eISSN: 3058-7921
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Clinician’s Perspective on Elderly Gait
Korean J Geriatr Gerontol 2024 Dec;25(3):135-143
Published online December 30, 2024;  https://doi.org/10.15656/kjgg.2024.25.3.135
Copyright © 2024 The Korean Academy of Geriatrics & Gerontology.

Woo Sub Kim

Department of Physical Education, College of Sport Science of Korea National Sport University, Seoul, Korea
Correspondence to: Woo Sub Kim, Department of Physical Education, College of Sport Science of Korea National Sport University, 1239 Yangjae-daero, Songpa-gu, Seoul 05541, Korea. E-mail: jelmanoo@naver.com
Received August 12, 2024; Revised October 31, 2024; Accepted December 2, 2024.
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
 Abstract
In the elderly, walking is an essential function that must be maintained for daily life and health. The elderly’s walking abnormality is composed of limiting factors from underlying disease and compensatory actions for the limiting factors. To provide appropriate clinical management, limiting factors and compensatory actions should be distinguished. Modification of limiting factors and/or compensatory actions should be attempted when there are long-term benefits. Because clinical interventions for gait modification are based on neuroanatomy, neurophysiology, motor control, and motor learning theory, there are various treatment options. Therefore, clinicians and elderly patients need continuous and close communication for successful walking modification.
Keywords : Compensation, Dynamic system, Elderly, Gait, Motor learning
서 론

보행은 일상생활의 유지를 위한 기능일 뿐 아니라, 질병 예방 및 건강 유지를 위해서도 필수적인 기능이다. 노인들은 자연스러운 노화와 함께 순환기계, 신경계, 근골격계의 다양한 만성질환으로 인해 보행기능 저하를 경험한다. 선행 연구에 따르면 60세 사람의 약 85%가 정상적인 보행 양상이지만 85세가 되면 그 수는 20%로 감소한다[1]. Herssens 등[2]은 나이가 들면서 보행 속도 감소, 보폭 감소, 분속수 감소, 걸음 시간 증가를 특징으로 하는 "주의 보행 패턴"이 발생하는 경향이 있음을 보고하였다. 급성 및 만성 질환에 의한 쇠약(fraility)은 보행기능 저하를 동반하며, 보행기능 저하는 심폐기능 저하, 대사질환 악화, 근골격계질환 유발, 우울증 및 인지기능 감소 등 다양한 합병증을 유발하고, 이는 다시 보행기능을 나쁘게 하는 악순환의 고리를 유발한다[3]. 따라서 노인에서 보행기능 유지 및 개선은 임상적으로 매우 중요하다.

노인의 보행 변화에 대한 임상적 관점은 다양할 수 있다. 첫 번째는 보행 변화를 특정 질병의 증상 중 하나로 생각하는 관점이다. 보행 증상을 통해 진단을 수립하고, 치료에 의한 보행 증상의 변화를 관찰하여 치료효과를 확인하는 정통적 관점이다. 이러한 관점은 과학적이며, 윤리적이지만 보행이 가지는 임상적 가치를 저평가할 수 있는 가능성이 있다. 보행 증상이 질병의 진단에 있어서 특징적인(pathognomic) 증상인 경우가 흔하지 않고, 치료 과정에서 질병의 진행 과정과 보행 증상의 악화/호전 사이에 설명력이 높지 않은 경우가 흔하기 때문이다. 또한 노인의 경우 만성질환에 의한 보행기능 변화가 흔한데, 만성질환 자체가 완치가 어려우므로, 보행기능 개선에 대한 기대치가 감소할 수 있다. 두 번째 관점은 보행을 사람의 삶을 구성하는 독립적인 필수 기능으로 바라보며, 신경계, 근골격계, 순환계 등 다양한 신체기관과 기능들이 관련되어 만들어 내는 결과물로 바라보는 것이다. 이러한 관점이 첫 번째 관점과 상호 배타적이기 보다는 보완적 관점으로써 보행이 가지는 임상적 의미를 증진시키고, 진단 및 치료에 다양한 가능성을 확장할 수 있으며, 특히 노인 및 장애인의 질병관리 및 삶의 질 향상에서 더욱 중요하다. 세계보건기구는 노인인구 증가와 의학의 발달로 인해 신체기능 및 사회환경을 고려한 접근방식으로 국제기능장애건강분류(international classification of functioning, disability and health)를 제공하며 기능 제한(functional limitation)에 대한 중요성을 강조하였다[4]. Middleton 등[5]에 의해 보행기능을 대변하는 보행속도는 6번째 생체징후(vital sign)로 관리되어야 한다는 주장이 발표되었다. 쇠약과 보행기능 저하 사이 악순환을 고려할 때, 노인에서 보행은 그 자체로 중요한 임상 기능 지표로 인식되고 유지 및 개선을 위한 교육 및 다양한 중재를 포함한 임상적 개입이 필요하다.

노인에서 보행의 임상적 중요성에 대해서는 비교적 명확하게 확립되었지만 다양한 보행 현상을 설명하기 위한 과학적 설명은 아직 많은 부분이 명확하게 밝혀지지 않았으며, 다양한 가설이 제시되고 탐구되고 있다. 이러한 보행에 대한 과학적 설명의 다양성은 보행의 평가 및 치료에 대한 전문가 의견의 다양성 원인이 되고 있다. 예로서 아래의 질문들: “왜 신체적 조건이 비슷한 경우라도, 1분당 걸음수가 다를까?”, “노화가 진행되며 왜 걸음걸이가 작아질까?”, “보행 습관 교정이 가능한가?”, “교정이 가능하다면 정말로 필요한가?”, “보행을 바꾸는 가장 효율적인 방법은 무엇일까?” 등의 질문들에 대한 답변을 생각해 볼 때 매우 다양한 의견이 제시될 것이다. 따라서 보행을 설명하는 이론과 가설 중 보행 양상을 결정하고, 조절하는 기전에 대한 동적 시스템 이론(dynamic system theory)에 대해 살펴보고, 노인에서 보행기능 변화와 관련된 근력 감소 및 보상작용(compensation)의 영향에 대하여 살펴보고, 보행기능 개선을 위한 치료적 방법의 선택을 위한 운동학습(motor learning)에 대해 알아보고자 한다.

