뇌에 '재즈' 들려주자 18분 만에 반응…뇌전증 치료 새길

미국 메이요 클리닉 연구팀이 약물 난치성 뇌전증 환자에게 뇌심부자극술(DBS)을 시행한 지 18분 만에 뇌의 변화를 측정하는 데 성공했다.

28일(현지시간) 메이요 클리닉 연구팀은 약물로 치료가 어려운 뇌전증 환자를 대상으로 한 뇌심부자극술 연구에서 이 같은 결과를 확인했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제학술지 '아이사이언스'(iScience)에 게재됐다.

뇌심부자극술은 뇌에 전극을 이식해 전기 자극을 가함으로써 발작을 줄이는 치료법이다. 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받았지만, 환자에게 가장 효과적인 자극 설정을 찾는 데 수개월에서 수년이 걸리는 한계가 있었다.

연구를 이끈 조너선 파커 메이요 클리닉 신경외과 박사는 "현재로서는 환자의 발작이 개선되는지 확인하기 위해 몇 달을 기다려야 할 수 있다"며 "우리는 훨씬 더 일찍 정보를 제공할 수 있는 뇌 신호를 찾고 있다"고 말했다.

연구팀은 약물 난치성 국소 뇌전증을 앓는 성인 9명을 대상으로 두개 내 뇌파검사(EEG)를 진행했다. 연구팀은 뇌의 시상과 다른 영역 간의 소통이 짧은 시간의 자극 전후로 어떻게 변하는지 조사했다.

연구팀은 두 가지 자극 패턴을 비교했다. 규칙적이고 예측 가능한 박자를 연주하는 드럼 연주와 같은 기존 자극 방식과, 재즈 드러머처럼 예측하기 어려운 간격으로 박자를 가하는 비주기적 자극 방식이다.

그 결과 두 자극 패턴은 뇌 소통 방식에 각기 다른 영향을 미쳤다. 특히 시상과 뇌의 전두엽 영역 사이의 연결에서 변화가 두드러졌다.

파커 박사는 "서로 다른 자극 패턴이 시상이 뇌의 다른 영역과 소통하는 방식을 바꿀 수 있다는 점이 우리의 '아하 모멘트' 중 하나였다"며 "뇌는 자극을 받을 때 우리에게 무언가를 말해주고 있으며, 우리는 그 반응이 미래의 발작 감소를 예측할 수 있는지 이해하기 위한 도구를 개발하고 있다"고 설명했다.

이번 연구 결과는 측정 가능한 뇌 연결성 변화가 뇌가 자극에 어떻게 반응하는지에 대한 조기 신호를 제공할 수 있음을 시사한다.

연구팀은 다음 단계로 측정된 뇌 반응이 장기적인 발작 감소 및 임상적 개선과 관련이 있는지 확인할 계획이다. 또한, 덜 침습적인 방법으로 관련 정보를 수집할 수 있는지 연구하고 있다.

파커 박사는 "궁극적인 목표는 이 측정법을 비침습적이고 임상의와 환자에게 유용한 것으로 전환하는 것"이라고 밝혔다. 연구팀은 뇌 신호를 해석하고 자극 설정을 안내하는 데 기계 학습과 인공지능(AI)을 활용하는 방안도 모색 중이다.