저항성운동이 경도인지장애 노인의 뇌파 및 인지기능에 미치는 영향

Abstract

본 연구의 목적은 경도인지장애를 가진 노인을 대상으로 정상군과의 신체조성, 체력, 골밀도, 뇌파, 인지기능의 차이를 확인하고, 탄력밴드를 이용한 근력운동을 12주간 실시함으로써, 경도인지장애를 가진 노인의 신체조성, 체력, 골밀도, 뇌파 등의 생리학적 변인 및 인지기능 정도를 파악할 수 있는 신경심리적 변인에 미치는 영향을 규명하여, 이들의 증상을 완화 시키고, 삶의 질을 향상시키기 위한 효과적인 운동중재 방법과 경도인지장애의 증상 완화 및 치료를 위한 기초자료를 제공하는 것이다. 본 연구는 총 8개월 정도 소요되었으며, 크게 Pilot study 와 본연구로 나눌 수 있다. Pilot study의 목적은 복지관에서의 생활이 신체적인 변화나 체력적인 변화에 영향을 미치지 않는 인원을 선별하기 위함이었다. 대상자 선별을 위해 자발적으로 참가를 희망한 총 108명의 65세이상 노인(75.53±4.48세)을 대상으로 7월, 12월 두 번의 측정을 실시하여, 108명의 대상자 중 신체조성과 체력이 저하되는 인원 중 우울증(KGDS)이 없으며, 신체활동이 가능한자(S-IADL) 56명을 선별하였다. 이 대상자들 중 K-MoCA점수가 23점이하 이면서 DSM-4-TR의 치매진단기준에 부합하지 않으며, Petersen et al(1999)이 제시한 경도인지장애의 기준에 부합하는 자를 무작위로 2그룹으로 할당하고, 정상그룹으로서 경도인지장애 집단과 동질성이 높으나, 인지능력은 정상수준(K-MoCA점수가 24점이상)을 보이는 같은 연령대의 대상자를 무작위로 2그룹으로 할당하였다. 이러한 4 그룹 중 경도인지장애 1그룹, 정상그룹 1그룹을 무선 추출하여, 12주간 주2회, 60분/1회기의 탄력밴드를 사용한 근력운동을 15RM(약65%)의 강도로 실시하였다. 대상자들은 사전검사로서 신체조성(체중, 근육량, 체지방량, 체지방률, BMI, WHR), SFT노인체력검사(심폐지구력, 상체•하체근력, 상체•하체유연성, 민첩성), 초음파 골밀도 검사(SOS, OI, T-Score, Z-Score), 뇌파검사(상대 세타, 알파, 베타, 베타1, 베타2, SMR), 인기기능검사(K-MoCA, 레이15항목기억검사, 숫자외우기검사, 통제단어연상검사, 스트룹검사)를 실시하였다. 운동군은 12주간의 탄력밴드를 이용한 저항성운동을 실시하였고, 통제군은 12주간 이전과 동일한 복지관생활을 하도록 권고 받은 후 사전과 같은 방법으로 사후측정을 실시하였다. 최종 분석은 56명 중 9명이 탈락하여, 총 47명으로 경도인지장애군 22명(통제군: 10명, 운동군: 12명), 정상군 25명(통제군: 13명, 운동군: 12명)을 대상으로 데이터를 분석하였고, 측정된 모든 데이터 값은 Windows SPSS 18.0 통계 프로그램을 이용하여 분석 하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, MCI군이 정상군보다 신체조성과 체력수준이 감소되어 있었으며, 특히 여성 MCI군의 체력이 유의하게 낮았다. 또한 MCI 대상자 전원이 골감소증 대상자(-1.0 > T-Score) 였으며, 통계적으로 유의하지는 않지만, MCI군이 정상군보다 모든 골밀도 변인 수치가 낮았으며, 특히 여성보다는 남성 대상자 간에 차이가 나타났다. 12주간의 탄력밴드를 이용한 저항성운동은 신체적으로는 심폐지구력(p<.05), 상체근력(p<.01), 하체근력(p<.01), 하체유연성(p<.01), 민첩성(p<.05) 등 체력향상에 도움을 주고, T-Score(p<.01), Z-Score(p<.01), OI(p<.05) 등 골밀도 향상에 긍정적인 효과가 있는 것으로 나타났다. 둘째, MCI군이 정상군보다 베타파(p<.05), 베타2파(p<.05)에서 유의하게 낮은 것을 확인할 수 있었으며, 12주간의 탄력밴드를 이용한 저항성운동은 뇌파에서 세타파의 부분적인 감소와 알파, 베타, 베타1파, 베타2파, SMR파의 부분적인 증가 현상을 보이며, 정상군보다는 경도인지장애 군에서 더 큰 변화 폭을 보인다. 셋째, MCI군이 정상군보다 K-MoCA점수(p<.01), 숫자바로말하기(p<.01), 숫자거꾸로말하기(p<.01), 재인수행(p<.01), 범주 및 글자 유창성(p<.01), 스트룹테스트 일치항목(p<.01) 및 불일치항목(p<.01)에서 유의하게 낮은 것을 확인 할 수 있었다. 12주간의 탄력밴드를 이용한 저항성운동은 인지기능 향상을 관찰하기에는 다소 기간이 짧았지만, 작업기억을 측정한 숫자거꾸로외우기 과제에서만 경도인지장애 군에서만 유의한 변화가 있었고(p<.05), 다른 검사들에서는 유의하지는 않지만 부분적으로 MCI군에서는 감소를 억제하고 정상군에서는 증가하는 현상이 있었다. 이상의 결과로부터, ACSM 등에서 제시한 최소한의 저항성 운동 가이드라인 정도의 운동량을 토대로 65세이상 노인을 대상으로 실시한 12주간의 주 2회, 60분/1회 의 탄력밴드를 이용한 근력운동 프로그램은 체력 및 골밀도 향상에 도움이 되며, 이러한 건강한 라이프 스타일을 통한 신체적 기능의 향상은 뇌파상에서도 치매환자들과 유사한 뇌파의 모습이 아닌 정상군과 유사한 파형으로 변화하는 것으로 나타났으며, 특히 경도인지장애 군에서 증가 폭이 더 컸다. 또한 이러한 생리학적인 변화를 토대로 신경심리적 변인을 통한 인지기능에서도 노화현상으로 인한 기능 저하를 억제할 수 있는 것으로 나타났다.

