Effects of Total Sleep Deprivation on Fine Motor Performance

전수면박탈이 정상인의 미세운동수행 능력에 미치는 영향

Objectives: The purpose of this study is to investigate the effects of 38-hour sleep deprivation on fine motor performance. The Motor Performance Series (MPS) in the Vienna Test System (computerized neurocognitive function tests) was used in this study. Methods: Twenty four subjects participated in this study. Subjects had no past history of psychiatric disorders and physical illness. Subjects had normal sleep-waking cycle without current sleep disturbances and were all right-handed (Annett's Hand Preference Questionnaire: above +9 points). To minimize the learning effects, familiarization with the Vienna Test System was performed one day before the study. Subjects were to get up at 6:00 in the morning after getting enough sleep according to his or her usual sleep-wake cycle. After awakening, subjects remained awake for 38 hours under continuous surveillance. During two consecutive study days, the subjects tested MPS at 7 AM and 7 PM each day, which means the MPS was done four times in total. During the experiment, anything that could affect the subjects' sleep such as coffee, tea, alcohol, a nap, tiring sports, and all medications were prohibited. Results: In MPS, the fine motor functions of both hands decreased after 38 hours of sleep deprivation. The decrement in motor performance was prominent in the dominant right hand. In the right hand, the total number of tapping was reduced (p<.005), and the number of misses (p<.05) and the length of misses (p<.05) of line tracking, the total length of inserting a short pin (p<.01), the total length of inserting a long pin (p<.05), and the number of misses in aiming (p<.05) increased. Such performance decrement was distinct in the morning sessions. Conclusions: These results suggest that fine motor performance decrement during sleep deprivation is predominant in the right hand, which exerts maximal motor function. The finding of decrement in motor function in tapping during sleep deprivation also suggested that the time required for exhaustion of muscles is shortened during sleep deprivation. More deterioration of motor performance was shown in the morning, which could be explained as circadian rhythm effects.

목 적 : 일상생활에서 하루 밤의 수면박탈은 흔히 있을 수 있다. 저자들은 전산화 신경인지검사를 통하여 38시간의 수면 박탈이 상지의 미세 운동수행능력에 어떠한 변화를 주는지를 연구하고자 하였다. 방 법 : 고려대학교 의과대학에 재학중인 학생중 정신적, 신체적으로 건강한 지원자 24명(M:F=21:3, mean age : $24.67{\pm}1.37$)을 대상으로 하였으며 모두 오른 손잡이었다. 또한 수면일지를 작성하게 하여 평소에 수면부족을 보이는 군은 배제하였다. Vienna Test System에서 나타날 수 있는 학습효과를 최소화하기 위하여 검사 하루 전에 미리 같은 검사를 시행하였다. 검사 전날 밤에 피험자들은 충분한 수면을 취하였으며, 검사 당일 오전 6시경에 기상하였다. 실험 첫날 오전 6시부터 다음날 오후 8시까지 38시간동안 수면을 박탈하였으며, 검사 첫날과 둘째 날의 오전 7시와 오후 7시, 총 4차례 Vienna Test System중 Motor Performance Series를 시행하였다. 실험기간 중에 모든 피험자에게 수면에 영향을 줄 수 있는 약물의 복용은 금지되었으며, 과도한 운동도 금지되었다. 자료는 SPSS를 이용하여 피험자당 4회 시행한 검사 결과를 Repeated ANOVA를 시행하였으며, 일중리듬을 고려하여 각 아침, 저녁 session끼리의 검사 결과를 paired t-test를 시행하여서 비교하였다. 결 과 : Motor Performance Series에서 수면박탈에 따라서 상지의 오른손의 운동 기능에 있어 수행능력의 저하가 나타났다. 각 소검사를 보면 tapping의 total number(p<.005), line tracking의 number of misses(p<.05), length of misses (p<.05), inserting short pin의 total length(p<.01), inserting long pin의 total length(p<.05), aiming의 number of misses (p<.05)에서 통계적으로 유의미한 기능의 저하가 나타났다. 결 론 : 이상의 결과는 38시간의 수면박탈만으로도 유의미한 운동기능의 저하가 나타난다는 것을 보여준 것이며, 특히 가장 예민하게 미세 운동기능을 발휘할 수 있는 우세한 오른손에서 기능저하가 나타났다. Inserting long pin보다는 inserting short pin 검사에서 기능이 저하되었고, line tracking, aiming에서 검사 결과의 수행 저하가 두드러진 것으로 보아서, 미세한 운동기능일수록 영향을 많이 받는다고 할 수 있겠으며, line tracking에서 전체 검사 시간은 감소되며, 수행에서 실수가 늘어난 것으로 보아, 수면박탈에 따라서 조급한 수행이 이루어진다고 보여진다. 또한 주어진 32초간의 시간 안에 최대한의 속도로 펜을 두드리는 tapping 검사에서 두드러진 저하를 보인 점에서, 수면박탈에 의하여 근육의 피로가 쉽게 나타난다고 생각 할 수 있겠다.