뇌성마비 아동의 운동학습 효과: 체계적 고찰

Ⅰ. 서 론

뇌성마비(cerebral palsy; CP)는 출생 후 2년 이내에 발생한 두뇌 손상으로 인해 자세 발달 및 자발적 움직임에 장애가 발생하는 비진행성 뇌의 결함이다(Rosenbaum 등, 2007). 뇌성마비 아동은 운동, 감각, 인지, 지각, 행동, 및 의사소통의 장애를 동반한다(Bax 등, 2005). 특히 기능적 작업과 이동성을 방해하는 운동장애는 뇌성마비 아동에게 가장 심각한 문제이며, 인지 및 감각 장애와 밀접하게 연관되어 있다(Batshaw 등, 2007). 국제기능장애건강분류(International Classification of Functioning, Disability, and Health, ICF)에 따르면 뇌성마비는 근육 긴장, 힘, 반사, 신체기능의 움직임 및 신체 구조에 장애가 있다(이진과 전혜림, 2019). 이로 인해 일상생활 동작에서 옷 입기, 먹기, 움직임 등의 신체 활동이 제한된다(정은정 등, 2019; Peacock, 2000). 신체 활동 제한은 다른 아이들과 어울려 활동하는 공동 작업에서 사회적 역할 수행에 상당한 영향을 미친다(Peacock, 2000). 이러한 문제들은 일상생활, 학교생활, 지역 사회활동에 영향을 미치기 때문에 뇌성마비 아동의 치료는 인생 전반에 걸쳐 독립성을 향상하는데 목표가 있다(Rosenbaum, 2003).

모든 어린이는 운동학습을 통하여 새로운 기술을 익히고 일상생활에서 독립성이 향상된다. 정상 발달 아동은 운동 과제 수행 시 제공되는 내재적 피드백으로 운동 기술이 향상된다(Rosenbaum 등, 2007). 그러나 뇌성마비 아동은 중추신경계의 운동 계획 부족과 근골격계의 기능장애로 운동학습을 통한 기술 획득이 어렵다(Mutsaarts 등, 2006). 뇌성마비 아동은 운동, 감각 및 인지장애로 인해 정상 발달 아동과 다른 운동학습 전략을 보인다(전혜림 등, 2020; Valvano, 2004). Steenbergen과 Gordon(2006)은 경직성 편마비 뇌성마비 아동의 활동 제한은 운동 실행과 관련된 장애가 아니라 운동 계획과 연관되며, 움직임을 예상하고 계획에 어려움이 있으므로 움직임을 하위 동작으로 분할하고 순차적으로 운동학습 해야 한다고 하였다(Chen과 Yang, 2007).

운동학습은 숙련된 동작 또는 행동 개발을 목표로 동작의 획득 또는 수정하는 것을 말한다(Shumway-Cook과 Woollacott, 2012). 뇌성마비 아동은 운동학습을 통해 운동기능이 향상되며(Hemayattalab과 Rostami, 2010), 과제 지향적 훈련이 적절한 강도로 실행될 때 운동기능이 향상된다(Gordon과 Magill, 2012). 효과적인 운동학습은 주로 학습 중 피드백과 같은 실습 매개 변수에 따라 달라진다(Schmidt과 Lee, 2014). 운동학습은 감각 결과와 움직임 결과를 연결하는 것이며 내재적 피드백은 자기 평가에 중요한 요소이다(Chiviacowsky 등, 2008). 내재적 피드백은 움직임 생성의 자연스러운 결과로 발생하는 감각 정보이며, 외재적 피드백인 결과의 지식(knowledge of result)은 학습과 수행에 필수이다(Schmidt와 Wrisberg, 2008; Young과 Schmidt, 1992). 외재적 피드백인 결과의 지식(KR)은 치료사에 의한 외부 피드백을 의미하며, 동기 부여와 강화 및 안내 효과를 가지며 다음 훈련에서 수정사항을 지시한다(Flinn과 Radomski, 2002; Salmoni 등, 1984). 운동 기술 습득을 위해 치료사는 처음에는 결과의 지식(KR)과 같은 수행에 대한 외재적 피드백을 제공하지만 궁극적으로 뇌성마비 아동의 내재적 피드백의 개발을 목표로 한다(Shea와 Wulf, 2005).

