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보행속도변화와 동시 인지과제가 보행 가변성에 미치는 영향
Effects of Walking Speeds and Cognitive Task on Gait Variability 원문보기

한국운동역학회지 = Korean journal of sport biomechanics, v.18 no.2, 2008년, pp.49 - 58  

최진승 (건국대학교, 의공학실용기술연구소) ,  강동원 (건국대학교, 의공학실용기술연구소) ,  탁계래 (건국대학교, 의공학실용기술연구소)

초록
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본 연구의 목적은 트레드밀 보행 시, gait dynamics 측면에서 보행의 속도 변화와 인지과제 수행 시 보행 변인의 가변성(variability)을 알아보고자 하는 것이다. 실험은 인지과제의 동시수행 유/무에 따른 5가지 속도(선호속도의 80%, 90%, 100%, 110% and 120%)에 의한 보행 실험으로 구성되었다. 인지과제의 종류는 학습기능이 없는 인지과제(2-back task)를 수행하였다. 인지과제는 피험자의 트레드밀 보행 시, 3m 앞에 놓여진 스크린에 주어지고 무선마우스를 통해 응답하는 형태로 구성되었다. 실험의 모든 과정은 3차원 동작분석기를 통해 동작데이터를 획득하였다. 이를 통해, 5가지 보행 시간 변인과 3가지 공간 변인을 추출하였다. gait dynamics 측면의 분석을 위해, 가변성의 크기를 살펴볼 수 있는 방법인 분산계수(coefficient of variance)와 변동량의 구조적 자기 유사성을 추론할 수 있는 detrended fluctuation analysis (DFA)를 사용하였다. 그 결과 보행 속도 변화에 따라 보행 변인의 평균값과 분산계수에서 통계적 유의한 차이가 발생하였고, 인지과제의 수행 유/무에 따라서는 DFA에서 통계적인 차이가 발생하였다. 이는 인지과제의 수행에 의해 보행의 발생과 조절 능력에 영향을 끼쳤다고 추론할 수 있다. 본 연구 결과를 명백히 하기 위해 더 많은 수의 피험자 실험과 추가 실험이 필요할 것이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The purpose of this study was to identify effects of walking speed and a cognitive task during treadmill walking on gait variability. Experiments consisted of 5 different walking speeds(80%, 90%, 100%, 110% and 120% of preferred walking speed) with/without a cognitive task. 3D motion analysis system...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 2. 인지과제의 수행이 보행 가변성에 미치는 영향을 살펴본다.
  • 따라서 본 연구의 목적은 운동자극의 크기 변화로 간주되는 고정된 보행속도에서의 보행 동작 조절과 학습효과가 없는 새로운 인지문제를 통해 운동자극과 인지자극에 대한 효과를 gait dynamics측면에서 보행 가변성의 크기와 구조측면에서 살펴보고자 한다. 본 연구의 목적을 달성하기 위해 다음과 같은 연구 문제를 설정하였다.

가설 설정

  • H1) 트레드밀 보행 시, 속도에 따라 보행 가변성의 크기와 구조적 분석변인에 변화가 있을 것이다.
  • H2) 인지과제의 수행 여부에 따라 보행 가변성의 크기가 증가하고 구조적 분석변인에 변화가 있을 것이다.
  • 이러한 결과는 인지과제 수행 시 보행 속도가 감소한다는 Springer 등(2006)의 선행연구 결과와 관련해 생각해보면, control 보행시 보다 높은 속도에서 변곡점이 존재할 수 있다고 추론할 수 있다. 즉 선호속도보다 다소 높은 속도(110%속도)에서 변곡점을 갖는다고 가정한다면, 인지과제 수행 경우의 선호속도는 같은 피험자의 경우에 더 낮은 속도로 결정되게 된다는 의미이다. 이러한 추론의 보다 명확한 확인을 위해서는 현재의 결과의 control에서는좀 더 높은 속도까지 보행 실험을 수행해 볼 필요가 있다고 사료된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
주의력은 인간의 무엇에 할당되게 되는가? 이는 각 일의 수행 시, 할당되는 주의력과 밀접한 관련이 있다. 이러한 주의력은 인간의 동작 수행에 의식적, 무의식적으로 인지, 지각, 운동 활동에 할당되게 되고, 이는 각 개인마다 한계를 가지고 있다고 한다(Magill, 2003). 이러한 주의력의 할당과 한계에 대한 연구가 많이 진행되고 있다.
보행과 동시에 무엇이 가능한가? 인간의 움직임 중, 보행은 자연스럽고 습관적인 자동화된 행동이다. 보행과 동시에 다른 사람과의 대화, 물건의 이동 등의 동시적 일의 수행이 가능하다. 이러한 일의 동시적 수행은 각각의 작업 혹은 양쪽 작업 모두에 영향을 끼칠 수 있다.
운동조절(motor control)과 인지적 특성을 띄는 인지력(cognition)의 상호 작용에 대한 연구에 사용되는 연구방법은 무엇인가? 특히 동적 특성을 갖는 운동조절(motor control)과 인지적 특성을 띄는 인지력(cognition)의 상호 작용에 관한 연구가 다양하게 진행되고 있다. 이러한 상호 작용에 대한 연구에 사용되는 연구방법이 동시작업 수행능력검정 (dual-task paradigm)으로, 이는 주요작업수행 (primary task)과 이에 영향을 미치는 다른 작업인 추가 작업수행 (secondary task)으로 구성되고, 동시 수행 시 상호간의 효과와 영향에 대해 연구되고 있다(O'Shea, Morris & Iansek, 2002). 보행은 대표적 운동 조절작업이고, 일반적으로 상당히 자동화된 움직임으로 간주되고 있으며, 이러한 특성으로 인해 보행 수행과 인지 실험 시 동시과제로서 자주 이용되고 있고 주로 인지과제의 결과 변화가 주로 연구되었다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (17)

