나이에 따른 전두엽 기능의 변화 : 인지기능의 변화를 중심으로 = Cognitive changes in the frontal lobes across the lifespan

국문 초록 (Abstract)

전두엽은 출생 이후 10대 후반까지 계속 발달하고, 나이가 들어감에 따라 가장 먼저 그 기능이 퇴화한다. 본 연구는 전두엽의 다양한 기능들이 전 생애에 걸쳐 어떤 변화 양상을 나타내는가를 인지 과제의 수행을 통해서 살펴보고자 수행되었다.
6세 아동 30명(남자 15명, 여자 15명)과 9세 아동 30명(남자 13명, 여자 17명), 대학생 30명(남자 14명, 여자 16명), 50대 중년 27명(남자 10명, 여자 17명)및 70대 노인 30명(남자 15명, 여자 15명)이 연구에 참여하였다. 전두엽 기능 중 집행 기능을 평가하기 위해 배외측 영역을 평가하는 7가지 검사, 내측 영역을 평가하는 1가지 검사 및 복측 영역을 평가하는 2가지 검사를 실시하였고 운동 기능을 평가하기 위해 3가지 검사를 실시하였다.
연구 결과, 전두엽의 배외측 영역에서 담당하는 주의집중능력, 작업기억능력, 언어 유창성, 시공간적 추론능력 및 개념형성 능력은 아동기에서 대학생 시기까지 점차 향상되나 그 이후로는 나이가 증가함에 따라 점차 저하된다는 사실이 밝혀졌다. 그러나 같은 배외측 영역이 담당하는 분배적 주의집중능력(divided attention)은 6세부터 대학생까지 수행이 증가하여 중년까지 지속되다가 50대 이후로 노인이 되면서 점차 능력이 감소하는 것으로 밝혀졌고, 시각적 자극을 분석하고 구성하는 능력과 규칙을 학습하고 행동을 계획하며 계획에 따라 순차적으로 일을 처리하는 기능들은 6세와 9세 아동기 사이에 향상된 후 대학생시기와 중년기까지 유지되다가 그 이후가 되어서야 저하되는 것으로 밝혀졌다.
자동화된 반응을 억제하고 융통성 있게 적절한 반응을 선택하는 전두엽의 내측 영역의 기능은 배외측 영역의 일부 기능처럼 아동기부터 대학생 시기까지 향상되었고, 대학생 이후로 나이가 증가함에 따라 점차 저하되는 양상을 나타냈다. 반면 충동을 억제하는 능력과 정서에 입각한 의사 결정 능력을 담당하는 복측 영역의 기능은 대학생시기가 되어야 비로소 본격적으로 발달하고 중년기까지는 그 수준을 유지하다가 그 이후로 저하되는 것으로 밝혀졌다.
운동 능력 중에서 정교하고 빠르게 손을 움직이는 능력은 연령이 증가함에 따라 발달하여 대학생 시기에 최고조에 이른 후 중년까지 유지되다가 노인이 되면서 퇴화하는 반면, 손의 힘은 대학생 시기에 최고조에 이른 뒤 노인이 될때까지도 변화하지 많은 것으로 밝혀졌다.
나이에 따른 배외측 영역 검사들 간의 상호관련성의 변화를 살펴본 결과 6세 아동기에서부터 대학생시기까지에는 일부 검사들 간의 상관관계만이 발견되었으나, 중년기와 노년기에서는 검사들 간의 상관관계가 2배 이상 증가한다는 사실이 밝혀졌다. 검사들간의 상관관계가 나이에 따라 증가한다는 사실은 특정 인지기능을 담당하는 신경기제가 노화에 따라서 독립적으로 기능하지 못하고 다른 신경기제의 도움을 받는다는 탈분화 가설(dedifferentiation hypothesis; Lindenberger ＆ Baltes, 1994)을 지지한다.
본 연구 결과는 전두엽이 담당하는 인지기능들이 그 기능을 담당하는 전두엽의 하위영역별로 각각 다른 발달경로를 거친다는 사실을 시사한다. 그러나 같은 배외측영역이 담당하는 인지기능들 중에서 다른 발달 경로를 지닌 세 종류의 인지기능들이 발견되었다는 사실은 기존의 하위영역 분류에서 더 나아간 좀 더 세부적인 전두엽 영역의 분류가 전두엽의 인지기능 연구를 위해서 필요함을 시사한다,

