
Open Access, Peer-reviewed
eISSN 2093-9752
Hyungwoo Lee
Kyoungkyu Jeon
http://dx.doi.org/10.5103/KJAB.2026.36.3.127 Epub 2026 August 23
Abstract
Objective: This study aimed to compare the effects of gaze control intervention during walking on ankle joint angle changes and gait performance-related parameters in older adults with varying cognitive function levels.
Method: Thirty-four older adults were classified into three groups: cognitively normal (n = 12), mild cognitive impairment (n = 10), and dementia (n = 12). Ankle joint angle changes and gait performance-related parameters were assessed using inertial measurement units during 10-m level walking under four gaze conditions. Group and gaze effects were analyzed using a two-way mixed-design analysis of variance; when significant effects were observed, Bonferroni-corrected post hoc comparisons were performed (α = .05).
Results: A significant group × gaze condition interaction was found for ankle joint angle changes, with the mild cognitive impairment group showing condition-specific differences. In contrast, gait speed, step length, and double support time ratio showed significant main effects of group and gaze condition, but no significant interaction effects. Overall, the normal aging group demonstrated better gait performance, while the horizontal and intervention gaze conditions were associated with faster gait speed, longer step length, and lower double support time ratio compared with the toe gaze or free-selected gaze conditions.
Conclusion: These findings suggest that gaze control intervention during walking may elicit different kinematic responses according to cognitive function level, particularly in older adults with mild cognitive impairment.
Keywords
Aging Cognitive function Gaze control Gait Motion analysis
사회·경제적 성장 및 의료 기술의 발전에 따른 기대 수명 증가로 인해 전 세계적으로 노인 인구가 지속적으로 증가하고 있다(Jane Osareme, Muonde, Maduka, Olorunsogo & Omotayo, 2024). 세계보건기구에 따르면, 2050년까지 전 세계 60세 이상 인구 비율은 약 22%에 이를 것으로 예측되고 있으며(Savy, Sawyer, & Warburton, 2014), 특히, 대한민국은 매우 빠른 속도로 고령화가 진행되고 있기 때문에 노화에 따른 건강 관리 방법에 대한 과학적 근거 축적과 효과적인 중재 전략 개발의 필요성이 더욱 강조되고 있다(Jang, Lee & Lee, 2019; Kim & Kim, 2020).
노화는 근육량 감소뿐만 아니라 근골격계 및 신경계 등의 복합적인 기능 저하를 유발하여 신체 활동 수준 및 운동 수행 능력을 감소시키며(Minetto et al., 2020; Orssatto, Blazevich & Trajano, 2023; Zhang, Gu, Wu & Yu, 2024) 특히, 하지 주요 근육의 근력 약화와 하지 관절 가동 범위의 감소가 두드러지게 나타난다(Frontera, 2017; Fuchs et al., 2023). 이러한 변화는 보행과 이동 중 장애물 회피 능력, 계단 오르내리기, 의자에서 일어나기 등과 같은 일상 생활에서의 기본적 및 기능적 움직임 수행을 어렵게 만든다(Nie & Rogers, 2019). 또한, 노화로 인한 전방 체간 기울기의 증가는 보행 속도와 보폭을 감소시키는 경향이 있는 것으로 보고되었다(Tanaka et al., 2022). 노화로 인한 보행 시 자세 변화는 시선 조절 전략의 변화와 관련될 가능성이 있으며, 감각 정보 처리 및 통합 능력 등의 기능 저하는 보행 중 환경 변화를 감지하고 이에 적절하게 대응하는 능력을 감소시켜 균형 유지 능력을 저해한다(Agrawal, Schrack & Swenor, 2021; Brika, Mourey & Kubicki, 2021). 또한 노화로 인한 전정기관 및 고유수용성 감각의 기능 저하는 시각 정보 의존도를 높이기 때문에 보행 시 시선을 하향시키는 전략 양상으로 나타나 추진성 및 안정성 등의 보행 수행 능력을 저하시킬 수 있다고 보고되었다(Nooristani et al., 2021; Reddy et al., 2023).
