A practical tutorial on mediation analysis with clustered data in health psychology

건강 심리학은 우리 주변의 세계가 우리 내부의 세계를 어떻게 형성하는지를 이해하고자 한다. 이 학문은 우리가 사는 곳, 도시를 다스리는 정책, 그리고 우리가 속한 공동체가 우리의 정신적 안녕에 어떻게 영향을 미치는지 질문한다. 이 분야의 핵심 아이디어는 새로운 정부 정책이나 도시 환경의 변화와 같은 대규모 변화가 사람들에게 진공 상태에서 영향을 미치는 것이 아니라는 점이다. 대신, 이러한 변화는 특정한 경로를 통해 전달된다. 예를 들어, 변화는 이웃의 녹지 면적을 변화시켜 스트레스를 줄일 수도 있고, 사람들이 친구를 만나는 빈도를 변화시켜 유대감을 강화할 수도 있다. 연구자들은 이러한 경로를 '매개 변수(mediators)'라고 부른다. 매개 변수는 외부 사건이 어떻게 내부적인 감정으로 변하는지를 설명하는 중간 단계이다. 과학자들이 이러한 연결 고리를 연구할 때, 그들은 종종 실질적인 문제에 직면한다. 즉, 사람들은 고립되어 살지 않는다는 것이다. 사람들은 집단 속에, 그리고 이웃, 학교, 또는 도시 안에 중첩되어 살아간다. 만약 어떤 정책이 도시 전체를 변화시킨다면, 그 도시의 모든 주민은 동일한 변화를 경험하게 된다. 이는 공유된 경험의 망을 만들어내어, 한 개인의 기분 변화가 그만의 독특한 상황 때문인지 아니면 그들이 공유하는 공통된 환경 때문인지를 구별하기 어렵게 만든다.

이 논문은 이러한 복잡한 실타래를 풀어내는 명확하고 단계적인 가이드를 제공한다. 중국 건강 및 은퇴 종단 연구(China Health and Retirement Longitudinal Study)의 데이터를 활용하여 연구를 진행한 저자들은, 도시 생활의 특정한 변화가 특정 심리적 증상, 즉 '시작하는 데 어려움을 느끼는 기분(the feeling of being unable to get going)'의 차이를 설명할 수 있는지 테스트하고자 했다. 표준 우울 척도에서 추출된 이 증상은 에너지와 참여의 결여를 나타내는 지표로, 연구자들은 이를 더 넓은 심리적 고통의 위험과 연결 짓는다. 이 연구는 도시 환경을 개선하기 위해 2016년에 시작된 '건강 도시 시범 정책(Healthy City Pilot Policy)'이라는 국가적 이니셔티브에 초점을 맞춘다. 연구자들은 이 정책이 주민들의 기분을 좋게 만드는 데 도움이 되었는지, 만약 그렇다면 그것이 도시를 더 푸르게 만들었기 때문인지 혹은 사람들의 사회적 활동 참여를 독려했기 때문인지를 알고 싶었다. 이를 위해 그들은 도시의 녹지 면량부터 산업 오염 수준, 병원 이용 가능성에 이르기까지 여섯 가지의 서로 다른 잠재적 경로를 조사했다.

연구진은 먼저 2011년부터 2020년까지 94개 도시의 45세 이상 성인을 대상으로 하는 5년간의 데이터를 수집했다. 이들 중 10개 도시는 새로운 정책을 시행했으며, 나머지 도시들은 시행하지 않았다. 그들은 '시작하는 데 어려움을 느끼는 기분'을 결과값으로 취급했는데, 점수가 높을수록 무력감이나 위축감이 크다는 것을 의미한다. 그런 다음 그들은 정책으로부터 이 기분에 이르는 여정을 추적하기 위해 통계 모델을 구축했다. 첫째, 정책이 연구 대상인 도시 조건의 변화와 실제로 연관되어 있는지 확인했다. 예를 들어, 정책이 시행된 도시의 녹지 피복률이 실제로 높아졌는지를 확인한 것이다. 둘째, 그러한 구체적인 도시 조건들이 정책과는 별개로 '시작하는 데 어려움을 느끼는 기분'과 연결되어 있는지 확인했다. 마지막으로, 이 두 단계를 결합하여 정책이 특정 조건을 '통해' 결과에 영향을 미쳤는지 확인했다. 이 과정을 통해 그들은 경로의 강도를 나타내는 수치인 '간접 효과(indirect effect)'를 계산할 수 있었다.

