중·노년의 홍삼복용이 심폐능력과 인지능력에 미치는 영향
최종환, 김현준(충북대), 김현주(충북대 대학원)
뇌의 신경생리학적 기초를 바탕으로 한 정보처리 능력은 인지능력을 이루는 중요한 요인이다. 일반적으로 인지능력은 기억력, 주의력, 감각력, 판단력, 분석력, 추리력을 포함하는 정보처리 속도(단계)에 관계 된 능력이라고 할 수 있다. 이러한 정보처리 능력은 뇌의 신경생리학적 기초를 바탕으로 한다. 구체적으로, 산소와 glucose의 공급을 받아 뇌의 뉴런(neuron)이 전기화학적인 활동을 함으로써 정보가 처리된다. 정보처리 능력은 인체의 효율적 생리대사와 밀접한 관계를 가지고 있고, 또한 원활한 생리대사는 높은 신체적성(체력)에 직접 영향을 준다. 그러므로 신체적성은 인지적 정보처리 능력과 관계가 높다. 따라서 이러한 신체적성과 인지능력은 일상생활에도 커다란 영향을 끼친다고 볼 수 있다. 특히 중년이후, 노화에 따른 신경생리적 기능의 악화와 함께 신체적성, 심폐기능과 뇌기능(정보처리 능력)의 약화가 인지능력의 쇠퇴를 초래하여, 삶의 질이 떨어지는 인간생활을 야기시킨다. 그런데 인삼의 효능은 신체적성(체력)의 향상은 물론 뇌의 기능에도 긍정적인 영향을 끼친다고 연구보고 되었다. 그렇다면 과연 인삼의 효능이 심리적 기능과 뇌기능이 급격히 떨어지는 중년이후의 노인들에게도 나타날까?
사실, 인간이 나이가 들어감에 따라 전반적인 생리적 체계의 쇠퇴와 함께 뇌의 인지적 기능도 현저히 쇠퇴된다. 개성이나 언어구사 능력정도의 요소들은 나이가 들더라도 크게 변하는 것은 없다. 그러나 뇌의 기능인 정신성 운동과 인지적 과제 수행능력은 나이와 함께 점점 떨어지고 있다는 사실은 명백하다(반응시간, 제자리 손가락 두드리기, WAIS-인지능력검사, 등). 특히 정보처리속도와 관계 깊은 반응시간(손가락 반응시간)에 있어서의 쇠퇴는 더욱 심하다. 반응시간은 환경적인 자극에 대한 정신성 운동기능으로써 개인의 반응속도라 볼 수 있다. 실제로, 선택반응시간에 관한 과제가 복잡하면 할수록 신체적성과 생리적 기능이 약화된 노인들에 있어서 반응할 수 있는 능력이 더욱 쇠퇴되어 졌다고 여러 연구에서 나타났다(Choi, 1995; Cerella, Poon와 Williams, 1980; Spirduso와 Choi, 1993; Spirduso, 1995). 또한, 신체적성과 노인의 인지능력은 유의한 상관관계가 있다고 밝혔다. 그러나 이와같은 상관관계는 단순 기능 보다는 단지 복잡한 인지기능을 위한 과제에서(Dustman 등, 1994), 자동적인 인지기능 보다는 의도적인 노력과 함께하는 인지기능을 위한 과제에서(Chodzko-Zajko, 1991; Chodzko-Zajko와 Moore, 1994), 혹은 기억력과 같은 기능보다는 단지 정보처리속도와 같은 인지기능과 같은 과제에서(Spirduso, 1980; Thomas 등, 1993) 높게 나타났다.
