건망형 경도인지장애에서의 시공간 인지 기능 평가를 위한 가상현실 컴퓨터 검사의 개발과 진단적 타당성

Abstract

[한글]

인구 구조의 고령화가 세계적으로 심화되며 치매에 대한 관심도 증가하고 있다. 비교적 최근 소개된 개념인 경도인지장애는 치매의 전단계로서, 나이에 비해 저하된 기억력 외에는 다른 인지적 능력이나 기능적 활동이 비교적 보존되어 있고 치매 진단에는 합당하지 않은 상태를 말한다. 이미 치매로 진행된 후에는 완치 및 회복에 어려움이 크기 때문에 그 전단계인 경도인지장애에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 경도인지장애 환자의 시공간적 인지기능에 대한 평가는 주로 그림을 이용한 지필검사에 의존하고 있는데, 이는 평면적 자극을 사용하는 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 3차원적인 시공간적 자극을 제시할 수 있는 가상현실 방사형 미로를 노인 들이 쉽게 수행할 수 있도록 제작하여 경도인지장애 환자 및 경도의 알츠하이머병 환자의 시공간 기억력을 측정하고 정상 노인과 비교함으로써 경도인지장애에서의 진단적 타당성을 알아보는 것을 목적으로 하였다.

정신과학 연구 분야의 새로운 도구로 소개되고 있는 가상현실 기술의 이용에 대한 문헌 고찰을 통해 가상현실의 정신의학적 유용성을 살펴 보았고, 가상현실 개발 방법론에 따라 동물 실험 모델을 기초로 가상방사형 미로를 개발하여 정상노인, 경도인지장애 노인, 초기 알츠하이머병 노인 각 20명을 기존의 신경심리검사와 함께 검사하였다.

연구 결과는 다음과 같다.

1. 가상방사형미로 검사는 기존의 신경심리검사 중 시공간 인지기능과 관련된 검사들에서 높은 상관성을 보였으나 언어적 인지기능과 관련된 검사 등에서는 상관성을 보이지 않았다.

2. 과제가 반복 됨에 따라 피험자 들의 과제 완수 시간이 줄어 들었는데, 대조군 집단이 경도인지장애 환자군 보다 수행 시간이 빨랐으나 (p=0.002), 경도인지장애 환자군이 경도 알츠하이머병 환자군 보다 과제를 더 빠르게 수행하지는 않았다 (p=0.18).

3. 가상공간에서 한 과제를 완수하기 위해 움직인 거리는 세 집단에서 유의한 차이를 보였는데 (p <0.001), 정상 대조군이 경도인지장애 환자군 보다 짧았고, 경도인지장애 환자군이 경도 알츠하이머병 환자군 보다 짧았다. 이는 경도인지장애 환자군이 보상을 발견하는데 있어 경도의 알츠하이머병 환자군 만큼 느리지만, 보다 효율적으로 보상을 발견하는 것으로 해석할 수 있다.

4. 기억 오류에 있어 경도인지장애 환자군은 보상을 찾는 데 있어 정상 대조군과 작동기억 오류의 차이를 보이지 않았으나 (p=0.1), 초기 알츠하이머병 환자군 보다는 적은 작동기억 오류를 보였다 (p=0.02). 경도인지장애 환자군은 보상을 찾는 데 있어 정상 대조군 보다 많은 참조기억 오류를 보였으나 (p=0.001), 경도의 알츠하이머병 환자군 과는 차이를 보이지 않았다 (p=0.4). 이는 경도인지장애 환자군이 정상 대조군에 비해 작동기억의 장애 보다 참조기억에 장애가 많은 것으로 해석 된다.

결론적으로 건망형 경도인지장애 환자를 진단하는데 있어 가상현실 컴퓨터 검사를 이용하여 시공간 인지 기능을 측정 함으로써 기존의 지필검사를 이용한 신경심리검사의 한계인 3차원적인 사실적 자극 제시가 가능했고 피험자의 반응을 실시간으로 수치화 할 수 있어 시공간 인지 기능을 다차원적으로 파악할 수 있었다. 이에 따라 지필 검사에서 볼 수 없었던 변수 들을 통해 경도인지장애의 시공간적 인지 기능 장애에 대한 이해의 폭을 넓힐 수 있었다. 향후 기능적 뇌영상 연구를 통해 가상방사형미로 검사의 신경상관자를 규명하고, 나아가 코호트 연구를 통해 경도인지장애에서 치매 환자로의 이환에 있어 가상방사형미로 검사의 특정 변수의 진단적 유용성을 밝히는 추적 연구가 필요하다고 사료된다.

[영문]

Accurate prediction of the development of Alzheimer disease (AD) early in the course of the disease might be important for early intervention or prevention of the disease. In general, AD is preceded by a presymptomatic stage called mild cognitive impairment (MCI). MCI is considered to be a transitional stage between aging and AD. There were many evidences of hippocampal structural abnormality in MCI and AD. The hippocampus plays a crucial role in spatial memory. Especially, there have been some studies that the hippocampus is involved during visuospatial navigation. The aim of this study was to develop the virtual reality system for visuospatial function in patients with amnestic mild cognitive impairment and to validate it. All participants were allocated to one of three groups, i.e., 20 to a normal control (NC) group, 20 to the MCI group, and 20 to the mild AD group. The study subjects were administered Korean mini-mental state examination (K-MMSE) and below neuropsychological tests by one trained psychologist. Verbal memory was tested by 10 word verbal learning test (VLT). Visuospatial memory was tested by Simplified Rey Figure Test (SRFT) and working memory was tested using visuospatial span forward and backward tasks. Upon virtual radial arm maze test, participants were told to retrieve the three rewards as soon as possible. And the computer system recorded the participants’ behavior and trajectory. NC subjects found the rewards more quickly than MCI subjects (p=0.002). And MCI subjects did not found the rewards more quickly than AD subjects (p=0.18). NC subjects found the rewards with shorter distance than MCI subjects (p=0.01). And MCI subjects found the rewards with shorter distance to AD subjects (p=0.02). Results showed that MCI subjects were more impaired in reference memory than in working memory compared to NC subjects. And all the variables of virtual radial arm maze test were significantly correlated with all neuropsychological tests except spatial span forward and verbal recognition memory in number of working memory errors, and number of reference memory errors of VRAM. The present study found that MCI subjects showed spatial working memory deficits, with preserved spatial reference memory, whereas AD subjects had deficits in both spatial working memory and spatial reference memory using VRAM test. This is conformable to recent animal study. In addition, MCI subjects were as slow as AD subjects to find the rewards, but they found the rewards more efficiently than AD subjects. Future study about neural correlates of this new test and key variable for the diagnosis of MCI is expected.