소음유무에 따른 노년층과 청년층의 청각적 작업기억능력

Ⅰ. 서 론

작업기억이란 학습, 이해, 문제 해결과 같은 다양한 인지적 과제를 수행할 시 정보를 일시적으로 저장하고 유지, 조작하는 기제를 말한다(Baddeley, 2003a). 작업기억은 정보 처리 단계에서 처리 속도가 빠를수록 시간에 따른 정보 손실을 막을 수 있으므로 이전 단계의 기억이 사라지기 전에 연결하여 처리를 가능하게 한다. 또한 장기기억에서 부가적으로 인출하지 않아도 그 다음 단계의 처리를 활발히 진행할 수 있게 한다(Salthouse et al., 1991).

작업기억은 두 가지로 나뉠 수 있는데 시공간 작업기억과 청각적(구어) 작업기억으로 구분된다(Geers et al., 2000). 시공간적 작업기억은 시각 정보와 공간적인 정보를 다룬다. 그리고 시각 정보를 형성하고, 유지 및 처리하는 것을 말한다(Park & Bahng, 2011; Lee, 2003). 청각적 작업기억은 언어로 제시되는 새로운 음소를 습득하는 것을 말한다. 또한 단어의 정보와 형태를 저장하고 회상하는 기능을 말한다(Archibald & Gathercole, 2007; Bishop, 2006; Montgomery, 2002; Weismer et al., 1999).

청각적 작업기억능력이 낮아지면 일상 대화 속에서 어려움을 가져오게 되는데 적은 발화 수 산출과 부적절한 낱말을 선택하게 한다(Marini et al., 2014). 청각적 정보의 입력에 제약이 있는 경우 청각적 작업기억을 수행하는 데 어려움을 보였다(Cleary et al., 2001; Geers et al., 2000; Lee, 2003; Pisoni & Cleary, 2003; So, 2009).

Salthouse 등(1991)은 노화가 될수록 정보를 처리하는 속도가 느려지고 부적절한 정보를 통제하는 데 제한되어 작업기억 과제 수행에서 더 낮은 수행력을 보인다고 하였다. 노화로 인한 청력 손실은 의사소통뿐만 아니라 정보의 처리와 저장에 문제를 초래한다. 노인성 난청을 가진 노인들은 난청과 청각 처리기능의 문제로 인해 낮은 문장 인지능력을 나타내었다(Joo & Jang, 2009). 다양한 연구들이 이를 뒷받침하였는데 청자의 연령과, 청각적 작업 기억 수행력, 단서의 유형을 고려한 말지각 수행을 살펴보면, 정상청력을 가진 경우에도 청각적 단서만 제시되는 상황에서는 연령이 높을수록 수행도가 낮았다(Committee on Hearing, Bioacoustics and Biomechanics : CHABA, 1988). Hasher와 Zacks(1988)는 노년층이 부적절한 정보를 통제하는 데 문제를 갖고 있음을 발견하였다. 이는 노화로 중앙집행부 기능이 손상을 받아 작업기억 수행에서 부적절한 정보를 남기게 되어 여러 과제를 동시에 수행해야 하는 인지 문제 해결에 어려움을 가져오게 한다.

정보처리와 문장인지능력은 노화로 인한 청력손실뿐만 아니라 소음상황에서도 방해를 받는데 우리가 의사소통을 하는 상황은 대부분 조용한 상황보다 소음에 노출되어 있는 경우가 많다. 그렇게 소음은 정보처리나 말소리를 방해시키는 부담을 증가시켜서 상대방의 말을 듣고 이해하는 데 방해 요소로 작용하게 된다(Jung, 2015). 단서의 유형과 작업기억용량, 독화 기술에 따라 청자의 청취노력 정도를 측정한 선행 연구를 살펴보면, 소음상황과 같이 인지부하가 증가되는 상황에서 청취부담이 증가하였다. 또한 높은 수준의 작업기억 능력과 독화기술을 갖고 있을수록 소음과 단서제시 상황에서 더 나은 수행을 보였다고 보고했다(Picou et al., 2011). Jung(2015)의 연구에서는 노년층의 소음상황과 비소음상황 별 듣기 조건에 따른 말지각의 차이를 알아본 결과 조용한 조건에서 말지각 과제 음소 점수가 다화자 잡음 조건보다 유의하게 더 높게 나타났다. 즉, 소음상황이 말지각과 관련이 있다는 것을 나타낸다. Lee(2005)의 연구에서는 노년층과 청년층을 대상으로 작업기억 능력을 측정하는 읽기 폭 과제를 실시한 결과 노년층은 청년층에 비해 단어 폭 수행과 읽기 폭 수행 점수가 유의하게 낮은 모습을 나타내었다.

