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1 REACH, GRASP, AND MANIPULATION: CHANGES ACROSS THE LIFE SPAN Chapter Outline 도입집게잡기의발달뻗기행동발달에서반사의역할물체를잡고들때아동들은언제예측성조절을뻗기행동 : 타고난것인가, 학습인가? 사용하기시작하는가? 목표물위치파악하기--눈-손협응력악력적응하기응시이동하기움직이는물체잡기학습 (catching) 물체움직임추적하기인지요소 : 물체탐구능력의출현뻗기를위한시각전달로의발달눈-손협응발달에서경험의역할눈-머리-손협응력발달뻗기과제의반응-시간뻗기와잡기 Fitts의법칙운동요소노인에서의변화초기발달뻗기 : 나이에따른변화아동기발달나이에따른뻗기움직임시간의변화뻗기동안힘적응능력발달나이에따른뻗기협응의변화감각요소잡기 : 나이에따른변화시각유발뻗기대시각유도뻗기뻗기-잡기적응능력 : 나이에따른변화초기발달뻗기수행능력에서차이의가역성과보상아동기발달요약잡기발달손위치파악 ( 정위 ) 능력발달 Learning Objectives 이장을완료한후독자는다음같은것을할수있어야한다. 1. 일생에걸쳐뻗기와잡기기술에관여하는신경계와근골격계의발달학적변화에대해논의한다. 2. 성인기이후의발달의각단계에서발생하는뻗기와조작기술의변화와노화과정의일부분으로발생하는감소에대해설명한다 ; 이러한변화들에기여하는기초하부시스템의변화에대해논의한다.

2 도입 뻗기 (Reaching) 와조작 (manipulation) 기술발달은복잡하며실제로많은행동발달을포함한다. 각각의이행동들은신경계와근골격계의성숙그리고경험과결합하여시간이경과함에따라점진적으로출현한다. 유아가어떤물건을향해손을옮기는능력은잡기 (grasp) 능력에앞서출현한다. 잡기능력은 4~5개월에출현하며, 물체를탐구하는능력보다먼저출현한다. 물건을탐구하는능력은약생후 1년때까지출현하지않는다. 따라서성숙한뻗기와조작기술발달은생후초기몇년에걸쳐점차적으로발생한다. 이번장에서유아와아이들의뻗기능력발달과노인들에게서발생하는뻗기능력변화에관한문헌들을살펴본다. 먼저뻗기발달에관한초기가설들몇가지를논의한다. 이가설들은원시반사억제로뻗기가나타난다거나또는원시반사들이수의적움직임으로통합됨으로써뻗기가나타난다고제안한다 (Twichell, 1970). 또한신생아의뻗기능력출현에유전 (genetics) 과경험중어떤것이더기여하는지에대해논의한다. 그다음생태학적 (ecological), 역동적 (dynamic), 시스템적 (systemic) 접근법과같이보다새로운운동조절이론에서연구되는최신연구들을살펴볼것이다. 뻗기행동발달에서반사의역할 초기뻗기는반사적으로조절될까? 이질문은수년동안발달연구문헌들에서논란이되어왔다. 뻗기발달에관한초기이론들은반사들이뻗기동작처럼복잡한수의적움직임의밑바탕을제공하는가에대해논의했었다 (Twitchell, 1970). 이러한이론들에의하면반사에서수의적뻗기로전환되는것은신생아의반사가점차적으로복잡한수의적동작들로통합됨에따라발생하는연속적과정이다 (McDonnell, 1979). 눈- 손협응 (eye-hand coordination) 발달에대한한종설연구에서는초기의발달이론가들은뻗기발달에과한다른가능성을간과했다고언급하고있다 : 눈-손협응은반사기능의수정으로출현하기보다는반사기능성숙과동시에출현할것이다 (McDonnell, 1979). 따라서잡기반사와같은반사들은눈-손협응시스템과별개로발달하며다른기능들의기초를이룬다. 뻗기행동 : 타고난것인가, 학습인가? 연구자들의호기심을자극하는두번째질문은눈-손협응의기초를이루는감각시스템과운동시스템의통합이유전적으로이미결정된것인가아니면경험에의해결정되는것인가아니면둘다에의해서인가에관한것이다. 만약눈-손협응력통합이완전히유전적으로결정된것이라면, 신경계가일대일대응방식으로, 설계된시각공간에대한준비된지도와조작하는공간에대한지도를가지고있다는것을의미한다. 그래서그냥물체를보는것만으로유아는어디로뻗어야하는지를알고있을것이다. 이와반대로, 만약눈-손협응이전적으로경험으로결정되는거라면, 운동공간 (motor space) 상에서시각공간 (visual space) 을측량하는데혹은물체의좌표에맞게팔의좌표를바꿔야하는것을배우는데경험이필요하게될것이다. 첫번째가설은시각적으로뻗기를안내해주는신경계의감각전달로와운동전달로가성숙하게되면유아는이전의경험없이물체에정확하게뻗을수있다는것을암시한다. 두번째가설은유아가시행착오를통해뻗기에필요한동작이나운동지도위에겹쳐있는시각지도나인지적규칙 (perceptual rule) 을만들어내는발달과정에서어떤학습기간이필요하다고추측한다. 1950년, Piaget는아동발달에관한연구를통해, 어떤행동이나타나는데에는신경계성숙이필요하지만, 감각과신경계의협응에는경험이필요하다고믿었다. Piaget는반복적이고동시적으로물체를바라보고만지는것을통해서만시각적느낌과조작적느낌이결합될거라고믿었다 (Piaget, 1954). 다른연구자들도이개념을지지하였다. 그들은신생아들이생후첫몇주내에시각적활동과손활동모두를보이지만이활동들이분명관계가없다는것에주목하였다 (White 등., 1964). 따라서 1960년, 발달을연구하는많은연구자들은시각과손조절시스템이태어난당시에는관련이없다는이론을지지하였다. 1970년, 한무리의과학자들 (Bower 등., 1970a,b) 은상반되는개념을입증하는흥미로운근거를제시하였다 : 신생아에서도명백한눈-손협응이있었다. 이들은생후 7일과 14일사이의신생아들이시야내에서물체를향하는팔움직임을보였다고보고하였다. 연구자들은유의한뻗기동작들이물체의 5~10도범위내에도달했으며, 시도중 30~40% 는물체에손이닿았다고말했다. 또한유아들이쥘수있을것같은물건 ( 작은물체 ) 과쥘수없을것같은물건 ( 멀리떨어진큰물건 ) 을구별하는것도관찰하였다 : 유아들은전자의경우팔을뻗었으나후자의경우팔을뻗지않았다. 많은연구자들은초기에이런실험들을재현하는데어려움을가졌었다. 그래서그결과들을의문시했다 (Dodwell 등., 1976). 그러나보다최신연구들은비록본래의뻗기처럼정확하고조화로운뻗기는아니지만, 눈-손협응의초기형태가신생아에서도존재한다고말한다 (von Hofsten, 1982; Vonter. 1990). 1980년대, 프랑스출신의두연구자, Amiel-Tison 와 Grenier는신생아능력에대한놀라운글을썼다. 신생아들의머리를안정시켜자세를안정시키면, 놀라운다른행동의협응을보인다고보고하였다. 예를들어, 무질서한팔운동이줄게되어유아들은그림17-1에서보는바와같이물체들을향해팔을뻗을수있게되었다. 이연구자들의논문은유아들이어떤선천적능력혹은선천적행동 ( 간혹, 뻗기전행동이라고한다 ) 을지니고태어날것이라는가설을입증하는최근연구중하나이다 (Amiel-Tison and Grenier., 1980). 1970년후반과 1980년대, von Hofsten은신생아들의눈-손협응발달을연구하기시작했다. 그는유아들을그림 17-2에서보는바와같이유아용의자에앉히고앞에서물건을움직였다. 그리고뻗기의정확도와횟수를주의깊게관찰하여기록하였다. 그는물체가있을때와물체가없을때의팔움직임을관찰했다. 유아들을시각적으로물체에고정했을때펴진움직임이물체가고정되지않았을때보다 2배많았음을관찰했다. 팔뻗기움직임은그다지정확하지않았다. 그러나유아들을목표에고정했을때발생한움직임은평균목표에서외측으로 32도, 수직으로 25도내에서발생했으나, 고정하지않았을때만들어진움직임들은외측으로 52도수직으로 37도내에서발생했다. 이뻗기움직임들이이전에생각했던것보다더정확하진않았지만, 시각이고정되지않았을때의움직임보다더유의하게정확했기때문에분명목표를향해있었다고말할수있다. 따라서이결과들은시각이전