본 론

1. 보행, 동적 시스템, 운동조절

보행은 사람과 환경의 상호 작용에 의해 나타나는 행동으로, 끊임없이 변화하는 환경에서 안전하고 효율적으로 이루어진다. 안전하고 효율적인 움직임이 어떻게 발현되는지에 대한 신경과학적 이론은 반사 이론(reflex theory), 계층적 조절 이론(hierarchical theory), 운동프로그램 이론(motor program theory), 생태학적 이론(ecological theory), 동적 시스템 이론 등으로 발전하여 왔다(Table 1). 일상생활에서 움직임의 상당 부분은 뇌와 척수를 포함하는 중추신경계와 말초신경계의 계층적(hierarchical) 조절에 의해 이루어지지만 효율적인 움직임을 위해서는 감각-운동 신경계에 내재된 비선형성(non-linearity), 비안정성(non-stationarity), 시간지연(delay), 중복성(redundancy), 불확실성(uncertainty)에 대한 해결이 필요하므로, 다양한 이론이 제안되었다[6-8]. 동적 시스템 이론은 열역학(thermodynamics) 및 비선형 역학(non-linear dynamics)의 원리를 물리, 화학, 경제, 사회 및 생물학 등 다양한 분야에 적용한 이론으로 명확한 정의보다는 이론이 적용되는 분야별 특성을 살펴보는 것이 바람직하다.

Table 1 . Motor control theories.

Theory
Reflex theoryThrough classical reflex theory, complex human behavior is determined by the combinations of reflexes and responses in different parts. The limitation is that it is difficult to explain “free will” and movements that occur without sensory stimulation and new movements.
Hierarchical theoryIn terms of hierarchy, the nervous system is hierarchically organized, follows a top-down control approach, and the motor behavior at the lower level is primitive and immature. It is difficult to explain reflexive behavior. Recently, the concept that the higher center regulates all movements has been revised. Current neuro-computational model theory incorporate and renewal this theory.
Motor programming theoryThe content and order of movement are formed in the nervous system in advance. It is observed that even if there is no afferent stimulation or sensory feedback is blocked, sequential and patterned movements are possible. Schmidt’s schema theory and central pattern generator of gait are representatives.
Ecological theoryThe motor system performs appropriate and goal-oriented exercises through interaction with the environment. Affordance is detected and movement is made through environmental characteristics.
Dynamic system theoryMovement is performed through the interaction of many systems, and movement cannot be controlled by the nervous system alone. It is characterized by system dynamics, self-organization, and emergence. Limitations may overlook the importance of the role of the nervous system.


동적 시스템에서 움직임 발현은 개체, 과제, 환경 사이 상호작용에 의해 나타난다고 설명되며(Figure 1), 개체와 환경 사이 시너지(synergy)를 기반으로 한 상호 의존성을 강조하는 점에서 동적 시스템 이론은 복잡계 이론 및 생태학적 관점을 내포하고 있다[9]. 동적 시스템의 특징은 시간이 지남에 따라 환경과 상호작용을 통해 스스로 변화하거나 진화하는 특징을 가지며, 변화의 방향이 최적의 방향으로 진행되는 경우 적응적이라고 할 수 있다[10]. 환경에 대한 적응 및 수행과제의 요구를 충족하기 위한 신체 움직임은 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 젓가락을 사용하는 경우를 생각해보면 매우 다양한 형태의 젓가락 사용법이 있다. 또한 발끌림이 있는 경우 보행을 위해 무릎 굴곡 증가/고관절 굴곡 증가/회선보행/반대측 뒤꿈치 올리기 등 다양한 보상 전략이 가능하다. 이러한 다양성은 환경 및 과제의 변화에 따라서 최적화된 움직임을 발현하기 위한 해부학적 구조의 풍부함(abundance)과 관련이 있다[11]. 번스타인(Bernstein)은 운동조절에 대한 그의 논의에서 “많은 접근 가능한 궤적 내에서 가장 적절한 궤적을 선택을 하는 능력”을 언급하며 사람의 움직임에 대한 동적 시스템 이론 적용을 개시하였다[12]. 이후 많은 연구자들에 의해 보행과 관련된 운동조절과 동적 시스템에 대한 이해가 증진되어왔다.

Figure 1. Motor emergence from interactions among individual, environment, and tasks