신체적성과 인지능력의 관계는 수년이상 상당한 관심을 끌어왔다. 고혈압이나 심장혈관계통의 질병을 앓고 있는 사람들이나 노인들에게 있어서 인지능력의 기능이 떨어진다. 그리고 일시적인 질병을 앓고 있는 젊은 사람들에 있어서도 약간 그 효율성이 떨어진다. 반면에, 유산소성 운동을 통하여 높은 신체적성을 갖고 있는 사람의 인지능력은 신체적성이 낮은 사람의 인지능력과 비교되었을 때, 신체적성이 높은 사람의 인지능력이 항상 높게 나타났다. 특히, 정보처리속도, 기억력, 주의력, 지각적인 처리, 그리고 정신성 운동의 통제와 같은 인지능력에서 신체적성과 더욱 관계가 깊다. 이와같은 인지능력과 신체적성의 이론을 설명하는 기본적 mechanism은 신체적성 수준이 효율적인 뇌혈류 순환과 산소공급의 향상과 밀접한 관계가 있다는 것이다. 즉, 습관적인 운동을 통한 체력의 향상은 뇌의 인지적 활동영역에서 효율적으로 혈류의 순행을 돕고, 산소 공급을 향상시킴으로써 뇌기능을 유지한다는 가정이다. 실제 신경생리학적인 증거에 의하면, 동물실험에서 운동과 유의한 관계의 변화는 운동-감각의 대뇌피질에 증가된 혈액의 흐름을 보였다는 것이고(Gross 등, 1980), 뇌의 모세혈관을 증가시켰다는 것이며(Black, 외, 1991), 그리고 나아가서 신경세포나 신경물질 대사의 기능에 긍정적인 효과를 주었다는 것이다(Brown 등, 1979; Dustman 등, 1990). 한편, 인간을 대상으로 한 실험에서 두뇌의 mechanism에 관한 운동의 영향은 신체적성과 인지능력과의 관계를 지지하는 긍정적인 효과를 보였다. 이는 운동을 통한 체력의 유지가 두뇌의 효율적 혈액순환과 인지적 기능에 유의한 관계를 가지고 있다고 시사하는 것이다(Hedlund 등, 1962; Spirduso, 1995).
한편, 비록 인간의 인지능력이 나이와 함께 쇠퇴된다지만, 좋은 영양과 약물은 뇌기능에 간접적으로 영향을 주어, 인지적 기능의 노화를 지연시키도록 도울 수 있다. 이는 인체의 생리체계와 신경생리학적 반응에 영향을 주어 가능하다. 인삼이 체력이나 심폐기능, 그리고 뇌기능에 긍정적인 영향을 끼친다는 연구 결과들이 여러 연구자들에 의해 보고되었다. 건강한 성인남자에게 인삼을 복용시키면 근력과 anaerobic power를 향상시키고 운동과 함께 인삼의 복용은 더욱 근력과 anaerobic power을 더욱 향상시킨다고 보고했다(Cherdrungsi와 Rungroeng, 1995). 운동선수들을 대상으로 근지구력과 심폐능력에 미치는 영향을 조사한 연구에서는 인삼의 복용이 이들 두 체력 요인에 긍정적으로 영향을 끼쳤다고 보고했다(김규완, 1981; 유승희 외 2인, 1988).
또한 인삼과 뇌기능에 관계된 연구도 이루어졌다. 일반적으로 뇌조직은 자동조절기에 의하여 일정한 혈액공급을 받아 동맥혈로부터 산소와 에너지원으로 glucose를 공급받아 뇌기능이 유지되므로, 혈액공급에 장해가 일어나면 뇌가 저산소증이 되며 신경세포의 기능 유지에 이용되는 에너지의 부족으로 심한 중추신경성 병변을 나타낸다고 한다(Carcia & Conger, 1982; Davis & Carlsson, 1973; MacMillan, 1987). 이러한 뇌기능과 인삼에 관한 연구에서, apomorphine 투여에 의하여 유발된 stereotyped sniffing behavior에 대하여 인삼의 조사포닌, panaxatriol 및 Rg1 투여군이 현재 사용되고 있는 뇌기능 개선제와 유사한 증가 양상을 나타내어 인삼사포닌 성분이 뇌기능 개선제로서의 응용 가능성을 시사했고(이순철, 1993), 인삼 saponins은 저산소증 마우스의 뇌 신경세포수 감소의 완화 작용이 있어 CO 중독으로 인한 뇌 저산소증 발생시 뇌보호 효과를 가질 것이다(조금희, 1992)라고 했으며, 고령화 동물의 기억장해를 개선하는 경향이 있다(Saito et al., 1989)고 하였다. 