3 방움직임에분명한영향을준다는것을말해준다. von Hofsten은이시스템이손에서눈까지작용한다는데주목하였다. 유아는몇번우연히물체를건드리게되고즉시눈을물체쪽으로돌렸다. 신생아들은또한손움직임에대한고유수용성조절능력을가지고있다 : 신생아들은시각없이목표지향적방식으로손을입으로가져갔다. 만일처음에입으로가져가지못하면, 고유수용성피드백을이용해입쪽으로옮겨간다 (von Hofsten 1984, 1993). 따라서이연구는뻗기의어떤측면들-특히, 공간에서물체의위치를확인하는능력과팔을이동시키는능력-은출생시에기본적인형태로나타나며, 반면에잡기같은다른형태는더이후에, 약생후 1년내에발달한다. 이결과들은최소한뻗기의어떤측면들은선천적인것이라는가설을지지한다는것을의미한다. 다음부분에서우리는유아기에서유년기에걸쳐발생하는뻗기와조작기술발달의진행에대해살펴보고다양한양상의뻗기와조작행동의출현에대해탐구할것이다. 우리는이미신생아단계에서공간에서물체위치인식이가능하다는것과기초적인방식으로물체를향해팔을움직이는능력이출생시에도가능하다는것을보았다. 그러나뒤에서보게되겠지만, 보다정확한뻗기와잡기요소는 4~5개월이될때까지발달하지않으며집게잡기 (pincer grasp) 는 9~13개월에발달한다. 더높은뻗기의인지적측면은약 1년정도에출현하기시작한다. 발달과정동안에는시각적으로유발된 (visually triggered), 혹은계획적으로유도된 (proactively guided) 뻗기와시각적으로안내된 (visually guided) 혹은피드백으로조절된 (feedback-controlled) 뻗기사이에서반복적으로이동하는것으로보인다. 그림17.1. 신생아의머리를안정시켜나타나는뻗기움직임. 목표물위치파악하기 (locating): 눈 - 손협응력 어떤목표물에팔을뻗기위해유아는먼저공간에서물체의위치를알아내야한다. 만약목표물이움직이면, 유아는움직이는물체에눈을응시 (gaze) 해야하며목표물의상 (image) 과같은속도로눈응시를움직여야한다. 여기에는눈움직임만관여할수도혹은눈과손움직임이결함하여관여할수도있다. 그리고이런움직임조절에는시각, 전정감각, 고유수용성정보가포함된다. 어떻게유아들은응시조절을위해머리와눈움직임협응력을발달시킬까? 이를위해유아들은 2가지과제를습득해야한다 : 특정목표물에맞춰 눈움직이기와목표물에응시고정하기. 이것은빠른눈움직임 (saccadic eye movement)-눈을목표물에맞춰움직이는것- 과부드러운추적움직임 (smooth pursuit movement)-눈을목표물에고정하는것-으로이뤄진다 (von Hofsten, 2003). 응시이동하기 빠른눈움직임 (saccadic eye movement) 조절이부드러운추적움직임조절보다먼저발달한다. 목표물을추적하는것은이연령대에서는빠른눈움직임으로이뤄진다. 응시를이동하기위해유아는주의력을현재의물체에서새로운물체로옮기는것이필요하다. 이능력도출생시에나타난다. 그러나주의력이성숙해짐에따라유아는목표물에서눈을떼기가어려워지는기간에들어선다 ( 강제적주의력 [obligatory attention]). 약 4개월시점에, 유아들은마음대로주의력을분리하여새로운물체를탐구할수있게된다. 물체움직임추적하기 (tracking) 신생아단계에, 제한된부드러운추적능력이나타난다. 연구자들은신생아가느리게움직이며 ( 초당 10도나그이하 ), 넓은시공간각 ( 약 16도나그이상 ) 을채우는시각적물체를부드러운눈움직임으로추적할수있다는것을보여준다. 하지만작은목표물에서는눈움직임이많이흔들렸다 (Aslin, 1981). Rosander 와 von Hossten(2002) 도 1개월유아가커다란움직이는수직물체를작은물체시보다더부드럽게추적하는것을관찰하였다. 하지만연구자들은빠른눈운동을기록물에서제외했을때, 남은부드러운추적은두물체사이에서다르지않았다. 이는작은물체추적이더많이흔들리게보이는이유가유아들이많은 saccade( 빠른눈움직임 ) 을작은목표물에머무르게했기때문이라는것을제안한다. 큰목표물에서는그렇게할필요가없었다. von Hofsten은수직줄무늬형태의넓은각도가눈이항상목표물에있도록해주었기때문이라고제안하였다. 그러나유아들은움직였다 (von Hofsten, 2003). 약 6주정도에부드러운추적능력이빠르게향상되기시작한다 (Shea & Aslin, 1990). 그에더하여생후 1개월유아들은움직이는자극을추적하는데상당한지연 (180msec) 을보인다. 이것은나이가진행됨에따라감소한다. 약 3개월시점에서유아들은많은시간눈을목표물에고정할수있으며, 5개월시점에예측하는능력을보인다. 그래서싸인곡선으로움직이는어떤목표물을쫓을수있다 (von Hofsten, 2003; von Hofsten & Rosander, 1996,1997). 초기의부드러운추적에머리움직임이관여할까? 그렇다! 심지어생후 1개월에도나타나며최소 5개월에걸쳐점차증가한다. 그러나지연은항상크다 (250msec). 이지연에도불구하고유아들은움직이는목표를정확하게쫓기위해머리와눈움직임을세밀하게협응한다. 그림17.3은 2~5개월된유아들의눈과머리의추적능력을보여준다. 5개월때까지머리의참여가많지않음에유의하라. 머리의참여가증가함에따라눈움직임의기여도가자연적으로감소한다. 머리와눈움직임의결합인응시 (gaze) 는목표물을거의완벽하게추적한다는것에주목하라. 전체응시에기여하는눈과머리움직임의상대적기여도뿐만아니라머리움직임지연도고려하라 (Rosander & von Hofsten, 2000; von Hofsten & Rosander, 1997).

4 그림17.2. A. 신생아뻗기연구에서사용한실험설비. 유아를뒤와옆에서머리를지지하지만팔을자유롭게움직일수있는유아용의자 (50도각도 ) 에앉힌다. B. 유아가물체를만지는개요사진, A에서보이는두대의카메라에서한프레임을빼낸것임. von Hofsten과 Rosander의결과는한시스템이큰물체와작은물체를부드럽게추적하는일을담당하고있다는개념을지지한다. 그들은 MT(medial temporal cortex) 와 MST(medial superior temporal cortex) 의시각영역이부드러운추적에관여하며그기능이 6.5주후에빠르게향상한다는데주목하였다. 한연구에서는부드러운추적시스템의획득은전두엽피질에갖추어져있으며, 이기간동안재빠르게발달한다고제안한다. 부드러운추적능력획득은 6.5~15주에점차적으로향상하며이는이연구와도일치한다 (von Hofsten, 2003; von Hofsten & Rosander, 1997: Rosander and von Hofsten 2002). 뻗기를위한시각전달로발달 16장에서우리는성인들이전형적으로더작은판 (disk) 들로둘러싸여있는가운데판의물리적크기를오판하였지만손구멍은판의실질적크기대로열었던, Ebbinghaus 환상에대해논의했었다. 우리는인지와동작을위한복측시각전달로대배측시각전달로의분리된처리과정이이현상을일으켰다고가정하였다. 인지와동작사이의이러한분리발달을연구하기위해, Hanisch 등 (2001) 은 5살에서 12살사이의어린이들에게 Ebbinghaus 검사에서중앙판의크기를추측할것과그판을쥐도록요구하였다. 연구자들은모든연령대의어린이들에게판을쥐지않고그크기를물었을때는성 인과같은환영을경험하는것을알아냈다. 그러나그크기를추측하고그판을쥐도록요구하였을때는더어린 (5~7세) 아이들의인지적판단을더신뢰할수없었다. 물론성인들은시도의 80% 에서환영의효과를보였긴했었다. 이에더하여더어린어린이들은자신들이쥐기구멍을만들때주변에의해만들어진환영에더많이영향을받았다. 이들은그판이더작은판들로둘러싸여있을때, 중앙의판이더크다는것을인지하긴했지만더작은쥐기구멍으로같은크기의판을잡았다. 더어린아이들은또한쥐기를하는동안필요한것보다더큰쥐기구멍을만들어더큰안전테두리를형성했다. 연구자들은어린이들이시각-운동과제뿐아니라인지적과제를하는동안두시각처리과정모두를사용하는것으로보아, 배측과복측전달로가초기와중기아동기에는기능적으로분리되지않았을것이라고결론내렸다. 눈 - 머리 - 손협응력발달 16장에서성인들이팔을뻗을때에는먼저눈이움직이고뒤이어머리와팔이움직이게하려고눈, 머리, 손의협응이이루어졌다. 아이들에게서눈, 머리, 손협응은어떻게발달할까? 생후 2개월시점에유아가목근육들을조절하는능력을갖추게되면머리-팔움직임은매우강하게결합한다 (von Hofsten 1984, 1993). 다음 2개월동안에걸쳐머리와팔움직임의해체가증가하여눈-머리손협응면에서보다융통

5 그림 개월 ( 왼쪽 ), 3개월 ( 중간 ), 5개월 ( 오른쪽 ) 유아들의사인곡선모양동작추적하기의예. 머리움직임 ( 윗선 ), 눈 ( 중간선 ), 응시 ( 아래선 ) 움직임이나와있다. 머리의참여는 5개월때까지는많지않은점에주목하라. 머리의참여가증가함에따라눈움직임기여도가자연스럽게떨어진다. 손과눈움직임의결합인응시 (gaze) 는목표물을거의완벽하게따라가는것에주목하라. 이때전체응시에기여하는눈과머리의상대적기여도뿐만아니라머리움직임지연도고려하라. 적 (flexibility) 이게된다. 약 4개월시점에유아들은체간안정성을갖추기시작한다. 그래서뻗기움직임을위한더안정된기반을갖게된다약생후 4개월시점에많은발달학적변화들이발생한다. 이변화들은모두성공적인뻗기출현에꼭필요하다. 이사실은성공적인뻗기출현은하나의시스템성숙으로발생하는것이아니라성숙과정에있는많은시스템들이기여함으로써발생한다는개념을지지한다 (von Hofsten 1984, 1993). 뻗기와잡기운동요소 초기발달생후첫해동안, 유아의뻗기와잡기운동능력면에서많은변화가발생한다. 뻗기기술의첫번째운동전환점 (motor transformation) 은약 2개월에서발생하는것으로보인다. 이시기가될때까지, 유아들은팔을펼때마다팔신전과동시에손이펴져버린다. 그래서물건을잡기가어렵다. 2개월시점에신전공동운동이깨지면서팔이신전될때손가락이구부러진다 : 이런행동을볼가능성은출생직후부터 2개월시점까지의뻗기중 10%~70% 까지증가한다 (von Hofsten 1984,1993). 약 4개월시점에유아들은새롭게발달한뻗기기술이통합되는새로운발달단계에들어선다. 생후 4개월의뻗기는전형적으로몇가지단계 ( 흔히움직임단위라한다 ) 로구성되며, 물체를향하는최종단계는구부러져있으며서툴어보인다. 다음 2개월시점에뻗기의첫부분이더길어지고더강해지면서물체로의접근경로는똑바르게되며뻗기의많은단계의수가감소한다 (von Hofsten 1984,1993). Konczak and Dichgans(1997) 은 4개월에서 3살까지유아들의뻗기를조사한종적연구를시행하였다. 그림 17-4는 4 시점의발달시기에서한유아의뻗기중시상면손경로를보여준다. 연구자들은 2세전에는대부분의운동변수들이성인과같은단계를취하지않는다는데주목하였다. 이시기에뻗기시도중 75% 는단일피크 (peak) 를가지는속도프로파일 (profile) 을보였다. 2년차와 3년차사이에향상정도는최소였다. 이연구자들은또한팔분절들사이의안정된패턴 의시간협응이, unimodal end-point movement pattern( 그림17.4에서보는것처럼 ) 을따라, 약 12~15개월에서출현하며, 3년이상까지계속발달하는것에주목하였다. 앞서언급했듯이아마도체간자세조절능력발달과같은많은발달학적변화들이이움직임에기여한다. 최근연구실에서는뻗기에관한연구를할때역동적시스템접근법 (dynamic system approach) 을사용하기시작하였다. 한연구에서는생후 3주에서 1년생유아들의뻗기발달전환시기에대해연구했었다 (Thelen 등 1993). 연구자들은장난감이없는상태의자동적 (spontaneous) 움직임과장난감을사용한상태에서의과제-지향적 (task-directed) 움직임을할때관절운동학 ( 분절의움직임 ), 동역학 ( 힘 ), 근전도 (EMG) 를기록하였다. 관절의토크를결정하기위해 inverse dynamics calculations를사용하였다. 토크값은총토크, 중력토크 ( 분절의 COM에작용하는중력 ), 근육토크 ( 수동적조직변형뿐아니라능동적근수축으로발생하는힘 ) 로구분하였다. Thelen과동료들은연구에참가한 4명의유아들이다른연령대에서도각기다른활동수준과선호하는움직임패턴을가지고뻗기활동을전환해간다는사실에주목하였다. 그들은뻗기학습과정이내적동역학 (intrinsic dynamics)( 신체의기회와속박 ) 과인형으로 ( 시각적신호 ) 손을가져가려는의도 ( 고유수용성신호와시각신호 ) 를맞추려는능력을찾는과정중하나라고제안하였다. 연구자들은유아들이이미존재하는운동프로그램을통해서이뤄지기보다는과제의요구와유아들의동역학원천 (dynamic resources) 에따라융통적인방법으로뻗기를실행하기위한패턴을선택한다고믿었다. 예를들어뻗기가발생하는시점에서각유아들은선호하는자세, 움직임, 에너지수준등과같은특징적인내적동역학을가지고있었다. 연구자들은두명의유아들이더높은에너지수준을가지고있으며, 종종율동적으로 large coactive phasic bursts로근육을사용한다는사실에주목했다. 움직임들은양측성회전운동 (flapping[described as similar to limit cycle oscillators]) 처럼보였다. 인형쪽으로팔을뻗을때, 유아들은진동운동 (oscillation) 을줄이고근육들의협력수축을이용하여팔을견고하게함으로써이진동운동을과제-특이적움직임 (described as a point attractor) 으로전환하였다 (Thelen 등., 1993).