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The frontal lobes begin to develop after birth until the late teens. With aging, however, it is the first to degenerate among all the cortical areas. This study was conducted to examine how cognitive functions in the frontal lobes change across the lifespan.
The subjects were 60 aged 6 (15 males, 15 females) and aged 9 (13 males, 17 females) children, 30 college students (14 males, 16 females), 27 middle-aged adults (10 males, 17 females), and 30 older adults (15 males, 15 females). They were given seven dorsolateral prefrontal area, one medial frontal area, and two ventral prefrontal area tests to evaluate executive functions of the frontal lobes. In addition, three motor tests were conducted to analyze the motor functions of the frontal lobes.
The results for the tests were as follows. In dorsolateral prefrontal area, five abilities (attention, working memory, verbal fluency, visuospatial reasoning, and concept formation abilities) were found to improve from childhood until early adulthood only, and henceforth gradually declined with the age. The development of the divided attention ability was similar with that of the above abtlities, except that the aptitude sustained until middle adulthood before it started to degenerate. Visuoconstructive function, deducing rules, planning of behavior to attain the goal, and self-monitoring abilities, on the other hand, only enriched during the childhood and maintained until middle adulthood before they also began to deteriorate.
The medial frontal area, which serves the automatized responses and select more appropriate responses abilities, improved from childhood to early adulthood and then declined gradually with the age. The capabilities of ventral prefrontal area, which are the impulse control and the emotion-based decision making, enhanced starting early adulthood but declined after middle adulthood.
For the motor functions, it was found that the fast and dextrous manual movements developed with the age and reached its peak at the early adulthood. It then slowly deteriorated after middle adulthood. However, the hand strength reached its peak during early adulthood and did not change until late adulthood.
The correlations among the tests for the dorsolateral prefrontal areas showed different features according to the age groups, In other words, significant correlations among the tests were found for the subjects in the childhood and early adulthood. However, they doubled for the middle and late adulthood. This age-related increase in correlations across tests reflect an age-related difficulty in engaging specialized neural mechanism, which is consistent with the dedifferentiation hypothesis (Lindenberger ＆ Baltes, 1994).
These results suggest that the cognitive functions in the frontal lobes have different developmental trends according to the subareas of the frontal lobes that serve the specific cognitive functions. However, among the cognitive functions that the dorsolateral prefrontal area serves, three types of cognitive functions which have different developmental trends were found. This suggests that the new areas classification of frontal lobes which has more details than the previous subarea classification is needed to study the cognitive function of the frontal lobes.|

목차 (Table of Contents)

• 목차 = iii
• Ⅰ. 서론 = 1
• Ⅱ. 이론적 배경 = 5
• 1. 전두엽 기능 = 5
• 1) 전두엽의 하위영역과 기능 = 5
• 2) 집행기능과 운동기능 = 8
• 2. 전두엽 기능의 발달 = 10
• 1) 신경생리학적 발달과 신경해부학적 발달 = 10
• 2) 인지기능적 발달 = 12
• (1) 영아기 = 13
• (2) 유아기와 아동기 = 15
• (3) 청년기 = 16
• 3. 전두엽 기능의 퇴화 = 18
• 1) 신경생리학적 퇴화와 신경해부학적 퇴화 = 18
• 2) 인지기능적 퇴화 = 21
• 4. 전두엽 기능 평가의 필요성 = 24
• 5. 전두엽 기능을 평가하는 신경심리학적 도구 = 26
• Ⅲ. 연구 목적과 연구 문제 = 29
• Ⅳ. 방법 = 30
• 1. 연구대상 = 30
• 2. 검사도구 = 32
• 1) 전두엽 기능 검사 = 32
• (1) Digit Span Test (DST) = 32
• (2) Rey-Osterrieth Complex Figure Test (RCFT) 모사 = 33
• (3) Contrasting Program = 33
• (4) Go-No Go Test = 33
• (5) Controlled Oral Word Association Test (COWAT) = 33
• (6) Korean-Color Word Stroop Test (K-CWST) = 34
• (7) Trail Makig Test (TMT) = 35
• (8) Tower Test = 36
• (9) Sorting Test = 36
• (10) Spatial Reasoning Test (SRT) = 38
• (11) Iowa Gambling Test (IGT) = 39
• (12) Finger Tapping Test (FTT) = 40
• (13) Grip Strength Test (GST) = 40
• (14) Grooved Pegboard Test (GPT) = 40
• 3. 절차 = 43
• 4. 분석방법 = 43
• Ⅴ. 결과 = 44
• 1. 전두엽 기능 검사의 집단간 비교 ： 변량분석 = 44
• 2. 나이에 따른 전두엽 기능의 변화 ： 경향분석 = 50
• 3. Iowa Gambling Task 수행 시 나타난 나이에 따른 전두엽 기능의 변화 ： 변량분석과 경향분석 = 56
• 4. 배외측 영역 검사들 간의 상관관계 = 60
• Ⅵ. 논의 = 67
• 참고문헌 = 79
• Abstract = 93
• 감사의 글 = 96