보행 수행 능력을 더욱 저하시키는 또 다른 요인으로는 주의, 실행 기능, 시공간 처리 등으로 구성된 인지 기능 저하가 있으며, 이는 노화 관련 신체 변화와 함께 결합되어 보행 수행 능력을 더욱 악화시킬 수 있기 때문에, 정상 노화에서 경도인지장애(mild cognitive impairment), 치매(dementia)로 이어지는 연속 선상에서 이해될 필요가 있다(Cohen, Verghese & Zwerling, 2016; Lin, 2020). 경도인지장애는 보행 수행 능력이 저하되지만, 환경 변화에 대한 적응 능력은 부분적으로 유지되는 특성이 보고되고 있다(Ofori, James, Kaczmarek & Gudesblatt, 2021). 반면, 치매는 보행의 자동 조절 기능 약화와 환경 탐색 및 회피 능력 저하가 동반되는 것으로 알려져 있다(Cohen & Verghese, 2019; Pieruccini-Faria et al., 2023). 이러한 점에서 인지 기능은 보행 중 운동 계획 및 조절에 중요한 역할을 하는 핵심 요인으로 작용한다(Kettlety, Finley & Leech, 2024; Nazrien, Prabowo & Arisanti, 2024). 따라서 인지 기능이 저하될수록 보행 속도의 감소와 보행 변동성의 증가, 이중 지지 기간의 증가 등과 같은 보수적 양상을 띠는 보행 전략이 두드러질 수 있다(Louis et al., 2017; Shkuratova, Morris & Huxham, 2004). 이러한 보수적 보행 전략은 안정성을 확보하기 위한 보상적 반응으로 나타날 수 있지만, 보행 수행 능력 저하 및 낙상 위험 증가와 밀접하게 연관된다(Ellmers, Kal, Richardson & Young, 2021). 낙상은 신체적 손상뿐만 아니라 심리적·사회적 측면에서도 광범위한 부정적 영향을 미친다(James et al., 2020; Stenhagen, Ekström, Nordell & Elmståhl, 2014). 따라서 인지 기능 저하의 수준에 따라 보행 수행 능력을 개선하고 낙상 위험을 감소시키기 위한 효과적인 중재 방법의 개발 및 검증이 필요하다.
보행 시 시선 조절은 주변 환경 정보 수집, 장애물 인식, 발 디딤 계획 등에 핵심적인 역할을 하며, 시선 위치에 따라 체간 정렬, 하지 관절 운동학적 특성에 미칠 가능성이 있어 더 나아가 보행 수행 및 안정성에 영향을 미칠 수 있다(Bremer, Stein & Lappe, 2022; Koren et al., 2021). 선행 연구에 따르면, 지나치게 근거리나 발끝에 시선을 고정한 시선 조절 전략은 보행 시 시야 범위를 제한하여 환경 변화에 대한 사전 예측 능력을 저하시킬 수 있으며, 이는 보행 속도 저하 및 리듬 불안정으로 이어질 수 있다고 보고되었다(Aoki, Otani, Morishita & Domen, 2017; Koren et al., 2021; Tanaka et al., 2022). 반면 전방 2-3걸음을 응시하는 전략은 보행 시 환경 변화를 예측하고 발 디딤을 사전에 준비할 수 있도록 하여 보행의 안정성과 추진성을 높일 수 있다고 보고되었다(Koren, Handelzalts, Parmet & Bar-Haim, 2023; Matthis, Yates & Hayhoe, 2018). 그러나 동일한 시선 조절 전략이라도 인지 기능 저하 집단에서는 시선 전환 빈도 감소와 환경 변화에 대한 시선 적응 지연이 보고되고 있어(Pereira et al., 2020; Wolf, Tripanpitak, Umeda & Otake-Matsuura, 2023) 인지 기능 수준에 따라 보행 조절 전략이 다르게 나타날 가능성이 제기되고 있다(Koren et al., 2021; Wolf et al., 2023).
이처럼 노인의 낙상 예방 및 보행 수행 능력 향상을 위해 보행 시 시선 조절 전략의 중요성이 지속적으로 제기되고 있음에도 불구하고, 정상 노화부터 경도인지장애, 치매에 이르는 인지 기능 스펙트럼 차이를 고려하여 보행 중 시선 조절 중재에 대한 효과성을 비교 및 분석한 실증 연구는 부족한 실정이다. 따라서, 본 연구의 목적은 정상 노화, 경도인지장애, 치매 노인을 대상으로 보행 중 시선 조절 중재가 보행 시 발목 관절의 각도 변화 그리고 보행 수행 능력과 관련된 매개 변수들에 미치는 영향을 인지 기능 수준에 따라 비교하여 수준별 맞춤형 낙상 예방 중재 모델 개발을 위한 기초 자료를 제시하는 데 있다.