6 그림 단계의연령에서, 한유아가사용한손경로를시상면에서기록한것이다. 각연령에서 3번의뻗기를볼수있다. 동작끝지점이점차부드럽게진행되는것에주목하라. 이어지는점들사이의시간은 10msec이다. 다른두유아들은 EMG 상더조용했으며 (quieter) 중력에대항하여팔을들어올려전방으로옮겼다. 이움직임들은연결된분절에서발생한동작-의존성힘으로인한동요는없었으며, 팔은비교적유연했다. 연구자들은부드러운궤도와부드럽게관절을연결하는것은특정수준의힘과팔의뻣뻣함또는유연성 (compliance) 의결과라고결론지었다 (Thelen 등., 1993). 또한연구자들은뻗기가출현하기수주전에안정적인머리조절능력을습득한다는데주목했다. 뻗기발생은삼각근과승모근의활동패턴의재구성을나타내며이로인해머리와어깨를안정시킬수있고뻗기에필요한안정적기반을제공한다 (Thelen & Spencer 1998). 연구자들은자신들의연구결과가운동조절의대용수철 (mass-spring) 또는평형점모형을지지하는것이라고진술했다. 이모형은손의궤도, 관절의각도, 근육패턴들이분명하게미리계획되는것이아니라고설명한다. 대신에중추신경계는움직임에참여한관절에서근육들을위한새로운용수철상수 (spring constant) 를구성하여관절을원하는지점으로가져오게한다 (Hogan 등., 1987). 4개월 ~15개월까지 9명의유아들을종적으로연구한 Konczak와동료들은손궤도형성에두발달단계가있음을보여주었다 : 16주에서 24주사이의첫단계에서는움직임시간과움직임단위의수가감소하는빠른향상을보인다. 뒤이은두번째단계 (28~64주) 에서는감각-운동계의정교한조정 (fine-tuning) 을보이며끝지점운동학이보다점진적으로변화한다. 연구자들은초기뻗기가적절한수준의근육토크를발생시킬수없어서제한을받는것이아니라는것에주목하였다. 이사실은자세발달이나보행발달에서처럼근력이뻗기발생을제한시키는요인이아니라는것을의미한다. 그러나초기뻗기가굴곡토크와신전토크를결합하여사용하고더성숙한뻗기에서는성인과유사하게굴곡토크만사용하는것을보면, 유아들의굴곡토크생산능력은시간이경과함에따라증가한다고볼수있다. 그래서더성숙한뻗기는성인처럼팔을펴기위해, 동작-의존성힘과중력성힘의이점을이용한다. 이에더하여, 근육-의존성토크피크 (peak) 와동작-의존성토크피크의상대적시간 (timing) 은나이가증가함에따라성인의프로파일을향해체계적으로발달하는것을보여준다. 연구자들은근위관절의토크발생조절문제는초기뻗기에서보여지는분절된손경로로인해발생한것일수도있다고 제안했다. 그들은안정된패턴의관절간협응발달은단순히토크진폭을조절하는것만으로발생되는것이아니며올바른힘발생시간조절과반발력으로도발생할수있다고제안했다 (Konczak 등., 1995,1997). Thelen과동료들처럼, 이연구자들도각유아들의종적프로파일에가변성이있다는것에주목하였다. 이사실은각각의어린이들이조화로운움직임을위한기본적인토대가되는외적, 내적힘을탐구하는데있어자신들의전략에따른다는것을의미한다. 뻗기발생시점부터 20개월까지다양한기간동안 12명유아들의뻗기발달을연구한한종적연구에서, 저자들은발달이진행됨에따라움직임약동 (jerk) 은빠르게감소하며뻗기속도는점차적으로느려진다는사실을알아냈다 ( 아마도위에서 Konczak와동료들이기술한뻗기발달의 2번째단계와유사하다 ). 이연구자들은초기뻗기동안에는팔꿈치를필수적으로잠구 (locked) 지만 ( 조절을위해자유도의수를줄이는것 ), 생후 6개월에는편채로 (extensively) 사용한다는것을알아냈다. 연구자들은생후첫 2년의뻗기발달은뻗기속도가빠르게변화하는것이라기보다는뻗기의부드러움이조금씩증가하는것이라고결론내렸다. 그들은이시기에목표물로가는손의초기가속이있고그후더느린속도로부드럽게전환하여물건을잡는것으로끝나는것을보고, 생후 2년에뻗기의전반적인속도프로파일이성인과거의유사하다는점에주목하였다 (Berthier & Keen 2005). 아동기발달 Schneiberg 등 (2002) 는 4세 ~11세아이들의뻗기동안협응력발달을연구하였다. 연구자들은어린이들에게앉은자세에서우세손을이용하여팔을뻗어앞에놓인콘 (cone) 을잡도록요구하였다. 팔, 머리, 체간에위치한표시점으로부터얻은운동학적자료는더어린아이들이가변성증가를특징으로하는더미성숙한뻗기패턴을사용한다는것을보여주었다. 나이가증가함에따라관절간협응력은더욱같아지며, 손궤도는더부드러워지고가변성은더적어졌다. 결국, 체간변위와가변성도나이증가에따라감소하였다. 8세에서 10세어린이들은성인과비슷한가변성을보였다. 다른연구에서는 (Kuhtz-Buschbeck 등., 1998), 4세 ~12세까지어린이들을대상으로원형목표물을이용하여팔뻗기와잡기의협응력과운동학을연구하였다. 이연령대에서는움직임기간과뻗기를하는손의피크공간속도는현저하게변하

7 지않았다. 그러나연구자들은손경로가더바르게되며손경로와잡기형성사이의협응력이향상되었으며, 12세에는부드럽고예측가능한운동학적궤도를만든다는것을알아냈다. 연구자들은더어린아이들이더나이든아이들보다비교적더넓게손을벌려더안전한경계를확보한다는것에주목하였다. 이에더하여, 어린이들은발달이진행됨에따라시각조절사용이감소함을보였다. 따라서뻗기를하는동안물체를보지못할때, 가장나이가많은아이들만물체크기에맞게적당하게손을펼수있었다. 연구자들은조작기술의조절능력발달이 10~12세까지계속된다고결론지었다. 뻗기동안의힘적응능력 (adaptation) 발달많은다른상황에서정확하게뻗기를할수있으려면, 어린이들은뻗기를하는동안사용되는힘을과제와환경적요구에맞도록조정하는것을배워야할필요가있다. 인간은자신들의사지의동역학에대한내적운동모형 (internal motor model) 을만들어내어다양한상황에서뻗기움직임을만드는것을배운다고가정해왔었다. 어린아이들의뻗기를위한 inverse dynamic models 발달의점진적시간과정을알아보기위해, Konczak 등 (2003) 은어린이들이팔동역학의변화에적응하는것에따라, 어린이들 (4~11세) 의움직임특성을조사하였다. 각기다른외부제동력 (damping forces) 이가해지는동안, 어린이들에게목적-지향적전완움직임을만들도록요구하였다. 연구자들은모든어린이들이제동력의변화에반응하여이전상황으로부터의잔존효과를보인다는것을알아냈다. 이는대상자들의신경조절시스템이재빠르게제동력의변화에적응하지않았다는것을의미한다. 그러나연구자들은비록 11세가될때까지어른수준에미치지못했지만나이가증가함에따라적응하는데요구되는시도횟수가감소한다는것을알아냈다. 가장어린어린이들의경우이런상황에서뻗기를만들때, 전완의경로가가장동요가컸으며가장큰가변성을나타내며제동력을보상하는데가장어려움을보였다. 이런결과들은어린아이들에게서는사지동역학에대한신경대응역역이그다지정확하고안정적이지않다는것을말해준다. 이연구자들은이러한불안정성이많은운동과제동안어린아이들에게서볼수있는많은운동학적가변성을일으키는원인이될수있다고제안한다. 감각요소 시각유발뻗기대시각유도뻗기초기발달. 성인들의뻗기움직임은두단계를가진다는 16 장의내용을기억하라 : 이동 (transport) 단계와잡기 (grasp) 단계. 뻗기의시작은시각적으로유발된다는것이가설이였다- 즉, 목표물의위치가움직임을개시하는데사용된다. 따라서물체의위치는시각적으로정해지는반면팔의위치는고유수용감각적으로정해진다. 대조적으로뻗기의마지막부분은시각적으로유도된 (visually guided) 것으로여겨진다. 이런경우에팔의위치는목표물을참조하여시각적으로정해져서뻗기의정확성을위해정확한조정이이루어지도록한다 (Paillard, 1982). 신생아들은목표물을향하는목적으로뻗기를시작할수있기때문에시각적으로유발된방법을상당히잘이용할수있는것처럼보인다 (von Hofsten, 1982). 그러나신생아들은아직자신들의뻗기가매우부정확하기때문에시각적으로유 도된방식에익숙해보이지않는다. 시각적으로유도된뻗기에는손을물건쪽으로옮기는것에따라서, 물체에주의를기울이는능력뿐아니라손에주의를기울일수있는능력이필요하다. 또한가능성있는오차를예측하는능력도필요하다. 연구에따르면시각적으로유도된뻗기방식은체간조절과팔협응력이향상됨에따라, 생후 4,5개월에출현한다 (McDonell,1979; von Hofsten,1984). 유아들의시각유발뻗기발달을연구하기위해서, 연구자들은유아들이작은인형으로팔을뻗을때목표물위치를외측으로이동시키는프리즘렌즈를유아들에게착용시켰다 (McDonnell,1979). 5개월반까지, 손이시야에나타났을때, 유아들은손의위치와목표물위치사이의차이를인지하고궤도를수정할수있었다. 이는 5개월반까지는시각유도뻗기가대부분의유아에서분명히나타난다는것을의미한다. 시각적으로유도된뻗기, 또는시각정보에기초하여궤도를수정하는능력은 7개월시점에최고조에도달해서점차적으로탄도 (ballistic) 형태의뻗기로대체된다. 물론아직도유아들은필요할때, 시각유도를사용할수있다. 탄도형태의뻗기에서는움직임이일어나는도중에수정이가해지는대신움직임의끝부분에서수정이이뤄진다. 그움직임이완성되면손위치와목표물위치사이의오차는공간에서손의위치를교정하는데사용된다. 아동기발달. 뻗기움직임을만들때어린아이들이시각되먹임사용이발달학적으로변화를계속하는지를알아보기위해, 4~11세어린이들을대상으로시각되먹임을사용하고또는사용하지않고움직임을하도록한연구들이진행되었다. Hay(1978) 은 4~11세사이의어린이들의시각정보사용에흥미로운변화가있었다는것을보여주었다. 4세와 6세사이의아이들은그림 17-5에서보는바와같이, 매우정확하게시각되먹임없이움직임을만들수있었다 (5세어린이들이성인보다더정확하게보일수도있지만이그룹간유의한차이가없었다는것에유의하라 ). 그러나시각되먹임없이 7 세시점에이능력을급격히감소한다. 뻗기를할때발생한오차가증가된것에서볼수있듯이, 그다음정확성은다시증가하기시작해서 10~11세에는성인수준에도달한다. 다음장에서도논의하겠지만, 이정확성감소는 7세시점에시각되먹임의존도가증가한것으로나타낸다. 이연구는 7세가뻗기발달의전환시점이라는가설을입증하는연구중하나이다 (Dellen & Kalverboer, 1984; Hay,1990). 5세 ~11세어린이를대상으로시각되먹임없이뻗기움직임운동학을분석한다른연구들도이가설을지지한다. 그림 17-6은 5살어린이들이움직임의끝에서급격한감속을보이는탄도 ( 성 ) 움직임 (1-짙은색막대 ) 을만든다는것을보여준다. 이런패턴은 7세시점에급격한감소를보인다. 7세때는 ramp-and-step 움직임패턴이증가한다 (3-밝은색 ). 동시에움직임의끝에서부드러운감속을보이는탄성패턴이증가하여 9세까지계속증가한다 (2-줄무늬). 7살에서는고유수용성되먹임조절의사용이증가하고, 더나이든어린이들에서는 final homing-in phase으로되먹임조절이점진적으로제한되기때문일수도있다는것이가설이였다 (Hay, 1979).