소리에 대한 집중력과 기억력을 높이는 것을 목적으로 고안된 청각, 인지능력을 통합하여 훈련하는 프로그램인 Listening and Communication Enhancement(LACE, Neurotone Inc., USA)에서는 문장수준으로 개발되었고 의사소통의 어려움에 대한 향상과 소음 속에서 대화하기, 청각적 작업기억과 언어 처리의 속도에서 증가되었을 입증하였다(Sweetow & Sabes, 2006). LACE 프로그램 내 경쟁화자 훈련 모듈, 시간압축 모듈 등 여러 가지 훈련이 있으나 두 가지 종류의 인지훈련 즉, 누락 단어 말하기(missing word, MW)와 목표 낱말의 앞 낱말 말하기(word memory)훈련이 포함되어 있다.

목표 단어 기억은 대상자에게 목표 단어를 제시하는데 이 과제는 대상자에게 문장을 청각적으로 제시한 이후 다시 선택지를 통해 문장 내 목표 단어 바로 앞에 나오는 단어를 선택하여 대답하도록 요구한다. 이는 청각적 작업 기억과 처리 속도를 모두 합한 인지 훈련 과제이다. 또한 해당 프로그램은 목표 단어의 개수나 목표 단어 사이의 시간을 연장시켜 난이도를 조절하여 단기 기억을 훈련시킬 수 있다.

누락 과제는 문장을 듣고 다시 들을 때에는 한 개의 단어가 완전히 차폐된 문장을 듣게 되는 과제이다. 이와 같은 과제로 인해 언어는 잉여성을 갖고 있으며 대상자에게 의사소통 시 문장을 이해하기 위해서 모든 단어를 들을 필요가 없다는 것을 인지하고 훈련시킨다. 그리고 듣지 못한 단어에 신경 쓰지 않고 신속하게 판단하여 의사소통을 하는 것이 중요하다는 사실을 강조한다.

이와 같이 본 연구에서는 노년층의 작업기억능력을 측정하기 위해 LACE 프로그램에서 이용하고 있는 항목들을 포함하여 실험하였다. 많은 선행연구에서는 노년층과 청년층의 작업기억 능력만을 비교하거나, 소음 유무에 따른 노년층의 말지각을 비교하는데 그쳤으나, 본 연구에서는 소음 유무에 따라 연령(노년층, 청년층)별 작업기억 능력을 비교해보고자 하는 것이다. 구체적인 연구문제는 다음과 같다. 첫째, 소음유무에 따라 노년층과 청년층 간 작업기억능력에 차이를 나타내는가?

Ⅱ. 연구 방법

Ⅲ. 연구 결과

1. 소음유무에 따른 노년층/청년층의 작업기억능력

노년층과 청년층의 작업기억 능력을 살펴보기 위해 소음유무에 따라 분석하였다. 연령과 소음유무에 따른 작업기억의 기술 통계 결과는 표 1과 같다.

Table 1.

Mean and standard deviation of work memory ability by age and presence or absence of noise

노년층은 청년층에 비해 낮은 작업기억능력을 보였다. 또한 소음유무에 따른 점수를 살펴보면 소음상황이 비소음상황보다 더 높은 작업기억능력이 나타났다.

이와 같은 차이가 통계적으로 유의한지를 알아보기 위해 분산분석을 실시한 결과는 표 2와 같다.

Table 2.

work memory ability by age and presence or absence of noise

분산분석 결과 연령 간 차이는 F_(1,48)=98.010(p<.05)로 노년층은 청년층보다 유의미하게 낮은 작업기억능력을 보였다. 소음유무에 따른 차이는 F_(1,48)=1.422(p=.239)으로 나타나 소음유무 간 유의한 차이가 나타나지 않는 것으로 나타났다. 소음유무와 연령의 상호작용은 F_(1,48)=4.607(p<.05)으로 유의한 차이가 나타났다.

상호작용에 대한 사후분석으로 연령에 따른 작업기억능력의 차이를 알아보고자 대응표본 t-검정(paired t-test)을 실시한 결과 노년층은 소음상황보다 비소음상황에서 더 높은 작업기억능력을 보였으나 유의하지 않았다(t=-661, p=.515). 그리고 청년층은 비소음상황보다 소음상황에서 더 높은 작업기억능력을 나타냈으며 유의한 차이를 나타내었다(t=2.413, p<.05).

Figure 1.

