노인에게 낙상은 부상과 관련된 가장 흔한 사고의 원인이다[1]. 낙상은 흔히 이동을 시작하거나 한발로 지면을 지지하는 과정에서 균형을 잃게 되면서 발생하게 되는데, 이를 예방하기 위해서는 노인의 신체적 특성과 보행에 대한 기본적인 움직임을 이해하는 것이 선행되어야 한다[2]. 인간의 보행은 정지 상태에서 움직임이 발생하기 직전 지지하는 다리의 균형이 불안정해지고, 다시 균형을 잡기 위해 무게 중심을 다음 지지하는 다리로 옮기는 전략을 사용한다. 이때, 무게중심을 지지하는 다리로 적절하게 이동하지 않으면 관성과 중력에 의해 신체의 균형은 스윙하는 발 방향으로 무너지게 된다. 따라서, 인간은 예측자세조절(anticipatory postural adjustments; APA) 전략을 사용하여 보행 중 무게중심을 효과적으로 이동하고, 이를 통해 동작의 안정성을 확보하게 된다. APA란, 예상되는 섭동(perturbation)이 발생하기 전 자세와 관련된 근육을 활성화하거나 동작을 생성하여 예상되는 섭동을 상쇄하는 전략을 말한다[3-5]. 구체적으로, 인간의 보행이 시작되기 전 두 다리의 압력중심은 APA 전략으로 신체의 뒤-외측(posterior-lateral) 방향으로 미리 이동하게 되며, 이때 발이 지면에서 떨어져 움직이는 유각기(swing phase)의 섭동이 상쇄되게 된다. 하지만, 노인의 경우 이러한 APA 능력이 근육량 감소와 같은 다양한 원인에 의해 감소하게 되고, 결국 섭동에 대한 자세 안정성이 감소하기 때문에[6,7], 이를 방지하기 위한 효과적인 APA 전략을 탐구하는 것은 매우 중요하다.

Asian Working Group for Sarcopenia(AWGS)는 연령이 증가함에 따라 근육량, 신체적 능력, 근력 등이 특정 기준 이하로 감소하는 것을 근감소증으로 분류하고 있다[8]. 이는 노인의 원활한 움직임에 제약이 되는 변인들로 국가적으로는 근감소증을 질병으로 분류하여 신체기능을 유지하고 향상시키기 위해 운동중재를 제공하여 해결하고자 노력하고 있다. 근감소증을 진단하는 항목 중 신체검사는 근육의 크기와 힘, 감각, 반사 등의 요인을 평가한다. 구체적으로는 신체적 기능을 평가하는 걷기, 앉았다 일어서기와 같은 운동과제가 사용되고 있다[8]. 이들 운동과제는 균형능력이 필수적으로 요구되는 기본 동작을 포함하는데, 이 동작들을 적절하게 수행하기 위해서는 APA가 직접적으로 관련되는 것으로 알려져 있다[6,9,10]. 또한, 근력 및 균형 능력과 함께 감각, 반사는 움직임을 예측하고 반응하는 APA가 효과적으로 작동하기 위한 지각과 동작의 유기적인 흐름에서 중요한 요소임을 알 수 있다. 결과적으로 근감소증은 그 판단 영역과 정의적 측면에 따라 APA가 필수적으로 연관됨을 알 수 있으나, 노인의 운동기능감소와 APA의 관계를 바탕으로 신체적 기능 향상을 위한 시도, 특히 운동학적 측면에서의 연구는 부족한 실정이다.

기존 선행연구에서는 다양한 방법의 중재를 통해 APA가 향상될 수 있음을 보고하였다[7-13]. 특히, 노인[7], 건강한 성인[12], 뇌졸중 환자[13]와 같은 다양한 대상의 APA 향상을 검증한 연구에서는 메디신 볼 던지기와 같이 단일 세션의 운동중재가 효과가 있음을 확인하였다. 또한, 리드미컬한 청각 자극을 활용하여 움직임을 생성하는 감각운동 동기화 과제는 APA 기능을 향상시키는 효과적인 방법으로 재활 영역에서 활발하게 활용되고 있다[14-16]. 이러한 효과는 리드미컬한 청각 자극을 활용한 운동중재가 내적리듬(internal rhythm)을 조절하는 기저핵에 영향을 미치고, 중추신경계의 운동조절 회로라고 할 수 있는 중추패턴발생기(central pattern generator; CPG)를 자극하기 때문에 걷기와 뛰기, 상체운동 등 다양한 운동 패턴을 생성하고 조절하는 메커니즘으로 이해될 수 있다[11]. 일반적으로 CPG는 의식적인 제어 없이도 가능한 걷기와 달리기 같은 자동적인 움직임과 관련되는데, 감각운동 동기화를 통한 CPG의 활성화는 인간의 반응과 움직임 제어에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다[17]. 따라서, 감각운동 동기화를 활용한 운동중재는 인간의 운동 시스템을 활성화시키고, 결국 APA 기능 향상에 중요한 영향을 미칠 것으로 예상할 수 있다.

