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문제 정의
- 또한, 동일한 정서 변인에서도 연구에 따라 다른 결과가 나타나기도 했다. 따라서 본 연구에서는 운동을 중재변인으로 운동이 정서인지기능에 미치는 영향을 연구하고자 한다. 많은 연구는 운동이 기분 전환은 물론 부정적 정서를 긍정적 정서로 바꾸는 역할을 한다고 보고하고 있다.
- 본 연구의 목적은 신체활동 참여가 청년기 및 노년기 성인의 정서인지에 미치는 영향을 뇌신경 생리적으로 연구하기 위함이다. 행동데이터를 분석한 결과 반응시간은 청년운동/청년비운동집단이 노년운동/노년비운동집단보다 빠른 것으로 나타났다.
제안 방법
- P3은 250∼350msec 사이에 존재하는 가장 높은 진폭을 가진 파형을 선별하는 피크픽킹 (Peak picking) 옵션을 통해서 분석하였다.
- 각각의 과제조건이 50회씩 총 150회의 사진자극이 무선으로 제시되었다.
- 각각의 요인별 자극에 대한 데이터를 자극 제시시간을 기준으로 -200∼1,000msec까지 시간 매김(Time-locked)을 하여 전체 파형에 대한 평균화 기법(Ensemble averaging)을 실시하였다.
- 피험자에게 뇌파측정 간 잡파 유입을 방지하기 위하여 눈 깜빡임과 침 삼킴 그리고 몸 움직임을 최대한 자제할 것을 요구하였다. 뇌파 측정은 사진 자극을 이용한 패러다임을 제시하여 ERP를 측정하였다. 이때 자극이 제시되는 모니터는 피험자의 눈으로부터 60cm 가량 떨어진 곳에 위치하였으며, 자극은 모니터 전체에 무작위로 제시하였다.
- 실험 패러다임은 실험 시작을 알리는 신호를 5초 동안 제시한 후 응시점(빈 화면에 +표시) 1초 - 사진자극 2초가 반복되는 패러다임을 사용하였다. 각각의 과제조건이 50회씩 총 150회의 사진자극이 무선으로 제시되었다.
- 이때 자극이 제시되는 모니터는 피험자의 눈으로부터 60cm 가량 떨어진 곳에 위치하였으며, 자극은 모니터 전체에 무작위로 제시하였다. 실험에 소요되는 시간은 심리적 안정, 동의서 작성 10분, 과제 설명 및 뇌파측정준비 12분, 뇌파 측정 8분 총 약 30분 정도 소요되었다.
- 응시점 화면에서 사진자극이 제시되면 최대한 신속하고 정확하게 사진이 나타내는 정서를 판단하여 해당 자극 버튼을 누르도록 하였다.
- 이는 IAPS 평가 결과를 한국인에게 적용하는 것이 큰 무리가 없음을 나타내는 것이다. 이에 근거하여 IAPS를 이용하여 실험을 실시하였다.
- 정서인지기능 중 자극에 대한 정서를 얼마나 빠르고 정확하게 인식하고 반응하는지를 평가하기 위한 과제로 세 가지(긍정, 중립, 부정) 종류의 자극으로 구성했다.
- 측정 샘플링(Sampling rate) 주파수는 512Hz로 설정하였으며, 수집된 EEG 데이터는 Telescan(CD-TS-3.1, Laxtha, Korea)프로그램을 통해 EOG artifact를 제거하기 위해 Fp1, Fp2, Fz 영역에서 ±90㎶ 이상되는 EOG artifact를 PCA (Principal Component Analysis) filtering 하였다.
대상 데이터
- EEG 데이터는 QEEG-8채널(Model: LXE5208, Laxtha Inc. Koera)을 사용하여 수집하였다. 측정 샘플링(Sampling rate) 주파수는 512Hz로 설정하였으며, 수집된 EEG 데이터는 Telescan(CD-TS-3.
- 과제 수행 시 측정 영역은 발현된 감정을 전달받아 정서를 조절하는 부분인 전전두엽 영역(Fp1, Fp2, Fz), 외부의 자극을 받아 운동을 준비하는 부분인 뇌의 중심부 영역(C3, C4, Cz), 정서인지에서 극 혐오스러움, 극도의 흥분감 등 고차원적인 정서처리과정을 담당하는 부분인 대상회가 위치한 측두엽(T3, T4)까지 총 8개의 영역을 선정하였다. 접지전극(Ground electrode)은 Fpz 영역이다(Fig.
