[논문]시열과제 운동학습 시 집중연습과 분산연습이 P300 출현시기에 미치는 영향

권용현; 이명희

시열과제 운동학습 시 집중연습과 분산연습이 P300 출현시기에 미치는 영향
Effects of Massed and Distributed Practice on P300 Latency in a Sequential Timing Task 원문보기

대한물리치료학회지 = The journal of Korean Society of Physical Therapy, v.26 no.4, 2014년, pp.234 - 239

권용현 (영남이공대학교 물리치료과) , 이명희 (경성대학교 이과대학 물리치료학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose: The purpose of this study is to use P300 latency to determine whether methods of motor learning in terms of massed and distributed practice can affect motor sequential learning in healthy adults. Methods: Twenty-four healthy subjects participated in this study. They were randomly allocated into three groups: a 10 minute, a 12 hour, and a 24 hour group. In the SRT task, eight numbers were adopted as auditory stimuli. During an experiment, participants were instructed to press the matching key as quickly and accurately as possible when one of the eight numbers was presented randomly. The subjects practiced for three sessions, each of which comprised five blocks of 40 serial reaction time tasks. While they practiced during these three sessions, P300 latency was measured. The data were analyzed using ANCOVA. Results: The P300 latency of Fz, Cz, and Pz decreased in all groups except for the Fz area of the 10 min group. Overall, the P300 latency of the 10 min group showed a smaller decrease compared with the 12 hr and 24 hr groups. Statistically, no significant differences in the Fz and Cz areas were observed among the three groups. The P300 latency in the Pz area of the 10 min group showed a significantly smaller decrease compared with the other groups. Conclusion: These findings suggest that short-term sequential motor training can alter brain functions such as the P300 latency. We also found that better acquisition of a motor skill was obtained with distributed practice of a task than with massed practice.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 집중학습과 분산학습을 실시할 때 연습과정 중에 일어나는 학습의 효과를 기존의 효과기 전이검사에 집중하여 연구하던 형태를 벗어나 자극이 주어질 때 발생하는 단시간 내의 인지정보 처리과정을 이해할 수 있는 사건유발전위 중 P300 출현시기의 분석을 통하여 알아 보고자 한다. 또 이를 이용하여 임상적으로 치료사가 환자의 치료를 위해 운동학습을 프로그래밍 할 때 도움이 되고자 한다.
따라서 본 연구에서는 집중학습과 분산학습을 실시할 때 연습과정 중에 일어나는 학습의 효과를 기존의 효과기 전이검사에 집중하여 연구하던 형태를 벗어나 자극이 주어질 때 발생하는 단시간 내의 인지정보 처리과정을 이해할 수 있는 사건유발전위 중 P300 출현시기의 분석을 통하여 알아 보고자 한다. 또 이를 이용하여 임상적으로 치료사가 환자의 치료를 위해 운동학습을 프로그래밍 할 때 도움이 되고자 한다.
본 연구는 기존에 많은 연구들이 운동학습과 관련하여 공간적 해상도가 높은 측정방법으로 그 효과를 입증해 왔지만 시간적 해상도가 높은 사건유발전위를 이용하여 분산학습의 효과를 확인하기 위해 실시되었고 그 결과 연습구간 사이에 시간간격을 두고 실시하는 분산학습에서 연습 사이의 휴식시간이 기억과정에 중대한 영향을 주어 집중학습보다 더 학습의 효과보다 좋은 것으로 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로, 움직임의 재교육이 필요한 환자들에게 운동학습의 효과를 높이기 위해 운동치료 프로그램을 계획할 때, 한 가지과제로 구성된 프로그램을 하루에 집중 연습하여 완성하는 것 보다 다양한 과제로 구성된 프로그램을 여러 날에 걸쳐 연습하도록 하는 것이 더 효과적이라고 제안한다.
오랜 기간 동안 많은 연구들은 운동학습의 효율성을 높이기 위해 다양하게 체계적 연습방법을 고안해 왔지만 아직 연습전략과 기억에 관한 관계는 여전히 연구의 대상이 되고 있다. 이에 본 연구에서는 시열반응과제를 이용한 집중학습과 분산학습 시 시간적 해상도가 높은 뇌파를 측정하여 Fz, Cz, Pz 영역에서 사건유발 전위를 추출하고 그 중 자극을 인지하는 시간을 의미하는 P300의 출현시기를 분석한 결과를 바탕으로 더 효과적인 운동학습 방법을 제안하고자 실시되었다. 연구 결과 분산학습을 실시한 군에서 집중학습을 한 군에 비해 P300 출현시기가 더 많이 단축된 것을 알 수 있었다.