일반적으로 내재적 피드백은 운동 기술 습득에 중요한 역할을 하지만(Shea와 Wulf, 2005), 외재적 피드백은 학습에 영향을 미치지 않을 뿐만 아니라 코치나 치료사가 모든 시험 중 또는 그 직후에 즉각적인 피드백을 제공하는 경우 부정적인 영향을 미칠 수 있다(Winstein과 Schmidt, 1990). 정상 발달 아동의 운동학습에서 학습자가 환경의 일부(예: 피드백 관리)를 제어하는 '자기 제어'는 강사의 100% 외재적 피드백을 받은 프로토콜과 비교할 때 운동학습의 효율성이 증가한다(Chiviacowsky 등, 2008; Wu와 Magill, 2011). 그러나 뇌성마비 아동은 정상발 달 아동에 비해 내재적 피드백을 활용하기 어려워 외재적 피드백을 더 많이 요청하기(Fairbrother 등, 2012) 때문에 뇌성마비 아동은 정상 발달 아동과 다른 운동학습 전략을 보인다(Valvano, 2004).

뇌성마비 아동의 운동학습에 대한 효과는 여러 가지 측면에서 고려해 볼 수 있다. 먼저 운동학습의 훈련 방법인 과제 지향적 훈련 또는 목표-활동-운동 강화가 뇌성마비 아동의 운동 및 기능에 미치는 영향에 대한 고찰이 필요하다. 둘째, 내재적 피드백과 외재적 피드백이 뇌성마비 아동의 운동학습에 미치는 영향에 대해 자기통제 피드백의 효과에 대한 분석이 필요하다. 마지막으로 외재적 피드백의 정도에 따라 운동학습의 효과를 분석하며, 이와 더불어 운동학습의 획득과 유지단계에서 효과적인 외재적 피드백의 양에 대한 임상적 의의가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 뇌성마비 아동의 운동학습 중재 방법의 특성과 효과를 조사하고 임상 적용 가능성을 제시하고자 한다.

Ⅱ. 연구방법

1. 검색 방법 및 분석

본 연구는 뇌성마비 아동의 운동학습 효과를 검토하기 위하여 웹 데이터 베이스를 기반으로 2010년 01월부터 2020년 12월까지 최근 10년의 학회지에 게재된 논문을 PubMed와 MEDLINE을 이용하여 검색하였다. 사용한 검색 용어는 ‘task specific training’ OR ‘motor learning’ OR ‘feedback(Mesh term)’ OR ‘goal activity’ AND 'cerebral palsy(Mesh term)'로 검색하였다. 선정기준은 2010년 01월부터 2020년 12월까지 진행된 영어 논문으로 뇌성마비 아동의 운동학습 혹은 과제 지향적 훈련에 관한 연구로 무작위 임상 실험설계만 포함하였다. 제외기준은 메타분석 및 체계적 고찰 등의 고찰논문, 사례연구, 개별 실험 연구, 학위논문 및 포스터 연구는 제외하였다. 총 786개의 논문을 검색하였고 무작위 임상 실험 설계가 아닌 논문을 제외한 112개 논문을 대상으로 스크리닝 검사를 하였다. 초록을 검토하여 중복된 논문을 배제하고 대상자가 뇌성마비 아동이 대상이 아닌 경우, 훈련 또는 운동학습 연구가 아닌 경우를 제외한 27개 논문의 원문을 확인하였다. 저자는 원본을 찾기 위해 Google 검색엔진과 Sci-Hub를 이용하여 검색 시 볼 수 없는 원문의 제목을 입력하여 찾았다. 27개의 논문 중 초록만 있는 논문과 영어 이외의 언어로 작성된 논문은 제외하였다. 분석대상 논문의 정확성을 확인하기 위해 물리치료를 전공한 대학원생(석사 졸업생) 1명이 선정기준과 배제기준을 바탕으로 독립적으로 web database에서 검색하였다. 저자의 검색 결과와 대학원생의 결과를 비교 분석하여 결과가 상이한 경우 분석대상 논문의 선정기준과 제외기준을 다시 확인하여 최종 분석대상 논문 8개를 선정하였다(그림 1).