8 그림17.5. 성인과비교하여, 4~11세어린이들에서시각되먹임이없을때, 가리키기 (pointing) 오차를보여주는그래프. 큰오차가 7세시점에나타나며이는뻗기시시각되먹임의의존도를의미한다. 이의존도는아이들이뻗기의 homing-in 단계로되먹임을제한함에따라점차적으로감소한다. 그림 ~11세어린이에서보여지는 3개의다른뻗기움직임패턴의시간비율. 1= 급격한가속 / 감속을가진탄도성패턴 ; 2= 부드러운감속을가진탄도성패턴 ; 3=step and ramp 패턴. 5살은높은수준의탄도성패턴을사용하며, 반면에 7살은높은수준의 step and ramp 패턴을사용한다. 이는시각의존도가증가한것을나타낸다. 9~11세어린이들은부드러운감속을가진높은수준의탄도성패턴을사용한다. 이는움직임의끝부분에서시각되먹임을주로사용한것을나타낸다. 시각적으로수정된경로의길이는그움직임에사용된시각되먹임의양을나타낸다 (Hay,1979). 그림 17-7의아래부분에나와있듯이, 5살어린이들은궤도에서늦게움직임을수정하였으며사실상대다수의이어린이들은가상의목표물에도달할때까지수정을가하지않았다. 이는시각피드백을최소한으로사용한것을의미한다. 따라서이나이그룹에서시각조절은뻗기움직임도중보다는주로움직임후에발생한다. 이는이나이그룹에서볼수있는아주전형적인움직임시간과관련이있다. 7살어린이들은다른그룹보다더이전에움직임을수정하였다. 이는시각되먹임을더강하게사용한것을의미한다. 시각되먹임을많이사용하는것이팔뻗기행동의유연성을증가시키는동시에 ( 혹은반면에 ) 움직임시간의다양성이증가하는것과시각되먹임이나타나지않을때정확성이감소하는것과관련이있었다. 9세와 11세어린이들은중간수준의궤도수정을보였다. 이는시각조절사용이움직임궤도의최종단계쪽으로이동한것을의미한다. 따라서 5살과 9살사이는주로뻗기의미리먹임이나예측성활동보다되먹임조절이우세하며, 최종적으로미리먹임조절이나되먹임조절이통합되어뻗기움직임을프로그래밍하는데재구성이발생하고, 9살이되면빠르고정확한움직임이일어난다. 어린이들의뻗기움직임시, 시각되먹임사용의발달학적변화를근접조명하기위해, 5~12세어린이들에게프리즘렌즈를착용하고팔뻗기를하도록한연구가진행되었다. 이렌즈는착시를일으켜물체의상을이동시키게만든다. 이실험은이전에설명했던, 신생아와유아들의뻗기시시각되먹임사용을검사한실험과비슷한실험이다. 그림 17-7 윗부분에나와있듯이, 어린이들이팔뻗기를할때손움직임의운동학은물체를향해직선궤도를보이기보다는곡선형태를보인다. 이런양상은프리즘렌즈로인해발생한시각상의이동으로인해, 처음에손이부정확한경로있다가, 상대적인손의위치와목표물위치에대한시각정보에기초하여손이시야에들어오면서올바른경로로이동하기때문에발생한다.

9 치 ( 수직대수평 ; 물체의위치에달려있음 ) 에대한준비성조정은유아들이처음물건을잡기시작하는 4개월반에서 5개월시점에발생하였다. 그러나물체의위치에따라손을조정하는것은나이가진행됨에따라더정밀해졌다. 근접단계동안에도보이긴했지만손조정은흔히뻗기초기단계동안이나이전에발생하였다. 물건을향해부드럽게팔을뻗기위해서유아는앞에놓인물체에견주어적절한잡는시간을정해야한다. 만약손이너무느리게근접하면물체는손에서튕겨나갈것이며, 손이너무빠르게근접하면물체는주먹에부딪치게될것이다. 촉각조절은물체에닿은이후까지손을근접시킬수없기때문에, 이런유형의계획에는시각조절이필요하다 (von Hofsten & Faxel-Zandy,1984). 5,6,9,13개월짜리어린이들의뻗기운동학을성인과비교한실험에서유아의잡기는손을뻗는물건을예측하여손을근접시키기시작하면서, 빠르면 5~6개월에시각적으로조절되는것을보였다. 또한 9개월과 13개월의경우손펴기 (hand opening) 는물체의크기와관련이있었다. 하지만더어린그룹에서는관련이없었다. 최종적으로 13개월유아의경우, 잡기시간은성인에서보는것과유사했으며더어린그룹보다더멀리떨어져서쥐기를시작하였다. 그러나뻗기의잡기요소는 13개월유아에서도아직성숙하지않았다. 왜냐하면성인과달리유아들은아직손을펴야할시점과쥐어야할물건의크기를관련시키지않았다 (von Hofsten & Ronnqvist, 1988). 그림17.7. 윗부분은시야에서물체의위치를변위시키는프리즘렌즈를착용한어린이의뻗기움직임모식도. 아래부분은 5세,7세,9세,11세어린이의뻗기궤도의수정비율. 7 세어린이는다른연령대보다더빨리뻗기움직임을수정한다. 이는시각되먹임사용이증가한것을의미한다. 잡기발달 손위치파악 ( 정위 ) 능력의출현신생아기에서유아들은반사적잡기패턴을보인다. 이런반사적패턴처럼어떤전환기적변화가효과적인잡기패턴으로전환될까? 이질문에답을하기위해연구자들은유아들이생후 5개월동안에일으키는자동적손움직임과손가락움직임을비디오로기록하였다. 연구자들은이기간동안손과손가락의자동적움직임이점차적으로우세한주먹자세출현에서, 거의계속적인무작위움직임으로, 최종적으로자기 -주도적잡기움직임으로변하는것을알아냈다. 연구자들은이기간동안 4가지잡기패턴을발견했다 : 주먹, 수많은손가락자세와관련이있는전-정밀잡기 (pre-precision grasps), 집게잡기 (pincer grasps), 자기주도적잡기를나타내는정밀잡기 (precision grasps). 연구자들은생후 5개월동안넓은범위의독립적손가락움직임과잡기패턴은추체로의어떤직접적연결이유아기에기능한다는것을의미한다고제안하였다. 연구자들은또한처음의무작위움직임이후자기주도적움직임으로규정하는손옹알이 (hand babbling) 는정확한뻗기출현을위한준비과정중일부라고제안했다 (Wallace & Whishaw,2003). 유아들은언제처음자신들의손을물건의모양과위치에맞게적응시킬까? 이질문에답을하기위해연구자들은밝은색막대를유아들앞에수직또는수평으로놓고뻗기움직임의특성을그림 17-8에서보는바와같이기록하였다. 손위 그림17.8. 수평으로위치한막대에손을뻗는유아들을잡은 2대의카메라장면. 유아들이막대를잡기위해수정된손정위 (orientation) 을사용하는것에유의하라. 집게 (pincer) 잡기의발달물건을쥐는두가지방식이있다 : 손바닥과손가락의손바닥면을사용하고엄지손가락으로쥐는것을강화하는힘껏잡기 (power grip), 엄지손가락과다른손가락끝으로하

