Sustained phonation and connected-speech timing capture complementary motor and cognitive features in Parkinson’s disease
이 연구는 지속 발성(sustained phonation)과 연속 발화 타이밍(connected-speech timing)을 모두 분석하는 것이 파킨슨병의 운동 중증도, 음성 장애 및 인지 저하를 평가하기 위한 상호 보완적이고 임상적으로 해석 가능한 지표를 제공한다는 것을 입증한다.
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인간의 목소리는 폐에서 나오는 꾸준한 공기의 밀어냄, 목구멍에 있는 성대의 진동, 그리고 혀와 입술에 의한 정교한 소리의 형성을 통해 만들어지는 복잡한 악기입니다. 신체의 움직임을 점진적으로 느리게 만드는 질환인 파킨슨병에서는, 이 악기가 종종 제대로 작동하지 않기 시작합니다. 파킨슨병 환자들은 흔히 더 부드럽게 말하고, 단조로운 어조를 띠며 음의 높낮이 변화가 적어져서, 그들의 말을 이해하기 어렵게 만듭니다. 의사들은 오랫동안 이 질환이 언어에 영향을 미친다는 사실을 알고 있었지만, 목소리의 정확히 어느 부분이 고장 났는지, 그리고 그 고장 난 부분들이 환자의 사고 능력뿐만 아니라 신체적 움직임에 대해서도 무언가를 말해주는지 밝혀내는 데 어려움을 겪어 왔습니다. 수십 년 동안 연구자들은 단순히 단어를 듣는 것을 넘어, 그 단어들이 어떻게 만들어지는지에 대한 숨겨진 역학을 측정하여, 질병의 진정한 상태를 드러내는 명확한 신호를 찾아내고자 노력해 왔습니다.
중국의 연구진이 발표한 새로운 연구는 두 가지 서로 다른 종류의 언어 과업을 경청함으로써 이 문제에 대해 새로운 시각을 제시했습니다. 연구팀은 두 개의 별도 그룹을 모집했습니다. 첫 번째 그룹은 파킨슨병 환자와 건강한 자원봉사자를 포함했고, 두 번째 그룹은 전적으로 파킨슨병 환자로만 구성되었습니다. 연구진은 첫 번째 그룹에게 "아"와 같은 단일 모음 소리를 가능한 한 오래 유지하도록 요청했는데, 이는 목소리를 계속 유지하는 기본적인 능력을 분리하여 보여주는 과업입니다. 연구진은 두 번째 그룹에게도 동일한 작업을 요청하되, 짧고 표준적인 텍스트 구절을 소리 내어 읽게 했습니다. 이 낭독 과업은 더 복잡합니다. 이는 화자가 호흡하고, 입을 움직이며, 단어에 대해 생각하는 과정을 동시에 수행해야 하기 때문입니다. 연구진은 이 두 가지 서로 다른 과업에서 나타나는 소리를 비교함으로써, 목소리의 단순한 기계적 결함과 생각하며 말할 때 발생하는 더 복려한 도전 과제를 구분하고자 했습니다.
결과는 질병이 목소리에 뚜렷한 지문을 남긴다는 것을 보여주었으나, 그 지문의 성격은 사람이 무엇을 요청받느냐에 따라 달랐습니다. 환자들이 단일 모음을 유지할 때, 그들의 목소리는 명확한 신체적 긴장의 징후를 드러냈습니다. 그들은 건강한 사람들만큼 소리를 오래 유지할 수 없었으며, 소리 자체도 불안정하여 건강한 목소리에서는 나타나지 않는 미세한 음량의 흔들림을 보였습니다. 또한 그들의 목소리는 더 작았고 음량의 범위가 좁았는데, 이는 그들이 예전만큼 크게 혹은 작게 소리를 낼 수 없음을 의미합니다. 연구는 또한 모음을 형성하는 데 사용되는 입 안의 공간이 줄어들어 소리가 덜 뚜렷해졌다는 사실도 발견했습니다. 이러한 결과는 질병이 호흡 및 발성 시스템을 직접적으로 약화시켜 소리를 생성하고 조절하는 것을 어렵게 만든다는 점을 확인시켜 주었습니다.
하지만 환자들이 구절을 소리 내어 읽을 때, 단순한 근육 약화를 넘어서는 또 다른 그림이 나타났습니다. 연구진은 언어의 타이밍이 가장 결정적인 요소라는 것을 발견했습니다. 환자들은 더 느리게 말했고 문장 사이에 더 많은 휴지(pause)를 두었습니다. 결정적으로, 이 휴지의 길이는 단순히 신체적인 느림의 징후가 아니었습니다. 그것은 환자의 운동 증상이 얼마나 심각한지, 그리고 환자가 자신의 목소리를 얼마나 짐처럼 느끼는지와 밀접하게 연관되어 있었습니다. 더욱 놀랍게도, 휴지의 길이는 환자들이 즉각 기억력 및 전반적인 사고력 테스트에서 얼마나 잘 수행했는지와도 연결되어 있었습니다. 휴지를 길게 두는 환자들은 즉각 기억력과 전반적인 사고 기술 테스트에서 낮은 점수를 받는 경향이 있었습니다. 이는 말할 때의 머뭇거림이 단순히 입을 느리게 움직이는 것뿐만 아니라, 뇌가 단어를 계획하고 배열하는 데 추가적인 시간을 소요하는 것과 관련이 있음을 시사합니다.
연구는 또한 이러한 목소리의 변화가 질병을 식별하는 데 도움이 될 수 있는지 조사했습니다. 연구진은 단일 모음 과업에서 얻은 가장 신뢰할 수 있는 작은 측정값 세트를 사용하여, 첫 번째 그룹에서 파킨슨병 환자와 건강한 사람을 높은 정확도로 구별할 수 있는 모델을 구축했습니다. 이는 짧고 간단한 목소리 녹음이 언젠가 의사들에게 유용한 도구가 될 수 있음을 시사합니다. 그러나 연구진은 이것이 초기 단계의 발견임을 주의 깊게 언급했습니다. 이 모델은 이를 구축하는 데 참여한 사람들을 대상으로만 테스트되었으며, 서로 다른 집단이나 다른 언어에서도 작동하는지 아직 증명되지 않았습니다.
이 연구가 중요한 이유는 목소리를 신체라는 세계와 사고하는 정신이라는 두 세계를 들여다보는 창으로 취급했기 때문입니다. 소리를 지속하는 단순한 행위는 폐와 성대의 힘을 드러내는 반면, 이야기를 읽는 복잡한 행위는 뇌가 움직임과 생각을 어떻게 조정하는지를 드러냅니다. 연구진은 이 두 가지 측면이 서로 대체될 수 없는 것이며, 상호 보완적인 정보를 제공한다는 것을 발견했습니다. 문장 속의 짧은 휴지는 약하고 숨 가쁜 모음과는 다른 이야기를 들려줍니다. 이 두 가지를 모두 경청함으로써, 의사들은 환자의 근육이 얼마나 뻣뻣해졌는지뿐만 아니라 인지 과정이 어떻게 변화하고 있는지까지 포함하여 질병에 대한 더 완전한 그림을 얻을 수 있을 것입니다. 연구는 파킨슨병에서의 목소리를 진정으로 이해하기 위해서는 지속되는 음과 흐르는 문장을 모두 들어야 하며, 각각이 다른 하나가 말해주지 못하는 이야기의 일부를 말해준다고 결론짓습니다.
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