또한 인삼 복용이 손상된 신경세포의 성장을 촉진 및 axon의 수와 분지를 증가 시켰고(Saito, 1980), 중추신경 활성화 작용(Nabata 등, 1973), 기초대사 항진작용(Yokozawa et al, 1985) 등이 종합적으로 나타나 고령화 및 CO중독에 의한 저산소증으로 나타난 신경세포 감소를 방지하는 작용에 기여한다고 하였다(신정희 등, 1992). 金子 仁 등(1984)은 뇌기능에 있어서 뇌동맥경화증상을 보이는 환자들을 대상으로 고려 인삼을 투여시킨 결과, 그증상을 완화, 개선시키고 HDL Cholesterol의 증가와 총지질의 수치를 낮추는 효과를 경험했다. 이외에도 동맥경화증의 환자나 당뇨병의 환자들에게도 인삼을 투여하여 어지러움증이나 현기증의 증상이 개선되었음을 발견하였다. 지금까지 열거한 인삼의 효능을 요약하면, 인삼이 뇌세포나 뇌혈관에 직접적인 영향을 주는 것 이외에도, 심혈관의 기능과 전체적인 신체적성의 향상에도 영향을 주어 뇌의 기능유지에 도움이 되었다고 볼 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 운동을 통한 노인들의 체력 향상이 인지능력에 영향을 끼치고, 또한 인삼의 효능도 신체적성 및 뇌의 기능 유지 및 향상에 실질적인 도움이 되리라는 사실을 시사하고 있다. 즉, 인삼이 뇌세포나 뇌혈관에 긍정적인 영향을 끼친 것 이외에도, 인삼복용을 통한 신체적성의 향상은 심폐기능을 향상시키고 원활한 혈류와 증가된 산소공급을 유도할 수 있다. 나아가서 향상된 혈류와 산소공급은 뇌세포를 포함한 뇌의 모든기능을 보호 및 유지할 수 있다고 볼 수 있다. 그렇지만, 비록 인삼 복용을 통한 실험에서 인삼이 신체적성과 뇌의 기능에 긍정적인 영향을 미친다고 밝혔지만, 인삼복용이 노인들의 뇌기능과 직접 관계 있는 인지능력(심리적 기능검사 이용)에 영향을 끼쳤다는 실험의 결과보고는 아직 없었다. 따라서, 인삼복용이 인지능력에도 긍정적인 영향을 끼치리라 사료되므로, 이를 임상실험하여 연구하는 것은 중요한 의미가 있다.
그러므로, 본 연구에서는 홍삼 복용이 중년 및 노년층의 인지능력에 미치는 영향을 알아보기 위해, 첫째 중년과 노년을 구분하여 홍삼복용이 인지능력(정보처리속도 및 인지력검사)에 어떻게 영향을 미치는지를 알아보았고, 둘째 홍삼복용이 운동과 함께 어떠한 synergy 효과를 가지고 인지능력에 영향을 주었는지 비교분석하였다.
연구 방법
연구 대상자
본 연구의 대상자는 학내·외 광고를 통하거나 개인적인 접촉에 의해 자발적으로 연구에 참여한 64명의 여자 노인들로 하였다. 이들은 총 8개의 집단으로 구성되었는데, 1) 신체활동 프로그램에 참여하며 인삼을 복용한 55세∼64세이하 집단(8명), 65∼74세이하 집단(8명), 2) 신체활동 프로그램에 참여만하고 인삼을 복용하지 않은 55세∼64세이하 집단(8명), 65∼74세이하 집단(8명), 3) 신체활동 프로그램에 참여하지 않으며 인삼만 복용한 55세∼64세이하 집단(8명), 65∼74세이하 집단(8명), 4) 신체활동 프로그램에도 참여하지 않고 인삼도 복용하지 않은 55세∼64세이하 집단(8명), 65∼74세이하 집단(8명)으로 나누어 졌다. 이중 신체활동을 실시한 노인들은 일주일에 3회 실시하는 노인 신체활동 프로그램에 적극적으로 참여를 희망한 자들로서, 평상시에 규칙적인 신체활동에 참가한 적이 없는 사람들이었으며, 인삼 복용자들의 경우, 인삼의 단독 투여를 원칙으로 하였다. 이 들의 신체적 특성은 표-1>과 같다.