물리적으로 보행은 주기(cyclic) 현상으로서 질량-스프링 모델, 진자(pendulum) 또는 하이브리드 스프링-진자 모델 등에 의해 연구되었다[13]. 보행 주기의 입각기(stance phase)는 달리기를 하는 동안 질량-스프링 모델로, 걷는 동안 역진자(inverse pendulum)로 모델링 된다. 보행의 유각기(swing phase)는 진자와 하이브리드 스프링-진자 모델이 적용될 수 있다. 사람의 능동적 신경근 제어를 포함하도록 모델은 확장되어 고관절 및 발 근육 작용과 중력 성분의 상호 작용을 고려한 힘-구동-조화 진동기 모델(force-driven harmonic oscillator model, muscle reflex model)이 사용되었다[14,15]. 동적 시스템 이론에서 이러한 물리적 모델은 스스로 동적평형 상태에 이르게 되며 이러한 상태를 끌개(attractor)라 부른다[10]. 힘-구동-조화 진동기 모델의 동적평형은 근육에 의해 제공되는 최소 에너지가 진동을 완고하게 지속할 때 이루어진다[16]. 물리시스템을 대상으로 한 동적 시스템 이론이 보행에도 적용되어 선호상태 끌개 존재 여부에 대한 연구가 이루어졌다. Holt 등[17]은 동적 시스템 이론을 이용하여 어른과 아이의 보행주기를 정확하게 예측할 수 있었다. 다른 연구에서도 에너지 소모를 최소화 하는 보행 주기를 설명할 수 있었고 이는 걷기, 달리기, 상지움직임 등 다양한 신체활동에 적용되었다. 결론적으로 사람의 보행 시스템은 동적 시스템의 특성을 보이는 힘-구동-조화 진동기 모델의 생물학적 유사체라고 생각할 수 있다[18]. 선호 주파수가 존재하며 이 선호주파수는 에너지 구속조건에 의해 지배된다[19]. 이러한 동적 시스템의 특성은 사람의 보행속도 및 분속수(cadence)가 에너지 소모를 최소로 하는 범위에서 발현된다는 임상 연구 결과들과도 잘 일치한다[20,21].

임상에서 보행의 발현과 조절은 척수에 위치한 중추패턴 발생기(central pattern generator)에 의해 자동화된 리드미컬한 자동보행이 만들어지고 전두엽, 전전두엽 및 변연계 등 고위중추신경계의 영향을 받는 하향식(top-down)조절 시스템으로 흔히 간주되곤 한다[22]. 하지만 환경과 과제의 구속(constraint), 그리고 움직임을 수행하는 개체의 특성에 의해 창발(emergence)하는 동적 시스템에 의한 상향식(bottom-up) 발현 및 조절도 임상에서 고려할 수 있는 충분한 근거를 가지고 있으며, 두 가지 기전(mechanism)에 의해 개인의 보행이 결정된다고 생각된다[23]. 보행을 설명하기 위한 동적 시스템을 기반으로 한 운동조절 이론은 질병 및 개체의 내재적 기능 퇴화만을 노인 보행 변화의 원인으로 생각할 때 설명하기 어려운 보행 변화에 대하여, 과제 및 환경의 영향을 고려한 평가 및 치료의 새로운 영역을 개발하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 생각한다.

2. 보행기능의 변화와 보상전략

보행은 체중 지지와 의도한 방향으로 전방 추진이라는 기본 과제로 구성된다. 이 기본과제를 원활하게 수행하기 위해서는 보행주기(gait cycle) 중 각 구간(phase) 고유의 부과제(sub-task)들이 수행되어야 한다. 예를 들면, 입각기(stance phase) 하지는 보행주기의 시작인 발뒤축 접지기(heel strike)에 충격량 흡수, 체중부하기(loading response phase)에 점진적인 체중이동, 중간입각기(mid-stance phase)에 하지 및 체간의 전방전진, 후기입각기(terminal stance phase)에 추진력 생성 부과제들을 수행한다. 보행 이상은 과제 및 부과제 수행과 관련된 기능 제한과 이를 보상하고자 하는 보상전략으로 구성된다. 따라서 보행 이상이 관찰될 때, 원인이 되는 제한 요인과 과제 수행을 위한 보상전략이 구별되어야 한다. 예를 들면 비골신경 마비에 의한 발처짐이 유각기에 발생하면, 병리적 소견은 비골신경 마비이고, 제한 요인은 유각기 발처짐이며, 보상전략은 슬관절 과다굴곡(다양한 전략 중 한 가지)로 생각할 수 있다. 오히려 임상에서 관찰되는 대부분의 보행 이상 현상은 보상전략일 수 있다. 예를 들면, 발바닥 통증에 의해서 나타나는 회피 보행(antalgic gait)의 경우 비정상적 족저압 결과의 대부분이 보상전략 때문이다. 이 때 정상적 패턴의 보행을 강요하는 경우, 환자는 통증 및 불편감의 증가를 호소하게 된다. 같은 현상이라도 원인이 다를 수 있고 그에 따라서 제한 또는 보상전략일 수도 있다. 발과 발 사이가 넓어지는 wide-base 보행의 경우 고관절/슬관절의 변형에 의해 발현되어 해부학적 제한으로 작용할 수 있고, 신경계 기능의 이상 때문에 발생한 균형 불안정성에 대한 보상작용으로 발현될 수 있다. 다른 한편 기저질환이 동일하더라도 보상전략이 다양하게 나타날 수 있다. 기존의 연구에서 슬개-대퇴 통증증후군(patella-femoral pain syndrome) 환자와 슬관절 관절염 환자에서 다양한 보상전략이 있음을 보고하였다[24]. 이러한 다양한 보상전략이 기저질환의 병리상태나 생체역학적 기전과 의미 있는 연계성이 있는지에 대해서는 아직 불명확하여 각각의 질환별로 지속적인 연구가 필요하다.