The Purpose of this study was not only to investigate the differences on body composition, physical fitness, bone mineral density, EEG(Electroencephalogram) and cognitive function between MCI (Mild cognitive Impairment) group and Normal group but also examine the effects of 12 weeks resistance exercise with elastic band(Thera-Band) in seniors with MCI on Physiological variables(Body composition, physical fitness by SFT and Bone mineral density, EEG) and Neuropsychological variables which is used to understand the degree of cognitive ability. Furthermore, this study was performed in order to not only investigate the effects of minimum amount of exercise suggested by ACSM, but also help to alleviate their symptoms and improve their quality of life on MCI and offer these data for prescription. Whole process of this study took 8 months. This Study was divided into two parts

one part was the pilot study, another part was the main study. In the pilot study, 108 community-dwelling older adults over 65 years old(75.53±4.48 years old) participated in. To select proper subjects for this study, two-time measurement was conducted(July 2012, December 2012). 56 Subjects who decline their body composition and physical fitness and maintain their activities of daily living ability(S-IADL) without depression symptoms (KGDS) was selected. All the participants were classified as MCI group if they had a score below 23 out of 30 on the K-MoCA(Montreal Cognitive Assessment) and matched clinical definitions of Peterson(1999) and not demented(DSM-4). MCI group (n=25) was randomly assigned into 2 group. 31 participants who had a score over 24 out of 30 on K-MoCA (Normal cognitive ability) were classified as normal group. Normal group(n=31) was randomly assigned into 2 group. One of MCI group and one of Normal group were randomly allocated to exercise group. They performed 15RM(65% of 1RM) resistance exercise with elastic band twice a week for 12 weeks. 1 session was consist of 60 minutes. Another 2 groups which is classified as a control group were informed to keep their life style for 12 weeks as before. Body composition(Weight, Skeletal muscle mass, Body fat mass, %Body fat) and Senior Fitness Test( 2-min step test, 30-s chair stand, 30-s arm curl, chair sit-and-reach, back scratch), Bone mineral density(T-Score, Z-score, SOS, OI), Electroencephalogram (Relative theta, alpha, beta, beta1, beta2, SMR) and Cognitive function(Digit span test, Controlled oral word association test, Stroop test, Ray 15-items Memory test) were measured at pre, post exercise intervention. 9 subjects dropped and finally 47 subjects completed the 12-week trial. 22 subjects of MCI group (Control=10, Exercise=12) and 25 subjects of Normal group(Control=13, Exercise=12) were finally analyzed. Data were shown as means±standard deviation. Independent t-test, Paired t-test, Pearson Correlation and two-way repeated ANOVA analyses were carried out for statistical analysis by Window version SPSS 18.0 program. The results can be summarized as follows: First, Body composition and physical fitness in MCI group was lower than Normal group. Especially physical fitness in female MCI group was significantly lower than Normal group. Also, all subjects in MCI have the symptoms of Osteopenia(-1.0>T-score). All variables related with bone mineral density of MCI group was lower than Normal group. Especially the difference on bone mineral density between MCI and normal group was more noticeable in male than female. 15RM (65% of 1RM) resistance exercise with elastic band twice a week for 12 weeks helped senior improve physical fitness and bone mineral density. Variables linked to physical fitness measured in SFT test, aerobic endurance(p<.05), upper body muscular strength(p<.01), lower body muscular strength(p<.01), lower body flexibility(p<.01), agility(p<.05) were significantly increased. Also Variables linked to bone mineral density, T-Score(p<.01), Z-Score(p<.01), OI(p<.05) were significantly increased. Second, Relative spectrum power of beta(p<.05), beta2 wave(p<.05) in MCI group was significantly lower than Normal group. 15RM(65% of 1RM) resistance exercise with elastic band twice a week for 12 weeks partially decreased relative theta power, and partially increased relative alpha, beta, beta1, beta2, SMR wave. The magnitude of EEG change was more remarkable in MCI group than Normal group. Third, Score of K-MoCA(p<.01), Digit Span test(p<.01, Digit span forward, Digit span back ward), Ray 15-item test(p<.01, Recall, Recognition), COWAT(p<.01, Category fluency test, Letter fluency test) and Stroop test(p<.01, Congruent trial, Incongruent trial) in MCI group was significantly lower than Normal group. 12 weeks intervention was not enough time to observe cognitive improvement But, only working memory of digit span backward was significantly changed in MCI group(p<.05). From these findings, the minimum amounts of resistance exercise (twice a week, 60minutes/1 session) suggested by ACSM help senior improve their physical fitness and bone mineral density. Furthermore, improved physical fitness through this healthy life style changed MCI subjects EEG pattern close to normal, not to AD. Especially the magnitude of EEG change was more noticeable in MCI group than Normal group. From these physiological EEG changes, it might affect neuropsychological degradation suppression.