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공간기억 검사(STT; spatial span task)는 임상 및 발달 분야에서 공간 작업기억(spatial working memory)을 연구하기 위하여 사용되는 검사로, 작업기억 폭(working memory span)은 지능 및 학습 능력과 상관이 높은 것으로 알려져 있다[7]. 본 프로그램은 [8]에 기반하여 검사를 구성 및 개발하였다. 검사가 시작되면 화면에 4x4 배열의 정사각형 판이 제시되며, 무작위 위치에 빨간 불이 순차적으로 들어온다. 이용자는 빨간 불이 들어온 위치를 기억했다가 마우스로 불이 들어온 순서대로 정사각형을 클릭하여 반응한다.

주의력 검사(ANT; Attentional Network Test)는 인간의 주의 능력을 구성하는 3개의 주의망을 측정하는 과제이다[9]. 경계주의(alertness)는 경계 상태에 돌입하거나 유지하는 기능으로, 매우 짧은 시간동안 제시되는 자극에 대한 반응 시간을 통해 측정된다. 정향주의(orientation)는 감각 입력으로부터 정보를 선택하는 기능으로, 특정 공간에 주의를 집중하는 능력을 이른다. 집행기능(executive function)은 목표 자극과 갈등하는 방해 자극을 억제 및 통제하는 능력을 이른다. 주의력 검사는 단서 관련 조건의 경우 단서 없음, 중복 단서, 공간 단서, 중앙 단서 4가지로 이루어져 있으며, 목표 자극 관련 조건은 일치 조건과 불일치 조건, 중립 조건으로 구성되었다. 단서 없음 조건은 화면 상에서 별표 모양의 단서가 제시되지 않는 조건이며, 중복 단서 조건은 화면의 상단과 하단에 별표 모양 단서가 동시에 제시되는 상황이다. 공간 단서 조건에서는 화면의 상단과 하단 중, 한 쪽에만 단서가 제공되며 중앙 단서는 화면 가운데에 단서가 나타나는 상황에 해당한다. 목표 자극 조건 중, 불일치 조건은 화면에 제시된 5개의 화살표 중에 가운데 화살표가 홀로 다른 방향을 가리키는 조건에 해당하며 일치 조건은 모든 화살표가 동일한 방향을 가리키는 상황이다. 마지막으로 중립 조건은 가운데에는 화살표가 제시되지만 화살표 양 옆에는 수평선 막대가 나타나는 조건이다. 이용자는 가운데 화살표의 방향에 주목하여 해당 화살표가 가리키는 방향과 동일한 방향키를 누르도록 하였다.

런던타워 계획 검사(TOL; Tower of London Task)는 계획과 관련된 인지적 집행 기능을 평가하는 검사로, 임상 및 신경심리 분야에서 주로 활용된다[10], [11]. 보다 상세하게는 문제 해결(problem solving), 작업 기억(working memory), 인지적 유연성(mental flexibility) 등을 조사할 수 있다. 화면 아래의 블록들을 조작하여 위에 제시되는 그림과 같은 모양으로 만드는 과제이다. 블록의 맨 위만 움직일 수 있으며, 총 3개의 탑은 각기 다른 높이 제한을 가진다. 이용자는 총 12개의 시행을 수행하게 되며, 각 시행별로 문제 해결 시간, 전체 블록 이동 횟수, 실패한 이동 횟수 등이 기록된다.

손가락 운동 검사(FTT; Finger Tapping Test)는 운동 기능을 측정하는 신경심리검사[12]로, 구체적으로는 신경근육체계의 통합성과 운동 통제(motor control) 능력을 평가할 수 있다. 이용자는 제한된 시간 안에 오른손 혹은 왼손으로 지정된 반응 키를 최대한 빠르게 연타하도록 지시받았다.

Balloon Analogue Risk Task (BART)는 잠재적 위험-이익의 균형을 조절하는 이론적 틀을 통해서 실제 세계의 위험 행동을 모사하기 위해 개발된 검사[13]로, 전략적 사고와 행동 억제 및 통제 능력을 측정한다. 기존 문헌에서는 중독성, 건강 및 안전 위험 행동에 대한 자기 보고 검사와 유의한 상관이 보고된 바 있으며, 따라서 위험 감행 행동 측정 도구로 유용하다. 해당 검사에서 빨강, 파랑, 노랑 3가지 색상의 풍선이 제시되었으며 각 색깔 별로 풍선을 부풀릴 수 있는 클릭 횟수가 다르게 설정되었다. 이용자들은 각 색상 별 풍선을 터뜨리지 않고 최대한 그 크기를 키워서 가장 높은 점수를 기록할 수 있도록 과제를 수행하였다.