질병 및 손상 뿐 아니라 노화에 따른 근력약화도 보상전략을 동반한다. 근력약화는 노화의 자연스러운 과정이며, 80세가 되면 적어도 근육양의 30%가 손실되는 것으로 추정되며[25], 이 손실은 상지보다 하지에서 더 크다[26]. 예를 들어, 하지와 관련하여, 젊은 사람들과 비교할 때, 노인들에게서 대둔근(gluteus maxiums), 중둔근(gluteus medius), 장요근(iliopsoas), 대퇴직근(rectus femoris), 광근(vastus), 대퇴이두근(biceps femoris) 및 비복근(gastrocnemius) 근육의 현저한 감소가 보고되었다[27]. 하지 근육량의 감소는 근육의 활동 크기와 활동 기간의 변화를 초래하므로, 보행의 변화를 유발한다. van der Krogt 등[28]의 시뮬레이션 연구에 따르면, 약화된 근육은 스스로 활동을 높임으로써 보상하거나 다른 협력 근육의 활동증가에 의해 그리고 길항(antagonist) 근육의 활동 감소에 의해 보상될 수 있다. 예를 들어, 비복근과 가자미근(soleus)의 약화는 대퇴이두근 활동을 증가시키고 전경골근(tibialis anterior) 활동을 감소시킨다. 비복근과 대퇴이두근 모두 무릎 굴곡을 담당하므로 대퇴이두근은 비복근 기능을 보완한다. 또한 배측굴곡(dorsiflexion)을 담당하는 전경골근 활성도를 낮춤으로써 족저굴곡(plantar flexion) 제한을 보상한다. 햄스트링(hamstring) 약화는 동일한 근육 그룹의 활동을 증가시키고, 장요근 활동을 감소시킨다. 무릎 신전과 고관절 굴곡을 담당하는 대퇴직근 약화는 장요근 및 광근 활동을 증가시키고, 대퇴이두근 활동을 감소시킨다.

근력약화가 진행된 노인의 보행 패턴은 근력 약화의 영향과 근육 약화의 영향을 최소화하고 안전한 보행을 유지하기 위한 무의식적인 보상 전략의 결과로 비정상적인 보행 패턴을 보인다[1]. 비복근의 약화는 반복적인 낙상이 있는 노인에서 보고되었으며, 후기입각기 동안 근육활동감소 및 족저굴국 감소에 의한 전방추진 감소를 유발한다[26,29,30]. 입각기 단계에서 노인들에게 고관절 파워가 증가하는 것이 보고되었는데, 이러한 증가는 족관절 파워 감소에 대한 보상 때문으로 해석되었다[31]. 노인에게서 흔히 볼 수 있는 말초신경병증인 비골신경 기능장애는 전경골근 활동 저하 또는 마비를 유발하고, 유각기에서 발목 배측 굴곡이 감소하지만, 안전한 지면 간격을 유지하기 위해 무릎 및 고관절은 더 높은 굴곡으로 보상한다[32,33].

“보행을 개선하기 위해 무엇을 할 것인가?”에 대한 모든 환자에게 적용될 수 있는 결론은 없으며, 환자의 기저질환, 활동상태, 욕구, 사회경제적 환경 등을 고려하여 적절한 치료를 개인에 맞추어 제공해야 한다. 보행 변화가 나타나는 경우, 변화를 유발한 질병이나 손상의 회복을 통해 제한요인과 보상작용 제거가 바람직하지만 노인의 경우 제한요인의 제거를 충분히 달성할 수 있는 병리학적 회복이 어려운 경우가 많다. 보상작용이 지속되는 경우 비사용으로 인한 정상적 패턴의 회복이 늦어질 수 있고, 최적화되지 않은 보상작용에 의해 과사용에 의한 신경근골격계 합병증 발현의 가능성이 있다. Bhatt 와 Shukla [34]는 문헌고찰을 통해 슬관절염 환자에서 보상전략은 다양한 패턴으로 분포하며, 보상전략들은 척추의 병변 발생과 관련이 있고, 전신적 통증을 유발 할 수 있음을 지적하고, 보상전략의 영향으로 인한 geriatric locomotor syndrome에 대한 의학적 관리의 필요성을 제안하였다. 따라서 노인 환자에서 합병증을 유발할 수 있는 보상전략에 대한 관리 및 개선은 임상적으로 긍정적 가치가 있다. 오히려 보상전략을 적극적으로 이용하는 경우도 있는데, 파킨슨병에서는 개인별로 적합한 보상전략을 제공하여 일상생활에 필요한 보행기능을 확보하고자 많은 연구자들이 노력하고 있다[35]. 슬관절염이나 슬개-대퇴 증후군 환자들의 경우, 하지에 생체역학적 부담을 감소시키는 방향으로 보행 치료를 시도하여 장기적 예후를 개선하고자 노력하고 있다[36,37]. 이 때 치료적 교육에 사용되는 보행패턴은 하지의 부담을 감소시키기 위해서 보상적 또는 정상 패턴 모두 사용될 수 있다(분속수 변화, toe-out 각도변화 등). 따라서 보상전략 때문에 나타나는 보행현상에 대한 치료는 환자의 임상적 특징과 예후를 고려하여 신중하게 결정하여야 한다.

노인 보행의 보상작용에 대한 적절한 관리를 시행하기 위해 밝혀져야 할 임상적 어려움은 다음과 같다. 첫째, 보상전략의 정의가 명확하지 않다. 노인에서 느린 보행속도는 보행패턴에 변화를 유발하는데, 이러한 변화들이 제한 또는 보상작용인지에 대해서는 불명확하다. 또한 관찰되는 보상작용이 가역적 또는 비가역적 변화 여부를 판단하기 어렵다. 둘째, 보상전략의 평가가 어렵다. 육안으로 확인하기 어려울 뿐 아니라 시각적 자료만으로 평가하기 어려운 지표들도 있어 3D 동작분석을 활용해서 힘, 모멘트, 파워 등 운동역학적 지표들을 확인해야 하는 경우도 있다. 세번째, 병리학적 진행과정과 보상전략 사이의 임상적 연관성이 불명확하고, 장기적인 보행 치료 효과와 합병증에 대한 결과가 보고되지 않아 향후 임상연구 결과들이 필요하다. 따라서 저자는 노인에서 보행 치료는 장기적인 이득을 목표로 시행되어야 한다고 생각한다. 하지만 임상의사의 생각 속에 들어있는 정형화된 정상 보행패턴으로 환원하고자 하는 치료적 시도는 지양해야 하며, 환자와의 대화를 통해 만성질환 또는 노화에 의한 제한요인에 대한 인식을 공유하고, 적절한 대안적인 보상전략 또는 변형된 정상패턴을 찾는 노력이 바람직하다고 생각한다.