1. 연구 대상
본 연구의 대상은 G*Power (version 3.1, Germany) 프로그램을 활용하여 effect size f = 0.25, α error = 0.05, power = 0.80의 조건으로 연구 대상자 수를 산출하였으며, 인지 기능 수준에 따라 정상 노인 12명(나이: 77.00±4.73 years, 신장: 153.25±3.39 cm, 체중: 58.58±6.71 kg, BMI: 24.92±2.43 kg/m2), 경도인지장애 노인 10명(나이: 78.50±4.79 years, 신장: 156.50±7.20 cm, 체중: 59.90±11.25 kg, BMI: 24.34±3.52 kg/m2), 치매 노인 12명(나이: 83.42±5.58 years, 신장: 152.52±8.50 cm, 체중: 56.00±11.33 kg, BMI: 23.93±3.85 kg/m2)으로 인천에 거주하는 65세 이상 노인 총 34명이 참여하였다(Table 1). 본 모든 피험자는 최근 6개월 이내 보행에 영향을 미치는 하지 관절 부상 및 질환, 병력 및 수술 경험이 없고, 근골격계 및 신경계의 구조적·기능적 이상, 약물로 조절되지 않는 심혈관 질환 등에 이상 소견이 없는 자로 선정하였다. 모든 대상자 또는 보호자에게 실험 과정과 절차를 충분히 설명한 뒤 참여 의사와 서면 동의를 얻어 연구를 진행하였다.
|
Group |
Normal |
MCI |
Dementia |
F |
p |
|
n |
12 |
10 |
12 |
||
|
Age (years) |
77±4.73 |
78.50±4.79 |
83.42±5.58 |
5.215 |
.011* |
|
Height (cm) |
153.25±3.39 |
156.50±7.20 |
152.52±8.50 |
1.029 |
.369 |
|
Weight (kg) |
58.58±6.71 |
59.90±11.25 |
56.00±11.33 |
0.488 |
.643 |
|
BMI (kg/m2) |
24.92±2.43 |
24.34±3.52 |
23.93±3.85 |
0.272 |
.763 |
|
Values are means ± SD, *p≤.05 Abbreviations. BMI: Body mass index; MCI: Mild cognitive
impairment |
|||||
2. 측정 방법
1) 신체구성 및 인지기능 선별검사
본 연구는 임상 환경에서 한국 성인의 체성분을 분석하는데 사용하기 적합하다고 알려진 체수분 측정기(Body water analyzer, BWA 2.0, InBody, Korea)를 활용하여 대상자들의 신체 조성을 측정하였다(Yi, Baek, Lee, Jung & Jang, 2022). 본 연구는 인지 기능 수준에 따라 정상 인지, 경도인지장애, 치매의 세 집단으로 분류하기 위해 인지기능선별검사(cognitive impairment screening test, CIST)와 치매 진단 유무를 활용하였다. 검사 결과에 따라 정상 기준 점수를 초과한 경우는 정상 인지, 기준 점수를 넘지 못한 대상자 중 전문인에게 치매 진단을 받지 않은 경우는 경도인지장애, 치매 진단을 받은 경우는 치매 집단으로 분류하였다.
2) 보행 분석
본 연구는 관성 측정 장치(Inertial Measurement Unit, Ultium Motion, Noraxon, USA)를 활용하여 보행 분석을 수행하였으며, 양측 발등, 하퇴, 대퇴 및 천골 중앙 부위에 총 7개의 센서를 부착하였다. 또한 경추 굴곡 각도를 확인하기 위해 추가로 경추 7번 하방의 후면 중앙, 후두부는 머리 뒤쪽 중심에 2개의 센서를 상체에 부착하여 총 9개의 관성 센서(Ultium Inertial Sensor, Noraxon, USA)를 사용하였다(Figure 1). 센서 부착은 움직임 오류를 최소화하면서도 보행 동작에 지장을 주지 않도록 벨크로 스트랩과 플라스틱 고정 부착 장치를 사용하여 신체에 밀착되도록 고정하였으며, 특히 곡면 부위에 위치한 센서는 흔들림 없이 안정적으로 부착될 수 있도록 사전 조정하였다.