그림 1.

뇌성마비 아동의 운동학습 효과 연구흐름도

2. 질적 평가

분석대상 논문은 Arbesman 등(2008)에 의해 개발된 연구 근거를 기반으로 질적 수준을 제시하였고, 무작위 임상 실험설계 연구의 질을 평가하기 위해 PEDro(Physiotherapy Evidence Database) 점수도 함께 제시하였다(Bhogal 등, 2005). PEDro 점수는 10개의 문항에서 예 또는 아니오로 평가하여 1점씩 배점하며, 10등급으로 연구의 질을 평가한다. 총점 0~3점은 ‘나쁨’, 4~5점은 ‘보통’, 6~8점은 ‘좋음’, 9~10점은 ‘아주 좋음’으로 분류한다(Moseley 등, 2002). 질적 평가를 위해 12년 이상 물리치료사로 근무 중이고 체계적 고찰 연구 경험이 있으며 논문 검색에 참여한 대학원생 1명(석사 졸업생)이 독립적으로 PEDro 분석을 하였고, 결과가 저자의 의견과 차이가 발생할 경우 의논하여 질적 수준을 최종 결정하였다.

분석대상 논문의 질적 수준은 질적 수준Ⅰ단계에 해당하는 논문 6개(75%), Ⅱ단계 2개(25%)이다<표 2>. 또한 PEDro 점수에 따라 분석한 결과, 8점이 3개(37.5%), 7점이 3개(37.5%), 6점이 2개(25%)를 차지하였으며 평균 7.125점으로 나타났다. 분석대상의 모든 논문은 6~8점인 ‘좋음’이다<표 1>.

표 1.

분석 논문

3. 연구 분석

분석대상 논문들은 저자/연도, 논문 제목, 연구의 질적 수준, PEDro 점수로 나열하였다<표 1>. 구체적이고 체계적인 정리를 위하여 저자/연도, 연구대상자, 중재 방법, 측정 도구, 결과 순으로 기술하였으며 연도순으로 서술하였다. 대상자는 실험군과 대조군의 대상자 수, 연령, 진단기준을 제시하였고, 중재 방법 및 측정 도구는 실험군과 대조군의 치료 시간, 치료 내용 및 측정 도구를 분석하고 통계적으로 유의한 결과를 제시하였다<표 2>.

표 2.

분석 논문의 근거 수준

Ⅲ. 연구결과

1. 운동학습에 따른 대상자, 중재 방법 및 측정 도구

8개의 분석대상 논문에서 대상자, 중재 방법 및 측정 도구를 분석한 결과 대상자는 뇌성마비의 위험이 높은 영아 2개(25％), 경직성 편마비 뇌성마비 4개(50％), 경직성 뇌성마비가 2개(25％)였다. 경직성 편마비 뇌성마비 4개 중 한편은 정상 발달 아동과 비교한 논문이었다. 대상자 연령은 뇌성마비 위험도가 높은 영아 3-4개월과 19개월이었으며, 경직성 뇌성마비는 5~17세로 다양하였다.