- 과제에서 사용될 자극은 요소별로 명확할 필요가 있으므로 IAPS 평가 결과에서 긍정자극은 7.65점 이상, 중립자극은 4.9∼5.2 사이, 부정 자극은 2점 미만인 사진에서 각각 50장씩 선택 하였다.
- 뇌파(Electroencephalogram: EEG) 측정은 QEEG-8 채널(Model: LXE5208, LAXTHA Inc)을 사용하였다. 그리고 전극이 달린 모자(Electro-cap: EM1. USA), 젤과 Ag-AgCl 전극, 저항측정기(Model: EZM5AB. USA), 컴퓨터 등으로 구성하였다
- 뇌파(Electroencephalogram: EEG) 측정은 QEEG-8 채널(Model: LXE5208, LAXTHA Inc)을 사용하였다. 그리고 전극이 달린 모자(Electro-cap: EM1.
- 본 연구의 피험자는 남성으로 청년운동군 15명(30.4± 1.5; M±SD), 청년비운동군 15명(31.2±1.2; M±SD), 노년운동군 15명(63.3±2.5; M±SD), 노년비운동군 15명(63.3±1.3; M±SD)으로 하였다.
- 운동 강도는 운동자각도(RPE)를 이용하여 RPE 6∼12 저·중강도(Light-moderate) 수준등급의 피험자들로 한정하였다.
- 노년층 집단에는 한국판 간이정신검상태검사를 실시하여 정신장애의 병력이 있거나 치매 증상이 있는 경우 피험자 대상에 포함시키지 않았다. 운동집단의 선정은 D시의 M 피트니스센타에서 운동유형에 상관없이 신체활동을 회당 50분 이상, 주 3회 이상, 6개월 이상의 운동 경력을 가진 대상만 피험자 대상에 포함 시켰다. 본 연구에서 운동집단은 미국스포츠의학회(ACSM)와 질병통제 예방센터(CDC)가 공동가이드로 제시한 하루 총 누적시간 30분 정도를 의미한다.
데이터처리
- 정서인지기능 중 자극에 대한 정서를 얼마나 빠르고 정확하게 인식하고 반응하는지를 평가하기 위한 과제로 세 가지(긍정, 중립, 부정) 종류의 자극으로 구성했다. IAPS에서 쾌 차원은 긍정과 부정의 개념으로 구분되는데 1에서 9까지의 점수를 평균 내어 평가하였다. 따라서 4.
- 반응시간과 정답률 분석은 4(집단)×3(자극)에 대한 이원분산분석(Two-way ANOVA)을 실시하였다.
- 분석된 P3 데이터의 잠재기와 진폭을 통계분석을 위해 숫자파 일로 저장하였고 과제에 대한 반응시간과 정답률에 대해서 평균값을 산출하였다.
- 정서인지기능검사의 ERP 분석은 4(집단)×3(자극)×8(영역)에 대한 삼원분산분석(Three-way ANOVA)을 실시하였다.
- 집단, 자극, 영역에 대한 주효과가 나타나면 사후검증으로 Tukey’s HSD를 실시하였다.
- 집단과 자극에 대한 주효과가 나타나면 사후검증으로 Tukey’s HSD를 실시하였다.
이론/모형
- (1975)이 개발하고 Park & Kwon(1989)이 한국 노인들에게 사용할 수 있도록 수정 보완한 한국형 간이정신상태 검사(MMSE-K)를 사용하였다.
- 뇌파 측정 시 전위에 방해가 될 수 있는 금속물질을 제거 한 후 참조전극(References electrode)이 부착되는 양쪽 유양돌기(A1, A2) 부분의 오염물질을 제거하기 위해 알코올 솜으로 닦아낸 뒤 전극을 부착한다. 피험자의 머리둘레에 맞는 Electro cap을 국제 10-20 전극배치법(Jasper, 1958)에 따라 씌우고, 각각의 전극에 젤을 주입하여 두피와 전극간의 저항 값을 5 kΩ 이하로 떨어지도록 한다.
성능/효과
- 015)보다 P3 잠재기가 짧게 나타났다. C3 영역은 노년비운동집단이 청년비운동집단보다 P3 잠재기가 짧게 나타났으며 (p=.007), C4 영역은 노년운동, 노년비운동집단이 청년비운동집단보다 P3 잠재기가 짧게 나타났다(p=.013). Cz 영역은 노년운동, 노년비운동집단이 청년운동집단보다 P3 잠재기가 짧게 나타났고(p=.
