‘노화’, 변성된 앞이마엽 활성화 패턴 이끌며 이중과제 수행 능력 감소시켜
김형동 교수팀, 국제저명학술지 ‘Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation’ 논문 게재
▲ 김형동 교수(왼쪽, 교신저자)와 백창윤 박사(오른쪽, 제1저자)
일상생활에서 우리는 단일 과제보다 다양한 과제들을 동시에 수행하는 경우가 많다. 예를 들면 대화하면서 걷거나, 커피를 마시며 걷기 등이다. 이러한 두 가지 과제를 동시에 수행하는 능력을 ‘이중과제 능력’이라고 칭한다. 이중과제 보행 평가는 노인들의 신체적 또는 인지적 변화를 판별하는데 도움이 되며, 노화로 인해 노인들이 나타낼 수 있는 변화를 확인하는데 유용하다. 예를 들어 노인들은 이중과제 보행 동안 젊은 대상자에 비해 느린 보행 속도, 짧은 걸음 길이, 보행의 변동성 변화를 보일 수 있다. 또한 이중과제 보행은 앞이마엽(Prefrontal cortex)와 높은 연관성이 있기에, 이를 통해 노화에 취약한 앞이마엽의 변화를 확인하는데도 도움이 된다. 앞이마엽은 높은 인지처리기능, 집행기능(executive function)을 담당한다.
최근의 이중과제 및 노화 관련 연구에서는 functional near-infrared spectroscopy 장비를 사용하여 이중과제 보행시 앞이마엽의 기능적 활성화를 측정하는 것이 주목받고 있다.
보건과학대학 보건과학과 재활과학 전공 김형동 교수와 백창윤 박사과정 연구팀은 이중과제 보행 동안 시간 경과(early and late period)에 따른 앞이마엽 하위영역(dorsolateral prefrontal cortex, rostral prefrontal cortex, ventrolateral prefrontal cortex, orbitofrontal cortex)의 활성화 패턴과 보행과제 및 인지과제 수행 능력을 노인과 젊은 대상자들 간에 비교 분석했다. 이를 통해 노화에 따라 변화된 앞이마엽 활성화 패턴과 노화로 인한 이중과제 보행 능력 감소를 확인했다.
이번 연구 결과는 세계적 권위의 국제학술지인 Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation (Impact Factor: 5.1, JCR: 98%, 상위 2%)에 게재됐다.
* 논문명 : Change in Activity Patterns in the Prefrontal Cortex in Different Phases during the Dual-Task Walking in Older Adults
이 연구에서는 48 채널을 가지고 있는 functional near-infrared spectroscopy를 사용해 앞이마엽 하위영역을 매핑했다. 이를 통해 단일과제 보행과 이중과제 보행 동안 시간에 따라 해당 영역들의 활성화 정도를 측정했다.
김형동 교수 연구팀은 이번 연구에서 여러 앞이마엽 하위영역에서 다양한 노화에 따른 변성된 활성화 패턴을 발견했다. 더불어, 이 변성된 활성화 패턴은 노인들의 이중과제 보행 및 인지과제 능력의 감소와 유의한 상관성을 보여주었다. 이로 인해 노화로 인해 발생하는 이중과제 수행능력 감소의 뉴럴 메커니즘(neural mechanism)을 이해하는 데에 큰 기여를 할 것으로 기대되며, 해당 주제와 관련된 추후 연구를 진행하는 데에도 도움이 될 것으로 기대된다. 김형동 고려대 교수는 “노화로 인해 집행기능이 감소하는 대상자들의 변성된 활성화 패턴을 확인함으로써, 낙상 고위험군을 식별하는 데에도 부분적으로 도움이 될 수 있다.”라고 연구 의의를 밝혔다.
[ 그 림 설 명 ]
▲그림 1. 앞이마엽 하위영역 맵핑 이미지
▲그림 2. 노인과 젊은 대상자 간의 앞이마엽 하위영역들의 활성화 차이를 나타냄
▲그림 3. 노인과 젊은 대상자의 뇌 활성화 패턴 시각화
(빨간색: 과잉활성화 / 파란색: 저활성화).
커뮤니케이션 서민경(smk920@korea.ac.kr)