중재 방법으로 목표-활동-운동강화(Goal-Activity-Motor Enrichment; GAME)가 2개(25％), 운동학습코칭 1개(12.5％), 앉았다 일어서기 1개(12.5％), 운동학습 피드백이 4개였다(50％). 운동학습 피드백의 경우 4편 중 자기통제피드백이 2개, 피드백의 양(100% vs 50% vs 0%, 100% vs 62%)에 따른 논문이 2개였다. 중재 기간은 목표-활동-운동강화과 운동학습코칭, 앉았다 일어서기 논문의 경우 6주에서 3개월까지 다양하며, 후속검사는 3편으로 기간은 6주에서 9개월이었다. 운동학습 피드백의 경우 중재 기간은 당일 훈련 세션 프로그램으로 진행되고, 모든 연구는 사전, 사후 및 후속검사를 하였다. 후속검사 기간은 사후 측정 1일에서부터 3일 내로 시행하였다. 측정 도구는 뇌성마비 위험이 높은 영아의 경우 PDMS-2(Peabody Developmental Motor Scales-2)가 2편 모두 사용되었으며, COPM(Canadian Occupational Performance Measure), BSID-III(Bayley Scales of Infant and Toddler Development), GAS(Goal Attainment Scaling), HOME(Home Observation Measurement of the Environment), DASS-21(Depression, Anxiety and Stress Scale-21)의 평가도구가 각각 사용되었고, GMFM(Gross Motor Function Measure)의 경우 66-146개월 경직성 뇌성마비에도 사용되었다. 운동학습 피드백 논문 4개의 경우 다트 테스트가 3개, Motor-Free Visual Perception Test와 Box and Block Test가 1개 논문이다. 앉았다 일어서기 논문의 경우 MAS(Motor Assessment Scale), PBS(Pediatric Balance Scale), FRT(Functional Reach Test), FTSST(Five Times Sit-to-Stand Test)가 측정되었으며 운동학습코칭 논문의 경우 Stair-climbing mechanical efficiency(ME)와 아동의 이동성 관련 부모 설문지를 평가하였다<표 3>.

표 3.

뇌성마비 아동의 운동학습 효과 분석

Ⅳ. 고 찰

본 연구는 뇌성마비 아동의 운동학습 효과를 알아보기 위해 2010년 01월부터 2020년 12월까지 웹 데이터 베이스에 출판된 자료를 수집하였으며, 선정기준과 제외기준에 부합하는 총 8개의 논문을 대상으로 체계적 고찰을 하였다.

먼저, 뇌성마비 아동의 운동학습코칭은 6개월 후 후속검사에서 대동작 운동기능, 계단 오르기 기계적 효율성, 야외 및 커뮤니티 환경 이동성이 증가하였으나 신경발달치료를 받은 대조군은 감소하였다. 뇌성마비 아동의 일반적 치료인 신경발달치료는 중재 기간 3개월까지는 운동기능이 향상되었지만, 유지 또는 기능 전이 단계는 나타나지 않았다. 이는 경직성 뇌성마비 아동의 운동학습은 신경 운동 유연성을 유도하고 도전적인 환경에 적응하는 능력이 향상되며 이로 인해 운동 유지, 기능 전이 및 일상생활로 운동이 전환된다(Bar-Haim 등, 2010). 이는 뇌성마비 아동에서 운동학습은 신경 운동 유연성을 유도하여 일반적 운동 기능에서 야외 및 환경 이동성 등의 일상생활로 운동을 전환 시킬 수 있음을 의미한다.