제안 방법

각 블록 사이에는 30초의 휴식을 취하도록 하였다. 40개의 연속신호는 대상자가 키를 누르는 속도와 관계없이 1초에 하나씩 다음 신호가 제시되도록 하였고, 모든 신호는 일정한 순서를 가지지 않도록 컴퓨터 프로그램 (자극스케줄링 프로그램, LAXTHA Inc., 한국)을 이용하여 무작위로 제시되도록 하였으며 대상자들 간에는 동일한 순서의 과제가 주어지도록 하였다.
40개의 연속신호는 “one”에서 “eight"까지 8개의 청각신호가 무작위로 각 5회씩 반복되어 구성되었는데, 대상자들에게 “one"과 “eight"이 들리면 두번째 손가락으로 왼쪽 방향키를, “two"와 “seven"이 들리면 세 번째 손가락으로 위쪽 방향키, “three"와 “six"가 들리면 네 번째 손가락으로 오른쪽 방향키, 그리고 “four"와 “five"는 세 번째 손가락으로 아래쪽 방향키를 누르게 하였다. 8개 신호의 5회 반복으로 이루어진 40개의 연속된 청각신호는 하나의 블록을 구성하고, 대상자들은 5개의 블록으로 구성된 한 구간을 연습하였다. 각 블록 사이에는 30초의 휴식을 취하도록 하였다.
각 군의 P300 출현시기는 저장된 데이터를 바탕으로 소프트웨어를 이용하여 Fz, Cz, Pz영역의 사건유발전위 (ERP)를 추출하고 40개의 자극이 제시되고 난 후 발생된 각 ERP에서 300 ㎳ 근처 또는 이후에 처음 나타난 양의 피크를 체크하여 양의 피크가 나타난 40개의 시간을 모두 평균하여 산출하였다.
각 실험군에서 10분 군은 5개의 블록으로 이루어진 첫 구간을 연습한 후 10분 후에 두 번째 구간, 또 다시 10분 후에 세 번째 구간을 연습하였다. 또 12시간 군은 첫 구간을 연습하고 12시간 후인 다음 날 아침에 두 번째 구간, 또 12시간 후인 같은 날 저녁에 세 번째 구간을 연습하였으며, 24시간 군은 사흘간 같은 시간에 각 구간을 연습하였다.
과제 수행 방법은 연속된 40개의 신호가 제공되면 최대한 빠른 속도로 컴퓨터 키보드의 방향키를 미리 정해진 손가락으로 누르는 것이다. 40개의 연속신호는 “one”에서 “eight"까지 8개의 청각신호가 무작위로 각 5회씩 반복되어 구성되었는데, 대상자들에게 “one"과 “eight"이 들리면 두번째 손가락으로 왼쪽 방향키를, “two"와 “seven"이 들리면 세 번째 손가락으로 위쪽 방향키, “three"와 “six"가 들리면 네 번째 손가락으로 오른쪽 방향키, 그리고 “four"와 “five"는 세 번째 손가락으로 아래쪽 방향키를 누르게 하였다.
, 한국) 장비를 이용하여 뇌파를 측정하였다. 뇌파의 측정을 위해 International 10-20 system의 전극부착 부위를 활용하여 머리의 중심과 좌우측 뇌반구 영역 Fz, Cz, Pz, Oz, C3, C4, T7, T8의 여덟 채널을 부착하고 기준 전극(reference electrode)과 접지전극(ground electrode)을 좌우 꼭지돌기 위에 부착하여 모노폴라 방식으로 뇌파를 측정하였다. 전극은 금으로 도포된 접시형태의 디스크 전극을 사용하였으며, 디스크 전극에 뇌파전용 풀을 묻혀 부착하고 거즈를 이용해 머리표면에 잘 고정되어 있도록 처치하였다.
대상자의 자세는 컴퓨터가 놓여진 책상 앞에 앉아 의자의 높이를 조절하여 오른쪽 팔을 책상 위에 놓았을 때, 팔꿉관절이 약 90°가 되도록 조절하였다. 대상자들은 청각 신호에 맞춰 가능한 한 정확하고 빠르게 과제를 수행하도록 하였으며 팔꿈치와 손목은 되도록 움직이지 않고 최소한의 손가락 움직임으로 과제를 수행하도록 하였다.
대상자의 자세는 컴퓨터가 놓여진 책상 앞에 앉아 의자의 높이를 조절하여 오른쪽 팔을 책상 위에 놓았을 때, 팔꿉관절이 약 90°가 되도록 조절하였다.
각 실험군에서 10분 군은 5개의 블록으로 이루어진 첫 구간을 연습한 후 10분 후에 두 번째 구간, 또 다시 10분 후에 세 번째 구간을 연습하였다. 또 12시간 군은 첫 구간을 연습하고 12시간 후인 다음 날 아침에 두 번째 구간, 또 12시간 후인 같은 날 저녁에 세 번째 구간을 연습하였으며, 24시간 군은 사흘간 같은 시간에 각 구간을 연습하였다.
대상자들은 1) 신경학적 이상이 없는 자, 2) 상지, 특히 손의 근 골격계에 문제가 없는 자, 3) Edinburgh Handedness Inventory의 주용 손 검사에서 오른손이 우성으로 판명된 자, 4) 이전에 유사한 타이밍 과제에 참여한 경험이 없는 자의 조건을 충족하는 자로 선별하였다. 또한 연습 구간 사이에 연속 반응과제의 결과에 영향을 미칠 수 있는 움직임(예, 장시간의 컴퓨터 자판 사용, 피아노 연습 등), 음주와 다량의 카페인 섭취를 제한하였고, 평소와 다름없는 수면을 취할 수 있도록 하였다.
연습시간 간격에 따른 세 번의 연습구간에서 P300 출현시기를 추출하기 위해 전산화 뇌파측정기인 QEEG-8 (LXE3208, LAXTHA Inc., 한국) 장비를 이용하여 뇌파를 측정하였다. 뇌파의 측정을 위해 International 10-20 system의 전극부착 부위를 활용하여 머리의 중심과 좌우측 뇌반구 영역 Fz, Cz, Pz, Oz, C3, C4, T7, T8의 여덟 채널을 부착하고 기준 전극(reference electrode)과 접지전극(ground electrode)을 좌우 꼭지돌기 위에 부착하여 모노폴라 방식으로 뇌파를 측정하였다.
뇌파의 측정을 위해 International 10-20 system의 전극부착 부위를 활용하여 머리의 중심과 좌우측 뇌반구 영역 Fz, Cz, Pz, Oz, C3, C4, T7, T8의 여덟 채널을 부착하고 기준 전극(reference electrode)과 접지전극(ground electrode)을 좌우 꼭지돌기 위에 부착하여 모노폴라 방식으로 뇌파를 측정하였다. 전극은 금으로 도포된 접시형태의 디스크 전극을 사용하였으며, 디스크 전극에 뇌파전용 풀을 묻혀 부착하고 거즈를 이용해 머리표면에 잘 고정되어 있도록 처치하였다. 측정된 대상자의 뇌파는 표본추출률(sampling rate) 256 ㎐, 0.