3. 보행기능 개선을 위한 치료

노인의 보행치료는 기저질환, 활동상태, 인지기능 등 다양한 요인에 따라서 다르게 접근하여야 한다. 뇌졸중, 하지절단, 척수손상 등 신경-근육계의 심각한 손상을 유발할 수 있는 질병에 이환되어 보행기능에 심각한 제한을 가지고 있는 경우, 신경가소성(neural plasticity)을 기반으로 보행 재형성(gait retraining)이 필요하다. 기저질환의 심한 정도가 일상생활에 제한을 주지 않거나, 쇠약 정도이며, 중추신경계의 심각한 손상을 포함하지 않는 경우, 위에 언급한 보행 재형성 치료와 구분하기 위해 보행 수정(modification)으로 치료를 구분한다[38]. 보행 수정은 보행의 특정 과제 수행 개선을 시공간, 운동형상(kinematic), 운동역학(kinetic) 변수들의 변화를 통해 달성하고자 하는 것으로 정의할 수 있다[38]. 슬관절 관절염 환자에서 발의 자세(toe-in vs. toe-out) 조절에 의해 슬관절 부하를 변화시키고자 하는 노력, 슬개대퇴증후군 환자에서 착지패턴, 분속수, 고관절 패턴 변화를 통해 통증감소 및 질병악화 예방을 시도하고자 하는 노력 등이 보행 수정으로 분류될 수 있다. 보행 수정은 한 번의 치료 세션 내에서 환자의 보행패턴을 일시적으로 변경할 수 있지만 보행 수정의 최종목표는 일시적 증상 완화가 아닌, 운동학습을 통한 지속 가능한 보행패턴의 변화이다. 운동 학습은 "연습 또는 경험의 결과로 인한 비교적 영구적인 수행 변화"로 정의할 수 있다[39]. 따라서 운동 학습은 반복적인 연습과 함께, 체계적이며 과학적 연구결과에 바탕을 둔 효율적인 방법으로 제공되어야 한다.

운동학습의 기전은 운동조절 이론과 많은 부분을 공유하고 있다. 운동학습의 기전에 대해서는 다양한 가설과 이론이 존재하지만 Adams의 closed-loop 이론, Schmidt의 스키마 이론(schema theory), 동적 시스템 이론, Newell의 생태학적 이론 등이 대표적이다. Closed-loop 이론과 스키마 이론 등은 운동에 대한 인지적 측면과 정보처리 과정(information processing)을 중요시하며 주의(attention), 기억(memory), 되먹임(feedback) 등의 중요성을 강조한다. 동적 시스템 이론 및 생태학적 이론에서는 운동학습의 발현을 과제, 환경, 개인의 상호작용에 의한 발현으로 해석하며 동적 시스템 이론은 발현 과정을 자기조직화(self-organization)와 창발 과정으로 설명한다. 최근에는 정보처리 과정과 관련된 내적모델(internal model)과 계산신경학(computational neuroscience)의 발전으로 다양한 이론들의 제언과 통합 및 분화가 진행 중이다.

운동학습을 위해서 동기(motivation), 보상(reward), 강화(reinforcement) 등의 중요성이 강조되었으며, 효율적 운동학습을 위해 어떤 요인들이 중요한지에 대해서는 활발한 연구가 진행 중이다[40]. 운동학습 과정에서 어떤 방법이 효율적 인지에 대해서도 많은 논란이 있으며 관련된 중요한 주제에 대해서도 다양한 의견이 있다[41,42]: “외부지향적 주의집중(external focus of attention) vs. 내부지향적 주의집중(internal focus of attention)”, “암시적 훈련(implicit learning) vs. 명시적 훈련(explicit learning)”, “자기주도학습(self-controlled learning)과 맥락적 개입(contextual interference)”, “분할 연습(part practice) vs. 전체 연습(whole practice)”, “무작위 연습(random practice) vs. 구획 연습(blocked practice)”, “심상 또는 이미지 연습(mental practice)의 실행여부”, “훈련 과제의 변이도(variability) 증가를 통한 차별적 연습(differential learning)의 실행여부”, “되먹임의 방법(진행 중 vs. 완료 후)”. Lewthwaite 와 Wulf [43]는 효율적인 운동학습을 위해 optimizing performance through intrinsic motivation and attention for learning (OPTIMAL) theory를 제안하며 동기와 주의 요인이 목표와 행동의 결합을 장려하여 학습을 향상시키는데 기여한다는 것을 제시하고 세 가지 중요한 요인을 강조하였는데, 긍정적 되먹임(enhanced expectation), 자율적 선택권(autonomy support), 외부지향적 주의집중(external focus)이었다. 긍정적인 사고방식의 사용은 일시적으로 운동학습과 관련된 도파민 방출과 관련이 있으며, 기대되는 성공은 미래에 비슷한 과제에서 긍정적인 결과를 가져올 것이라는 학습자의 기대를 향상시킬 수 있고, 기억과 학습을 통합하는 데 도움이 된다[44]. 환자에게 치료에 관련된 선택을 제공하는 것은 환자의 학습과 동기를 향상시킬 수 있다[45]. 선택 사항에는 지시언어, 선호감각, 치료환경 및 치료방법이 포함될 수 있다. 치료는 환자 개인 특성에 맞게 설계되고 개인의 반응에 기초하여 조정되어야 하며, 환자는 자신의 치료를 스스로 선택할 수 있음을 인식하여야 한다[45,46]. 주의의 초점(focus of attention)은 “환자가 치료 중 어디에 주의를 집중하는지” 이다. 외부지향적 주의집중은 움직임의 작용으로 인한 환경 등 외부의 변화에 주의 집중을 하는 것이고, 내부지향적 주의집중은 움직임을 수행하는 본인의 신체에 주의집중 하는 것이다. 문헌 검토에 따르면 주의 집중에 대한 연구는 내부지향적 주의집중과 비교할 때 외부지향적 주의집중이 운동 성능과 학습을 향상시킨다는 것을 일관되게 보여주고 있다[47]. 그러나 이 의견에 대해 상충되는 의견도 있다. Piccoli 등[48]은 신경 중추신경계(central nervous system) 결손 환자의 주의 집중을 근골격계 질환 환자와 비교하고, 뇌졸중 및 파킨슨병의 병리학적 운동 장애로 인해 외부지향적 주의집중이 내부지향적 주의집중에 비해 항상 운동 학습을 개선하지는 않았다고 보고하였다. Gose 와 Abraham [49]은 외부지향적 주의집중과 내부지향적 주의집중 사이의 이분법이 아닌 스펙트럼으로 기능한다고 제안하였다[49]. 또한 주의의 초점을 마땅히 외부로 두기 어려운 경우에는 전인적(holistic) 주의 집중을 대안으로 제시하는 연구결과도 있다[50]. Ciraolo 등[51]은 대다수의 사람들이 선호하는 감각 시스템을 가지고 있으며, 가장 선호되는 감각 시스템은 시각이었음을 보고하였다. 환자가 선호하는 감각 시스템을 식별할 수 있다면 치료과정에서 신호, 프롬프트 및 피드백에 사용되는 감각을 조정하여 치료의 효과를 높일 수 있다[52]. 은유를 사용하여 새로운 정보와 오래된 정보를 연결할 때 학습효과를 높일 수 있다[53]. 최상의 은유는 학습자에게 익숙해야 하며, 사용되는 언어는 환자가 선호하는 감각 시스템과 일치해야 한다. 은유에 사용되는 문구는 길이가 짧아야 하며, 보행 훈련 중에 진언(眞言) 또는 주술적 만트라처럼 사용할 수 있다.