둘째, 내재적 피드백과 외재적 피드백이 뇌성마비 아동의 운동학습에 미치는 영향으로 경직성 편마비 뇌성마비 아동에서 던지기 과제 학습에 대한 자기통제피드백의 효과를 조사한 결과 획득 단계에서 대조군과 큰 차이를 보이지 않았지만, 유지 및 전이 단계에서 유의한 차이가 있었다(Jang과 Lee, 2017; Hemayattalab 등, 2013). Chiviacowsky 등(2008)은 자기통제가 인지적 관점과 동기적 관점 모두에서 설명되며, 인지적 관점과 동기적 관점은 역상관 관계이다(Hemayattalab, 2013). 자기통제의 동기적 관점은 목표 설정, 자기통제 피드백, 독립성을 통해 내재적 동기 수준을 높이고 학습 과정에 더 많은 자발적 노력을 기울인다(Hemayattalab, 2013). 인지적 관점에서 자기통제는 학습자 스스로가 외재적 피드백인 과제에 대한 지식, 피드백 요청 시간 및 방법, 선택 횟수에 따라 학습 과정을 결정하기 때문에 더 많은 심리적 압박이 따른다(Hemayattalab, 2013). 이렇듯 자기통제는 더 높은 수준의 동기 부여(Bandura, 2001)와 더 많은 자기통제 전략이 사용(Kirschenbaum, 1984)된다. 결국 아동 스스로가 학습 과정에 대해 더 많은 책임이 있다(Ferrari, 1996). 이는 편마비 뇌성마비 아동에서 던지기 과제 학습에 대한 자기통제 피드백은 인지적 관점과 동기적 관점에서 더 높은 수준의 동기 부여와 자기 통제 전략이 사용됨으로 유지 및 전이 단계에서 대조군과 비교하였을 때 유의한 효과가 나타난 것으로 사료된다.

마지막으로 뇌성마비 아동의 운동학습 획득과 유지단계에서 효과적인 외재적 피드백의 양이다. Young과 Schmidt(1992)는 개인이 작업을 수행할 때 수많은 외재적 피드백을 제공하면, 개인은 피드백 제공자에게 의존하게 되며, 그 결과로 시범 활동을 통한 내재적 피드백의 감소로 운동 기술 성장과 독립성이 느려질 수 있다. 다양한 상황에서 정보에 따라 운동기능을 독립적으로 전이 시키려면 개인 스스로가 내재적 피드백을 생성하고 이에 대응하는 방법을 학습해야 하며, 다른 사람이 제공하는 외재적 피드백인 단서에만 집중하여 과제를 배우면 운동기능이 개발되지 않을 수 있다(Park 등, 2019; Hemayattalab과 Rostami, 2010). 외재적 피드백인 결과의 지식(KR)은 운동 기술 습득에 중요한 역할을 한다(Young과 Schmidt, 1992). 운동학습의 운동 획득과 유지에서 100% 외재적 피드백을 받은 그룹은 50% 외재적 피드백을 받은 그룹과 외재적 피드백을 전혀 받지 않은 그룹보다 획득단계에서 높은 점수를 받았지만, 유지단계에서는 다른 두 그룹보다 상당히 낮은 점수를 보였다. 반면 50% 외재적 피드백을 받은 그룹은 유지단계에서 100% 외재적 피드백을 받은 그룹이나 외재적 피드백을 전혀 받지 못한 그룹보다 유의하게 높은 점수를 받았다. 획득 단계에서 외재적 피드백의 감소는 개인에게 더 높은 수준의 집중력과 내재적 메커니즘에 의존하여 운동기능이 향상된다. 이러한 프로세스는 인코딩 프로세스의 효율성을 높이고 유지단계에서 운동기능이 향상된다(Sabari 등, 2001). 앞서 논의한 바와 같이 Young과 Schmidt(1992)는 너무 많은 피드백이 학습 및 유지단계를 방해할 수 있다고 제안하였다. 이는 뇌성마비 아동의 운동 습득을 위한 운동학습 시 획득과 유지단계에 따라 외재적 피드백의 양이 달라져야 함을 시사한다. 더불어 외재적 피드백을 전혀 받지 못한 대조군에서도 운동 기술의 획득 및 유지에서 상당히 높은 점수를 받았다(Young과 Schmidt, 1992). 이는 자발적 실천이며 이러한 자발적 실천은 학습에서 중요한 위치를 차지한다(Young과 Schmidt, 1992). Schmidt와 Lee(2005)에 따르면 학습에서 가장 중요한 요소는 연습의 양과 기타 효과적인 요소이다.

