Exergaming은 대사 증후군 환자의 실행 기능을 향상시킵니다.

서론 최근 몇 년 동안 인지 기능과 대사 증후군의 관계가 광범위하게 연구되었습니다. 대사 증후군(MetS)은 고혈압, 이상지질혈증, 포도당 항상성 장애 및 복부 비만을 비롯한 여러 위험 요인으로 인해 실행 기능 저하와 관련이 있는 것으로 나타났습니다. 실행 기능에는 주의력 제어, 인지 억제, 억제 제어, 작업 기억 및 인지 유연성과 같은 기본적인 인지 과정이 포함됩니다.

인지 신경 과학은 실행 기능을 나타내는 처리 속도 능력뿐만 아니라 선택적 주의력과 기술을 측정하기 위해 Stroop 작업을 사용하고 있습니다. 사건 관련 포지셔닝 기술인 P300과 N200을 이용한 뇌파(EEG) 활동은 선택적 주의력과 능력을 측정하기 위해 널리 사용되어 왔으며 반응 시간(RT)과 같은 행동 성능은 처리 속도 능력을 측정하기 위해 일반적으로 사용됩니다. N200 부정성(자극 후 200~350ms)은 이벤트 관련 전위(ERP)로, 일반적으로 동작 반응 제어 전에 유도되는 주의력을 나타내며 자극 인식 및 분화의 인지 과정과 관련됩니다. P300 양성(자극 후 300~600ms)은 들어오는 정보를 분류하고 작업 메모리의 컨텍스트를 업데이트(예: 인코딩, 리허설, 인식 및 검색)하는 것과 관련된 메모리 관련 신경 처리를 반영하는 또 다른 ERP입니다.

유산소 운동 훈련이 대사성 질환 환자에게 다양한 유익한 임상 결과를 제공한다는 것은 잘 알려져 있습니다. 인지 기능, 특히 실행 기능에 미치는 영향도 보고되었습니다. 또한 최근 연구에 따르면 유산소 운동과 저항 운동 모두 건강한 노인의 전반적인 전기생리학적 효과(예: ERP P300 진폭 증가)와 행동 지수(예: 더 빠른 RT)를 촉진한다고 보고되었습니다. 또한, 유산소 운동은 만성 뇌졸중 환자의 연구에서 피질 인지 조절(P300 진폭)의 인지 과정을 개선하는 것으로 보고되었습니다.

최근 운동(exercise)과 게임(gaming)의 합성어인 엑서게이밍(exergaming)은 신체 움직임이 필요한 비디오 게임을 활용함과 동시에 사용자에게 인지적으로 도전적인 환경을 제시하기 때문에 인지 기능을 향상시키기 위한 새로운 운동 방법으로 많은 관심을 받고 있다. 레저 및 엔터테인먼트에 대한 대중적인 사용과 함께 임상 결과를 개선하기 위한 엑서게이밍의 적용에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 엑서게이밍을 사용한 최근 연구에서는 인지 및 이중 작업 기능에 유익한 효과가 있어 노인의 낙상과 체지방, 혈청 아디포카인 수치, 지질 프로필과 같은 심혈관 질환 위험이 감소하는 것으로 나타났습니다. Exergaming은 또한 노인과 어린이의 집행 기능과 인지 처리 속도를 촉진했습니다. 이러한 증가하는 증거는 엑서게이밍이 인지 및 신체 기능을 개선하는 이점이 있음을 시사합니다.

이전의 많은 연구에서 엑서게이밍 후 인지 기능이 개선되었다고 보고했지만, 이러한 이점이 운동 효과 때문인지 비디오 게임 효과 때문인지는 명확하지 않습니다. 또한, 이들 연구 모두 뇌 활동을 조명하는 데 제한이 있는 EEG를 사용하는 ERP 대신 RT를 측정했습니다. EEG는 뇌의 다양한 피질 영역에서 전기적 활동을 측정할 수 있다는 점을 고려할 때 실행 기능을 평가하기 위해 EEG를 이용한 ERP 조사가 필요하다. 따라서 일반 운동과 비교하여 엑서게이밍의 이점을 알아보고 MetS 환자를 대상으로 Stroop 작업 중 RT, N200 및 P300을 3개 피질 영역에서 측정하여 실행 기능을 조사했습니다.