- 001). C3, C4 영역은 부정자극이 긍정자극보다 P3 잠재기가 짧게 나타났다(p=.008, p=.017). Cz영역은 부정자극이 긍정(p=.
- P3 진폭은 신체활동에 참여하는 노년층이 참여하지 않는 노년층보다 높게 나타났으며, 청년기의 정서 인지기능 중 자극에 대한 정보처리속도가 신체활동에 참여하는 청년층이 참여하지 않는 청년층보다 빠르게 나타나는 것을 알 수 있었다. 하지만 청년집단의 진폭이 음의 값으로 부적전위가 나타난 것은 정서 자극에 대한 인지적 각성수준이 낮아 이러한 결과가 나온 것으로 여겨진다.
- 012). T3, T4 영역은 청년운동, 노년운동, 노년비 운동집단이 청년비운동집단보다 P3 잠재기가 짧게 나타났다(p=.007, p=.001)(Fig. 4b). 자극×영역 상호작용 효과에 대한 대응별 비교 분석결과 Fp1, Fp2, Fz 영역은 중립, 부정자극이 긍정자극보다 P3 잠재기가 짧게 나타났다(p=.
- (2010)의 선행 연구에서도 각성수준이 과제수행 시 인지능력과 매우 밀접한 관계가 있어 과제에 대한 높은 주의집중력을 위해서는 최적의 각성 수준이 필요하다고 보고하였다. 본 연구에서 사용된 세 가지 자극(긍정, 중 립, 부정)에 대한 지각적 복잡성이 청년층 피험자의 정보처리 과정에서 각성상태를 유지할 수 있는 난이도 수준이 되지 않아 P3 진폭이 낮게 나타났다고 사료된다. 한편, 집단과 자극 간의 상호작용에 대한 대응별 비교 분석결과 부정자극에서 노년운동집단이 노년비운동집단보다 P3 진폭이 더 높은 것으로 나타났다.
- 청년집단은 노년집단 비해 정서인지처리 속도가 좋아 반응시간이 짧게 나타났다. 신체활동 참여 유무에 따라 청년기에는 정서인지처리의 반응정확률에 영향을 주지 않았으나, 노년기에는 신체활동에 참여하는 노년층이 참여하지 않는 노년층보다 정보인지처리의 반응정확률이 높게 나타난다는 것을 알 수 있었다.
- Kim & Yoo(2013)은 장기간의 유산소 운동이 노인의 인지기능에 미치는 영향을 연구하기 위해 피험자를 16주 동안 주당 3회 매회 1시간 60%강도로 유산소 운동을 시킨 결과, 사후 검사의 운동 집단에서 P3의 진폭이 높아지고 잠재기가 짧아지는 것으로 나타났다. 이에 대해 연구자들은 운동이 주의 집중력과 정보처리속도에 긍정적인 영향을 미친다고 주장 하였으며, 운동 후 단기 기억능력과 전두엽 활성화도 되는 것으로 나타났다. 이들의 연구 결과는 유산소 운동이 노인의 인지기능을 향상시킬 수 있다는 것을 알려주었다.
- 자극×영역 상호작용 효과에 대한 대응별 비교 분석결과 Fp1, Fp2, Fz 영역은 중립, 부정자극이 긍정자극보다 P3 잠재기가 짧게 나타났다(p=.001).
- 001). 자극에 대한 사후분석 결과 긍정자극이 중립자극과 부정자극보다 P3 진폭이 높게 나타났다(p=.001). 그리고 부정자극이 중립자극보다 P3 진폭이 높게 나타났다(p=.
- 001). 자극에 대한 사후분석 결과 부정자극이 긍정자극보다 반응정확률이 높은 것으로 나타났다(p=.026). 하지만 집단×자극(F(6, 168)=1.
- 자극에 대한 사후분석 결과 부정자극이 긍정(p=.001), 중립자극(p=.023)보다 P3 잠재기가 짧게 나타났으며, 중립자극이 긍정자극보다 P3 잠재기가 짧게 나타났다(p=.001).
- 정서인지검사에 대한 반응정확률을 분석한 결과, 청년운동/청년비운동/노년운동집단이 노년비운동집단에 비해 높은 반응정확률을 나타냈다. 이러한 결과는 청년기에는 신체활동 참여 유무가 정서인지의 반응정확률에 영향을 주지 않았지만 노년기에는 신체활동이 정서 인지반응을 정확하게 하는데 긍정적인 영향을 미친다는 것을 보여주었다.