보행 수정을 위한 운동치료는 심폐운동, 근력운동, 유연성운동을 포함하며, 운동빈도(frequency), 운동강도(intensity), 운동시간(time), 운동종류(type)가 명시된 운동프로그램과 함께 병행되는 것이 바람직하다. 노인은 근피로의 회복이 지연되는 경우가 흔하고, 유산소운동이나 유연성 운동만으로도 근피로를 느낄 수 있기 때문에 과훈련증후군(overtraining syndrome)에 대한 각별한 주의가 필요하다[54]. 환자의 체력적 요인과, 치료 제공자 시스템 요인으로 인해 제한된 치료 시간 내에 어떤 치료가 수행되는지에 대해서 환자-의사 사이의 소통을 통한 신뢰형성이 중요하다. 의료진은 환자의 보행 증상에 대해 원인이 되는 신경-근골격계의 병리적 변화 또는 기능저하를 찾아내고 수동 및 능동적 치료 기법을 통해 근육기능 및 감각기능 회복을 통해 보행 수정을 시도할 수 있다. 이러한 시도는 효율적이고 검증된 방법이지만, 환원주의적(reductionism) 치료관점으로 제한되지 않도록 주의해야 한다. 개별적 해부학적 구조와 운동신경, 감각신경을 구분하여 접근하기 보다는 보행 과제 자체에 집중하여 과제 단위로 수정을 시도하는 방법 또한 시도될 수 있다. 이러한 시도는 전인적 치료 관점이며, 환자의 보행과 관계된 과제 및 환경 그리고 보행기능 자체에 관심을 두고 통합적 접근을 강조하는 전인적 치료 관점은 환원주의적 치료 관점의 단점을 극복하고자 제안되었다[55]. 전인적 치료 관점은 개별 근육의 기능은 독립적으로 작용하지 않고 상호관계에 의존하여 작용하며, 최종적 과제 수행의 호전/악화 여부는 개별근육의 기능 향상 또는 저하에 의해 설명되기 어렵다는 생각에 기반하고 있다. 만성질병의 유병율이 높은 노인의 경우, 전인적 접근에 대한 타당도가 높지만, 임상현장에서 전인적 접근 위주로 진료를 시행하기에는 어려운 점이 많다. 그 이유로는 전인적 관점에서 적절한 치료를 제공하기 위해서는 기능 및 질병상태에 대한 시간, 공간, 맥락을 고려한 방대한 양의 정보를 각 환자마다 필요로 하는데 아직은 충분한 기술 및 제도적 준비가 부족하고, 관련된 기초의학 연구와 치료에 대한 임상 연구결과가 진행 중이다[56].

결 론

노인에서 보행은 일상생활 및 건강을 위해 유지되어야 하는 필수 기능이다. 노인의 보행 이상은 기저질환에 의한 제한요인과 제한요인으로 인한 과제 수행 미충족을 보완하기 위한 보상작용으로 구성된다. 보행 평가를 통해 제한요인과 보상작용은 구분되어야 하며, 제한요인 또는 보상작용의 수정은 장기적 이득이 있을 때 시도되어야 한다. 보행 수정을 위한 치료는 보행과 관련된 신경해부학 및 생리학, 동적 시스템과 관련된 운동조절이론, 운동학습 이론 등을 고려한 다양한 접근이 가능하다. 따라서 임상의와 노인환자는 성공적인 보행 수정을 위해 지속적이고 긴밀한 소통이 필요하다.