  1. 최진승, 강동원, 탁계래 (2007). 트레드밀을 이용한 보행간 Variability 분석에 관한 연구. 한국운동역학회지, 17(4), 1-8. 

  2. Beauchet, O., Dubost, V., Herrmann, F. R., Kressig, R. W. (2005). Stride-to-stride variability while backward counting among healthy young adults. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, 2(26). 

  3. Dubost, V., Kressig, R. W., Gonthier, R., Herrmann, F. R., Aminian, K., Najafi, B., Beauchet, O. (2006). Relationships between dual-task related changes in stride velocity and stride time variability in healthy older adults. Human Movement Science, 25(3), 372-382. 

  4. Faulkner, K. A., Redfern, M. S., Rosano, C., Landsittel, D. P., Studenski, S. A., Cauley, J. A. Zmuda, J. M., Simonsick, E. M. (2006). Reciprocal influence of concurrent walking and cognitive testing on performance in older adults. Gait & Posture, 24(2), 182-189. 

  5. Grabiner, M. D. & Troy, K. L. (2005). Attention demanding tasks during treadmill walking reduce step width variability in young adults. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, 2(25). 

  6. Hausdorff, J. M.(2007), Gait dynamics, fractals and falls: Finding meaning in the stride-to-stride fluctuations of human walking. Human Movement Science, 26(4), 555-589. 

  7. Hreljac, A. & Martin, P. E.(1993), The relationship between smoothness and economy during walking, Biological Cybernetics, 69, 213-218. 

  8. Jordan, K., Challis, J. H., Newell, K. M. (2007). Walking speed influences on gait cycle variability. Gait & Posture, 26(1), 128-134. 

  9. Magill, R. A. (2003). Motor learning and control; concept and applications. McGraw-Hill Company, Inc. 

  10. Moe-Nilssen, R. & Helbostad, J. L. (2005), Interstride trunk acceleration variability but not step width variability can differentiate between fit and frail older adults. Gait & Posture, 21(2), 164-170. 

  11. O'Connor, C. M., Thorpe, S. K., O'Malley, M. J., Vaughan, C. L. (2007), Automatic detection of gait events using kinematic data. Gait & Posture, 25(3), 469-474. 

  12. O'Shea, S., Morris, M. E., Iansek, R. (2002). Dual task Interference during gait in people with parkinson disease: Effects of motor versus cognitive secondary tasks. Physical Therapy, 82(9), 888-897. 

  13. Owings, Tammy M., Grabiner, Mark D. (2004), Variability of step kinematics in young and older adults. Gate & Posture, 20(1), 26-29. 

  14. Peng, C. -K., Havlin S., Stanley, H. E., Goldberger, A. L.(1995), Quantification of scaling exponents and crossover phenomena in nonstationary heartbeat time series. Chaos, 5(1), 82-87. 

  15. Pierrynowski, M. R., Gross, A., Miles, M., Galea, V., McLaughlin, L., McPhee, C. (2005), Reliability of the long-range power-law correlations obtained from the bilateral stride intervals in asymptomatic volunteers whilst treadmill walking. Gait & Posture, 22(1), 46-50. 

  16. Springer, S., Giladi, N., Peretz, C., Yogev, G., Simon, E. S., Hausdorff, J. M. (2006). Dual-tasking effects on gait variability: Role of aging, falls, and executive function. Movement disorders, 21(7), 950-957. 

  17. Yogev, G., Giladi, N., Peretz, C., Springer, S., Simon, E. S., Hausdorff, J. M. (2005). Dual tasking, gait rhythmictity, and parkinson's disease: Which aspects of gait are attention demanding?. European Journal of Neuroscience, 22(9), 1248-1256. 

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