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2012.11.29 10:38 - MK@ iTherapist

거울신경세포시스템과 동작관찰훈련(6/6)-동작관찰훈련의 임상 적용

[글 싣는 순서]

1. 들어가는 말
2. 원숭이의 거울신경세포시스템
3. 인간의 거울신경세포시스템
4. 모방과 경험 그리고 거울신경세포시스템
5. 거울신경세포시스템과 재활
6. 동작관찰훈련의 임상 적용


동작관찰훈련의 임상 적용

최근 동작관찰훈련은 여러 환자군, 자폐아동1을 비롯하여 뇌졸중2과 파킨슨병3 심지어는 근골격계 환자4를 대상으로 임상에 적용하려는 시도가 이루어지고 있다. 운동모방은 대다수 사람들의 자신들의 삶에서 이미 이용해왔기 때문에 동작을 관찰하고 모방하는 것은 매우 익숙한 학습 방식이다. 또한, 운동모방은 동작을 작은 요소의 움직임으로 나누지 않고 통째로 연습한다. 이를 토대로 재활의 새로운 접근방법으로써 동작관찰훈련에서는 동작관찰-실행 맞추기 방식을 사용한다. 

목표가 새로운 기술을 배우는 것이라기보다는 이전에 이미 학습되어 있던 운동기술을 다시 할 수 있도록 하는 것이기 때문에 손 운동회복에서 운동학습의 역할은 많은 의문이 있다. 뇌가 손상되면 움직임 실행과 관련된 신경회로를 구성하는 많은 뇌조직이 손상된다. 이런 상황에서는 관찰-실행 맞추기(action-execution matching)와 운동모방을 사용하는 것이 이상적일 수 있다. 이것이 불완전하지만 네트워크를 다시 구성하는데 도움이 될 수 있다.

파킨슨 환자를 대상으로 4주 동안 주 3회로 동작관찰훈련을 적용한 연구에서는 동작관찰이 파킨슨환자의 걷기 능력을 회복하는데 긍정적인 이점을 제공한다고 밝혔다3. 이 연구에서 실험군은 동작을 관찰한 후 연습을 하도록 하였으며, 대조군들은 움직임과 관련없는 풍경 동영상을 관찰하였다. 연구 결과에서는 동작관찰훈련 후, 실험군의 FOG(freezing of gait)가 감소하였으며 4주 후 추적조사 때까지 유지되었다고 보고하였다.

Bellelli4등은 근골격계 수술후 환자들을 대상으로 동작관찰훈련을 적용하였다. 치료 절차로, 대상자들은 3주 동안, 일주일에 6일, 하루에 1시간씩 전형적인 재활 프로그램에 참가하였다. 실험군 대상자들은 동영상을 관찰하고 그 동작을 수행하는 동작관찰훈련에 추가로 참여하였으며 대조군 대상자들은 움직임이 포함되지 않은 동영상을 관찰하였다. 실험군 대상자들이 관찰한 동영상은 다리 움직이기, 의자에서 앉고 일어서기, 침대에 눕기, 몸통 움직이기, 장애물 걷기, 체중 옮기기 등의 일상적인 동작들이었다. 훈련 결과, 실험군의 대상자들은 대조군에 비해 FIM과 Tinetti scale 점수에서 더 나은 기능적 향상이 있었다. 연구자들은 동작관찰훈련이 수술 후 근골격계 환자의 재활에 효과적이며 전통적인 물리치료의 보완책이 될 수 있다고 제안하였다. 

김종만 등5은 만성뇌졸중 환자들을 대상으로한 임상 연구에서 동작관찰 후 반복적인 신체훈련을 하면 손 조작능력이 향상되는지를 겉질척수로의 흥분성을 측정하여 알아보았다. 대상자들이 동작관찰 후 신체훈련을 하는 조건과 신체훈련만 하는 조건에 참여하게 한 후, TMS를 이용하여 MEP 진폭을 비교하였다. 그 결과 동작관찰 후 신체훈련을 한 조건에서 겉질척수로의 흥분성이 가장 크게 증가한 것으로 나타났다. 연구자들은 동작관찰을 하고 이를 모방하는 과정에서 거울신경세포시스템이 동원되어 겉질척수로의 흥분성이 증가하였을 것이라고 설명하였다. 