방법 참가자 50-80세 사이의 총 22명의 MetS 남성 및 여성 환자가 본 연구에 참여했습니다. MetS는 남아시아인에 대한 수정된 NCEP 성인 치료 패널 III(NCEP-ATP III) 정의에 따라 정의되었습니다. 간단히 말해서, 다음 기준 중 3개 이상을 가진 개인을 MetS로 정의했습니다: 복부 비만(허리 둘레 ≥ 남성의 경우 90cm 이상, 여성의 경우 ≥ 85cm), 공복 혈장 포도당 ≥100mg/dL 또는 현재 당뇨병에 대한 치료, 수축기 혈압 ≥130mmHg 또는 이완기 혈압 ≥85mmHg 또는 고혈압에 대한 현재 치료, 혈청 트리글리세라이드 ≥150mg/dL, 낮은 HDL 콜레스테롤(남성<40mg/dL, 여성<50mg/dL). 피실험자들은 실험 전 24시간 동안 운동을 하지 않도록 요청받았다. 또한 평소 식사를 하고 실험 4시간 전에는 식사를 마치도록 하였으며, 실험 1일전에는 술을, 실험 전 4시간 동안은 카페인을 피하도록 하였다. 모든 과목은 Kosin University College of Medicine의 Institutional Review Board에서 승인한 서면 동의서를 작성해야 했습니다.

샘플 크기는 샘플 크기 계산 소프트웨어(Windows용 G*Power 버전 3.1.9.2, http://www.gpower.hhu.de)를 사용하여 계산되었으며 효과 크기는 0.484, 통계 검정력은 0.8, 통계적 유의 수준은 0.05입니다. 이 효과 크기는 이전 연구에서 계산되었습니다. 그 결과 각 그룹의 표본 크기는 8명이 되었고 각 그룹에 11명의 환자를 모집하기로 결정했으며 잠재적인 탈락률은 30%였습니다.

운동 훈련 중재 운동 훈련은 고신대학교 복음병원 U-헬스케어센터에서 진행되었습니다. 각 참가자는 운동 훈련 중 이상 증상이 나타나면 즉시 감독관에게 알리고 필요한 경우 의사와 상담하도록 지시했습니다. 운동 세션의 80% 이상을 수행하지 않은 피험자는 제외되었습니다.

모든 피험자는 무작위로 엑서게이밍 그룹과 러닝머신 운동 그룹의 두 그룹으로 나누었습니다. 피험자는 2주간의 적응 기간을 거친 후 12주간의 운동 훈련을 실시했습니다: 60분/일, 60-80%의 심박동수(HRR), 3일/주. 각 운동은 준비운동 10분, 본운동 40분, 준비운동 10분으로 구성하였다.

엑서게이밍 그룹(EXG)은 러닝/점핑 매트[730(W) × 730(D) × 130(H)]와 태블릿 PC로 구성된 Exerheart® 기기(D&J Humancare, Busan, South Korea)를 사용하여 운동을 하였다. 스탠드(70~155cm 사이의 높이로 조정할 수 있음)(보충 그림 1A). Exerheart®는 "Alchemist's Treasure"(D&J Humancare, 부산, 대한민국)라는 비디오 게임과 함께 현장 실행을 위해 개발된 엑서게이밍입니다. 이 게임을 하기 위해서는 매트 위의 한 지점에서 달리거나 점프하여 태블릿 PC 화면의 가상 아바타를 음악과 함께 앞, 뒤, 좌, 우로 움직여야 합니다(온라인 보충영상 1). . 피험자는 매트 위에서 뛰거나 점프하는 속도로 아바타의 이동 속도를 조절할 수 있습니다. 트레드밀 운동군(TEG)은 시판되는 트레드밀(MOTUS, 경기도, 한국)을 이용하여 운동을 하였다. 각 피험자는 편안한 속도로 런닝머신에서 걷거나 뛰었습니다.

