보고서 정보
주관연구기관 |
경희대학교 Kyung Hee University |
연구책임자 |
심재근
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2016-06 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
과제관리전문기관 |
한국연구재단 National Research Foundation of Korea |
등록번호 |
TRKO201700013252 |
과제고유번호 |
1345237392 |
사업명 |
이공학개인기초연구지원 |
DB 구축일자 |
2017-11-18
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201700013252 |
초록
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본 3년간의 연구과제의 수행을 통하여 총 6편의 논문을 출판하였다(SCI 4편, KCI 2편).
본 연구과제의 목표인 수지독립성과 다수지공동성을 측정할 수 있는 장치를 개발하고, 이 장비를 활용하여 뇌졸중 환자의 수지독립성과 다수지공동성의 운동제어 특성을 규명하였으며, 이러한 결과를 바탕으로 다수의 논문을 게재하였다. 또한 상기 연구 수행의 결과로 계층적 운동제어 분석 알고리즘을 개발하고, 이를 적용하여 감각정보에 따른 운동제어 특성 변화의 기초 연구를 수행하고 논문을 게재하였다. 연구결과의 내용은 다음과 같다.
1. 뇌
본 3년간의 연구과제의 수행을 통하여 총 6편의 논문을 출판하였다(SCI 4편, KCI 2편).
본 연구과제의 목표인 수지독립성과 다수지공동성을 측정할 수 있는 장치를 개발하고, 이 장비를 활용하여 뇌졸중 환자의 수지독립성과 다수지공동성의 운동제어 특성을 규명하였으며, 이러한 결과를 바탕으로 다수의 논문을 게재하였다. 또한 상기 연구 수행의 결과로 계층적 운동제어 분석 알고리즘을 개발하고, 이를 적용하여 감각정보에 따른 운동제어 특성 변화의 기초 연구를 수행하고 논문을 게재하였다. 연구결과의 내용은 다음과 같다.
1. 뇌졸중 환자의 손가락 제어 기전에 관한 결과
1-1. Kim YS, Kim WS, Shim JK, Suh DW, Kim TY, Yoon BC. Difference of motor overflow depending on the impairedor unimpaired hand in stroke patients. Human Movement Science, 39: 154-62, 2015[SCI]
1-2. Kim YS, Kim WS, Koh K, Yoon BC, Damiano, DL, Shim JK. Deficits in motor abilities for multi-finger force control in hemiparetic stroke survivors. Experimental Brain Research, 1-12: 2016 [SCI]
뇌 손상으로 인하여 운동 기능이 저하된 뇌졸중 환자들의 손가락 제어 기전을 건강한 일반인들과 비교-분석한 결과, 뇌졸중 환자들은 대뇌반구 간의 운동 범람(motor overflow)이 일반인들에 비하여 더 많이 발생하는 것으로 나타났으며, 이는 대뇌 반구 간의 적절한 억제(inhibition) 기능의 문제로, 뇌졸중 환자 손가락들의 독립적인 제어의 문제를 유발한다(논문 1-1). 또한 뇌졸중 환자가 손가락을 제어할 때 일반인보다 낮은 수준의 정확성과 반복성 그리고 시행간의 운동시너지(trial-to-trial motor synergy)를 보이는 특성을 보였다(논문 1-2). 이러한 뇌졸중에 의해 발생하는 운동결손(motor deficit) 요소들의 측정 및 분석 방법은 향후 재활 프로그램의 개발에 적용하여 뇌졸중 환자의 손가락 기능을 향상시키는 데 기여할 것으로 판단된다.
2. 감각정보에 따른 손가락의 기능의 변화에 관한 기초 연구
2-1. Koh K, Kwon HJ, Park YS,Kiemel T, Miller RH, Kim YH, Shin JH, Shim JK. Intra-auditory integration improves motor performance and synergyin an accurate multi-finger pressing task. Frontiers in Human Neuroscience, 10: 260, 2016 [SCI]
2-2. Koh K, Kwon HJ, Cho Y, Shin JH, Hahn J, Miller RH, Shim JK. The role of tactile sensation in online and offline hierarchicalcontrol of multi-finger force synergy. Experimental Brain Research, 233: 2539-48, 2015 [SCI]
2-3. Karol S, Koh K, Kwon HJ, Park YS, Kwon YH, Shim JK. The effect of frequency of
transcutaneouselectrical nerve simulation (TENS) on maximum finger force production. Korean Journal of Biomechanics, 26(1): 1-7, 2016 [KCI]
개발된 계층적 분석 방법을 검증하기 위하여 다양한 기초연구를 실시하였다. 손가락으로 일정한 힘을 내는 과제를 수행하는 동안, 청각정보의 주파수와 강도를 모두 통합하여 활용하는 조건에서 보다 정밀한 운동과제 수행이 가능하였다(논문 2-1). 또한 촉지각 정보를 조절하였을 때 중추신경계의 운동제어 능력이 변화되었다. 구체적으로 살펴보면, 촉지각이 제거된 경우 과제를 수행하는 손가락의 제어 능력은 저하되었으나, 각각의 손가락이 협력적으로 작용하는 능력인 운동시너지는 변하지 않은 것으로 밝혀졌으며(논문 2-2), 전기적 자극을 제공하여 촉지각 정보를 극대화할 경우 손가락의 최대 근력이 향상되는 결과를 확인하였다(논문 2-3). 이를 통하여 계층적 변이 분석의 유용성을 검증함과 동시에 뇌졸중 환자의 손가락 제어 능력의 분석에는 중추신경계의 운동제어 능력 뿐 아니라, 감각정보의 수집 및 처리 능력이 동시에 고려되어야 한다는 과학적 근거를 마련하였다.
3. 노화에 따른 손가락 근육 양의 변화
3-1. Hsu J, KohK, Park YS, Kwon HJ, Kim YH, Shin JH, Shim JK. Aging-related changes in hand intrinsic and extrinsic muscles and hand dexterity: an MRI investigation. Korean Journal of Sport Biomechanics, 25:371-381, 2015 [KCI] 본 연구에서는 연령의 변화에 따른 손가락의 내재근과 외재근의 양의 차이를 규명하였으며, 노인의 경우 내재근의 양이 감소하는 특징을 발견하였다(논문 3-1). 이러한 특징은 내재근이 주요하게 사용되는 쥐기와 같은 운동의 기능을 저하시키는 제한요소로 작용한다. 따라서 중장년층의 발병 비율이 높은 뇌졸중 환자의 재활프로그램 개발에 중요한 변인으로 활용될 것이다.
4. 프로그램 개발
앞서 설명한 6편의 논문에서 규명한 연구결과를 활용하여 뇌졸중 환자를 위한 재활 프로그램을 개발하고검증하였다. 개발된 재활 프로그램은 인간의 계층적 운동기전에 근거하며 손가락의 운동기능을 요소별로 세분화하여 향상시킬 수 있는 근거를 보여주었다.
(출처 : Ⅰ. 연구결과 요약문 4P)
목차 Contents
- 표지 ... 1목차 ... 3Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5 1. 연구과제의 개요 ... 5 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7 5. 연구결과의 활용계획 ... 7 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7Ⅲ. 연구성과 ... 8끝페이지 ... 9
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