Results of working memory ability according to presence or absence of noise and age

청취환경에 따른 작업기억능력의 차이를 알아보고자 독립표본 t-검정(independent two-sample t-test)을 실시한 결과 소음상황에서는 청년층이 노년층보다 더 높은 작업기억능력을 나타내었으며 유의한 차이를 나타내었다(t=-10.438, p<.05). 비소음상황에서도 청년층이 노년층보다 더 높은 작업기억능력을 나타내었으며 유의한 차이를 나타내었다(t=-6.150, p<.05).

Ⅳ. 논의 및 결론

본 연구는 연령에 따른 작업기억능력의 차이, 소음유무에 따른 작업기억능력의 차이, 노년층의 소음유무에 따른 작업기억능력의 차이에 대해서 알아보았다.

그 결과 첫째, 노년층은 청년층보다 낮은 작업기억능력을 보여 노화가 진행됨에 따라 작업기억이 감소함을 알 수 있었다. 이는 선행연구에서 작업기억 측정하는 과제들(읽기폭 과제, 읽기 속도, 단어폭 과제, 바꿔쓰기)에서 노년층이 청년층에 비해 해당 과제들의 수행 점수가 낮았다는 결과와 일치한다(Lee, 2005). 또한 노년층의 저하된 작업기억능력이 일상생활에 필요한 추론, 공간능력, 언어적 유창성, 일화 기억 등에서 노화가 진행됨에 따라 쇠퇴한다는 연구들을 뒷받침하고 있다(Ackerman & Rolfhus, 1999; Baltes et al., 1999). 이러한 결과는 연령별 작업기억은 과제의 수준과 종류(선행연구 과제와 LACE 프로그램)가 어떠하든 노년층이 청년층에 비해 더 낮은 수준을 보이는 결과를 알 수 있다. 따라서 이는 소음/비소음 하 매트릭스 문장 과제로 노년층과 청년층을 단순히 비교하는 데 그치는 게 아니라, LACE 프로그램을 통해 작업기억을 향상시켜 일상생활에 필요한 의사소통과 문제 해결력을 상승시켜야 함을 시사한다.

둘째, 소음유무에 따른 차이에서는 매트릭스 과제의 난이도로 보다 집중하여 들었을 가능성으로 노년층은 비소음상황에서 더 높았으나 유의하지 않았으며 청년층은 소음상황에서 유의하게 더 높은 청각적 작업기억 능력을 나타내었다. 선행연구의 결과는 노년층을 대상으로 소음상황과 비소음상황에서 말지각 과제를 제시하였을 때 비소음상황에서 말지각이 더 높게 나왔다는 결과를 나타내었다(Jung, 2015). 따라서 소음을 일반적으로 말지각 능력과 작업기억 능력에는 부정적인 영향을 미치지만, 작업기억 능력의 경우 상황에 따라 긍정적인 영향을 미칠 수도 있다. 본 연구에서 사용한 과제는 매트릭스 문장을 듣고 누락단어 말하기, 목표 낱말을 듣고 앞 낱말 말하기로, 매트릭스 문장 구조 특징 상 문맥상 힌트가 적기 때문에 문장 속 단어를 모두 유추하여 대답하기 어려우므로 비교적 학습 효과의 가능성이 적은 편이다(Kim, 2017). 그러므로 문장 내 단어를 모두 청취하기 위해 노력을 기울이므로 소음상황에서 보다 집중하여 지각할 가능성이 있을 것이라 시사했다. 따라서 소음상황에서는 소음 여부에 영향을 적게 받는 청년층(Choi et el., 2015)이 오히려 보다 집중하여 지각하였으므로 더 높은 작업기억능력을 나타낼 수 있고, 노년층 역시 과제의 높은 난이도 때문에 소음상황에서 보다 집중하였으므로 비소음상황에서 점수는 높게 나타났지만 큰 차이를 보이지 않았으리라 시사한다.

셋째, 노년층은 소음 하 작업기억과제에서 비소음상황보다 소음상황에서 더 낮은 수행을 나타내었고, 이로 인해 환경 잡음과 필요한 어음 사이에서 불필요한 부분은 버리고 중요한 내용에 집중하는 부분에서 어려움을 나타낸다는 사실을 알 수 있었다. 이는 노년층은 소음환경에서 정상 청력임에도 불구하고 노화에 따른 작업기억 저하와 소음상황에서 신호음을 구별 하는 능력이 청년층에 비해 낮다는 선행연구와 일치한다(Choi et al., 2015). 일상에서 의사소통을 할 때에는 소음이 없는 상황보다, 소음에서 섞인 상황에서 대화하는 상황이 대부분을 차지하므로 노년층의 의사소통 개선을 위해서는 이러한 소음 유무 상황을 고려해서 중재가 이루어져야 할 것이다.