10 는정밀한정밀잡기 (precision grip). 손가락이독립적으로움직여야하는정밀한잡기는정확하고능숙한움직임을위한필수조건이다 (Forssberg 등., 1991; Napier, 1956). 생후첫달에유아의잡기움직임은촉각반사와고유수용성반사에의해조절된다. 따라서물체가손바닥에닿으면손가락이구부러진다. 또한굴곡근공동운동의한부분으로써팔이구부러지면손이쥐어진다. 약 4개월시점에기능적팔뻗기가나타나면유아는분명한손바닥잡기 (palmer grasp) 를사용한다. 연이어발달함에따라, 먼저엄지손가락이그다음다른손가락이독립적으로작동하기시작해서약 9~10개월이되면집게잡기가발달한다 (Forssberg 등.,1991). 뻗기와잡기와관련된발달학적변화들은영장류운동시스템의해부학적발달에관한연구들과잘부합한다. 영장류에서는팔의움직임을조절하는신경로와손과손가락의섬세한움직임을조절하는신경로가다르다. 두시스템은각기다른시점에발달한다. 주로뇌간수준에서협응되는것으로보이는팔조절은피질수준에서협응되는것으로보이는손과손가락조절보다일찍발달한다 (Kuypers,1962). 연구자들은어린원숭이들이발달초기에물건을향하는팔움직임을보인다는것을알아냈다. 하지만 3개월이될때까지독립적인손가락과손움직임이보이지않는다 (Lawrence & Hopkins, 1972). 약 9개월에서 13개월시점에추체로가발달함에따라유아들은분리된손가락움직임을조절할수있으며, 집게잡기처럼보다어려운잡기기술을발달시킬수있는것으로보인다 (von Hofsten, 1984). 8개월에서 15세사이의유아와어린이들의정밀한잡기발달과세련과정을추적한연구들이있었다. 16장의내용을떠올려보라. 성인에게물건을들라고하면, 손가락이물건에닿자마자피부수용기들이중추성으로프로그램화된반응을일으킨다. 이반응은악력 ( 쥐는힘 )(grip force) 과기중력 ( 들어올리는힘 )(load force) 으로구성되어있으며, 손가락을통해물건을놓치지않은채들어올리도록되어있다. 성인에서는이두개의힘이항상평형하게프로그램화되어있어너무딱딱한물건을꽉쥐지않도록하고미끄러지지않도록한다 (Forssberg 등., 1991). 이렇게평형하게프로그램화된악력과기중력은인간유아에서는보이지않았다. 사실상 5살때까지어린이들은악력을증가시킴에따라서물건을테이블로미는데, 이는두힘사이의거꾸로된협응력을보여준다. 이어린이들에서는기중력이증가하기전에악력이매우높아져있다. 게다가물건을들어올리는각기다른단계의순서와시간 (timing) 은유아에서훨씬길다. 예를들어첫번째손가락과두번째손가락사이의시간은성인에비해, 10개월유아들에서 3배정도길며, 3세이상어린이들에서는 2배정도길다. 물건을적절하게잡기전에엄지손가락과두번째손가락으로여러번접촉하는것은더어린아이들에게흔한일이다. 또한어느손가락이라도먼저물건을접촉할수있다 (Flrssberg 등., 1991). 이와유사한연구 (Pare & Dugas, 1999) 에서, 2세부터 9세까지정밀한잡기의성숙에관한분명한발달학적초석을발견하였다. 2세어린이의잡기의경우들어올리는동안물체의피크수직가속 (peak vertical acceleration) 은피크악력과음의상관관계가있었다. 3세가되면, 피크기중력가속과피크악력힘은양의상관관계를갖게되며, 그상관관계는 9 세이상까지강해진다. 4세가되면어린이들은대칭적패턴으로들어올리기움직임의가속과감속모두를조절하며물건을잡기위해단일버스트 (burst) 의악력을사용하였다. 이는잡 기를위해예측성조절을사용하기시작한다는것을의미한다. 물체를잡고드는것을할때어린이들은언제예측성조절을사용하기시작하는가? Pare와 Dugas(1999) 가진행한연구에서는 2세이하아이들은악력과기중력을평행하게증가시키지않았지만, 기중력이증가하기전에악력을증가시킴으로써순차적인힘활동을사용하는데주목하였다. 또한단계적으로힘을증가시켰으며, 그힘은 one force rate pulse로측정되지않았기때문에이는되먹임전략을사용했음을의미한다. 두번째연구에서, Forssberg와동료들 (1992) 은이런정밀한잡기의예측성조절을더연구하여, 이전의들어올리기시의무게가어떻게현재무게를저울질하는데사용되는가를연구하였다. 연구자들은정밀한잡기를사용하여물건을들어올리는동안, 등척성힘발생의예측성조절이 2살때에출현한다는것을알아냈다. 18개월보다더어린, 가장어린대상자들은각기다른무게들을사용하여들어올리기는하는동안힘율 (force rate) 에차이가없거나매우적었음을보였으며, 반면에 18개월이상의어린이들은이능력을보였다. 이예측성조절은 1살과 4살사이에서큰변화를보이고, 4살부터 11살까지더점진적인변화를보이며 11살에는성인수준에도달하면서점진적으로발달한다. Forssberg와동료들 (1995) 도특히미끄럽지않은물체 (sandpaper) 를이용한실험에서, 더어린어린이들이더높은악력대기중력비율을사용한다는데주목하였다. 이것은미끄러짐에대항하여더큰안정성한계 (safety margin) 를사용한다는것을보여준다. 이는마찰이있는상황에적응하는능력이미성숙하다는것을의미한다. 이안정성한계는악력의가변성이더적어지고현재상태에적응하는능력이더좋아지면서, 5살동안에감소한다. 연구자들은 18개월시점의어린이들이실험에사용한상자가같은표면일때는표면상태에악력을적응시킬수있지만, 표면이예측하지못하게변하면적응에실패한다는것을알아냈다. 연구자들은마찰에대한감각운동기억투사 (sensorimotor memory representation) 를형성하는능력이좋지않다는것을나타내는것이라고제안한다. 이기억능력은나이가증가함에따라점진적으로증가했다. 더나이든어린이들은새로운표면마찰에힘협응능력을갱신하기위해몇번들어봐야하며성인들은한번만들어보면된다. 악력적응하기 (adaptation) 악력에대한적응현상의양상 ( 측면 ) 중하나가단일시도시에잡기힘을부드럽게감소시키거나증가시키는능력이다 ; 예를들어, 들어올리는동안만약물체가미끄러지기시작할때. 악력적응현상의발달을연구하기위해, Blank 등 (2000) 은 3세에서 6세어린이들에게집게잡기로작은원형센서를잡고시각되먹임을사용하여등척성힘을증가시키거나감소시킬것을요구하였다. 힘의정확성을추적하는면에서분명한발달학적변화가있었다. 4세이상의어린이들의경우에는 jumping하고 waiting 하여목표힘 (target force) 변화를지나치는 (overshoot) 경향이있었다. 더나이든어린이들은목표힘이느리게감소할때목표를지나쳤다. 대조적으로성인들은목표변화를추적하는데지나치는 (overshoot) 정도가모든조건에서적었다. 이는성인들의경우지속적인추적전략

11 을사용했다는것을의미한다. 이결과들은 5세 ~6세에분명한전환기를가지는감각-운동되먹임과되먹임과미리먹임과정의통합을간헐적으로사용하는미리먹임전략에서악력을적응하기위한발달학적전략변화가있다는것을의미한다. 움직이는물체잡기 (catching) 학습 움직이는물체에손을뻗어잡는능력의출현을알아보기위한연구들이진행되었다 ; 이것이잡기 (catching) 행동의기본적형태라고생각된다. 연구자들은유아들이움직이지않는물체에성공적으로팔뻗기를할수있을때, 움직이는물체에도팔을성공적으로뻗을수있다는것을보여주었다. 18주정도의유아들은 30cm/sec로움직이는물체를잡을수있었다. 15주유아들은물체를가로챌수있지만아직물체를쥘수는없었다. 물체가이동하는경로에서물건을가로채려면처음에뻗기를시작해야하기때문에, 이사실은유아들이물건이위치한곳을예측할수있다는것을의미한다. 유아들이지나치는모든물체에손을자동적으로뻗는것이아니다라는것에주목하였다. 오히려유아들은자신들이물체에잡을수있는타당한기회를가졌는지아닌지를미리감지할수있는것처럼보였다 (von Hofsten & Lindhagen, 1979). 인지적요소 : 물체탐구능력의출현 유아들은잡은물체의특성과관련지어물건을조작하는활동들을언제처음시작할까? 첫해동안유아들이물건을가지고수행하는활동들은 mouthing( 입에가져가는행동 ), waving( 흔드는행동 ), shaking( 격렬히흔드는행동 ), banging( 치는행동 ) 하는경향의활동이다. 딱딱한물건은바닥에치는경향이있으며스폰지같은물체는쥐어짜거나비트는경향을보인다 (Gibson & Walker, 1984). 6개월,9개월,12개월시점의연 구에서는나이가들어감에따라 mouthing이감소하며, 두손사이에서물체를이동시키고손가락으로만지작거리며살펴보는활동들이증가하는것이눈에띠었다 (Corbetta & Mounoud 1990; Ruff,1984). 약 1년시점에유아들은어떻게물건을사용하는지를이해하기시작한다. 하지만만일약간의정밀함을요구하는물건이라면, 이나이훨씬전에유아들은간단한기능적관계를발견해낼수있다. 따라서어떤유아는스푼을먹는데사용하기전에스푼을바닥에두들기거나흔드는데사용한다. 이유아는스푼을접시에서채우고, 예측성으로입을벌리고, 입으로스푼을가져가서먹는활동에통합하기전하위체계로써스푼과손, 스푼과입, 스푼과접시사이의관계를수립한다 (Connolly, 1979). 약 14개월 ~16개월에, 유아는무게지표로써모양과크기를이용하여물체의무게에뻗기활동을적응시키는능력을발달한다 (Corbetta & Mounoud, 1990). 약 16~19개월에유아들은접시위의컵처럼어떤물건들은문화적으로함께조작해야한다는것을이해하기시작한다. 2살후반기에유아들은먹는척하거나마시는척하는상징적동작들을수행하기시작한다 (Corbetta & Mounoud, 1990). 생후 1년후에유아들은물체를다른것에맞추는것과같은물체사이의보다자세한관계와보다정밀한움직임에필요한기술들을개발하기시작한다. 13~15개월시점에유아들은두개의큐브를서로의윗부분에쌓기시작한다 ; 21개월시점에 5개를 ; 23~24개월에는 6개의큐브. 이는물건을조심스레위치시키고놓을수있도록유아가협응된뻗기와조작기술을점차적으로개발하고있다는것을의미한다 (Bayley, 1969; Corbetta & Munoud, 1990). LAB Activity 17-1 목적 : 과제의특성이어떻게각기다른연령대의어린이들의뻗기와잡기움직임에영향을미치는가를알아보는것. 절차 : 이연구를위해당신은지역사회에서다음연령그룹중최소두그룹에서한아이를찾게될것이다 : 8-12개월, 12-18개월, 2세-3세, 4세-6세. 그리고다음과제를수행하는아이들을관찰하라. 아이들과과제를할때, 다음품목들을준비하라 ( 아이의크기에품목들을맞추기위해품목들의크기를다양하게준비할수있다 ): 2개의작은플라스틱컵 ( 물이든것과물이없는것 ), 작은상자 ( 작은사각형모양 ), 크레용 ( 길고가는것 ), 기름을칠한작은플라스틱컵. 실험의첫부분으로, 아이들이빈플리스틱컵, 상자, 크레용, 물이든플라스틱컵, 기름이칠해진컵을집을때그들의손과팔움직임을관찰하라. 더나이든어린이들의경우두컵 ( 물이있는컵과없는컵 ) 을서로옆에둔다. 당신에게컵의물을따르라고아이에게지시한다. 다시한번실시하되, 빈컵을뒤집고물이든컵옆에둔다. 과제 : 1. 각기다른연령대의어린이들이어떻게다양한물체에손을뻗고잡는가를설명하라. 2. 물체에손을뻗는동안언제손이쥘준비로모양을갖추는가? 물체의특성이어떻게예측성손모양에영향을주는가? 3. 더나이든어린이들이경우, 변하는컵의위치가손위치에어떻게영향을미치는가? 여러단계를거쳐물을따를필요가없도록하기위해유아들은손의위치를수정할수있었는가? 4. Lab 활동 16-1의성인뻗기 / 잡기특성이나당신의특성과이어린이들에게서얻은자료를비교하라. 당신의결과가물체를들어올리고예측성으로손모양을갖출때의발달학적변화에대한 von Hofsten과 Forssberg 등의연구결과와일치하는가?