표-1> 대상자의 신체적 특성
Group
N
age(yr)
(M ± SD)
Ht(cm)
(M ± SD)
Wt(kg)
(M ± SD)
운동 + 인삼
(A 집단)
60∼65세이하
8
62.2±2.5
150.30±4.1
56.29±9.3
66∼74세이하
8
69.2±2.4
147.53±3.8
54.00±7.5
운동
(B 집단)
60∼65세이하
8
61.9±1.9
151.25±2.9
58.75±5.9
66∼74세이하
8
69.1±1.2
146.75±2.1
54.19±9.2
인삼복용
(C 집단)
60∼65세이하
8
61.0±2.4
150.25±3.1
59.15±8.7
66∼74세이하
8
70.2±2.5
148.29±2.4
55.84±4.5
통제집단
(D 집단)
60∼65세이하
8
60.9±2.4
152.45±3.2
57.3±9.4
66∼74세이하
8
69.8±2.3
145.75±4.3
53.4±7.2
연구 설계
본 연구설계를 도식화하면 다음과 같다.
표-1> 연구 설계
0주 6주 12주
A 집단
사
전
검
사
1주에 3회, 1회당 70∼80분간의 신체활동 + 1일에 9캡슐의 인삼복용
사
후
검
사
B 집단
1주에 3회, 1회당 70∼80분간의 신체활동
C 집단
1일에 9캡슐의 인삼복용
D 집단
비신체활동+ 비인삼복용
* 측정항목 : SRT, CRT, Digit Span, Block-design, DSS, Trail-making.
표-1>에 제시한 바와 같이 전체 집단을 사전 검사한 후 A집단(신체활동 + 인삼)은 주 3회 10주간의 신체활동과 1일 9캡슐의 인삼을 12주간 복용한 후 인지능력을 알아보기 위한 과제의 사후 검사를 실시하였고, B집단(신체활동)은 10주간의 신체활동 프로그램에만 참가하였으며, C집단(인삼)은 신체활동을 하지 않고 인삼만 10주간 복용하였다. D집단(통제)은 신체활동에도 참여하지 않고 인삼도 복용하지 않았다. 또한, 각 집단은 55-64세 이하, 65-74세이하 집단으로 각각 나누었다. 본 연구에 이용된 인삼은 한국담배인삼공사가 제조한 홍삼분말 캡슐로 1캡슐안에는 홍삼(6년근) 분말이 0.3g 들어 있다. 한편 노인의 신체활동 프로그램은 큰 피로나 장해를 수반하지 않으면서 즐거움이 따르도록 구성하였고, 건강에 관련된 체력요인인 근력, 심폐지구력, 유연성, 그리고 신체지방율에 효과적인 신체활동을 포함하였다.
연구 내용 및 방법
1) 메디컬 체크
(1) 문진
연구에 참여를 원하는 대상자들이 신체활동을 실시하더라도 건강상에 문제가 없는지를 점검하기 위하여 최근의 건강상태, 가족의 병력 상태, 최근 1년동안의 병원 진료 내용, 복용하는 약품들, 낙상 경험의 유·무, 그리고 수면상태 등을 자세히 문진하여 기록한 후 위험이 있다고 판단된 대상자들을 제외시키고 신체활동을 시켰다.
(2) 혈압의 측정
안정시의 혈압을 측정하였다.
2) 신체 계측
피검자들의 신장과 체중을 측정하였다.
3) 신체활동의 강도
본 연구에서는 신체활동 직후에 손쉽게 이용할 수 있는 심박수(HR)와 운동자각도(RPE)를 수시로 측정하여 Karvonen 공식을 이용한 60-70%의 강도의 목표심박수와 RPE 13-15(약간 힘듦과 힘듦)을 유지하도록 노력하였다.