실험은 총 4가지 보행 조건으로 구성되었다. 자율 시선(Free-selected gaze, SG) 조건은 피험자가 별도의 시선 지시 없이 자신의 자연스러운 보행 패턴에 따라 걷도록 하였으며, 발끝 시선(Toe gaze, TG) 조건은 피험자에게 자신의 발가락을 응시하며 걷도록 하였다. 수평 시선(Horizontal gaze, HG) 조건은 자신의 수평 정면을 응시하며 걷도록 하였고, 중재 시선(Intervention gaze, IG) 조건은 자신의 두 걸음 앞 지점에 시선을 고정한 상태로 걷도록 하였다. IG 조건에서는 한 변이 10 cm인 붉은색 정사각형 목표물을 제시하여 시선 고정 위치를 인지시켜 보행 중 시선을 해당 위치에 유지하도록 하였다. 네 가지 시선 조건의 시행 순서는 대상자별로 무작위 배정하였으며, 각 조건 사이에는 충분한 휴식 시간을 제공하였다. 또한 보행 중에는 머리 부위에 부착된 IMU 센서를 활용하여 시선 조건 준수 여부를 확인하였으며, 목표물을 응시할 때의 경추 굴곡 각도가 사전에 설정한 허용 범위를 벗어나는 경우 실패로 간주하여 해당 시도를 제외하고 재측정을 실시하였다. 중재 시선 조건 적용 시 대상자 간 신장과 보폭 차이를 고려하기 위해 본 실험 전 연습 보행을 실시한 뒤, 가속·감속 구간을 제외한 정상 보행 구간의 평균 보폭을 산출하고 이를 기준으로 각 시선 조건별 목표물 위치를 개인별로 설정하였다. 4가지 조건 간 간섭을 최소화하기 위해 각 보행 사이에는 충분한 휴식 시간을 제공하였다.
3. 자료 처리
1) 보행 분석
보행 시 시상면에서 발목 관절의 각도 변화와 보행 수행 능력과 관련된 매개 변인을 수집하기 위해 관성 측정 장치를 100 Hz로 데이터를 수집하였으며, 보행 분석을 위해 Figure 2과 같이 이벤트(Event 1: 초기 접촉 시점, Event 2: 발가락 떼기 시점, Event 3: 다음 초기 접촉 시점) 및 구간(Phase 1: 입각기 구간, Phase 2: 유각기 구간)을 설정하여 자료를 산출하였다. 측정 전 해부학적 정렬에 따라 선 자세에서 초기 캘리브레이션을 실시하였으며, 수집된 신호는 Noraxon 소프트웨어(MyoResearch 3.18, Noraxon, USA)의 센서 융합 알고리즘을 통해 관절 각도로 변환되었다.
보행 중 발의 관성 측정 장치를 활용하여 초기 접촉과 발 이탈 시점을 획득하였고 스텝 길이는 한쪽 발의 초기 접촉과 반대쪽 발의 연속된 초기 접촉 간 진행 방향상의 거리(cm)로 정의하였으며, Noraxon 소프트웨어의 보행 분석 알고리즘을 통해 산출하였다. 이를 기반으로 스텝 길이, 보행 속도 및 이중 지지 시간 비율 등의 보행 매개 변수를 산출하였다(Wang et al., 2018). 각 보행 조건 수행 중 수집된 관성 측정 장치 데이터는 중재 전후 발목 관절의 각도 변화를 정량적으로 분석하기 위해 활용되었다. 보행 속도는 실험 구간의 총 이동 거리(m)를 전체 소요 시간(s)으로 나눈 값으로 산출하였으며 <1>, 이중 지지 시간은 보행 주기 중 양발이 동시에 지면에 접촉한 시간의 비율(%)로 산출하였다 <2>.
4. 통계 분석
본 연구에서 산출된 모든 자료의 통계 분석은 Windows용 통계 프로그램인 SPSS 28.0 (IBM, USA)을 활용하였다. 대상자로부터 수집된 모든 변수는 평균(Mean) 및 표준편차(Standard Deviation)로 산출하였다. 인지장애 정도(정상, 경도인지장애, 치매)와 시선 조건에 따른 집단 간 및 집단 내 차이를 비교 분석하기 위해 이원 배치 혼합설계 분산분석(two-way mixed ANOVA; 3 × 4: Group × Condition)을 실시하였다. 주효과와 상호작용 효과 발견 시 Bonferroni의 다중 비교(multiple comparison)를 활용하여 사후 분석을 진행하였다. 모든 통계 처리의 유의수준은 p<.05로 설정하였다.