12 눈 - 손협응발달에서경험의역할 인간에게잡기활동은시각유발부분 (visually triggered portion) 과시각유도부분 (visually guided portion) 2가지양상을가지고있다. 눈-지절협응의이러한두가지양상은고양이에서도발견된다. 이러한두가지양상의눈-지절협응발달에관한연구에서는시각적되먹임경험을통해유발된움직임이잡기능력에서시각유발부분의발달에필수적임을보여준다 (Hein and Held, 1967). 이러한실험에서고양이들이생후 4주까지어둠속에서사육되었고그리고나서정상환경에서매일 6시간동안자유롭게움직이도록하였다. 그러나이시기동안고양이들에게가벼운불투명한목받침대 (collar) 을착용시켜, 사지나몸통을보지못하게하였다. 이것은그림 17-9A에서볼수있다. 나머지시간은고양이들을변함없이어둠속에두었다. 12일치료후고양이들에게시각유발위치반응 (placing reaction) 과시각유도위치반응에대해검사했다. 이것은평평한면 ( 정확성이요구되지않기때문에시각유발위치만요구함 ) 대갈래로구성된평평하지않은면 ( 갈라진부분에닿기위해시각유도반응만요구함 ) 을향하여고양이를내려서시행했다. 모든동물들은시각유발위치반응을보였고, 동물들은자동적으로평평한면을향해앞발을뻗었다. 그러나갈라진면에서닿는경우보다더크지않았다 ( 그림 17-9B). 그러나목받침대을제거한후에고양이들은시각유도위치반응를보이기까지정상환경에서 18시간만필요했다. 결론적으로시각유발발뻗기는시각없이발달하지만, 시각유도발뻗기는지속적으로하지를관찰하는것을필요로한다 (Hein and Held, 1967). 행동에중요한지를물었다. 수동적접촉이면충분하느냐? 아니면반드시능동적이어야하는가? 이질문에답하기위해연구자들은 10쌍의고양이들을검사했다. 각쌍중한마리는둥근방에서자유롭게걸을수있어서, 곤돌라를끌고, 곤돌라에있는다른한마리는수동적으로끌려다녔다. 이것은그림 17-10에서볼수있다. 그래서양쪽고양이들은같은시각적되먹임과같은동작지시신호을가지고있지만, 걷는고양이는동작이능동적이고끌려가는고양이는수동적이었다. 그림 한고양이가능동적으로두번째고양이를잡아당기는실험적장치, 그두번째고양이는곤돌라안에서수동적으로끌려다녔다.. 고양이들은하루 3시간씩장비에서경험했다. 실험의마지막에서능동적고양이들은정상적인시각유도위치반응을나타냈고, 정상적인 visual cliff test를나타냈다. 그검사에서정상적인고양이들은가상의절벽을넘어걷지않았다. 그러나수동적으로움직인동물들은그렇지않았다. 그래서연구자들은스스로만든 (produced) 움직임이시각유도행동발달에필요하다고결론지었다. 그러나다시한번정상환경에서 48시간후에수동적고양이그룹에서시각유도발위치는정상적으로나타났다 (Hein and Held, 1963). 뻗기과제수행하는동안반응시간 그림 17-9 A. 고양이들이초기발달동안발을보는것을막기위해실험용목받침대 (collar) 를착용했다. B. 시각유도뻗기를검사하기위한갈라진끝장치. 많은연구는반응시간과제을통해발달학적변화들을연구해왔다. 일반적으로, 단순한과제에대한반응시간은아동이성숙함에따라더빨라진다. 가장큰변화들은약 8세 ~9 세까지일어나서, 점차적으로느려져서그변화가 16세 ~17세정도에이르면어른수준이된다. 그러나아이들이반응시간과제의일부로좀더복잡한움직임을수행하라고했을때이러한발달학적변화들은과제에따라서다양해진다. 예를들어 2세에서 8세아이에게과녁을향해던지는움직임을하도록하면, 2세 ~5세사이에반응시간감소가관찰됐고, 뒤이어반응시간은안정되었다.(Hay, 1990;Brown et al., 1986) 연구자들은어떤종류의환경을접촉하는것이시각유도

13 그림 아이들 4개그룹에대한움직임시간사이관계그리고과제의난이도지수. y축에서선구분은운동계의전반적효율을나타내고, 반면선경사도는운동계가처리할수있는초당정보의양을나타낸다. 거의모든연구들에서 y축구분은나이에따라감소하고효율성이증가됨을나타낸다. (Hay L. 에인가되어채택됨. 눈-손협응행동에서발달변화들 : 프로그램이전과피드백조절. 삶전반에걸쳐눈-손협응발달 ) LAB Activity 17-2 목적 : 나이가교대적인두드림을수행하는아이들의능력에미치는영향검사하기위하여. 기억하라, fitts는목표크기관점에서과제어려움을정의했다 (W, 목표물의폭 ) 그리고움직임거리 (D, 목표물사이거리 ). 그는다음의등호 : ID=log 2(2D/W) 를이용함으로써과제어려움 ( 그것을 index of difficulty로불렀다, 혹은 ID) 을정향화했다. 절차 : 이실험에대해여러분은공동체안에서적어도이중두나이그룹 (5세, 7세, 9세, 11세 ) 으로아이들을발견할것이다. 여러분은아이들이다음과제을수행하는것을관찰할것이다. 여러분은아이들이연필과 6장종이를가지고실험할때각각과제에서세번시도중각각하나를가져오도록해라. 종이들은이미적당한목표물크기와거리로표시되었다 ( 다음단락참고 ). 아이들이폭과거리가다양한두목표물사이를빠르고정확하게두드리도록했다. 10초내에가능한정확하게두드리는움직임을하는것이목적이다. 쉬운과제보다더어려운과제에서어떠한실수도없어야한다는것을아이들에게상기시켜라. 만약실수의수가연필점의 5% 이상초과한다면다시시도하도록해야한다. 과제어려움에서 2가지를혼합하여과제를어렵게할것이다. 첫번째그리고가장쉬운과제는 D=2cm 그리고 W=2cm이다. ID에대한등호를풀기위해서, log 2(2 X 2)/2. 이것은 log 22로해결되며즉 1이다. 가장어려운과제는 D=16cm이고 W=1cm 이다. 즉 log 2(2 X 16)/1이다즉 5이다. 각아이는두가지과제에서세번시도 ( 매 10초 ) 를행할것이다. 여러분은각목표물안에점수를세고기록하고매시도에서걸린시간을잴것이다. 아이들이매10초시도에서언제시작했고멈추었는지말해주라 ( 보조손에찬시계를이용하라 ). 시도간에휴식간격은두드림을세고기록하는데필요한시간이어야한다. 연구과제 : 각아이들이쉽고어려움과제에서세번시도에서각각두드림의수기록하는표를만들어라. 또한평균과표준편차를계산해라. 각과제에서두드리는과제에서단순한움직임에대한 1/1000에서평균움직임시간을계산하라. 이것은두드리는각수를 10으로나누고그것은 10초시도동안두드리는매초당수를얻을것이다. 표안에이값을기록하라. 다음, 이수의역값을취해라.(1/x,x는두드리는평균수다 ). 이수를 1/1000안에평균움직임시간을얻기위하여 1000을곱해라. 표안에이평균움직임시간을기록하라. 과제의어려움이다른나이그룹에서아이들에게움직임시간에어떻게영향을미쳤는가? 나이가증가함에따라아이들의수행력이어떻게변화하는가? 여러분결과들과다른결과들과비교하여라. 여러분은더어린아이들과더나이먹은아이들과비교했을때 7세에서움직임시간에서후퇴를발견했는가?

14 이러한반응시간과제에서움직이는시간은기능적인나이에따라서도변한다. 16장에서움직이는시간은과제를수행하는데필요한정확성과거리에달려있다는것을상기해라. 움직임을프로그래밍하는전략또한다양해서, 움직임이정확하게멈춤을요구하는지아니면그렇지않은지에달려있다. 정확한멈춤을요구하면, 각개인은길항근이조절하는멈춤활동 (breaking action) 을작용하여야하고, 아니면만약움직임이자동적으로목표를맞춤으로써멈춰진다면, 길항근활동은필요하지않는다. 우리는이전장의자세조절과이동기술에서나이와관련된변화들을언급했듯이나이가증가함에따라이런기술들에서특별한변화들이있다. (a) 이동상태시움직임속도감소또는자세반응시발생잠복기 (onset latencies) 지연과같은시간관련변화. (b) 움직임변화또는근활성패턴변화와관련된협응요소들. (c) 자세나이동기술들에서피드백과피드포워드조절의사용변화들. 우리는이같은요소들이뻗기와잡기기술의나이관련변화들을검사할때고려해야할중요한것임을알게될것이다. 6세 ~10세에서아이들각각움직임형태에대한움직임시간을분석하는연구들에서나이가증가해가면서움직임시간이감소됨을보였다. 생각했던대로, 정확하게멈춤을필요하는움직임은모든연령에서느려졌다. 그러나움직임들중 2가지형태에서속도간차이는 8세 ~10세보다 6세에서 3배정도높았다. 이는 6세아동이길항근근육계의멈춤활동을조절하는데어려움을겪기때문으로생각된다 (Hay et al., 1986). Fitts' Law Fitts' 법칙은움직임을일으키는데걸리는시간과그움직임의정확성과크기사이에특별한관계를말하는것이라는것을 16장통해기억해라. 과제의어려움은정확성과크기양쪽에관련있고다음등식으로나타낸다. ID=log 2(2A/W) A에는움직임의크기 (amplitude), W에는목표물의폭 (width), ID= 난이도지수 (index of Difficulty) (Fitts,1954) fitts' 법칙은아동들에게적용한연구실험경우에서움직임시간은나이와함께감소하는것으로나타났다. 이러한감소는일반적으로약 7세에일어나는회귀 (regression) 를제외하고는선형변화를보인다. 자세조절발달에서도 4세에서 6세사이에자세반응잠복기가증가된것으로알수있는회귀가있었다. 5세에서 9세에서조사한한연구에서움직임시간발달감소와회귀가팔뼈의성장과같이생역학적요소의변화와는관계가없다라는것을말해준다 (Rey, 1968; Shumway-Cook and Woollacott, 1985a; Kerr, 1975). fitts' 의법칙을사용하여다른나이그룹에서 ID( 난이도지수 ) 기능으로움직임시간을조사할수있다. 이관계는그림 17-11에서볼수있다. y축에서선의구분은운동계의전반적효율성을반영하는반면선의경사도는운동계가매순간변화시킬수있는정보양을반영한다. 거의모든연구에서 y축은나이에따라감소하고, 이는효율성이증가함을의미한다. 그러나경사도에서나이와관련된증가는복잡한과제에따라달려있고, 연속적움직임보다분리된움직임에서좀더분명히나타난다 (Hay, 1990; Sugden, 1980). 이개념의적용은실험활동 17-2에서볼수있다. 요약하자면, 뻗기, 잡기, 조작은발달하는동안점차적으로발생하고, 많은시스템내의변화들로설명할수있다. 이러한기술들 (skills) 이출현하고정교해짐에따라뻗기와잡기에사용된힘조절, 시간, 협응변화를볼수있다. 우리는이제뻗기, 잡기, 조작에서나이와관련된변화들을조사한다. 노인에서나타나는변화 뻗기 : 나이에따른변화 나이에따른뻗기시움직임시간변화들나이에따른뻗기속도변화들을조사한고찰연구에서분리된 (discrete) 뻗기움직임은노화에따라 30%~90% 로속도감소를나타냈으며, 이는비교한연령과수행한과제에달려있다. 예를들어, 분리된팔움직임속도에관한변화들을조사하는한연구에서 50세 ~90세사이에서 32% 감소를나타냈고, 반면또다른연구에서반복적으로두드림 (tapping) 과제를수행하는 20~69세대상자들을비교했을때, 대상자 90% 에서움직임속도감소을나타냈다 (Welford, 1982; Williams, 1990). 뻗기움직임시에지연 (slowing) 에기여하는인체의다른시스템내에서나이와관련된변화들은무엇인가? 지연에기여하는다른시스템은 (a) 목표를발견하는시각계의능력 (b) 중추처리시스템 (c) 운동시스템그리고 (d) 각성그리고동기부여시스템이있다 (Welford, 1982). Welford는중추성기전변화들이노인의뻗기움직임에기여하는지알아보기위한실험을수행했다. 이실험에서대상자들은 ( 손잡이가달려움직일수있는 ) 다양하게움직이는불규칙한사인파형태로한쪽끝에서다른쪽으로지속적으로움직이는목표물에포인터를계속해서유지하게했다. 그는목표물의움직임속도가증가함에따라대상자들은추적하기불가능했던지점까지쉽게따라갈수없었다. 그러나노인과젊은대상자들사이에차이점이있었다. 여러분이그림 17-12에서보듯이노인들은젊은이보다움직임이더빨리추적하는능력이떨어졌다. Welford는노인의수행력제한이운동시스템문제들로인해발생한것이아니라고가정했다. 왜냐하면목표물을추적하지않는다면더빨리움직일수있기때문이다. 그는수행력제한이감각문제가아니라고가정했다. 왜냐하면목표물을쉽게볼수있었기때문이다. 그래서그는제한이중추처리능력문제에있다고생각했다. 이중추처리능력은목표물과포인터를맞추는것, 목표물방향변화들에빨리반응을나타내는것에있다고결론지었다. 이것은실제움직임에걸린시간이움직임순서의다음단계를결정하는데걸리는시간과비교했을때거의느리지않았다라는것을의미한다 (Welford, 1977). 나이에따른뻗기협응변화들노인들이빠른목적있는움직임을수행하는노인들의궤적 (trajectories) 에관한동작 (motion) 분석에서는노인들이젊은이보다목표물에접근하거나혹은감속하는단계에서더많은시간이소요됨을나타냈다. 이는정확하게목표에도달하는데필요한감각처리시간이다. 많은연구들이목표물에도달하는단계에서느려지는데가능성있는요인들을조사했다. Pohl et al.(1986) 연구에서정확성요구를다르게하는