일반적으로 감각운동 동기화는 주기적인 연속 자극에 동작을 일치시키는 것이며, 손가락 태핑(tapping), 원 그리기와 같은 연속 운동과제가 사용된다[18,19]. 그러나 일상적인 생활의 움직임은 걷기, 수영, 자전거 타기와 같이 동작이 반복되는 연속 움직임과 공 던지기, 테니스 스트로크, 한발 점프처럼 동작의 시작과 끝이 분명히 존재하는 불연속 움직임이 다양하게 존재한다. 이처럼, 분명하게 구분할 수 있는 정지 구간의 유무는 동작의 연속성을 결정하는 요인으로 두 움직임을 생성하는 기전 또한 특성에 따라 구별되는 것으로 알려져 있다[20,21]. 하지만, 동작의 두 가지 특성에 대한 통합적 접근은 부족하기에 본 연구에서는 연속 동작인 걷기 과제와 불연속 동작인 발 들어올리기 과제를 활용하여 APA 기능과 어떤 관련성이 있는지 동작의 연속성을 구분하여 확인하고자 하였다. 특히, 근육량이 적은 노인을 대상으로 감각운동 동기화와 APA에 대한 연구는 그 중요성에도 불구하고 아직까지 명확하게 밝혀지지 않은 상태이다.

따라서, 본 연구에서는 노인의 낙상 위험을 감소시키기 위한 감각운동 동기화 운동중재의 효과를 확인하고자 하였다. 이를 위해, 청각 자극을 통한 감각운동 동기화 훈련(sensorimotor synchronization training; SMSt)을 진행하고 이를 운동기능 수준과 동작의 연속성에 따라 APA 기능에 어떤 효과를 미치는지 확인하고자 하였다. 본 연구의 결과를 바탕으로 선행연구의 한계를 극복하고 운동기능이 낮은 노인의 APA를 향상시키는 가능성을 확인하여 실제 재활 및 운동처방에 적용할 수 있는 과학적 근거를 마련하고자 하였다.

본 연구는 단일세션의 감각운동 동기화 훈련이 연속, 불연속 운동과제에서 나타나는 정적 안정성 및 자세조절 특성, 그리고 동작의 속도 변화를 운동기능에 따른 집단 및 측정 시기에 따라 살펴보았다. 동작의 연속성에 따라 두 가지 운동중재가 이루어졌으며 이를 바탕으로 도출된 결과에 대한 논의는 다음과 같다.

발 올리기 과제를 통하여 노인의 운동기능에 따른 SMSt가 불연속 동작의 APA 특성에 미치는 영향을 확인하였다. 연구결과 단일 세션의 SMSt를 통해 집단에 상관없이 사전검사에 비해 사후 및 파지검사에서 발의 움직임 속도가 증가하였고, APA 크기 및 토크가 증가하였다. 이러한 결과는, 상지의 움직임을 통한 감각운동 동기화 운동중재가 하지의 수행력 향상으로 이어지는 사지 간 전이효과로 볼 수 있다. 이는 단일세션의 SMSt가 감각과 동작에 연결되는 신경회로를 자극함으로써 기능적인 운동학습 효과가 발생했다고 해석한 기존의 연구 결과를 지지한다고 할 수 있다[24,25]. 특히, 청각 자극을 활용한 SMSt가 APA와 같은 균형능력 및 운동기능의 향상에 도움이 되는 것으로 나타났고, 이는 지각-운동 커플링(perception-action coupling) 관점에서 감각 자극이 운동 시스템을 활성화하는 운동중재의 효과로 바라볼 수 있다[26,27].