연구는 녹지 피복량과 사회적 참여라는 두 가지 주요 사례에 집중했다. 녹지 피복량은 도시의 건물로 덮인 면적 중 식생이 차지하는 비율을 측정했다. 사회적 참여는 지난 한 달 동안 두 가지 특정 유형의 활동, 즉 친구와의 만남 또는 마작이나 카드 게임 같은 놀이를 얼마나 수행했는지를 측정했다. 연구진은 정책이 녹지 피복량의 소폭 증가 및 사회적 활동 점수의 소폭 증가와 실제로 연관되어 있다는 것을 발견했다. 또한 높은 사회적 활동이 낮은 '시작하는 데 어려움을 느끼는 기분'과 연결되어 있다는 것도 발견했다. 이 결과들을 결합했을 때, 수치상으로는 정책이 사회적 참여를 독려하고, 이것이 다시 사람들이 더 활발하게 느끼도록 돕는 하나의 가능한 경로가 존재함을 시사했다. 그러나 연구진이 사람들이 같은 도시를 공유한다는 사실을 고려하자 이야기는 더 복잡해졌다.

통계학에서 사람들이 공통된 환경을 공유할 때, 그들의 반응은 완전히 독립적이지 않다. 이를 처리하기 위해 연구진은 개인이 아닌 도시를 분석 단위로 취급하는 '클러스터링(clustering, 군집화)'이라는 방법을 사용했다. 이는 도시가 변하면 그 안의 모든 사람이 함께 변하기 때문에 매우 중요하다. 연구진이 이러한 도시 수준의 연결성을 존중하여 계산을 조정했을 때, 발견된 결과의 확실성은 변화했다. 녹지 공간 경로의 경우, 결과가 우연에 의한 것일 가능성을 배제하기에는 증거가 너무 약해졌다. 사회적 참여 경로의 경우, 결과는 시사하는 바가 있었으나 경계의 확실성을 설정하는 수학적 방법론에 따라 크게 좌우되었다. 한 방법은 연결이 실재한다고 제안했지만, 다른 방법은 결과가 '0'을 포함할 수 있음, 즉 아무런 효과가 없을 수도 있음을 시사했다.

또한 연구진은 여섯 가지 경로를 동시에 테스트해야 한다는 점을 다루어야 했다. 많은 것을 테스트할수록 운 좋게 '유의미한' 결과를 얻을 확률이 높아진다. 이를 교정하기 위해 그들은 유의미한 결과로 인정받기 위한 기준치를 높이는 통계적 조정을 적용했다. 이 조정 이후, 사회적 참여 경로에 대한 증거는 현저히 약해졌다. 조정 전에는 유망해 보였던 사회적 참여의 초기 힌트는 다른 다섯 가지 후보와 함께 검토되었을 때 희미해졌다. 이 연구는 정책이 녹지 공간이나 사회적 활동을 통해 '시작하는 데 어려움을 느끼는 기분'을 줄이는 데 효과적이라는 강력하고 결정적인 증거를 찾아내지 못했다. 대신, 이 연구는 이러한 경로들이 어떻게 테스트되었는지에 대한 상세한 지도를 제공함으로써, 어디에서 증거가 유지되고 어디에서 불확실해지는지를 정확히 보여주었다.

논문은 이 작업의 가치가 단 하나의 '예/아니오'라는 답변에 있는 것이 아니라, 과정의 명확성에 있다고 강조하며 결론을 맺는다. 연구진은 광범위한 질문에서 시작하여 구체적이고 테스트 가능한 단계로 나아가는 법, 그리고 군집화된 데이터의 복잡한 현실을 다루는 법을 보여주었다. 그들은 정책이 도시의 변화와 연관되어 있기는 하지만, 그러한 변화와 개인의 에너지감 사이의 연결 고리는 분석 방식에 따라 취약하고 민감하다는 것을 보여주었다. 이 연구는 정책이 실패했다는 것을 증명한 것도, 경로가 무의미하다는 것을 증명한 것도 아니다. 단지 가용한 데이터로는 이러한 특정 경로들에 대한 증거가 사실이라고 선언하기에는 충분히 강하지 않음을 보여준 것이다. 이 작업은 다른 과학자들이 자신의 공동체, 학교, 또는 클리닉에서 유사한 질문을 탐구할 때, 세상이 정신에 미치는 영향에 대한 결론이 견고하고 재현 가능한 토대 위에 세워질 수 있도록 안내하는 실질적인 매뉴얼 역할을 한다.