1. 발목관절 각변위 분석 결과
집단과 시선 조건에 따른 발목 관절 각도 변화에 대한 기술 통계 결과는 Table 2와 같다. 발목 관절 각도 변화에 대한 이원 혼합 분산분석 결과, 발목 관절 각도 변화는 집단 간(F(2, 31)=6.548, p=.004, np2=.297) 및 시선 조건 간(F(3, 93)=11.233, p≤.001, np2=.266)에서 유의한 차이가 나타났으며, 집단과 시선 조건의 상호작용도 유의하였다(F(6, 93)=2.335, p=.038, np2 =.131) (Table 3). 사후 분석 결과, 경도인지장애 집단은 여러 시선 조건에서 정상 및 치매 집단보다 유의하게 높은 값을 보였고, 집단 내 비교에서는 경도인지장애 집단에서 발끝 시선이 자율·수평·중재 시선보다 유의하게 낮았다.
|
Group |
SG |
TG |
HG |
IG |
|
Normal |
62.7±7.5 |
61.0±8.1 |
61.3±7.5 |
60.9±8.2 |
|
MCI |
75.7±10.9 |
70.9±11.4 |
74.8±12.2 |
74.9±13.4 |
|
Dementia |
59.3±12.4 |
57.2±12.0 |
59.4±11.4 |
58.2±12.1 |
|
Values are means ± SD, *p≤.05 Abbreviations. SG: Free-selected gaze; TG: Toe gaze; HG: Horizontal
gaze; IG: Intervention gaze; MCI: Mild cognitive impairment |
||||
|
Source |
SS |
df |
MS |
F |
p |
np2 |
|
Group |
5815.162 |
2 |
2907.581 |
6.548 |
.004** |
.297 |
|
Condition |
151.665 |
3 |
50.555 |
11.233 |
≤.001*** |
.266 |
|
Group × Condition |
63.044 |
6 |
10.507 |
2.335 |
.038* |
.131 |
|
*p≤.05, **p≤.01, ***p≤.001 Abbreviations.
SS: Sum of squares; df: Degree of freedom; MS: Mean square |
||||||
2. 보행 수행 변인 분석 결과
집단과 시선 조건에 따른 보행 속도는 Table 4와 같으며, 보행 속도에 대한 이원 혼합 분산분석 결과, 집단 간(F(2, 31) =9.733, p≤.001, np2=.386), 조건 간(F(3, 93)=28.260, p≤.001, np2=.477) 유의한 차이가 나타났다(Table 5). 사후 분석 결과, 정상 집단이 경도인지장애 집단(p≤.05)과 치매 집단(p≤.001)보다 유의하게 높게 나타났다. 또한, 수평 시선이 자율 시선(p≤.001)과 발끝 시선(p≤.001)보다 유의하게 높았고, 중재 시선 역시 자율 시선(p≤.001)과 발끝 시선(p≤.001)보다 유의하게 높게 나타났다.
|
Group |
SG |
TG |
HG |
IG |
|
Normal |
4.6±0.9 |
4.4±1.1 |
4.9±0.9 |
4.9±1.0 |
|
MCI |
3.6±0.7 |
3.4±0.7 |
3.9±0.8 |
4.1±1.0 |
|
Dementia |
3.1±0.6 |
3.0±0.8 |
3.4±0.7 |
3.4±0.8 |
|
Values are
means ± SD, *p≤.05 Abbreviations. SG: Free-selected gaze; TG: Toe
gaze; HG: Horizontal gaze; IG: Intervention gaze; MCI: Mild cognitive
impairment |
||||
|
Source |
SS |
df |
MS |
F |
p |
np2 |
|
Group |
51.896 |
2 |
25.948 |
9.733 |
≤.001*** |
.386 |
|
Condition |
5.622 |
3 |
1.874 |
28.260 |
≤.001*** |
.477 |
|
Group × Condition |
0.331 |
6 |
0.055 |
0.832 |
.548 |
.051 |
|
***p≤.001 Abbreviations.
SS: Sum of squares; df: Degree of freedom; MS: Mean square |
||||||
집단과 시선 조건에 따른 스텝 길이는 Table 6와 같으며, 스텝 길이에 대한 이원 혼합 분산분석 결과는 Table 7과 같다. 집단 간(F(2, 31)=9.402, p≤.001, np2=.378), 조건 간(F(3, 93)= 20.823, p≤.001, np2=.402) 유의한 차이가 나타났다. 사후 분석 결과, 정상 집단이 치매 집단(p≤.001)보다, 경도인지장애 집단이 치매 집단(p≤.05)보다 유의하게 길게 나타났다. 또한, 발끝 시선은 자율 시선(p≤.01), 수평 시선(p≤.001), 중재 시선(p≤.001)보다 유의하게 짧게 나타났으며, 수평 시선은 자율 시선보다 유의하게 길게 나타났다(p≤.05).