대상 데이터

본 연구는 대구와 경상도에 소재한 대학에 재학 중인 20대 남학생 21명을 대상으로 하였다. 이들은 연구에 참여하기 전 실험의 과정에 대한 충분한 설명을 들었으며 연구계획서를 확인한 후 자발적으로 동의하여 동의서에 서명하였다.
본 연구에 참여한 대상자는 각 군별 7명씩으로 총 21명이었으며 모두 남성이었다. 10분 군의 나이는 21.

데이터처리

Fz, Cz, Pz 영역에서의 각 군에 따른 연습구간 별 P300의 값은 기술통계를 사용하여 평균과 표준편차를 구하였고 연습 시간 간격에 따른 연습구간의 P300 출현시기의 변화를 알아보기 위해 공분산분석(analysis of covariance, ANCOVA)을 실시하였다. 또한 사후검정을 위해 Tukey를 사용하였다.
Fz, Cz, Pz 영역에서의 각 군에 따른 연습구간 별 P300의 값은 기술통계를 사용하여 평균과 표준편차를 구하였고 연습 시간 간격에 따른 연습구간의 P300 출현시기의 변화를 알아보기 위해 공분산분석(analysis of covariance, ANCOVA)을 실시하였다. 또한 사후검정을 위해 Tukey를 사용하였다. 통계처리는 SPSS for window ver 19.