본 연구를 바탕으로 후속 연구를 위한 제언 사항은 다음과 같다.

첫째, 본 연구에서 사용된 소음은 한국어 어음 스펙트럼이 들어간 소음을 사용하여 일상에서 대화할 시 주로 들리는 다화자 소음상황을 조성하여 작업기억능력을 알아보았다. 본 연구를 토대로 다양한 소음 속(백색 잡음, 분홍색 잡음)에서 나타나는 결과에서는 또 다른 결과를 나타날 수 있으므로 여러 배경 소음 속에서 작업기억 능력을 비교하는 후속연구가 필요하다.

둘째, 본 연구에서는 청년층과 노년층, 연령별로 나누어 작업기억능력을 알아보았는데, 성별(남/여)에 따른 작업기억에서도 차이를 나타낼 수 있으므로 다양한 대상자 구성으로 배경 소음 속에서 작업기억 능력을 비교하는 후속연구가 필요하다.

Acknowledgments

This article was based on the first author's master's thesis from Catholic University of Pusan (2018).

이 논문은 김지숙(2018)의 석사학위 논문을 수정ㆍ보완하여 작성한 것임.

References

• Ackerman, P. L., & Rolfhus, E. L., (1999), The Locus of adult inelligence: Knowledge, abilities and nonability traits, Psychology and Aging, 14, p314-330. [https://doi.org/10.1037/0882-7974.14.2.314]
• Archibald, L. M., & Gathercole, S. E., (2007), Nonword repetition in specific language impairment: More than a phonological short-term memory deficit, Psychonomic Bulletin & Review, 14, p919-924. [https://doi.org/10.3758/BF03194122]
• Baddeley, A. D., (2003a), Working memory and language: An overview, Journal of Communication Disorders, 36(3), p189-208. [https://doi.org/10.1016/S0021-9924(03)00019-4]
• Baddeley, A. D., (2003b), Working memory: Looking back and looking forward, Nature Reviews Neuroscience, 4, p829-829. [https://doi.org/10.1038/nrn1201]
• Baltes, P. B., Staudinger, U. M., & Lindenberger, U., (1999), Lifespan psychology: Theory and application to intellectual functioning, Annual Review of Psychology, 50, p471-507. [https://doi.org/10.1146/annurev.psych.50.1.471]
• Bishop, D. V., (2006), Beyond words: Phonological short-term memory and syntactic impairment in specific language impairment, Applied Psycholinguistics, 27(4), p545-547. [https://doi.org/10.1017/S0142716406210397]
• Committee on Hearing, Bioacoustics and Biomechanics [CHABA], (1988), Speech understanding and aging, The Journal of the Acoustical Society of America, 83(3), p859-895.
• Choi, D. W., Kim, K. S., & Bahng, J. H., (2015), Effects of auditory-letter cue integration stimulus on working memory capacity in the elderly, Audiology & Speech Research, 11(4), p282-291.
  최동우, 김규상, 방정화, (2015), 노인 집단에서 소음 하 상황 청-문자 통합자극이 작업기억력에 미치는 효과, 청능재활, 11(4), p282-291, G901-A-0003878838.
• Cleary, M., Pisoni, D. B., & Geers, A. E., (2001), Some measures of verbal and spatial working memory in eight-and nine-year-old hearing-impaired children with cochlear implants, Ear and Hearing, 22(5), p395-411. [https://doi.org/10.1097/00003446-200110000-00004]
• Geers, A. E., Nicholas, J., Tye-Murray, N., Uchanski, R., Brenner, C., Davidson, L. S., ... Tobey, E. A., (2000), Effects of communication mode on skills of long-term cochlear implant users, Annals of Otology, Rhinology & Laryngology, 185(12_suppl), p89-92. [https://doi.org/10.1177/0003489400109S1239]
• Hasher, L., & Zacks, R., (1988), Working memory, comprehension and again: A review and a new view, Psychology of Learning and Motivation, 22, p193-223. [https://doi.org/10.1016/S0079-7421(08)60041-9]
• Joo, Y. M., & Jang, H. S., (2009), Effects of frequency range and degree of hearing loss on word recognition in elderly listeners, Audiology & Speech Research, 5(1), p36-41.
  주연미, 장현숙, (2009), 노인성 난청의 청력손실 정도에 따른 어음인지능력, 청능재활, 5(1), p36-41, G901-A-0003292218.
• Jung, H. G., (2015), The effect of working memory capacity of elderly groups on phonological similarity and listening conditions on non-word speech perception abilities, Master’s thesis, Ewha Womans University, Seoul.