게이머와 비 게이머 간의 인지 기능 차이를 알아보기 위하여 각 참여자들에게 SST, ANT, BART, TOL, FTT 총 5개의 과제를 수행하도록 하였다. 총 81명의 참여자가 지원하였으며 청년층에 해당하는 인원이 60명이었으며 중장년층에 해당하는 인원이 21명이었다. 게임 경험 유무는 실험 참여 모집 당시 사전 설문을 진행하여 최근 6개월 동안 게임 이용 경험이 없으면 비게이머 집단으로, 게임 이용 경험이 있으면 게이머 집단으로 분류하였다. 청년층의 경우, 이러한 조건에 따라 게이머 40명, 비게이머 20명으로 분류되었으며 중장년층의 경우에는 게이머 12명, 비게이머 9명으로 분류되었다. 각 참여자들은 모집 공고를 보고 지원하였으며, 지정된 연구실로 내방하여 연구 참여 동의서를 작성하였다. 이후, 칸막이로 분리된 내부 공간에 설치된 컴퓨터에 앉아서 SST, ANT, BART, TOL, FTT 순으로 온라인 인지 과제를 수행하였다.

SST 과제 SST 과제에서는 참가자들의 최고 작업 기억 폭을 조사하여 가장 많이 기억할 수 있는 용량이 어느 정도인지를 측정하였다.

ANT 과제 ANT 과제에서 통하여 참가자들의 반응 시간과 정확도를 기록하였으며 이 반응 시간과 정확도를 기반으로 경계주의, 정향주의, 집행주의 세 기능에 대한 점수를 산출하였다. 경계주의는 단서 없음 조건의 반응 시간에서 중복 단서 조건의 반응 시간을 빼는 방식으로 계산하였으며 정향주의는 중앙 단서 조건의 반응 시간에서 공간 단서 조건의 반응 시간을 빼서 계산하였다. 마지막으로 집행주의는 불일치 조건의 반응 시간에서 일치 조건의 반응 시간을 빼는 방식으로 산출하였다.

TOL 과제 TOL 과제에서는 참가자들의 문제 해결 소요시간과 전체 블록 이동 수, 실패한 이동 횟수를 기록하였으며 소요 시간에 따라 점수가 차등 부과되었으며 소요 시간에 따른 점수에서 실패한 이동 횟수를 차감하여 최종적으로 문제 해결 능력 점수를 산출하였다.

FTT 과제 FTT 과제에서는 참가자들의 마우스 클릭 수를 기록하여 제한 시간 내에서 발생한 참가자들의 최고 클릭 기록을 수집하였다.

BART 과제 BART 과제에서는 참여자들의 전체 클릭 수, 성공 평균 클릭 수를 수집하였으며 성공 평균 클릭 수를 기준으로 독립 표본 t 검정을 시행하였다.

실험 결과는 표 2에 제시되어 있다. FTT 과제에서 게이머 집단이 비게이머 집단에 비해 유의하게 높은 클릭 수를 기록하였다[t(79)=2.985, p<.05]. BART 과제에서는 게이머 집단이 비게이머 집단에 비해 다소 높은 모험 지향적인 성향을 보이는 것으로 나타났다(p=0.086) 그러나 SST, ANT, TOL,에서는 두 집단 간의 유의한 차이가 나타나지는 않았다.

게이머 집단 내에서 연령에 따라 청년층과 중장년층을 구분하였으며 청년층은 총 40명이 분석에 포함되었으며, 중장년층은 12명이 분석대상에 포함되었다(표 3). 분석 결과, ANT의 경계주의(Alertness)에서 중장년 집단이 청년 집단에 비해 유의하게 높은 점수를 보여주었다[t(50)=-2.356, p<.05]. BART 과제에서도 중장년 집단이 청년 집단에 비해 높은 점수를 보고하였다[t(50)=-2.123, p<.05]. 반면, ANT의 정향주의(Orientation), 집행주의(Executive function), TOL, FTT 과제에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다.

각 인지 기능 간의 이변량 상관 분석을 시행한 결과(표 4), ANT 과제 내에서 정향주의와 경계주의 간에 유의한 상관 관계가 보고되었으며[r=0.259, p<.05], FTT 과제 수행과 정향주의 간의 상관 관계 역시 유의한 것으로 나타났다[r=0.243, p<.05].

고령 운전자와 일반 운전자 간의 인지 기능 차이를 알아보기 위하여 각 참여자들에게 SST, ANT, BART, TOL, FTT 총 5개의 과제를 수행하도록 하였다. 총 40명의 참여자가 지원하였으며 60대 이상의 고령 운전자군에 해당하는 인원이 30명(평균 63.8 ± 7.16세)이었고 2-30대의 일반 운전자군에 해당하는 인원이 10명(평균 28.5 ± 2.68세)이었다. 각 참여자들은 SST, ANT, BART, TOL, FTT 순으로 온라인 인지 과제를 수행하였다. 연령에 따른 인지 능력의 변화를 조사하기 위하여 피어슨 상관 분석(Pearson correlation analysis)을 실시하였다.

적용 사례 1은 게임의 이용 여부에 따라 집단 간 인지 기능의 변화에 대한 인과 관계 분석이 주요 목적이었기에 독립 t 검정을 통한 직접 비교를 진행한 반면, 적용 사례 2 의 경우 연령별 운전자들의 다양한 인지 기능 간의 상관 및 네트워크를 탐색적으로 조사하는 것이 주요 목표였기에 상관 분석을 통하여 각 인지 기능 간의 상관 관계를 탐구하였다.