FUNDING

None.

CONFLICT OF INTEREST

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.

References
  1. Pirker W, Katzenschlager R. Gait disorders in adults and the elderly: a clinical guide. Wien Klin Wochenschr 2017;129:81-95.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  2. Herssens N, Verbecque E, Hallemans A, Vereeck L, Van Rompaey V, Saeys W. Do spatiotemporal parameters and gait variability differ across the lifespan of healthy adults? A systematic review. Gait Posture 2018;64:181-90.
    Pubmed CrossRef
  3. Fan S, Ye J, Xu Q, Peng R, Hu B, Pei ZPei Z, et al. Digital health technology combining wearable gait sensors and machine learning improve the accuracy in prediction of frailty. Front Public Health 2023;11.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  4. Leonardi M, Lee H, Kostanjsek N, Fornari A, Raggi A, Martinuzzi AMartinuzzi A, et al. 20 years of ICF-international classification of functioning, disability and health: uses and applications around the world. Int J Environ Res Public Health 2022;19.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  5. Middleton A, Fritz SL, Lusardi M. Walking speed: the functional vital sign. J Aging Phys Act 2015;23:314-22.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  6. Franklin DW, Wolpert DM. Computational mechanisms of sensorimotor control. Neuron 2011;72:425-42.
    Pubmed CrossRef
  7. Takakusaki K. Functional neuroanatomy for posture and gait control. J Mov Disord 2017;10:1-17.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  8. Cano-de-la-Cuerda R, Molero-Sánchez A, Carratalá-Tejada M, Alguacil-Diego IM, Molina-Rueda F, Miangolarra-Page JCMiangolarra-Page JC, et al. Theories and control models and motor learning: clinical applications in neuro-rehabilitation. Neurologia 2015;30:32-41.
    Pubmed CrossRef
  9. Profeta VLS, Turvey MT. Bernstein's levels of movement construction: a contemporary perspective. Hum Mov Sci 2018;57:111-33.
    Pubmed CrossRef
  10. Janson NB. Non-linear dynamics of biological systems. Contemp Phys 2012;53:137-68.
    CrossRef
  11. Latash M. There is no motor redundancy in human movements. There is motor abundance. Motor Control 2000;4:259-60.
    Pubmed CrossRef
  12. Latash M. Bernstein's papers in motor control. Motor Control 1998;2:1.
    Pubmed CrossRef
  13. Kuo AD, Donelan JM. Dynamic principles of gait and their clinical implications. Phys Ther 2010;90:157-74.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  14. Jeng SF, Liao HF, Lai JS, Hou JW. Optimization of walking in children. Med Sci Sports Exerc 1997;29:370-6.
    Pubmed CrossRef
  15. Apte S, Plooij M, Vallery H. Simulation of human gait with body weight support: benchmarking models and unloading strategies. J Neuroeng Rehabil 2020;17:81.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  16. Broscheid KC, Dettmers C, Vieten M. Is the Limit-Cycle- Attractor an (almost) invariable characteristic in human walking? Gait Posture 2018;63:242-7.
    Pubmed CrossRef
  17. Holt KG, Hamill J, Andres RO. Predicting the minimal energy costs of human walking. Med Sci Sports Exerc 1991;23:491-8.
    Pubmed CrossRef
  18. Holt KG, Saltzman E, Ho CL, Ulrich BD. Scaling of dynamics in the earliest stages of walking. Phys Ther 2007;87:1458-67.
    Pubmed CrossRef
  19. Holt KJ, Jeng SF, RR RR, Hamill J. Energetic cost and stability during human walking at the preferred stride velocity. J Mot Behav 1995;27:164-78.
    Pubmed CrossRef
  20. Cavanagh PR, Kram R. The efficiency of human movement--a statement of the problem. Med Sci Sports Exerc 1985;17:304-8.
    CrossRef
  21. Zarrugh MY, Todd FN, Ralston HJ. Optimization of energy expenditure during level walking. Eur J Appl Physiol Occup Physiol 1974;33:293-306.
    Pubmed CrossRef
  22. Steuer I, Guertin PA. Central pattern generators in the brainstem and spinal cord: an overview of basic principles, similarities and differences. Rev Neurosci 2019;30:107-64.
    Pubmed CrossRef
  23. Van Hooren B, Meijer K, McCrum C. Attractive gait training: applying dynamical systems theory to the improvement of locomotor performance across the lifespan. Front Physiol 2019;9:1934.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  24. Schranz C, Sperl M, Kraus T, Guggenberger B, Kruse A, Habersack AHabersack A, et al. Different gait pattern in adolescence with patellofemoral instability. Clin Biomech (Bristol) 2023;108.
    Pubmed CrossRef
  25. McCormick R, Vasilaki A. Age-related changes in skeletal muscle: changes to life-style as a therapy. Biogerontology 2018;19:519-36.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  26. Janssen I, Heymsfield SB, Wang ZM, Ross R. Skeletal muscle mass and distribution in 468 men and women aged 18-88 yr. J Appl Physiol (1985) 2000;89:81-8.
    Pubmed CrossRef
  27. Ikezoe T, Mori N, Nakamura M, Ichihashi N. Age-related muscle atrophy in the lower extremities and daily physical activity in elderly women. Arch Gerontol Geriatr 2011;53:e153-7.
    Pubmed CrossRef
  28. van der Krogt MM, Delp SL, Schwartz MH. How robust is human gait to muscle weakness? Gait Posture 2012;36:113-9.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  29. Kirkwood RN, Trede RG, Moreira Bde S, Kirkwood SA, Pereira LS. Decreased gastrocnemius temporal muscle activation during gait in elderly women with history of recurrent falls. Gait Posture 2011;34:60-4.
    Pubmed CrossRef