최근 진행된 다른 연구에서는 뇌졸중 환자의 상지 재활의 한 방법으로써 동작관찰훈련의 가능성을 알아보기 위한 목적의 연구를 진행하였다6. 만성뇌졸중환자들을 대상으로 하여 일상생활에서 사용되는 기능적 팔과 손 동작들이 나오는 동영상을 관찰하고 이를 모방하여 반복 연습하도록 요구하였다. 관찰하는 동작들은 수도꼭지 조작하기, 빨래 접기, 전화 걸기, 병뚜껑 열기 등의 일상생활 동작들이었다. 치료사는 환자들이 집중할 수 있도록 옆에서 설명을 해주고 격려하였다. 훈련 후, 뇌졸중 대상자들의 상지기능은 향상되었으며 2주후까지 유지된 것으로 나타났다. 대조군이 없다는 제한점이있기는 하지만 이 연구는 상지의 기능적 회복이 안정세를 보이는 만성뇌졸중 환자들을 대상으로 하여 팔의 기능을 향상시켰다는 점에서 동작관찰훈련의 적용 가능성을 입증한 것으로 볼 수 있다.

현재 거울신경세포시스템과 동작관찰 연구를 진행하고 있는 우리 연구팀에서는 동작관찰훈련이 뇌졸중 환자의 일어서기 동작 수행과 균형 능력에 미치는 영향에 대한 연구와7 보행능력에 미치는 영향8, 뇌성마비 아동들을 대상으로 한 동작관찰훈련 연구9가 진행 중이다. 또한 2D와 3D 동작관찰 시 거울신경세포시스템의 활성화 정도를 알아보는 연구10와 상지와 하지 동작관찰시 거울신경세포시스템 활성화 변화에 관한 연구11도 진행 중이다.


정리하는 말

본 연구에서는 거울신경세포시스템에 관한 연구와 동작 모방 및 관찰 시의 거울신경세포시스템의 활성화에 관한 연구들을 논의하였다. 동작관찰훈련은 동작을 관찰하고 모방할 때 거울신경시스템이 동원된다는 가설에 기초한다. 동작을 모방할 때는 관찰-실행 맞추기 시스템이 동원되며 이 시스템은 거울신경세포시스템의 핵심중추들을 포함한다. 또한 운동앞겉질과 마루엽겉질에 있는 거울신경세포시스템이 관여하는 관찰-실행 맞추기가 운동시스템이 손상된 사람들의 기능적 변화에 영향을 줄 수 있다는 가설에 기초하고 있다.

현재의 재활 접근법들은 환자들에게 움직임의 하위 구성요소에 관한 외연적 지시를 주면서 움직임을 재교육시킨다. 그러나 동작관찰훈련에서는 목적을 움직임 그 자체에 두기보다는 목표를 성취하는 것에 둔다. 이 방법은 동작을 수행하는 대상자들의 운동 재인지와 운동모방 능력에 달려 있다. 기존의 재활 접근법들이 남아있는 네트워크를 강화하기 보다는 새로운 보상적 네트워크를 만드는 반면 거울신경세포시스템과 동작모방에 기초한 접근법은 이전에 존재하는 네트워크의 재구성을 자극한다. 

현재는 중추신경계를 수직시스템이 아닌 정보가 수평적 그리고 쌍방향적으로 처리되는 수평시스템으로 간주한다. 이전에는 분리되어 있으며 독립적인 것으로 간주했던 시스템들이 서로 많은 영향을 주는 상호의존적인 것으로 여기며 상당한 공통된 영역을 공유하는 것으로 알려져 있다. 거울신경세포시스템은 운동신경세포와 감각신경세포 사이 그리고 이마엽의 운동영역과 마루엽의 감각영역 사이에 밀접한 상호관련이 있다는 것을 증명하는 것이다.

현재 거울신경세포시스템에 기반을 둔 동작관찰훈련은 새로운 재활 접근법으로 제안되고 있으며 다양한 환자군에게 시도되고 있다. 거울신경세포시스템에 관여하는 신경영역들이 손상되지 않은 사람들은 관찰-실행 맞추기가 가능하기 때문에 운동시스템을 직접 또는 간접적으로 동원시킬 수 있다. 거울신경세포시스템을 동원할 수 있는 동작관찰훈련은 이미 효과가 입증된 과제 훈련에 동작관찰을 병행하여 사용함으로써 기능적인 수행능력을 향상시키는 새로운 재활접근법으로 제안할 수 있을 것이다.