측정 항목 및 방법
손가락 반응시간
이 검사는 인지적 정신성운동 능력을 알아보는 정보처리속도의 가장 대표적인 검사로써 근·신경계의 통합시간을 배제하기 위해 근육운동을 최소한으로 줄여 중추적인 정보처리 시간의 역할을 알아보기 위한 측정방법이다. 이 검사는 Computer program(Shea, 1993)을 이용하여 실시하였다. Computer monitor 위에는 네 개의 각각 동그라미 안에 D, F, J, K가 나타나고, 동그라미 위에 막대기 표시가 각 처음에는 한 개, 두번째는 두 개가 각 10회씩, 총 20회 제시된다. 이때, 제시된 막대기의 의미는 동그라미 안에 빛자극이 나타날 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 제시된 막대기 중 한곳의 동그라미 안에 빛자극이 나타나면, 이때 왼쪽 손가락의 중지는 D키보드를, 인지는 F키보드를 누르도록 하고, 또한 오른쪽 손가락의 인지는 J키보드를, 중지는 K키보드를 기능한 한 빠르게 누르도록 했다. 피험자들이 이러한 반응동작에 적응이 되도록 여러번 연습했다.
손가락 단순 반응(SRT)은 computer monitor에서 막대기가 동그라미 위에 하나가 제시되며, 그 제시된 동그라미 안에서 각 10회씩 빛자극이 나타나게 된다. 이때 가능한 한 빨리 손가락으로 해당하는 키보드를 누르게 한다. 1/1000초 단위로 빛자극에 관한 반응을 각 10회 측정하여 평균을 반응시간으로 하였다. 이때 다른 키보드로 반응을 하였을 경우에는 Computer에서 삭제되어 기록되어졌다.
손가락 선택 반응(CRT)은 computer monitor에서 막대기가 동그라미 위에 두개 제시되며, 두개 중 하나에 빛자극이 각 10회씩 나타나면 가능한 한 빨리 손가락으로 빛자극이 나타난 키보드를 누르게 한다. 1/1000초 단위로 빛자극에 관한 반응을 각 10회 측정하여 평균을 반응시간으로 하였다. 이때 다른 키보드로 반응을 하였을 경우에는 Computer에서 삭제되어 기록되어졌다.
숫자 외우기(Digit Span)
이 검사는 웨슬러 성인 지력 검사(WAIS)의 세부항목의 청각적 단기기억과 주의력을 측정하는 검사로써, 바로 따라 외우기 7문항과 거꾸로 따라 외우기 7문항, 각 문항은 시행 1, 2로 구성되어 있는데, 연구자가 숫자를 1초에 1자씩 불러주고 각 시행의 마지막 숫자의 음조를 약간 낮추어 불러주면 피검자가 정확하게 따라 말하는 것이다. 어떤 문항이든 시행 1, 2 둘다 실패한 경우 검사를 중지하며 채점은 피검자가 두 시행을 모두 성공하면 2점, 한 시행만 성공하면 1점, 모두 실패하면 0점을 주어 숫자 외우기의 총 득점은 28점이 된다.
토막짜기(Block-design)
이 검사는 웨슬러 성인 지력 검사(WAIS)의 세부 항목으로써, 지각구성능력과 공간적 표상능력, 시각-운동 협응능력을 측정한다. 9개의 문항으로 구성되어 있으며, 모형이 그려진 9장의 카드와 9개의 나무토막(두면은 빨강-두면은 흰색이 반씩 칠해져 있는 정육면체)을 도구로 사용하여, 카드에 나와 있는 모양대로 나무토막 윗면의 모양을 제한시간내에 맞추는 검사이다. 최대한 빨리 맞추어 제한시간내에 맞추면 가산점수를 주게 된다. 계속해서 3문항을 맞추지 못한 경우(시행을 두번하는 문항은 두번 모두 실패한 경우에만 1문항을 틀린 것으로 간주)에는 검사를 중지하며 채점은 다음과 같다.
문항 1∼2 : 첫 시행에서 성공한 경우에 2점, 두 번째 시행에서 성공하면 1점. (제한시간 60초)
문항 3∼11: 제한시간내에 완성시키면 4점주고, 정확하고 빠르게 완성시킨 경우에는 최고 3점의 가산점수를 주었다.