  30. Schmitz A, Silder A, Heiderscheit B, Mahoney J, Thelen DG. Differences in lower-extremity muscular activation during walking between healthy older and young adults. J Electromyogr Kinesiol 2009;19:1085-91.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  31. DeVita P, Hortobagyi T. Age causes a redistribution of joint torques and powers during gait. J Appl Physiol (1985) 2000;88:1804-11.
    Pubmed CrossRef
  32. Mills PM, Barrett RS. Swing phase mechanics of healthy young and elderly men. Hum Mov Sci 2001;20:427-46.
    Pubmed CrossRef
  33. Stewart JD. Foot drop: where, why and what to do? Pract Neurol 2008;8:158-69.
    Pubmed CrossRef
  34. Bhatt U, Shukla Y. Effects of gait modification strategies on loading of knee and spine in individuals with knee OA: a narrative review. Int J Health Sci Res 2022;12:402-8.
    CrossRef
  35. Tosserams A, Bloem BR, Nonnekes J. Compensation strategies for gait impairments in Parkinson's disease: from underlying mechanisms to daily clinical practice. Mov Disord Clin Pract 2022;10 suppl 2:S56-62.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  36. de Souza Júnior JR, Rabelo PHR, Lemos TV, Esculier JF, Barbosa GMP, Matheus JPC. Effects of two gait retraining programs on pain, function, and lower limb kinematics in runners with patellofemoral pain: a randomized controlled trial. PLoS One 2024;19.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  37. Wan Y, McGuigan P, Bilzon J, Wade L. The effectiveness of a 6-week biofeedback gait retraining programme in people with knee osteoarthritis: protocol for a randomised controlled trial. BMC Musculoskelet Disord 2023;24:984.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  38. Charlton JM, Eng JJ, Li LC, Hunt MA. Learning gait modifications for musculoskeletal rehabilitation: applying motor learning principles to improve research and clinical implementation. Phys Ther 2021;101.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  39. Khalaji Z, Nezakat Alhosseini M, Safavi Hamami S, Iwatsuki T, Wulf G. Optimizing motor learning in older adults. J Gerontol B Psychol Sci Soc Sci 2024;79.
    Pubmed CrossRef
  40. Stults-Kolehmainen MA, Blacutt M, Bartholomew JB, Gilson TA, Ash GI, McKee PCMcKee PC, et al. Motivation states for physical activity and sedentary behavior: desire, urge, wanting, and craving. Front Psychol 2020;11.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  41. Sattelmayer M, Elsig S, Hilfiker R, Baer G. A systematic review and meta-analysis of selected motor learning principles in physiotherapy and medical education. BMC Med Educ 2016;16:15.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  42. Gokeler A, Neuhaus D, Benjaminse A, Grooms DR, Baumeister J. Principles of motor learning to support neuroplasticity after ACL injury: implications for optimizing performance and reducing risk of second ACL injury. Sports Med 2019;49:853-65.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  43. Lewthwaite R, Wulf G. Optimizing motivation and attention for motor performance and learning. Curr Opin Psychol 2017;16:38-42.
    Pubmed CrossRef
  44. Wulf G, Lewthwaite R. Optimizing performance through intrinsic motivation and attention for learning: the OPTIMAL theory of motor learning. Psychon Bull Rev 2016;23:1382-414.
    Pubmed CrossRef
  45. Wulf G, Shea C, Lewthwaite R. Motor skill learning and performance: a review of influential factors. Med Educ 2010;44:75-84.
    Pubmed CrossRef
  46. Chiviacowsky S, Wulf G. Self-controlled feedback is effective if it is based on the learner's performance. Res Q Exerc Sport 2005;76:42-8.
    Pubmed CrossRef
  47. Wulf G, Chiviacowsky S, Schiller E, Avila LT. Frequent external-focus feedback enhances motor learning. Front Psychol 2010;1:190.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  48. Piccoli A, Rossettini G, Cecchetto S, Viceconti A, Ristori D, Turolla ATurolla A, et al. Effect of attentional focus instructions on motor learning and performance of patients with central nervous system and musculoskeletal disorders: a systematic review. J Funct Morphol Kinesiol 2018;3:40.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  49. Gose R, Abraham A. Looking beyond the binary: an extended paradigm for focus of attention in human motor performance. Exp Brain Res 2021;239:1687-99.
    Pubmed CrossRef
  50. Zhuravleva TA, Aiken CA. Adopting a holistic focus of attention promotes adherence and improves performance in college track and field athletes. Hum Mov Sci 2023;88.
    Pubmed CrossRef
  51. Ciraolo MF, O'Hanlon SM, Robinson CW, Sinnett S. Stimulus onset modulates auditory and visual dominance. Vision (Basel) 2020;4:14.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  52. Chouhan N, Shan R, Gupta M, Rashid S, Manhas M. Evaluation of preferred learning styles among undergraduate students of Government Medical College, Jammu. Natl J Physiol Pharm Pharmacol 2023;13:574-7.
    CrossRef
  53. Liao CM, Masters RS. Analogy learning: a means to implicit motor learning. J Sports Sci 2001;19:307-19.
    Pubmed CrossRef
  54. Paluska SA, Schwenk TL. Physical activity and mental health: current concepts. Sports Med 2000;29:167-80.
    Pubmed CrossRef
  55. Ahn AC, Tewari M, Poon CS, Phillips RS. The clinical applications of a systems approach. PLoS Med 2006;3.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  56. Saba L, Tagliagambe S. Quantitative medicine: tracing the transition from holistic to reductionist approaches. A new "quantitative holism" is possible? J Public Health Res 2023;12.
    Pubmed KoreaMed CrossRef

 

December 2024, 25 (3)