15 교대적두드림과제를했을때젊은이 ( 평균25세 ) 와노인들 ( 평균71세 ) 의움직임을비교했다 (37cm 떨어진직경 8cm 대직경 2cm). 그들은노인들이두목표물사이를움직일때더긴절대조정 (absolute adjustment) 시간과더긴반전시간이결합된더많은움직임조정을보인다라는데주목했다. 저자들은젊은이들과움직임속도와정확성을목표로시행했을때좀더연속적으로피드포워드과정을이용했으며, 반면에노인들은좀더느린피드포워드처리과정을이용했다고제안하였다. 이개념의적용은실험활동 17-3에서알수있다. (discontinuities) 을나타냈다 (Vrtunski and Patterson, 1985). 기억할흥미로운것은증가된하위분절운동 (submovement) 이정상아동에게나타나는초기뻗기패턴의특성이었다. 노인과같이아동들에서하위분절운동들은종종뻗는동안시각적피드백에강하게의존함과연관되어있다 (Hay, 1979). 뻗는과제를수행하는동안손지속성 (steadiness) 은나이에따라감소한다 (Williams, 1990). 노인에게다른직경의가늘고긴구멍안에조그만바늘 (sylus) 을넣으라고했을때, 손지속성은 50초에서 90초사이에서 77% 하락했다. 지속성은우세손보다비우세손에서더빠르게저하되었다. 그림 다른속도로움직이는예측할수없는목표물을따라가기위한젊은이대노인들의능력. 노인들은좀더높은속도에서목표물움직임을따라가는데좀더문제점을가지고있다.(Adapted from Welford AT. Motor skills and aging. In:Mortimer JA, pirozzolo FJ, Maletta GJ, eds. The aging motor system. New York: Praeger, 1982:159.) LAB Activity 17-3 목적 : 나이가교대적인두드림과제를수행하는능력에미치는영향을조사하기위해절차 : 실험 17-2에서과정을반복해라, 하지만여러분공동체에서노인과함께 (70세또는그이상 ) 반복해라. 연구과제 1. 실험활동 17-2에서다음질문변화와함께연구과제를반복해라. 실험활동 17-2의젊은이들과비교하여당신과어떻게과제의난이도가노인들의움직임 시간에영향을미치는가? 2. 여러분은움직임을할때추가적움직임혹은주저함을알아챘는가? 여러분은노인들의체력수준이과제수행력에영향을미쳤다고생각하는가? 젊은이와노인에서움직임운동학에관한부가적인연구에서는 5, 10, 20mm 크기의 ( 손가락으로세는판 ) 3가지목표물을지그재그로그리는과제를이용하여, 비슷한움직임속도에서대상자들을비교했다 (Morgan et al., 1994). 노인들은전반적으로과제에서견줄만한정확성을나타냈지만, 이는시각적유도 (visual guidance) 에더많이의지함을암시하였다. 저자들은운동협응의중추성결핍이라고결론지었다. 다른조사에서는노인들이뻗기움직임을하는동안힘생산변화들을조사했고, 노인들의움직임궤적내에유사한중단 문헌을기초하여대상자들이두목표물사이를연필로두드리거나또는단순반응시간과제를수행하는것과같이, 같은단순한동작을반복하도록한다면, 뻗기움직임동안나이에따른수행속도변화는거의없었다 (welford 1977, 1982). 이경우에느려짐은 16% 정도였다. 그러나만약목표물을더작게한다거나, 연속적인목표물을사용한다거나, 혹은선택반응시간과제를사용하여과제의복잡성을증가시킨다면느려짐은 86%~276% 범위가될수있다. 표 17-1은과제의복잡성을가진뻗기움직임하는동안수행력이느려졌을

16 표 17-1 과제복잡성작용을통해뻗기움직임수행력에서나이와관련된느려짐 과제비교한나이그룹들퍼센트증가 a 빛을내거나소리를내기위해간단한키누르거나열기 Welford가열거한 11가지연구들평균 20초와 60초 16% 열가지선택 (birren, Riegel, and Morrison, 1962) 18~33세와 65~72세 똑바른관계 27 숫자코드, 5가지연구들평균 50 구두코드, 2가지연구들평균 45 색깔코드 94 부분색깔그리고부분글자코드 86 열가지선택 (Kay 1954, 1955) 25~34세와 65~72세 a. 반응키바로위에즉각적인신호빛 -13( 어떤실수도없음 ) b. 키에서 3피트떨어진신호빛 26(-43) c. b와같이하지만신호빛이정렬되어왼쪽이오른쪽으로, 기타로반응함 46(-19) d. 숫자코드 56(+138) e. d와 b를혼합한어려움 299(+464) a 오류변화백분율은둥근괄호안에나타냈다. Adapted with permission from Welford AT. Motor skills and aging. In: Mortimer JA. Pirozzolo FJ, Maletta GJ, eds. The aging motor system. NY: Praeger, 1962: 163. 때차이점에관한예시를보여준다. 수행력에서가장큰느려짐은표시바꾸기 (symbolic translation: 반응에자극을관련시키기위해코드를사용하는것 ) 또는공간이동 ( 예를들어, 왼쪽에서불빛신호가오른쪽으로뻗기를시행하게한다 ). 비록감소들이많은반응시간과제들의수행력에서발견됐을지라도정확성에관해신경쓰지않았을때최근연구는노인들의뻗기속도에감소가없음을보여줬다 (william et al., 1993). 복잡한반응시간과제에서느려지는주된원인은움직임을실행하는시간인두번째단계보다는신호를보고행동으로연결하는시간인첫번째단계에있다 (welford, 1977, 1982). 좀더계속적인과제를수행할때움직임수행하는두번째단계는어느정도첫번째단계와겹칠수있다. 예를들어어떤사람이첫번째반응을하는동안다음신호에관련하여정보를처리할것이다. 이유형의과제는노인에게좀더어려운것같다. 어쩌면노인들은그들의반응을모니터링 (mornitoring) 하기위해좀더시간을필요로하고다른신호들을동시에처리하는데어려움을겪는다 (welford, 1982). 한연구에서는, 한지점이다른지점에비해멀리떨어져있는, 두선택지점중한지점으로가능한빨리움직이는과제를실시하여 63~76세노인과 19~29세대상자들을비교하였다 (Rabbit and Rogers, 1965). 젊은대상자들은움직임초기단계와끝지점을선택하는데걸린시간이중복될수있는반면노인들은더어려웠다. 비록조정하는데걸린시간이나이에따라증가한다는어떠한증거가없을지라도노인들은모니터링을억제하지못했다. 이억제부족에대한이유는무엇일까? 모니터렁억제 (suppression of monitoring) 는과제결과가명확할때일어난다고가정할수있다. 그래서실수 (error) 의가능성이있다면모니터링을더하게한다. 게다가모니터렁억제는움직임하부단위 (subunits) 가좀더고차원적인수행단위로협응될 때가능해진다 (Welford, 1982). 그러나이를위해서는과제를수행하는동안대상자가움직임하부단위와함께순간기억 (working memory) 에유지해야하는것을필요했다. 한연구에서노인능력 (60~81세) 대젊은이능력 (17~28 세 ) 에서이능력을검사했다. 대상자들은 2가지연속키를누르는과제를수행하였다 [ 하부단위가적은것하나 (12, 21, 12, 기타 ) 그리고좀더복잡한것하나 (1234, 32, 1234, 그리고기타 )]. 그들은특히 2번째과제에서노인들이젊은이보다더느렸졌음을알았다 (Rabbit and Birren, 1967). 잡기 : 연령에따른변화 노인에게나타나는문제점들중하나는기민성 (dexeterity) 감소가나타나는것이다. 이는신발끈을묶거나단추를잠그는과제에서명백히나타난다. 예를들어, 조그만물체를조작하는데걸린시간은 70세에서 25%~40% 로증가한다 (Cole, 1991; Agnew et al., 1982). 이런나이와관련된변화들은앞서설명했던젊은이를대상으로시행한실험과유사한실험에서물체를들거나잡기위해서이용한손가락끝 (fingertip) 힘을측정함으로써조사하였다. 노인에서촉각이감소하고그것이노인이물건을얼마나강하게쥐는것을알아채는능력에영향을미칠수있다는것이밝혀졌다.