|
Group |
SG |
TG |
HG |
IG |
|
Normal |
62.9±8.5 |
60.4±10.3 |
64.4±8.5 |
64.0±9.4 |
|
MCI |
57.9±8.3 |
53.5±8.3 |
58.6±9.4 |
59.9±11.2 |
|
Dementia |
46.3±9.0 |
44.7±10.9 |
48.5±10.1 |
47.7±9.8 |
|
Values are means ± SD, *p≤.05 Abbreviations. SG: Free-selected
gaze; TG: Toe gaze; HG: Horizontal gaze; IG: Intervention gaze; MCI: Mild
cognitive impairment |
||||
|
Source |
SS |
df |
MS |
F |
p |
np2 |
|
Group |
6459.993 |
2 |
3229.997 |
9.402 |
≤.001*** |
.378 |
|
Condition |
425.073 |
3 |
141.691 |
20.823 |
≤.001*** |
.402 |
|
Group × Condition |
42.451 |
6 |
7.075 |
1.040 |
.405 |
.063 |
|
***p≤.001 Abbreviations.
SS: Sum of squares; df: Degree of freedom; MS: Mean square |
||||||
집단과 시선 조건에 따른 이중 지지 시간 비율은 Table 8과 같으며, 이중 지지 시간 비율에 대한 이원 혼합 분산분석 결과는 Table 9와 같다. 집단 간(F(2, 31)=8.438, p≤.001, np2=.352), 조건 간(F(3, 93)=17.007, p≤.001, np2=.354) 유의한 차이가 나타났다. 사후 분석 결과, 정상 집단이 경도인지장애 집단(p≤.01)과 치매 집단(p≤.01)보다 유의하게 낮게 나타났다. 또한, 자율 시선은 수평 시선(p≤.01)과 중재 시선(p≤.01)보다 유의하게 높게 나타났으며, 발끝 시선은 수평 시선(p≤.001)과 중재 시선(p≤.001)보다 유의하게 높게 나타났다.
|
Group |
SG |
TG |
HG |
IG |
|
Normal |
20.0±2.7 |
21.0±3.6 |
19.1±3.1 |
19.2±3.4 |
|
MCI |
26.0±2.7 |
27.1±2.9 |
25.1±2.6 |
24.3±3.7 |
|
Dementia |
26.6±4.8 |
26.9±6.6 |
24.7±5.4 |
25.2±5.6 |
|
Values are
means ± SD, *p≤.05 Abbreviations. SG: Free-selected gaze; TG: Toe
gaze; HG: Horizontal gaze; IG: Intervention gaze; MCI: Mild cognitive
impairment |
||||
|
Source |
SS |
df |
MS |
F |
p |
np2 |
|
Group |
1083.379 |
2 |
541.689 |
8.438 |
≤.001*** |
.352 |
|
Condition |
105.336 |
3 |
35.112 |
17.007 |
≤.001*** |
.354 |
|
Group × Condition |
8.727 |
6 |
1.454 |
0.704 |
.647 |
.043 |
|
***p≤.001 Abbreviations.
SS: Sum of squares; df: Degree of freedom; MS: Mean square |
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본 연구는 65세 이상 노인을 정상 노인, 경도인지장애, 치매 집단으로 구분하여, 보행 중 시선 조절 중재에 따른 보행 시 발목 관절의 각도 변화 및 보행 수행 능력과 관련된 매개 변인들의 차이를 비교함으로써 인지 기능 수준에 따른 중재 반응의 차이를 규명하고, 낙상 예방을 위한 맞춤형 보행 훈련 전략 개발의 기초 근거를 제시하는데 있다.