3∼9번 문항의 시간 가산 점수 >
문항
제한시간
획득점수
4점
5점
6점
7점
3
4
5
6
7
8
9
60초
60
60
120
120
120
120
14-60초
16-60
21-60
36-120
76-120
76-120
76-120
11-15초
11-15
16-20
26-35
56-75
56-75
56-75
1-10초
1-10
11-15
21-25
41-55
41-55
41-55
1-10
1-20
1-40
1-40
1-40
바꿔쓰기(Digit-symbol Substitution)
이 검사는 웨슬러 성인 지력 검사(WAIS)의 세부 항목으로써, 단기기억능력 및 민첩성, 시각-운동 협응능력을 측정한다. 7개의 연습문항과 93개의 본문항으로 구성되어 있으며, 90초의 제한시간내에 연필을 사용하여 각 숫자에 해당하는 특정기호를 숫자 밑칸에 채우는 것으로써 정확하게 써넣은 문항마다 1점씩 주었다.
일련번호 추적하기(Trail-making)
이 검사는 시각적 환경에 대한 정보처리능력과 공간적 탐색능력, 그리고 행동속도를 측정한다. 실시 방법은 1번부터 25번까지의 일련번호를 순서대로 이어 그 시간을 측정하였다.
결 과
여자 노인 64명을 대상으로 홍삼복용이 심폐기능과 인지능력에 미치는 영향을 알아보기 위하여 우선, 신체활동과 인삼복용집단, 신체활동집단, 인삼복용집단, 통제집단으로 나누고 각 집단을 55-64세이하 집단, 65-74세이하 집단으로 각각 나누어 총 8집단으로 구성하였다. 각 집단별로 처치 전·후의 심폐기능과 인지능력을 측정한 결과, 다음과 같은 평균과 표준편차 점수를 얻었다 표-2>. 55-64세이하의 4집단간에 있어서, 각항목의 평균점수에 대한 사전검사는 집단간의 유의차를 나타내지 않았다. 또한 65-74세이하 4집단간에도 검사항목 평균치가 유의한 차이를 보이지 않았다.
표-2> 집단별 심폐능력과 인지능력의 평균과 표준편차
요인
집단
SRT
(M±SD)
2CRT
(M±SD)
DIG
(M±SD)
BLO
(M±SD)
DSS
(M±SD)
TRA
(M±SD)
사전
사후
사전
사후
사전
사후
사전
사후
사전
사후
사전
사후
A
60-
65세
463.3±
190.8
325.3±
78.8
545.7±
233.5
438.6±
94.89
9.71±
5.3
11±
3.6
19.14±
10.3
22.86±
7.0
28.57±
7.7
31.43±
8.3
60.09±
20.9
54.24±
16.2
66-
74세
558±
184.8
427.2±
151.4
606.8±
133.5
571.1±
137.3
9±
2.3
8.8±
2.5
21±
6.1
19.1±
5.4
21.7±
5.4
25±
7.0
82±
63.3
75.88±
34.59
B
60-
65세
429.5±
147
383.1±
79.4
559.4±
140.7
446±
65.45
9.87±
3.1
12.63±
5.2
25±
6.1
26.25±
6.6
31.63±
6.1
37.88±
7.0
49.01±
13.0
51.03±
12.4
66-
74세
542.3±
195.1
519.7±
168.7
627.8±
139.5
555.3±
105.9
8
±3.2
7.545±
2.2
10.73±
8.0
14.09±
7.2
20.64±
13.1
22.82±
12.7
109.4±
52.4
109±
53.7
C
60-
65세
443.7±
150.9
385.6±
135.6
614.4±
90.3
551.7±
161.9
9.42±
2.9
9.571±
3.5
21.14±
6.1
21±
6.5
30±
13.5
36.14±
9.8
69.55±
49.5
64.87±
22.4
66-
74세
553.1±
150.9
433±
89
630.4±
863
508.7±
82.4
6.714±
2.1
7.286±
1.8
16.14±
5.9
17.57±
4.1
20.71±
5.1
24±
7.2
88.71±
36.4
83.07±
29.8
D
60-
65세
491.6±
183.3
480.2±
165
670.1±
189.4
671±
166.9
8.6±
3.9
9.3±
3.2
14.4±
7.5
14.8±
6.6
27.6±
12.7
27.9±