SST 과제 SST 과제의 수행은 기억폭, 정확도와 평균 반응시간을 통하여 측정되었다.

ANT 과제 ANT 과제의 수행은 경계주의(alertness), 정향주의(orientation), 집행기능(executive function)을 통하여 측정되었다.

TOL 과제 TOL 과제의 수행은 오류 시행 수(number of error trials), 계획 시간(preplanning time), 수행 시간(disk moving time)과 해결 시간(solving time)을 통하여 측정되었다.

FTT 과제 FTT 과제의 수행은 양손 검지로 마우스 버튼을 클릭한 수(number of left/right clicks), 평균 반응시간(mean reaction time of left/right clicks), 반응시간의 분산(variance of left/right clicks)으로 측정되었다.

BART 과제 BART 과제의 수행은 마우스 버튼을 클릭한 수의 총합(total clicks), 성공한 시행에서의 평균 클릭 수(mean click on successful trial), 모든 시행에서의 평균 클릭 수(mean click), 성공률(success rate), 점수 총합(total score)으로 측정되었다.

적용 사례 1에서 한 단계 더 나아가서 적용 사례 2의 연구에서는 추가 종속 변수들을 수집하였다. SST에서는 정확도와 평균 반응 시간, TOL에서는 오류 시행 수 및 계획 시간을 추가로 측정하였으며, FTT에서는 오른손과 왼손에 대한 각 클릭수와 평균 반응 시간, BART에서는 전체 시행에서의 평균 클릭 수와 성공률을 추가로 기록하였다. 각 과제별로 추가종속 변수들을 측정한 이유는 적용 사례 1의 경우, 게임 이용 상황은 화면 상에서 나타나는 자극에 대한 적합 반응을 산출하되, 시간 제약이 다소 덜하다는 특징이 있지만, 적용 사례 2의 운전 상황은 도로 상황, 차량 간 거리, 주행 속도 등 다양한 변수를 종합적으로 계산하여 적절한 반응을 최대한 정확하고 빠르게 산출해내야 하는 특성을 지녔기 때문이다. 이에 따라, 세부 변수들을 추가로 기록하여 운전자들의 인지 기능 특성을 심층적으로 알아보고자 하였다.

운전자의 연령과 SST 과제 수행 간 상관 분석 결과는 표 5에 제시되어 있으며, 연령이 증가할수록 작업기억 능력의 저하가 나타났다. ANT 분석에서는 유의미한 관련성을 보인 지표가 나타나지 않았다. 연령과 BART 지표 간 상관 분석 결과, 연령이 증가할수록 억제 및 통제 수준과 위험 감수(risk taking) 성향이 낮아지는 것으로 나타났다. TOL 과제의 경우, 연령이 증가에 따른 문제 해결 능력의 저하를 확인하였다. FTT 과제의 경우, 연령 증가에 따라 운동 능력의 저하가 나타남을 확인하였다.

각 인지 기능 간 상관 관계를 비교하기 위하여 운전자와 비운전자의 인지 기능 측정치에 대한 이변량 상관 분석을 실시하였다(표 6).

적용 사례 1과 마찬가지로 SST 과제의 경우 기억폭을, ANT 과제는 세 가지 세부 측정치인 경계주의, 정향주의, 집행기능을, TOL 과제는 문제 해결 능력 점수, FTT 과제는 총 클릭 수, BART 과제는 성공 평균 클릭 수를 종속 변인으로 하여 피어슨 상관 분석을 실시하였다.

그 결과, 기억폭과 집행기능 간 부적 상관[r = -0.393, p < .05]이 발견되었으며, 기억폭과 문제 해결 능력[r = 0.446, p < .05], FTT 과제 수행[r = 0.622, p < .05], BART 과제 수행[r = 0.587, p < .05] 간 정적 상관이 보고되었다. 또한, ANT 과제 내에서 정향주의와 경계주의 간 유의한 정적 상관[r = 0.471, p < .05]이 발견되었으며, ANT 과제의 정향 주의는 문제 해결 능력[r = -0.342, p < .05], FTT 과제 수행[-0.482, p < .05]과 유의한 부적 상관을 보였다. 문제 해결 능력은 FTT 과제 수행[r = 0.531, p < .05], BART 과제 수행 능력[r = 0.446, p < .05]과 정적 상관을 보였다. 마지막으로 FTT 과제와 BART 과제 수행 간 유의한 정적 상관[r = 0.496, p < .05]이 발견되었다.

운전자의 연령이 증가할수록 작업 기억, 위험 감수 경향, 문제 해결 능력 및 심리 운동 능력의 저하가 관찰되었다. 이는 연령의 증가에 따라 인지 노화(cognitive aging)가 다양한 인지 기능 저하에 미치는 영향을 보여주며, 고령 인구의 운전 면허 관리 제도 보완의 필요성을 시사한다. 본 온라인 기반 프로그램은 저비용의 검사 서비스를 비대면으로 제공하여 고령 인구에 대한 주기적인 검사와 지속적인 데이터 누적을 통한 고밀도의 추적 관리가 가능하기에 실효성 높은 대안을 제시할 수 있을 것으로 보인다.