성능/효과

사후검정 결과 10분 군이 12시간 군, 24시간 군과 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.05).
이에 본 연구에서는 시열반응과제를 이용한 집중학습과 분산학습 시 시간적 해상도가 높은 뇌파를 측정하여 Fz, Cz, Pz 영역에서 사건유발 전위를 추출하고 그 중 자극을 인지하는 시간을 의미하는 P300의 출현시기를 분석한 결과를 바탕으로 더 효과적인 운동학습 방법을 제안하고자 실시되었다. 연구 결과 분산학습을 실시한 군에서 집중학습을 한 군에 비해 P300 출현시기가 더 많이 단축된 것을 알 수 있었다. 특히 Fz 영역과 Pz 영역에서 10분 간격으로 집중학습을 한 군에 비해 24시간 간격으로 분산학습을 한 군에서 유의한 출현시기의 단축을 발견할 수 있었다.
연구 결과 분산학습을 실시한 군에서 집중학습을 한 군에 비해 P300 출현시기가 더 많이 단축된 것을 알 수 있었다. 특히 Fz 영역과 Pz 영역에서 10분 간격으로 집중학습을 한 군에 비해 24시간 간격으로 분산학습을 한 군에서 유의한 출현시기의 단축을 발견할 수 있었다.

후속연구

본 연구는 기존에 많은 연구들이 운동학습과 관련하여 공간적 해상도가 높은 측정방법으로 그 효과를 입증해 왔지만 시간적 해상도가 높은 사건유발전위를 이용하여 분산학습의 효과를 확인하기 위해 실시되었고 그 결과 연습구간 사이에 시간간격을 두고 실시하는 분산학습에서 연습 사이의 휴식시간이 기억과정에 중대한 영향을 주어 집중학습보다 더 학습의 효과보다 좋은 것으로 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로, 움직임의 재교육이 필요한 환자들에게 운동학습의 효과를 높이기 위해 운동치료 프로그램을 계획할 때, 한 가지과제로 구성된 프로그램을 하루에 집중 연습하여 완성하는 것 보다 다양한 과제로 구성된 프로그램을 여러 날에 걸쳐 연습하도록 하는 것이 더 효과적이라고 제안한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	뇌파는 어떻게 구분되는가?	뇌파는 전극을 표준 배열과 일치하는 두피에 부착하여 뇌의 다양한 부위에서의 전기적 활동과 그 형태를 감지하는데 일반적으로 자발뇌파(spontaneous potential, SP)와 유발뇌파(evoked potential, EP)의 성분으로 구분할 수 있다. 유발뇌파는 특정 정보를 내포하고 있는 자극을 제시한 후 자극의 처리와 관련한 뇌의 전기적 활동만을 나타내는 파형을 말한다.
	운동 조절이란 무엇인가?	운동 조절은 이미 습득한 움직임을 조절하는 것이라 할 수 있는 반면에 운동학습은 움직임을 습득하고 주어진 환경의 상황에 맞게 수정하는 것이라 할 수 있다.1,2 따라서 운동학습과 관련하여 일반적인 몇 가지 논점들이 발생하게 되는데 어떻게 하면 효율적으로 학습할 수 있는가, 학습된 기술을 상황에 맞게 어떻게 전이할 것인가, 마지막으로 과제를 수행할 때 어떻게 하면 더 효율적으로 단순화시킬 수 있는가 등이 그것이다.
	효과적인 운동학습 방법 위해 P300의 출현시기를 분석한 결과는 어떠한가?	이에 본 연구에서는 시열반응과제를 이용한 집중학습과 분산학습 시 시간적 해상도가 높은 뇌파를 측정하여 Fz, Cz, Pz 영역에서 사건유발 전위를 추출하고 그 중 자극을 인지하는 시간을 의미하는 P300의 출현시기를 분석한 결과를 바탕으로 더 효과적인 운동학습 방법을 제안하고자 실시되었다. 연구 결과 분산학습을 실시한 군에서 집중학습을 한 군에 비해 P300 출현시기가 더 많이 단축된 것을 알 수 있었다. 특히 Fz 영역과 Pz 영역에서 10분 간격으로 집중학습을 한 군에 비해 24시간 간격으로 분산학습을 한 군에서 유의한 출현시기의 단축을 발견할 수 있었다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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