두 번째 과제인 좁은 보폭 걷기는 연속 운동으로 운동기능이 낮은 집단에서 정적 가변성이 상대적으로 높아지는 결과를 확인하였다. 이를 통해, 운동기능이 저하된 노인에게 리드미컬한 SMSt의 효과가 그렇지 않은 노인 집단보다 안정성 측면에서 오히려 부정적이라고 할 수 있다. 또한, 파지 검사에서 사전보다 발을 더 빠르게 움직였으나 APA의 크기 및 토크는 변하지 않은 결과는, 스윙하는 다리에 의해 발생되는 움직임의 가변성과 섭동을 조절하기보다 동작의 속도를 조절하는 자세제어 전략을 사용한 것으로 사료된다.

동작의 연속성에 따른 두 과제를 운동중재로 활용한 결과 불연속 운동과제는 APA 기능에 효과적이었으나, 연속 운동과제는 APA에 영향을 미치지 않고 정적 안정성을 감소시키는 효과를 보였다. 일반적으로 두 움직임의 연속성이 같은 특성을 보이는 경우, 동작 간 적합성(compatibility)이 존재하기 때문에 운동수행에 미치는 상호효과가 있다고 알려져 있다[28]. 따라서, 본 연구에서 APA의 크기와 토크는 동작을 시작하기 전 나타나는 불연속적 상황에서의 운동학적 변인으로, 발 올리기 동작과 같은 동작 간 적합성이 있다고 할 수 있으며, 이로 인해 운동중재의 효과가 발생했다고 여겨진다.

일반적으로 노인은 보행에서 안정성을 빠르게 움직이는 것보다 우선순위로 두고 움직이는 것으로 알려져 있다[29,30]. 하지만, 본 연구에서 관찰된 결과를 통해 운동중재는 보행의 속도 증가를 가져왔으며, 이는 안전성을 우선시 하는 소극적 전략이 아닌, 훈련을 통해 과제 목표를 달성하기 위한 적극적 수행으로 운동기능이 향상된 것이라 판단할 수 있다. 이러한 전략은 집단 간 정적 안정성 향상에도 차이를 보였는데, 운동기능이 낮은 집단에서 정적 안정성이 감소하였는데, 이러한 결과는 안정성을 확보하는 능력이 낮은 L 집단에서 예측된 타이밍에 움직이며 동작의 속도를 증가시키며 나타난 현상이라 사료된다.

이처럼, 움직임에서 우선시하는 전략의 변화는 예측을 준비하는 기능의 기저핵과 CPG의 영향력이 강화되는 현상으로 여겨지지만, 본 연구에서는 뇌 활성화나 신경계의 활동에 대한 정량적인 조사가 이루어지지 않았기 때문에 현재의 연구 결과만으로 정확한 제어 기전을 단정하기에 한계가 있다. 또한, 운동기능을 근감소증을 기준으로 설정하였으나, 보다 명확한 운동기능에 대한 기준 적용을 위해서는 운동 제어에 관여하는 신경학적, 생리학적 요인에 대한 추가적인 접근이 추후 연구에서는 필요하다.

최근 노인의 건강한 삶을 저해하는 운동기능 저하를 예측하고, 예방하기 위한 운동중재에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서 사용한 두 가지 과제는 일상적인 생활에서 주로 사용되는 동작을 포함하는 것으로, 이를 자세 안정성과 운동학적 조절 전략, 그리고 동작의 속도라는 다양한 측면에서 살펴보았다는 의미가 있다. 더욱이, 중재 프로그램을 통해 동작의 연속성에 따라 운동기능 향상의 효과를 차별적으로 확인한 접근은 운동기능 저하로 신체활동에 어려움이 있는 노인에게 인간의 기본 움직임을 원활하게 제어할 수 있는 건강한 삶을 영위하는데 도움을 줄 것이라 기대한다.

본 연구에서는 운동기능의 차이가 있는 집단에게 움직임 특성이 다른 두 과제에서 청각 자극을 활용한 SMSt가 어떤 효과를 가져오는지 검증하였다. 연구결과, SMSt는 걷기와 관련된 움직임 기능에 긍정적인 효과가 있음을 확인하였으며, 특히 운동기능이 감소한 노인의 경우 적극적으로 보행 속도를 증가시켜 움직임의 안정성을 확보하는 전략적 학습 효과가 있는 것으로 나타났다. 결론적으로, 감각운동 동기화를 활용한 운동중재가 현장에 효율적으로 적용되기 위해서는 대상의 신체적 특징과 인지적 전략, 그리고 과제의 다양한 측면을 고려한 접근이 필요한 것으로 나타났다.