575 10.188 0.560 -2.836 0.011
F3- Left frontal 10.113 0.559 10.218 0.538 -2.545 0.021
Fz- Central frontal 10.105 0.565 10.201 0.539 -2.127 0.048
F4- Right frontal 10.096 0.569 10.213 0.550 -2.788 0.013
Fc5- Left frontal 10.125 0.552 10.235 0.523 -2.802 0.012
Fc6- Right frontal 10.117 0.581 10.200 0.549 -2.303 0.034
Cz- Central parietal 10.203 0.637 10.369 0.703 -2.267 0.037
C4- Right temporal 10.317 0.683 10.457 0.715 -2.296 0.035
Cp6- Right temporal 10.445 0.659 10.642 0.758 -2.897 0.010
P7- Left parietal 10.367 0.507 10.510 0.498 -2.335 0.032
P8- Right parietal 10.364 0.537 10.535 0.572 -3.546 0.002
P4- Right parietal 10.557 0.731 10.705 0.768 -2.614 0.018
Po5- Left occipital 10.459 0.478 10.603 0.500 -2.149 0.046
Po6- Right occipital 10.429 0.527 10.629 0.542 -4.063 0.001
Po4- Right occipital 10.625 0.694 10.778 0.670 -2.349 0.031
O2- Right occipital 10.493 0.542 10.707 0.579 -2.706 0.015

Significant difference (p <0.05); SD, standard deviation.

Table 8.
Significant changes of absolute beta power spectrum values before and during the inhalation of the mixed essential oils (N=18)
Site Absolute beta values (AB)
t-test p *
Before
During
Mean SD Mean SD
Af4- Right prefrontal 15.172 8.677 14.440 8.066 2.473 0.024
F7- Left frontal 10.526 7.858 9.656 6.437 2.133 0.048
F8- Right frontal 14.609 8.256 13.384 6.588 2.328 0.033

Significant difference (p <0.05); SD, standard deviation.

Table 9.
Significant changes of absolute high beta power spectrum values before and during the inhalation of the mixed essential oils (N=18)
Site Absolute high beta values (AHB)
t-test p *
Before
During
Mean SD Mean SD
Af4- Right prefrontal 6.905 5.156 6.328 4.462 2.297 0.035
F3- Left frontal 6.406 3.742 5.981 3.363 2.484 0.024

Significant difference (p <0.05); SD, standard deviation.

Table 10.
Significant changes of relative mid beta power spectrum values before and during the inhalation of the mixed essential oils (N=18)
Site Relative mid beta values (RMB)
t-test p *
Before
During
Mean SD Mean SD
Fp1- Left prefrontal 0.072 0.032 0.078 0.032 -2.424 0.027
Fp2- Right prefrontal 0.075 0.032 0.083 0.034 -2.804 0.012
Af3- Left prefrontal 0.078 0.033 0.084 0.035 -2.277 0.036
Af4- Right prefrontal 0.077 0.032 0.084 0.034 -2.961 0.009
F7- Left frontal 0.080 0.027 0.086 0.030 -2.457 0.025
F3- Left frontal 0.078 0.029 0.087 0.036 -3.103 0.006
Fc5- Left frontal 0.081 0.026 0.091 0.032 -3.845 0.001

Significant difference (p <0.05); SD, standard deviation.

Table 11.
Significant changes of absolute theta power spectrum values before and during the inhalation of the mixed essential oils (N=18)
Site Absolute theta values (AT)
t-test p *
Before
During
Mean SD Mean SD
Fp1- Left prefrontal 16.105 13.880 14.267 13.492 2.282 0.036

Significant difference (p <0.05); SD, standard deviation.

Table 12.
Significant changes of ratio of mid beta to theta before and during the inhalation of the mixed essential oils (N=18)
Site Ratio of mid beta to theta (RMT)
t-test p *
Before
During
Mean SD Mean SD
F3- Left frontal 0.354 0.172 0.416 0.217 -2.826 0.012
Fc5- Left frontal 0.396 0.168 0.477 0.260 -2.712 0.015

Significant difference (p <0.05); SD, standard deviation.

Table 13.
Significant changes of ratio of (SMR-mid beta) to theta before and during the inhalation of the mixed essential oils (N=18)
Site Ratio of (SMR-mid beta) to theta (RSMT)
t-test p *
Before
During
Mean SD Mean SD
Fc5- Left frontal 0.768 0.456 0.896 0.606 -2.684 0.016
T7- Left temporal 1.126 0.732 1.309 0.946 -2.264 0.037

Significant difference (p <0.05); SD, standard deviation.

Table 14.
Significant changes of relative gamma power spectrum values before and during the inhalation of the mixed essential oils (N=18)
Site Relative gamma values (RG)
t-test p *
Before
During
Mean SD Mean SD
Fp1- Left prefrontal 0.078 0.044 0.091 0.059 -2.223 0.040
Af3- Left prefrontal 0.068 0.039 0.079 0.050 -2.222 0.040

Significant difference (p <0.05); SD, standard deviation.

Table 15.
Significant changes of spectral edge frequency 90% before and during the inhalation of the mixed essential oils (N=18)
Site SEF90 (Spectral edge frequency 90%)
t-test p *
Before
During
Mean SD Mean SD
Fp1- Left prefrontal 25.669 7.733 27.020 8.485 -2.194 0.042
Af3- Left prefrontal 24.362 7.242 25.640 8.076 -2.196 0.042

Significant difference (p <0.05); SD, standard deviation.

Table 16.
Significant changes of spectral edge frequency 50% before and during the inhalation of the mixed essential oils (N=18)
Site SEF50 (Spectral edge frequency 50%)
t-test p *
Before
During
Mean SD Mean SD
Fp1- Left prefrontal 10.212 1.220 10.608 1.299 -2.814 0.012
Af3- Left prefrontal 10.269 1.186 10.500 1.247 -2.512 0.022
F3- Left frontal 10.230 1.099 10.534 1.272 -2.306 0.034

Significant difference (p <0.05); SD, standard deviation.

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