- 정서인지기능 정보처리속도와 관련이 있는 P3 잠재기를 분석한 결과 청년운동집단이 청년비운동집단보다 P3 잠재기가 짧게 나타났다. P3 잠재기는 자극이 주어진 시점부터 P3이 발생하는 지점까지의 시간으로, 자극에 대한 반응을 위한 의사결정에 소요되는 정보처리속도를 의미한다(Mangun & Hillyard, 1995).
- 정서자극 인지기억 유발과도 관련이 있는 P3 진폭 분석한 결과 노년운동/노년비운동집단이 청년운동/ 청년비운동집단보다 P3 진폭이 높은 것으로 나타났다. P3 진폭은 300ms의 근처에서 발생하는 정적전위 중 가장 큰 값으로 외부에서 주어진 자극을 받아들여 어떻게 반응을 할 것인지를 판단하는 인지결정과 관련된 선택적 주의집중력을 나타낸다(Johnson, 1986).
- 집단×영역 상호작용 효과에 대한 대응별 비교 분석 결과 Fp1 영역은 청년운동집단이 노년운동집단보다 P3 잠재기가 짧게 나타났다(p=.018).
- 집단×자극 상호 작용 효과에 대한 대응별 비교 분석결과 긍정, 중립, 부정자극 모두에서 노년운동, 노년비운동집단이 청년 운동, 청년비운동집단보다 P3 진폭이 높게 나타났다 (p=.001).
- 집단×자극 상호작용 효과에 대한 대응별 비교 분석결과 긍정자극에서 청년운동, 노년운동, 노년비운동집단이 청년비운동집단보다 P3 잠재기가 짧은 것으로 나타났다(p=.001).
- 021)간 주효과 및 상호작용 효과가 나타났다. 집단에 대한 사후분석 결과 노년운동, 노년비운동집단이 청년운동, 청년비운동집단보다 P3 진폭이 높게 나타났다(p=.001). 자극에 대한 사후분석 결과 긍정자극이 중립자극과 부정자극보다 P3 진폭이 높게 나타났다(p=.
- 042)간 주효과 및 상호 작용 효과가 나타났다. 집단에 대한 사후분석 결과 청년운동, 노년운동, 노년비운동집단이 청년비운동집단보다 P3 잠재기가 짧게 나타났다(p=.001). 자극에 대한 사후분석 결과 부정자극이 긍정(p=.
- 039) 간에 주효과가 나타났다. 집단에 대한 사후분석 결과 청년운동, 청년비운동, 노년운동집단이 노년비운동집단보다 반응정확률이 높은 것으로 나타났다(p=.001). 자극에 대한 사후분석 결과 부정자극이 긍정자극보다 반응정확률이 높은 것으로 나타났다(p=.
- 본 연구에서 사용된 세 가지 자극(긍정, 중 립, 부정)에 대한 지각적 복잡성이 청년층 피험자의 정보처리 과정에서 각성상태를 유지할 수 있는 난이도 수준이 되지 않아 P3 진폭이 낮게 나타났다고 사료된다. 한편, 집단과 자극 간의 상호작용에 대한 대응별 비교 분석결과 부정자극에서 노년운동집단이 노년비운동집단보다 P3 진폭이 더 높은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 신체활동 참여가 노년기의 부정자극에 대한 선택적 주의집중력을 높여 정서인지 기능에 긍정적인 영향을 미친 것으로 여겨진다.
- 본 연구의 목적은 신체활동 참여가 청년기 및 노년기 성인의 정서인지에 미치는 영향을 뇌신경 생리적으로 연구하기 위함이다. 행동데이터를 분석한 결과 반응시간은 청년운동/청년비운동집단이 노년운동/노년비운동집단보다 빠른 것으로 나타났다. 이러한 결과는 노화가 정서인지 반응시간 저하를 일으킨다고 해석 할 수 있다.
후속연구
- 또한 반응키를 누르는 운동속도에서도 연령차가 있기 때문에 청년집단에 비해 반응시간이 느린 것으로 여겨진다. 본 실험 전 연습수행을 시행 실시하였지만 연령에 인한 운동속도 등의 가외요인을 통제하지 못한 점은 본 연구의 제한점으로 여겨진다.
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