[참고문헌]

1 Iacoboni M, Mazziotta JC. Mirror neuron system: basic findings and clinical applications. Ann Neurol. 2007; 62: 213-8.

2 Franceschini M, Agosti M, Cantagallo A, Sale P, Mancuso M, Buccino G. Mirror neurons: action observation treatment as a tool in stroke rehabilitation. Eur J Phys Rehabil Med. 2010; 46: 517-23.

3 Pelosin E, Avanzino L, Bove M, Stramesi P, Nieuwboer A, Abbruzzese G. Action observation improves freezing of gait in patients with Parkinson's disease. Neurorehabil Neural Repair. 2010; 24: 746-52.

4 Bellelli G, Buccino G, Bernardini B, Padovani A, Trabucchi M. Action observation treatment improves recovery of postsurgical orthopedic patients: evidence for a top-down effect? Arch Phys Med Rehabil. 2010; 91: 1489-94.

5 김종만, 양병일, 이문규. 동작관찰훈련이 뇌졸중 환자의 조작능력에 미치는 영향. 한국전문물리치료학회. 2010; 17: 17-24.

6 이문규, 김종만. 동작관찰훈련이 뇌졸중 환자의 상지 기능에 미치는 영향. 한국전문물리치료학회지. 2011; 18: 1-8.

7 노현정. 동작관찰 훈련이 뇌졸중 환자의 앉고 일어시기 동작과 균형에 미치는 영향. 석사학위논문, 서남대학교 대학원, 2011.

8 박혜령. 동작관찰 훈련이 뇌졸중 환자의 보행 능력에 미치는 영향. 석사학위논문, 서남대학교 대학원, 2011.

9 김진영, 김종만. 동작관찰 훈련이 뇌성마비 아동의 기능에 미치는 영향. 서남대학교 대학원, 2011.

10 한경주. 2D 3D 동작관찰시 거울신경세포시스템의 변화. 박사학위논문, 서남대학교 대학원, 2012.

11 국은주, 이문규, 김종만. 뇌졸중 환자에서 상지와 하지 동작관찰 거울신경세포시스템의 활성화 변화, 서남대학교, 2011.

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  1. 문상현 2012.09.12 22:10 신고

    과장님~문상현입니다^^
    ICF랑 MNS궁금할 때 자주 들리고는 합니다~그런데 한번도 감사드린다는 말씀을
    못드리고 그냥 나갔네요~~ㅎㅎ 항상 얼굴 뵐때마다 반갑고 좋네요~~
    건강하시고 저희 병원오시는거 안 잊으셨죠??^^우리 나여사님께 과장님 저희 병원오신다고 약속 지키신다고 그러시니까 날짜까지 받아 왔어야지~~ 그러시던데요!!!ㅎㅎ
    건강하시고 담에 또 뵐께요

  2. BlogIcon MK@ iTherapist 2012.09.22 02:56 신고

    문상연팀장님. 감사합니다. 오는 사람 없으니 문팀장님이라도 자주 와주세요. 어제 나과장님이 전화하셨더라구요. 독일이니까 나중에 통화하자고 일단 위기를 넘겼습니다. 또 도망 다녀야죠, 뭐...

  3. 지효진 2014.05.14 13:01 신고

    안녕하세요. 인지운동치료에 대해 찾고있다가 게시물 보고 질문드립니다.
    mirror neuron system 하고 눈을 감고 치료하는 인지운동치료랑 상관관계가 있나요??

    • BlogIcon MK@ iTherapist 2014.05.16 13:41 신고

      안녕하세요.
      블로그 방문해주셔서 감사합니다.

      '인지운동치료'가 정확히 무엇인지, 그 개념을 제가 잘 모르겠습니다. 인지를 위한 운동치료인지, 움직임을 개선시키고 향상시키기 위해 인지적 과제를 추가하여 시행하는 운동치료인지를 잘 모르겠네요.

      그런데 인지 운동치료는 눈을 감고 하나요? 그것이 기존의 상상훈련, 심상훈련, 심상리허설, 상상리허설 등의 많은 이름으로 불리던 것들과 어떤 차이가 있나요?

      만약 후자의 개념에 가깝고 인지운동치료가 운동상상훈련에서 사용하는 식의 방법을 사용한다면 거울신경세포시스템과 아주 밀접한 관련이 있을 것으로 생각됩니다.

      보다 자세한 논의는 추가 질문이 있으실 경우 할께요. ^^
      수고하세요.

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