(The large red blob (left) indicates an increase in the timing, or synchronization, between brain waves measured over the medial frontal cortex and right lateral prefrontal cortex. This enhanced timing across brain regions specifically occurred at low frequencies, right after participants viewed negative feedback. This increase in synchronization corresponded with improvement in behavior related to learning and self-control. Credit: Robert Reinhart)
앞서 몇 차례 소개했듯이 과학자들은 뇌의 특정 부분을 자극해서 뇌질환을 치료하거나 기억력을 향상시키는 연구를 진행 중입니다. 보스턴 대학의 연구팀은 기존의 방법보다 해상도가 향상된 고해상도 경두개 대체 전류 자극 high-definition transcranial alternating current stimulation (HD-tACS)이라는 신기술로 정확히 원하는 부위의 뇌를 전기적으로 자극하므로써 뇌의 기능을 향상시키는 것은 물론 반대로 떨어뜨리는 일도 가능하다는 내용의 연구를 저널 PNAS에 발표했습니다.
경두개 자기 자극술처럼 뇌에 비침습적으로 전기 자극을 가해 치료 목적이나 연구 목적으로 사용하는 기술은 어느 정도 성과를 보고 있습니다. 하지만 뇌는 매우 복잡한 장기인데 비해 현재 사용되는 전자기 자극 장치는 너무 넓은 부위의 뇌를 자극하고 있습니다.
HD-tACS는 작업 수행에 큰 영향을 미치는 두 부위 (medial frontal and lateral prefrontal cortices)를 선택적으로 자극해 두 부위간의 조화진동 (synchronize oscillations)을 선택적으로 일으키거나 반대로 조화를 깰 수 있습니다. 연구팀은 30명의 건강한 자원자를 대상으로 40분간 자극을 하거나 혹은 자극을 하지 않으면서 여러 가지 학습 문제를 풀도록 실험을 진행했습니다.
그 결과 조화진동을 만들 때 뇌의 기능이 향상되고 진동을 깰때는 반대로 감소하는 것이 확인되었습니다. 이 반응은 수 분 이내로 매우 짧은 시간 동안 일어났습니다. 연구팀은 이 방법이 알츠하이머병처럼 뇌의 인지 기능이 떨어지는 질환 뿐 아니라 조화진동이 깨지는 현상이 발생하는 자폐증 같은 다른 질환의 치료에도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 물론 실제 임상에 적용하기 위해서는 실제 환자를 대상으로 여러 단계의 임상 시험이 필요합니다.
아마도 국내에는 수험생이나 공시생등 시험 관련 공부를 하는 사람이 많아서 대개 학습능력 강화쪽에 초점이 갈 것 같지만, 어차피 시험장에 들고갈 수 있는 물건이 아닌데다, 장기적으로 어떤 부작용이 있는지 아직 모르기 때문입니다. 하지만 언젠가는 다양한 뇌질환을 앓고 있는 환자들에게 효과적인 치료법으로 개발될 여지가 있기 때문에 연구가 계속되어야 할 것입니다.
참고
Disruption and rescue of interareal theta phase coupling and adaptive behavior, PNAS (2017).
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