EXG와 TEG 모두 운동 중 모든 피험자의 심박수(HR)를 HR 모니터(polar RS400sd, Madison Height, Michigan, USA)를 사용하여 모니터링하여 값이 목표 HR 범위 내에 있는지 확인했습니다. Karvonen 공식(1957)을 사용하여 운동 중 HR 예비(HRR, 예상 최대 HR-휴식 HR) 및 목표 HR[(HRR × 주어진 훈련 강도 비율) + 휴식 HR)]을 계산했습니다.

Stroop Test 실행 기능 평가를 위해 Telescan 소프트웨어(LAXTHA, Daejeon, South Korea)를 사용하여 Stroop 작업의 컴퓨터 기반 버전을 관리했습니다. 과제를 수행하는 동안 피험자들은 일치하는 시행(예: 파란색으로 인쇄된 "파란색") 및 부적합한 시험(예: 녹색으로 인쇄된 "파란색"). 유사한 시각적 콘텐츠를 제공하기 위해 파란색, 녹색 및 노란색을 자극으로 선택했습니다.

피험자들은 Stroop 작업을 운동 전후 훈련으로 두 번 수행했습니다. 피실험자들은 화면에서 1미터 떨어진 곳에 앉아 화면에 색깔 단어가 나타날 때 합동 검사의 경우 왼쪽 자판을, 부적합 검사의 경우 오른쪽 자판을 클릭하였다. 피험자들은 가능한 한 빠르고 정확하게 응답하도록 지시받았다. 50%를 목표로 측정 비율. 각 컬러 워드(수직 시야각: 2°)는 200ms 동안 제시되었으며, 응답은 1500ms 이내로 허용하였다. 자극 간 간격은 1500에서 2500ms 사이에서 무작위로 다양했습니다.

뇌파(EEG) 측정 컴퓨터 폴리그래프 시스템을 사용하여 수정된 Stroop 작업 중에 EEG 활동을 기록했습니다. 유형 A: 총 31채널 Poly G-A(LAXTHA, 대전, 대한민국). International 10-20 시스템에 따라 Ag-AgCl 전극(LAXTHA, Daejeon, South Korea)을 전두엽(Fz), 중앙(Cz) 및 정수리(Pz) 피질 영역에 배치했습니다. 귓불 전극을 연결하기 위해 참조되는 정중선 위치. 수평 및 수직 전기오큘로그램(EOG)은 각각 왼쪽 눈 위와 아래 및 양쪽 눈의 외안각에 배치된 전극으로 모니터링되었습니다. 모든 전극의 임피던스는 10kΩ 미만으로 유지되었습니다. 증폭기의 대역통과필터는 0.1~100Hz, 샘플링레이트는 1000Hz, 노치필터는 60Hz로 하였다.

N200 성분은 자극 후 200-350 ms 사이에 발생하는 최대 양의 피크로 정의되었고, P300 성분은 자극 후 300-600 ms 사이에 발생하는 최대 양의 피크로 정의되었습니다. N200 및 P300 진폭은 평균 사전 자극 기준선과 최대 피크 진폭 간의 차이로 측정되었습니다. Telescan의 내장 하이패스 IIR 필터를 필터링에 사용했습니다. 파형은 분석 전에 10Hz의 절반 전원 차단을 사용하는 저역 통과 필터로 디지털 방식으로 평활화되었습니다.

통계 분석 표본 크기가 작기 때문에 데이터 분석을 위해 비모수 통계를 사용했습니다. Wilcoxon 부호 순위 테스트를 사용하여 각 그룹 내 개입 후 각 종속 변수의 변화를 조사했습니다. Mann-Whitney U 테스트를 사용하여 교육 그룹 간의 델타 값을 비교했습니다(Δ-EXG 대 Δ-TEG). 부분 에타 제곱(η2)의 효과 크기는 유의한 효과에 대해 보고되었으며 모든 테스트에 대한 알파 수준은 0.05로 설정되었습니다. 데이터는 평균 ± 평균의 표준 편차로 표현되었습니다. 모든 통계 테스트는 소프트웨어 SPSS 24 버전을 사용하여 처리되었습니다.