  정한글, (2015), 노년층의 작업기억용량이 단어의 음운 유사성 및 듣기 조건에 따라 말지각 능력에 미치는 영향, 이화여자대학교 대학원 석사학위 논문, G901-A-0005906570.
• Kim, N. K., (2017), Study on the reliability and the validity for the sentence-in-noise scores at the fixed signal-to-noise rations, Audiology & Speech Research, 13(1), p62-69.
  김나경, (2017), 고정된 신호대잡음비에서의 소음 하 문장인지도의 신뢰도와 타당도에 관한 연구, 청능재활, 13(1), p62-69, G901-A-0008102775.
• Lee, S. B., (2005), The age differences on the working memory function, Master’s thesis, Seoul National University, Seoul.
  이새별, (2005), 연령에 따른 언어적 작업기억 특성의 차이: 고령자 집단과 젊은 성인 집단의 비교, 서울대학교 대학원 석사학위 논문, G901-A-0005220817.
• Lee, C. M., (2003), Working memory of deaf signers, Master’s thesis, Dankook University, Gyeonggi.
  이종민, (2003), 농인수화자의 작업기억 특성, 단국대학교 석사학위논문, G901-A-0005103335.
• Marini, A., Gentili, C., Molteni, M., & Fabbro, F., (2014), Differential verbal working memory effects on linguistic production in children with specific language impairment, Research in Developmental Disabilities, 35(12), p3534-3542. [https://doi.org/10.1016/j.ridd.2014.08.031]
• Montgomery, J. W., (2002), Understanding the language difficulties of children with specific language impairments: Does verbal working memory matter?, American Journal of Speech-Language Pathology, 11(1), p77-91.
• Park, S. H., & Bahng, J. H., (2011), The relation among working memory, sentence comprehension and sentence recognition in children with a cochlear implant, Audiology & Speech Research, 7(1), p40-50.
  박소현, 방정화, (2011), 인공와우 착용 아동의 작업기억, 문장이해력과 문장인지도 간의 관계, 청능재활, 7(1), p40-50, G901-A-0005595288.
• Pisoni, D. B., & Cleary, M., (2003), Measures of working memory span and verbal rehearsal speed in deaf children after cochlear implantation, Ear and Hearing, 24(1), p106S-120S. [https://doi.org/10.1097/01.AUD.0000051692.05140.8E]
• Picou, E. M., Ricketts, T. A., & Hornsby, B. W. Y., (2011), Visual cues and listening effort: Individual variability, Journal of Speech, Language, and Hearing Research, 54, p1416-1430. [https://doi.org/10.1044/1092-4388(2011/10-0154)]
• Salthouse, T. A., & Babcock, R. L., (1991), Decomposing adult age differences in working memory, Developmental Psychology, 27(5), p763-776. [https://doi.org/10.1037/0012-1649.27.5.763]
• Shoop, C., & Binnie, C. A., (1979), The effects of age upon the visual perception of speech, Scandinavian Audiology, 8(1), p3-8. [https://doi.org/10.3109/01050397909076295]
• So, J. H., (2009), Attenuationg effects of hearing impairment on the relations between working memory and intelligence, Master’s thesis, Jeonbuk National University, Jeonbuk.
  소지희, (2009), 작업기억과 지능의 관계에 있어서 청각장애의 조절효과, 전북대학교 석사학위 논문, G901-A-0005490099.
• Smart Tools Co, (2018), Sound meter (ver. 1.6.13), Retreived from https://play.google.com/store/apps/details?id=kr.sira.sound.
• Sweetow, R. W., & Sabes, J. H., (2006), The need for and development of an adaptive listening and communication enhancement (LACE™) program, Journal of the American Academy of Audiology, 17(8), p538-558. [https://doi.org/10.3766/jaaa.17.8.2]
• Weismer, S. E., Evans, J., & Hesketh, L. J., (1999), An examination of verbal working memory capacity in children with specific language impairment, Journal of Speech, Language, and Hearing Research, 42, p1249-1260. [https://doi.org/10.1044/jslhr.4205.1249]
• Yi, D. W., (2017), Study on the construction and optimization of the Korean matrix sentence materials, Master’s thesis, Hallym University of Graduate Studies, Seoul.
  이동운, (2017), 한국형 매트릭스 문장음원의 구성 및 최적화에 관한 연구, 한림국제대학원대학교 석사학위 논문.