Impaired Duration Perception in Patients with Unilateral Vestibulopathy During Whole-Body Rotation

Abstract

연구 배경과 목적 전정기관은 말초감각기관으로써 우리 몸의 가속과 관련한 신경학적 신호와 깊은 연관이 있다고 알려져 있다. 뇌에서는 이러한 전정 신호를 다른 감각신호, 즉 체성 감각, 시각 신호 등과 통합하여 몸과 환경 사이에서의 관계를 정립하고 동적 인지를 계산해낸다. 그러므로 전정기능의 이상이 발생할 경우 머리의 동적인지와 공간적 인지는 제대로 이루어지지 않을 수 있으며 이것은 다양한 임상양상으로 나타날 수 있다. 일측전정병증은 가장 흔한 전정기능이상으로, 어지럼증뿐 아니라, 균형장애, 자율신경증상 등이 나타날 수 있다. 그러나 시간이 지남에 따라 이러한 증상은 변화하며, 이 또한 중추신경과 말초신경신호의 보상작용임을 앞선 여러 실험을 통해 고찰하였다. 그러나 아직까지 일측전정병증에서의 구체적인 전정 지남력에 대한 연구는 이루어지지 않아 본 연구에서는 일측전정병증 환자를 대상으로 다양한 전정 지남력, 즉 위치인지, 속도인지, 시간인지에 대해 구별하여 측정하였다. 연구방법 총 14명의 일측전정병증 환자를 어지럼증 클리닉에서 모집하였으며, 대상자는 아급성에서 만성으로 급성기가 지난 상태였다. 환자들은 의자에 앉아 중력에 대해 수직방향 즉 시계방향 및 반시계방향으로 회전하였다. 회전은 검사자에 의해 수동적으로 진행하였으며, 눈을 가리고, 백색소음을 주어 다른 감각신호의 유입을 차단하였다. 위치 인지 검사에서 환자들은 30도간격으로 180도까지 회전하였고, 눈을 가린 상태에서 어느 위치에 있는지 맞추도록 하였다. 속도 인지 검사에서는 양측으로 각각 회전 후 어느 방향으로 더 빨리 돌았는지 대답하였다. 시간 인지검사에서는 양측으로 각각 회전한 후에 어느 방향에서 회전 시 소요시간이 더 길었는지 대답하였다. 시간 인지 검사는 크게 세가지 과제로 나누어 시행하였는데, 첫번째 과제는 양쪽으로 각각 회전 시 회전 크기는 동일하지만 소요시간을 달리하였고, 두번째는 회전 크기가 작은 곳을 더 긴 시간동안 운행하도록 하였으며, 세번째 과제는 회전크기가 큰 곳을 더 긴 시간동안 운행하게 하였다. 측정한 수치는 일반화 선형모형으로 분석하여, 앞서 정상인을 대상으로 한 같은 모델의 연구에서 데이터를 가져와 대조군으로 비교 분석하였다. 회귀 분석 후 결과값인 기울기 베타(β)는 실제 자극의 변화에 따른 위치측정의 변화로 생각하였고, 우리는 이 베타 값을 병측과 건측으로 각각 대조군과 비교하였다. 반면 속도/가속 인지와 시간 인지 검사에서는 일반화 선형모형을 사용하여 절편(intercept)값을 구하였으며, 이는 양측이 같은 자극으로 주어졌을 때 건측을 더 빠르거나 길게 느껴지는 경우의 확률 값으로 생각하였다. 베타 값은 마찬가지로, 입력되는 자극의 크기변화에 따른 인지반응의 크기 변화로 생각하였다. 또한 우리는 시간 인지 검사에서 두 통계모델을 적용하였는데, 모델 1은 시간의 차이만 일반선형모델의 수식에 적용하였으며, 모델 2는 시간의 차이를 만들기 위해 발생시킨 속도의 변화 값도 수식에 같이 적용하였다. 연구 결과 위치 인지 및 속도 인지는 대조군과 비교하여 큰 차이를 보이지 않았다. 다만, 시간 인지에 대해서는 두 번째 과제인 작은 회전크기에서 더 긴 운행시간을 시행하였을 때 대조군과 정 반대로 인지하는 경향을 나타냈다. 고찰 및 결론 이러한 결과는 일측전정병증 환자에서 단순한 시간인지가 아닌, 다소 복잡한 시간인지에서는 정상인과 다른 인지가 나타날 수 있다는 것이고, 이러한 시간인지는 우리의 중추신경계에서 시간을 계산하는 기전이 다소 복잡할 수 있다는 것을 의미한다. 우리의 전정기관이 가속 신호를 받아들여 이에 대해 속도 저장기전, 신경 적분체 등을 통해 신경신호를 가공하지만, 나아가 이동시간을 인지하는 기전에 대해서는 구체적으로 아직까지 알려진 바가 없다. 이러한 결과를 바탕으로 하여 더욱 다양한 환자군에서 시험하고, 이러한 기전에 대한 추가 연구가 필요할 것이다. ;This study aimed to evaluate vestibular perception in patients with unilateral vestibulopathy. We recruited 14 patients (9 women, mean age = 59.3 ± 14.3) with unilateral vestibulopathy during the subacute or chronic stage (disease duration = 6 days - 25 years). For the evaluation of position perception, the patients had to estimate the position after whole-body rotation in the yaw-plane. The velocity/acceleration perception was evaluated by acquiring patients’ decisions regarding which direction would be the faster rotation after a pair of ipsi- and contralesional rotations at various velocity/acceleration settings. The duration perception was assessed by collecting patients' decisions for longer rotation direction at each pair of ipsi- and contralesional rotations with various velocities and amplitudes. Patients with unilateral vestibulopathy showed position estimates and velocity/acceleration discriminations comparable to healthy controls. However, in duration discrimination, patients had a contralesional bias such that they had a longer duration perception for the healthy side during the equal duration and the same amplitude rotations. For the complex duration task, where a longer duration was assigned to a smaller rotation amplitude, the precision was significantly lower in the patient group than in the control group. These results indicate persistent impairments of duration perception in unilateral vestibulopathy and favor the vestibular system's intrinsic and distributed timing mechanism. Complex perceptual tasks may be helpful to disclose hidden perceptual disturbances in unilateral vestibular hypofunction.