뇌졸중 이후 초음파 자극 뇌신경 재활 가속화

뇌졸중에 따른 대뇌 손상 보상 고해상도 뇌 자극 기술 개발

［메디컬투데이 이한솔 기자］ 

한국과학기술연구원(KIST) 의공학연구소 바이오닉스연구단 김형민 박사팀은 저강도 집속초음파 뇌자극 기술을 이용해 소뇌의 특정 영역의 신경활성을 조절하고, 이를 통해 뇌졸중에 의한 뇌신경 손상을 보상하고 편마비에 의한 운동장애를 치료할 수 있다는 것을 입증했다고 10일 밝혔다.

김형민 박사팀은 급성 뇌졸중의 경우에 병변 부위와 공간적으로는 떨어져 있으나 기능적으로 연결돼 있는 소뇌에서 이차적인 혈류 저하 및 대사저하가 관찰된다는 이전 연구들을 바탕으로 소뇌를 저강도 집속초음파를 이용해 비침습적으로 자극하여 위축된 기능적 회복을 돕고, 나아가 경색 부위로 연결되는 신경경로를 활성화 시킬 수 있도록 했다. 

또한 연구진은 실제 실험을 통해 뇌졸중 쥐 모델에 저강도 집속초음파로 소뇌를 자극해 양쪽 앞다리에서 자극에 의한 움직임을 유발시키고, 운동전위를 검출하는 데 성공했다. 또한 4주 동안 초음파 자극을 받은 실험군이 대조군에 비해 향상된 운동 능력을 유지하는 것을 관찰했고, 이를 통해 뇌졸중에 의한 대뇌 손상 부위가 아닌 기능적으로 연결된 소뇌를 자극해 뇌부종이 감소함을 확인했다. 

이번 연구는 기존의 침습적인 방법을 통한 심부 자극의 한계를 극복하고, 이를 활용한 편마비에 의한 운동장애 치료 가능성을 열었다는 의의를 지닌다. 또한 기존의 비침습 뇌자극 방법이 자극 범위가 넓고 자극의 깊이가 뇌 피질에 국한되는 것과 달리, 이번 기술은 뇌심부 영역의 수 mm 이내의 국소적인 영역까지 선택적으로 자극할 수 있는 기술로서, 향후 뇌신경 재활에서 효과적인 치료기술 개발을 위한 다양한 응용 연구가 기대된다. 

김 박사는 “본 연구를 통해서 확인된 뇌신경 재활 효과가 사람에게 적용되기 위해서는 사람의 뇌졸중과 유사한 동물 모델을 통한 추가적인 검증이 필요하며, 초음파 뇌자극 기술의 안전성에 대해서도 장기적인 추적 연구가 이뤄져야한다”며 “환자의 뇌손상 정도와 손상위치 등의 다양성을 고려하여, 최적의 효과를 위한 장애 맞춤형 뇌자극 기술에 대한 추가적인 연구가 필요하다”고 밝혔다. 

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 기관고유사업과 보건복지부 연구중심병원 육성 R&D 사업으로 수행되었으며, 연구결과는 재활 분야 국제학술지 ‘Neurorehabilitation and Neural Repair’ 최신호에 게재됐다.
   
메디컬투데이 이한솔 기자(lhs7830@mdtoday.co.kr)