중추신경계 장애인의 경우 일반인과 같은 방식으로 피드백에 반응한다는 것을 보여준 연구에 따르면(Lee 등, 2017; Hemayattalab 등, 2013; Hemayattalab과 Rostami, 2010), 운동학습은 뇌성마비 아동에도 적용될 수 있고 뇌성마비 아동의 운동학습을 돕기 위해 다양한 실험 방법이 사용된다(Garvey 등, 2007). 따라서 본 연구에서는 뇌성마비 아동의 운동학습의 자기통제피드백, 운동학습 시 외재적 피드백의 양에 대한 훈련 프로토콜을 구축하는 데 도움이 될 수 있을 것이며, 재활에서 임상적 적용의 근거를 마련함에 의의가 있다.

본 연구의 제한점으로 분석대상 논문을 국외로 제한하여 국내의 뇌성마비 아동의 운동학습 효과를 파악이 어려우며, 분석된 논문의 수가 적어 뇌성마비 아동의 운동학습에 대한 프로토콜을 제시하기에는 제한이 있다. 앞으로의 연구에서는 국내·외 뇌성마비 타입과 인지 정도에 따른 운동학습의 효과에 관한 연구가 이루어지는 것이 필요할 것이다.

Ⅴ. 결 론

본 연구는 뇌성마비 아동의 운동학습 효과에 관한 연구를 고찰하여 중재 효과와 프로토콜을 제시하고자 하였다. 선정기준과 제외기준에 부합된 분석대상 논문은 총 8개이며, 연구 결과는 다음과 같다.

첫째, 목표-활동-운동-강화 훈련군은 대조군보다 훈련 후 운동지수에서 유의한 향상이 있었으며, 뇌성마비 아동의 운동학습코칭군은 대조군보다 6개월 후 후속검사에서 대동작 운동기능, 계단 오르기 기계적 효율성, 야외 및 커뮤니티 환경 이동성이 증가하였다. 이는 운동학습 중 하나인 과제 지향적 또는 목표-활동-운동-강화 훈련은 뇌성마비 아동의 운동 및 기능에 긍정적 효과가 있다.

둘째, 경직성 편마비 뇌성마비 아동에서 새로운 운동 기술을 습득할 때, 자기통제 피드백이 강사통제피드백 보다 운동 기술 습득에 효과적이며, 피드백을 스스로 선택해서 받을 수 있는 자기통제그룹은 외부의 일반적인 피드백을 그대로 전달해서 받는 굴레 그룹보다 운동 유지 및 전이 단계에서 유의한 차이가 있었다. 이는 뇌성마비 아동에서 강사에 의한 외재적 피드백보다 외재적 피드백을 선택해서 받을 수 있는 자기통제 피드백이 운동 기술 습득에 효과적이다.

셋째, 운동학습의 운동 획득과 유지에서 100% 외재적 피드백을 받은 그룹은 50% 외재적 피드백을 받은 그룹과 외재적 피드백을 전혀 받지 않은 그룹보다 획득 단계는 높은 점수를 받았지만, 유지단계는 다른 두 그룹보다 상당히 낮은 점수를 보였다. 반면 50% 외재적 피드백을 받은 그룹은 유지단계에서 100% 외재적 피드백을 받은 그룹이나 외재적 피드백을 전혀 받지 못한 그룹보다 유의하게 높은 점수를 받았다. 이는 뇌성마비 아동의 운동 습득을 위한 운동학습 시 획득과 유지단계에 따라 외재적 피드백의 양이 달라져야 함을 시사한다. 본 연구는 임상가들에게 뇌성마비 아동의 운동학습 중재 방법의 특성과 효과를 조사하여 임상 적용 가능성과 프로토콜을 구축에 도움이 될 수 있을 것이다.

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