10대 청소년의 주의력과 기억능력에 미치는 정상기압 산소흡입 효과

NORMOBARIC OXYGEN($O_2$) ADMINISTRATION EFFECT ON ATTENTION AND MEMORY FUNCTION IN TEENAGE ADOLESCENTS

목 적：독일의 신경심리학자인 Moss 등의 1996년에서 1999년까지의 일련의 연구들에서 정상기압의 산소공급 후 정상 성인에서의 기억능력이 뚜렷하게 호전된다는 보고가 있었다. 그러나 아직까지 10대 청소년을 대상으로 한 연구는 없는 상황이다. 이에, 본 연구팀에서는 새롭게 개발된 산소흡입장치(Oxygen administration device)를 가지고 산소흡입이 청소년의 인지능력 향상에 도움이 되는지를 알아보기 위해 실험집단-위약집단-이중맹검법으로 평가하였다. 방 법：14세에서 17세까지의 청소년 23명을 대상으로 하였다. 학급성적 백분위 20%이상 50%미만에 해당하는 중-고등학생들을 대상으로 하였고, 정신과전문의가 평가하여 특정한 정신병리가 없고, 실험에 자발적 참여의지를 보인 청소년만을 연구에 참여시켰다. 주의력평가를 위해 사용 한 검사는 스트룹(stroop) 검사와 선로잇기(trail-making)검사, 연속수행검사(continuous performance test)였고, 기억능력의 측정을 위해서는 표준화된 기억평가척도(Memory Assessment Scale：MAS)를 사용하였다. 23명의 청소년을 무작위 배정하여 12명은 주의력검사와 기억능력 검사 10분전에 5분에 걸쳐 $O_2$를 공급하였고, 11명은 대조군으로 똑같은 기기에서 $O_2$ 공급원을 제거하여, 실내공기를 흡입하는 효과를 갖도록 하였다. 실험자나 피실험자 모두 실험군과 대조군 여부를 알지 못하도록 이중맹검 디자인으로 실시하였다. 결 과：1) 주의력평가：산소흡입 전후의 평균값 차이를 윌콕슨 순위 검사(Wilcoxon Signed Rank)로 평가한 결과, 흡입 전보다 4가지 주의력 평가 소검사들에서 통계적으로 유의한 호전 양상을 보여주었고, 공기흡입 전후의 평가에서는 3가지 소검사에서 호전된 양상을 보여 주었다. 단순주의력 평가에서는 산소흡입군과 공기흡입군 모두 능력의 향상을 보였으나, 간섭이 있는 주의력 검사에서는 산소흡입군만이 유의한 호전을 보였다. 또한 처치 전후의 변화율((치료후값-치료전값)/치료전값 *100)을 계산하여, 산소군과 공기군 간의 통계적 유의성을 평가한 결과, 공기 흡입군에 비해 산소흡입군이 스트룹 검사의 간섭시행, 그리고, 선로잇기검사의 B부분의 수행에서 유의한 차이를 보여, 산소흡입이 전두엽의 수행능력과 관련된 주의력의 호전에 보다 유의한 기여를 할 가능성이 있음을 보여주었다. 2) 기억능력평가：16가지의 기억능력 평가 도구 소척도값 중에서, 산소흡입군은 흡입 전에 비해 11개의 소검사 항목들에서 보다 우수한 수행을 보여 주었고, 공기흡입군은 7개 영역에서 유의한 호전이 있었다. 처치전후의 각 소척도 값의 변화율을 계산하여, 산소군과 공기군 간의 통계적 유의성을 평가한 결과, 단기기억소척도의 점수에서만, 두 군간에 유의한 통계적 차이가 발견되었다. 결 론：주의력과 기억능력에 미치는 산소효과를 검증하기 위해, 대조군비교-이중맹검 임상실험을 실시하여, 반복검사로 인한 효과, 위약효과 등을 배제하였다. 그 결과 양쪽 검사 모두에서 어느 정도의 반복검사 및 위약효과가 확인되었으나, 주의력에서는 전두엽의 실행능력(executive function)과 관련되는 검사들에서 산소흡입이 특이한 효과를 보여준다는 것이 확인되었고, 기억능력에서는 단기기억능력 평가에서 산소흡입군이 대조군보다 유의한 효과를 보여주는 것으로 평가되었다. 이러한 연구결과는 산소흡입이 전두엽과 관련된 수행능력, 작동기억능력 향상에 도움이 될 가능성이 있음을 시사하는 결과라고 생각된다.

Objectives：This study was conducted to investigate the effect of oxygen on attention and memory functions in healthy adolescents. Methods：The participant subjects were recruited from local advertisement. All subjects are students attending ordinary middle and high school. Their degree of achievement was average or below average. Before the study, its nature and purpose were fully explained to the patients and their parents, and a written informed consent was obtained from each child's parent and a written assent from each child for entire the procedure. The Ethics Committee and Clinical Research Committee of Gyeongsang National University Hospital approved the protocol. For baseline assessment, all subjects received tests for attention and memory. All tests were conducted by a certified psychologist. Stroop test, continuous performance test and trail making test A and B were used for evaluation of attention. As memory tests, we used memory assessment scale(MAS), standardized memory assessment tools. Ten to fourteen days after initial assessments, same tests was applied to the same subjects after prior 5 minute oxygen inhalation. Results：1) Attention test：Improved performances in trail making part B, and stroop test were found in normobaric oxygen inhalation group compared to air inhalation group. Improved reaction time in those tests seemed to reflect the enhanced executive prefrontal activity. 2) Memory test：More words and digits memorization were found in short-term memory subscale score in MAS in oxygen inhalation group compared to air inhalation group. This finding suggested the improved working memory function after oxygen inhalation. Conclusion：Though interpreted cautiously, these results suggested that normobaric oxygen inhalation could enhance executive function and working memory of prefrontal lobe. Further study, however, should be performed to investigate the mechanism of effects of oxygen on cognitive enhancement.