집단과 시선 조건에 따른 발목 관절 각도 변화에 대한 이원 혼합 분산분석 결과, 유의한 상호작용 효과가 나타났다. 사후 분석 결과, 경도인지장애 집단은 정상 및 치매 집단보다 전반적으로 발목 관절 각도 변화가 유의하게 크게 나타났다. 특히 경도인지장애 집단 내에서는 발끝 시선 조건에서 자율, 수평, 중재 시선 조건보다 발목 관절 각도 변화가 유의하게 감소하였다. 이는 경도인지장애 집단이 시선 조건 변화에 대해서 민감하게 반응하며, 특히 발끝 시선 조건에서 발목 관절의 운동 범위가 제한될 수 있음을 보여준다. 발목 관절 각도 변화는 보행 주기 동안 발목 관절의 배측 굴곡 및 저측 굴곡의 동원 범위를 요약하여 추진 및 유각기 조절에 대한 발목 관절의 기여도를 간접적으로 반영하는 지표로(Bajelan, Sparrow & Begg, 2024), 낮은 발목 관절 각도 변화는 보폭 축소, 속도 저하, 이중 지지 시간 증가 등 보수적 보행 양상과 연관되어 비효율적인 보행 패턴으로 낙상 위험이 높다고 제시되었다(Asai, Misu, Sawa, Doi & Yamada, 2017; Gwerder et al., 2025; Hsiao, Knarr, Higginson & Binder-Macleod, 2015; Mori et al., 2023). 본 연구에서 경도인지장애 집단이 시선 조건 변화에 민감하게 반응한 것은, 경도인지장애 집단에서 시각적 정보의 의존성과 시각적 변화에 대한 민감성이 높기 때문일 수 있다(Kucharik, Kosutzka, Pucik, Hajduk & Saling, 2020; Suzuki et al., 2023). 또한, 경도인지장애 단계에서는 실행 기능은 저하되어 있더라도, 하지 신경근 기능이 비교적 보존되어 있어, 시선 변화에 따른 보행 조절이 발목과 같은 원위부 관절의 운동학적 변화로 나타났을 가능성이 있다(Lu et al., 2022; Rosenberg et al., 2023). 반면 치매 단계에서는 보행 자동성과 운동 계획 능력 저하로 인해 시선 조건 변화에 따른 원위부 관절의 조절 폭이 제한될 수 있다는 선행 연구의 결과와 연결된다(Longhurst et al., 2023; Orcioli-Silva, Simieli, Barbieri, Stella & Gobbi, 2012; Rucco et al., 2017). 이러한 결과는 시선 조절 중재에 대한 발목 관절 각도 변화에 대한 반응이 인지 기능 수준에 따라 다르게 나타날 수 있으며, 특히 경도인지장애 단계에서 시선 정보에 민감성이 보행 조절 양상에 반영될 수 있음을 시사한다.
집단과 시선 조건에 따른 보행 속도에 대한 이원 혼합 분산분석 결과, 정상 집단에서 보행 속도가 가장 높게 나타났고, 시선 조건에서는 수평 시선과 중재 시선이 자율 시선과 발끝 시선보다 유의하게 높게 나타났다. 보행 속도 변인은 보행 시 추진성과 에너지 효율 등의 기능적 이동 능력을 요약하는 핵심 지표로서 간주된다(Fritz & Lusardi, 2009). 본 연구의 보행 속도 변인은 자발적 보행 속도를 의미하며, 이는 예측적 발 디딤 계획과 추진 타이밍의 조직화 수준을 잘 반영하는 지표로 시각 단서의 가용성과 시선 전략에 따라 체계적으로 조절되는 것으로 보고되었다(Matthis et al., 2018). 노화 및 인지 저하는 인지 기능과 운동 조절 간의 협응을 의미하는 인지-운동 통합 효율성을 감소시키고, 시각 및 고유수용성 감각 정보 등의 다양한 감각 정보들을 통합하여 운동을 조절하는 데 필요한 감각 통합 부담을 증가시켜 결과적으로 자발적 보행 속도 감소를 유발한다(Peel, Alapatt, Jones & Hubbard, 2019). 따라서 본 연구에서 나타난 집단 간의 보행 속도의 차이는 인지 기능 저하 수준에 따른 보행 능력의 단계적 감소로 해석할 수 있다. 또한 수평 및 중재 시선 조건에서 보행 속도가 높게 나타난 결과는 전방 시각 정보가 예측적 보행 조절 및 보행 추진성 및 효율성 향상에 기여할 수 있음을 시사한다(Hollands, Hollands & Rietdyk, 2025; Mak et al., 2025).