17 이구심성신경원은나이가증가함에따라숫자가감소한다. 이감소가힘조정 (adjustment) 을설명한다. 이개념의적용은실험활동 17-4에서알수있다. 뻗기수행능력의가역성과보상 그림 잡기힘에서까칠한물체 ( 모래종이 ) 대미끄러운 ( 레이온 ) 면을가진물체를들어올릴때전형적인잡기힘형태들을보이는젊은대상자와노인에서자취를확인한다. 자취는까칠한면인세번째들기를나타내고첫번재세번째레이온이뒤따른다. N=Newtons, (Reprinted, with permission, from Cole KJ. 노인들의악력조절. J Motor Behav 1991; 23:255.) Cole과그동료들에의한연구에서는젊은이성인평균보다몇배더큰힘을만들어낸몇몇노인들로보아노인들 ( 평균81세 ) 이젊은이들의악력 (grasp force) 보다평균2배로악력을사용했음이밝혀졌다 (Cole, 1991; Cole et al., 1999). 그림 17-13은레이온 (rayon) 으로덮인미끄러운물체를들어올리는첫번째그리고세번째시도와까칠까칠한것으로덮인물체를들어올리는세번째시도에서젊은이와노인들의악력기록들의예를나타낸다. 노인은훨씬더큰악력을나타내며, 젊은이들보다레이온물체에서마지막악력에적응하는데더오래걸림에주목하라. 시도들간에악력가변성은젊은이보다노인에서훨씬더높았다. 증가한힘의일부는증가한피부미끄러움때문이었다. 게다가노인들은단순하게미끄러운물체에대해더높은안전성한계 (margin of safety) 를만들었다 (Cole, 1991). 부가적인실험에서안전성한계증가가촉감감소때문인지아니면피부-물체마찰특성을보내는능력이감소된것때문인지를조사했다 (Cole et al., 1999). 그들은피부구심성기능쇠퇴가 60세이후안전성한계증가에기여하는지를논의했다. 그들은새로운면에대한노인들의악력조정은젊은이들과비교했을때 100msec지연되었다. 이전조사에서마찰은빠르게적응하는구심성신경원을통해국소적으로전달되며, 뻗기활동할때실험상에서노인들에게활동감소가나타날지라도작업장이나일상생활활동에서종종발견되지않는다. 많은보상전략들이뻗기그리고잡기기술들을향상시키기위해사용되기때문에수행력이보존된다. 노인들에게사용되는많은보상전략들은무의식적이고자동처리과정인것같다. 예를들어, 노인들은움직임을만드는노력을증가시킬것이다. 작업장에서노인들은간단히쉬면서좀더지속적으로일할것이다. 노인들은미리속도와정확성을요구하는움직임을준비할것이고예측성처리과정들이수행력에도움을줄것이다. 많은과제들속에서또한속도와정확성사이를교환할것이다. 마지막으로, 노인들은감각구별과제에서반응시간신호에반응하여좀더높은기준을세운다는것도밝혀졌다 (Welford, 1982). 나이에따라나타나는뻗기기술변화들은연습혹은훈련으로막을수있을까? 그렇다! 노인들의눈-손협응력이연습으로명백한향상이있었음이보고되었다 (Falduto and Baron, 1986). 가장큰향상은복잡한과제들에서나타났다. 흥미로운점은노인들은젊은이보다시간과제들에반응하는수행력에서좀더향상을나타냈다는것이다 (Jordan and Rabbit, 1977). 이는그과제를배우려고시작했을때젊은이들이수행력천정효과에더근접하기때문일것이다. 그러나연습이이러한과제들의수행력에서나이차이를제거하지못했다. 노인에게있어연습은또한시각적예리함, 신호감지, 청각적구분과같은눈-손-협응력에관여하는지각적처리과정과관련된수행력을향상시킨다. 게다가눈-손협응과제에서연습후한달이지났음에도연습의효과는높았다. 한연구에서는정교한손움직임, 신호감지, 기억검사, 시각적구분, 예견시간을포함한 Space Trek" 이라불리는과제를통해 19~27세사람들의수행력과 62~73세사람들사이에수행력을비교했다. 대상자들에게 2~5개월동안 51시간지속적인연습시간을주었다. 훈련끝난후한달시점에수행력수준에서약간감소만했다 (Welford, 1982). LAB Activity 17-4 목적 : 과제의특성이노인들의뻗기와잡기움직임에어떻게영향을미치는지검사하기위하여절차 : 이실험에서여러분은실험활동 17-1을반복할것이다. 그러나지금여러분은공동체에서 70세나그이상노인들을발견할것이고, 실험활동 17-1에서설명했던수행과제들을관찰할것이다. 연구과제 1. 노인이다양한물체에대해어떻게뻗고잡았는지 설명하시오. 2. 물체에대해뻗는동안손은잡기를준비하기위해모양을갖추기시작했는가? 물체특성들이예측성손모양에어떻게영향을미쳤는가? 3. 실험활동 17-1에서노인과젊은이에대한뻗기그리고잡기특성에관한자료를비교하시오. 여러분결과들이물체표면특성변화와더불어들어올리는힘을쉽게변화하는능력에대한 Cole et al. 결과들과일치하는가?

18 또다른연구에서 57~83세성인들에게비디오게임하면서눈-손협응기술들을연습하도록하였다. 이러한게임들은손움직임속도와방향변화에대해빠른결정을하도록한다. 7주후에점수는과제을통해 3배가되었다. 게다가비디오게임연습은대상자들이운동반응을빠르게선택하도록요구하는다른반응시간과제로전이된다 (Clark et al., 1987). 이연구들은연습을통해노인들이젊은이들보다더많이배운다는것과젊은이들만큼이나학습한기술들을유지하고있다는것을의미한다. 게다가대상자들이연습을통해향상된방식은노인과젊은이모두에서유사했다. 그러나노인들은다만좀더느리게학습했다. 노인대상자들의눈-손협응력을느리게학습하는것은장기간기억에기록하는데더오래걸리는요소때문이다 (Welford, 1982). 노인들에게눈-손협응기술을가르치기위한최상의전략들을결정해야하는의미는무엇인가? 장기간기억에정보를기록하는데걸린시간은나이에따라증가하기때문에학습을서둘러선안된다. 그렇지않으면장기간기억에정보를기록하는데걸린시간동안처리해야할부가적정보들이기억처리과정을방해할것이다. 눈-손협응기술들을가르칠때, 구두지시를운동수행으로변환하는데때때로문제들이있다. 이것을피하기위하여시연 (demostration) 을이용할수있다. 그러나이경우에시연의속도는학습자의조절에따라야한다. 그래서느린움직임을이용하고, 훈련시에자기속도대로할수있는비디오들이도움을줄것이다 (Welford, 1982). 능동적인의사결정도어느연령에서나학습시에중요한인자이다. 성인들을대상으로한미로 (maze) 연구에서는올바른진로 (pathway) 가표시되어있지만대상자들이능동적인선택을해야만하는경우에학습이더빨리발생되었다. 이것은모든연령대의대상자들에게도움이되었지만특히노인들에게도움이되었다 (von Wright, 1957). 65~69세그리고 80~100세노인들의경우회전추적과제 (a pursuit rotor task) 를학습할때정신적연습과육체적연습을혼합하여사용하는것이육체적연습만한것과같았다라는것도밝혀졌다 (Surberg, 1976). 그래서노인에게눈-손협응과제학습은자기속도대로할수있는시연, 능동적학습그리고정신적육체적연습의결합을도입한발견학습의유형을사용하여촉진할수있다 (Welford, 1982). 발달하는동안, 성숙된뻗기와잡기행동출현은반응시간감소, 쥐기와들기하는동안안전성한계감소로특징짓고더부드러운궤적에필요한뻗기움직임시하부단위수감소로특징지을수있다. 유사하게, 나이와따라뻗기와잡기에서쇠퇴는반응시간증가, 안전성한계증가그리고뻗기움직임에기여하는단위수증가로설명할수있다. 많은요소들이삶전반에걸쳐이러한특성변화들에기여할것이다. 이것들은신경계와근육계둘다주요한결함과그결함을보상하기위해사용한 2차적전략들이여기에포함한다. 요약 1. 생후 1주아이들은앞에놓인물체들을향해뻗거나뻗기이전행동들을보인다. 이뻗기는정확하지않고아이들은물체를잡지않는다. 왜냐하면신전협력이팔과손움직임을조절하기때문이다. 팔을뻗으려할 때손은펴진다. 그러나뻗기는명확히물체를향해있다, 왜냐하면눈이물체에고정되지않았을때의팔움직임보다현저하게더정확하기때문이다. 2. 약 2개월쯤, 신전협력은깨져서팔을뻗을때손가락을구부린다. 이시점에서유아들이목근육을조절함에따라머리와팔움직임이결합된다. 3. 4개월쯤, 아이들은점차적으로머리, 팔, 손협력이분리되면서체간안정성을획득하기시작한다. 이러한변화들은기능적뻗기와잡기행동을출현하게한다. 4. 4개월부터, 뻗기는접근경로가똑바르게되고, 뻗기에분절수가감소됨에따라뻗기가더정교해진다. 5. 시각유발뻗기 (visually triggered reaching) 는갓태어났을때우세하고약 5개월쯤에시각유도뻗기 (visually guided reaching) 로변화한다. 그리고비록유도뻗기가아직가능하더라도생후1년에시각유발뻗기로되돌아간다. 6. 손위치발달은약 5개월쯤성공적인뻗기가시작할시점에서일어나기시작한다. 7. 집게잡기 (The pincer grasp) 는추체로계발달에따라 9개월에서 10개월시점에발달한다. 8. 반응시간은나이에따라점차적으로감소를보이고, 8세에서 9세까지좀더뚜렷한변화를보이고, 16세에서 17세까지느리게변화한다. 9. 4세에서 6세어린이들은시각유발 ( 피드포워드 ) 움직임이우세하고, 거의시각적피드백을사용하지않는다. 7 세에서 8세에시각적피드백이우세하고어둠속에서서투른뻗기를보이지만시야가나타날때좀더정확한뻗기를보인다. 9세에서 11세까지피드포워드와피드백움직임은통합된다. 10. 노인들은뻗기움직임에서느리고이것의대부분은중추처리과정이느려졌기때문이다. 뻗기움직임수행력의느림은단순한과제보다복잡한과제에서더크다. 11. 느려짐의일부분은움직임정확성에관한불확실성이나움직임하부단위들을순간기억 (working memory) 으로통합시키지못하기때문에움직임모니터링을억제하지못해서발생할수있다, 12. 노인들은보다큰악력과다양한잡고-들기힘이요구되고마지막악력에도달하는데더많은시간이필요로하는잡고-들기과제를수행할때젊은성인들보다비능률적이다. 13. 뻗기수행력에서대부분나이와관련된감소들은훈련을통해향상될수있다. 훈련효과는훈련이끝난후적어도한달동안높게유지되고또한다른뻗기과제들로전이된다. 실험활동연구과제에대한답실험활동 손은물체도달에예상되는곳에근접한다 개월 : 아이가 8개월이다면모든것을손바닥잡기를이용하지만 9-10개월에는상자 ( 작다면 ) 나크레용을집게잡기로바꿀것이다. 9세에서손펴는것은물체크기와관련이있다. 물체마찰력의갑작스런변화 ( 미끄러운물잔 ) 에는적응할수없다 개월 : 상자나크레용을집게잡기, 물잔은손바닥

19 잡기로사용하라. 손펴기는물체크기와관련있다. 이시기아이들은 9-12개월아이보다더멀리있는목표물을잡기시작한다. 물체마찰력변화에적응할수없다. 2-3년 : 12-18개월과같이팔움직임이더어린나이그룹군보다더부드러워졌다. 시도를방해받는예기치않는변화에적응할수있지만갑작스런변화는적응할수없다 ( 미끄러운물잔 ). 4-6년 : 부드러운팔움직임으로집게잡기를사용하고, 단지몇번시도로마찰력변화 ( 미끄러운물판 ) 에적응할수있다. 간단한부드러운움직임을하기위해컵위아래로손을위치시킬수있다. 3. 학생들의조사한자료에따라결정된다. 4. 학생들의조사한자료에따라결정된다. 실험활동 나이가증가함에따라, 과제를수행하는움직임시간은감소할것이다. 과제난이도가증가한다면, 나이든어린이보다어린아이들에게서좀더움직임시간이증가한다. 7세아이들을다른아이들과비교했을때움직임이약간느려진다. 실험활동 비록노인들의건강과나이에따라달려있지만, 과제의난이도증가는젊은성인보다더움직임시간이증가했음을알수있을것이다. 2. 또한번, 여러분은늙은이또는낮은신체상태수준을가진사람이건강한노인또는젊은성인보다더낮은수행력수준을가질것이라는것을알수있을것이다. 실험활동 건강한노인들은젊은성인처럼물건을잡을수있을것이다. 매우늙었거나건강하지못한노인들은뻗기할때움직임단위가증가하고, 움직임궤적의매끄러움감소로인해느려짐과주저함을볼수있을것이다. 2. 학생들의조사한자료에따라결정된다. 3. 대부분건강하고적절한신체상태를지닌노인들은젊은이들과유사한결과를보여준다. 4. 학생들의조사한자료에따라결정된다.