집단과 시선 조건에 따른 스텝 길이에 대한 이원 혼합 분산분석 결과, 정상 및 경도인지장애 집단이 치매 집단보다 유의하게 긴 스텝 길이가 나타났다. 시선 조건에서는 발끝 시선이 가장 짧게 나타났으며, 수평 시선은 자율 시선보다 유의하게 긴 스텝 길이가 나타났다. 이는 치매 환자의 특성인 주의 집중력, 실행 기능, 시공간 처리 능력 등의 인지 기능 저하로 인해 보행 중 체간 정렬 유지와 시공간적 조절이 어려워져 스텝 길이 축소로 이어진다고 보고한 선행 연구와 일치하는 결과이다(Pau et al., 2020). 또한, 과도한 하향 시선 고정은 제한된 시야와 환경 예측의 어려움으로 인해 스텝 길이를 감소시킬 수 있지만(Matthis & Fajen, 2014), 수평 시선은 전방 시야 확보가 용이하여 보행의 예측성과 안정성을 높일 수 있다(Koren et al., 2023). 따라서, 본 연구에서 나타난 집단 간의 스텝 길이의 차이는 인지 기능 저하의 수준에 따른 보행 조절 능력의 감소를 반영하고 시선 조건에 따른 차이는 하향 시선보다 수평 시선이 보행 수행 능력에 더 유리하게 작용할 수 있음을 시사한다.
집단과 시선 조건에 따른 이중 지지 시간 비율에 대한 이원 혼합 분산분석 결과, 정상 집단은 경도인지장애 집단과 치매 집단보다 낮은 이중 지지 시간 비율이 나타났다. 시선 조건에서는 발끝 시선과 자율 시선이 수평 시선과 중재 시선보다 높은 이중 지지 시간 비율이 나타났다. 이중 지지 시간의 비율의 증가는 보행 안정성을 확보하려는 보수적 보행 전략의 반영으로 해석될 수 있으며, 이는 낙상에 대한 불안이나 균형 조절 능력의 저하와 관련된다(Pau, Porta, Coghe & Cocco, 2021). 선행 연구에 의하면, 인지 기능 저하가 균형 조절 능력에 부정적인 영향을 미칠 수 있다고 보고되었으며(Bovonsunthonchai et al., 2022), 하향 시선은 자세 동요를 감소시켜 즉각적인 자세 안정성을 높일 수 있으나(Koren et al., 2023), 제한된 전방 시야로 인해 보행 속도와 스텝 길이 측면에서는 보수적인 보행 전략을 유도할 가능성이 있다. 이러한 점을 고려할 때, 경도인지장애 및 치매 집단에서 이중 지지 시간 비율이 더 높게 나타난 것은 인지 기능 저하에 따른 균형 조절 능력의 감소를 보상하기 위해 보행 중 안정성을 우선한 결과로 해석할 수 있다. 또한 발끝 및 자율 시선에서 이중 지지 시간 비율이 증가한 것은 전방 예측 정보가 제한됨에 따라 보행 시 안정성을 우선하는 전략이 나타난 결과로 사료된다.
본 연구는 소표본과 집단 간 연령 차이로 인해 통계적 검정력과 결과의 일반화에 제한이 있으며, 실제 낙상을 직접 조사하지 않았으므로 낙상 관련 보행 지표의 변화로 제한하여 해석할 필요가 있다. 향후 충분한 표본을 확보하고 연령을 통제한 낙상 추적 연구가 필요하다.
본 연구의 목적은 65세 이상 노인을 정상 노인, 경도인지장애, 치매 집단으로 구분하여, 보행 중 시선 조절 중재가 보행 시 발목 관절의 각도 변화 그리고 보행 수행 능력과 관련된 매개 변수들에 미치는 영향을 비교 분석함으로써 인지 기능 수준에 따른 중재 반응의 차이를 규명하고, 낙상 예방을 위한 맞춤형 보행 훈련 전략 수립에 기초 근거를 제시하는 것이다. 연구 결과, 발목 관절 각도 변화에서 집단과 시선 조건 간 유의한 상호작용 효과가 나타났으며, 특히 경도인지장애 집단에서 시선 조건에 따른 차이가 나타났다. 보행 수행 능력과 관련된 매개 변수에서는 전반적으로 집단 간 및 시선 조건 간의 유의한 차이는 나타났으나 유의한 상호작용 효과는 나타나지 않았다. 본 연구 결과는 경도인지장애 단계에서 시선 중재에 민감하게 반응했을 가능성을 시사한다. 따라서 본 연구는 시선 기반 중재의 효과가 인지 기능 수준에 따라 달라질 수 있음을 보여주었으며, 향후 인지 수준에 맞춘 시선 고정 거리와 단서 제시 방식의 설계를 통해 발목 주변 근활성 조절 및 보행 안정성 향상을 목표로 한 맞춤형 낙상 예방 프로그램을 구체화하는 데 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.
References
1. Agrawal, Y., Schrack, J. & Swenor, B. (2021). Contribution of sensory function to preclinical indicators of physical and cognitive functioning with aging. Innovation in Aging, 5(Suppl 1), 436.
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