최준식 교수팀 연구결과, ‘Brain Stimulation’지에 게재
▲ 왼쪽부터 고려대 심리학부 최준식 교수, 이재용 연구원.
신경과학적 이해 증진과 기술의 발전에 따라, 경두개 자기 자극(Transcranial magnetic stimulation, TMS) 및 경두개 직류 자극(transcranial Direct Current Stimulation, tDCS)과 같은 비침습적 뇌 조절 방법들에 대한 연구와 관심은 꾸준하게 증가하고 있다. 그러나 해당 기술들은 제한된 조절의 깊이와 공간적 정밀도와 같은 한계점을 보유하고 있어 이를 개선하고 극복하기 위한 연구들이 활발하게 이루어지고 있다.
경두개 집속 초음파(transcranial focused ultrasound, tFUS) 신경조절 기술은 초음파를 활용하여 뇌 활동을 조절하는 비침습적 도구로서, 다양한 신경학적 및 정신질환 치료에 있어 가치 있는 방법으로 관심을 받고 있다. 특히 tFUS는 더 높은 공간적 정확성을 제공하며, 침습적 절차 없이도 더 깊은 뇌 구조에 도달할 수 있어, 정밀표적 치료의 가능성을 확장시킬 수 있을 것으로 기대된다.
최근 고려대학교 심리학부 최준식 교수 연구팀에서 진행된 연구는 PTSD와 같은 공포 및 불안 장애를 이해하고 치료하는 데 있어 핵심 모델인 조건부 공포 소멸을 증진시키는 tFUS의 잠재력을 탐구했다.
쥐를 대상으로 진행된 이 연구는 공포 반응을 조절하는 데 중요한 역할을 하는 쥐의 전두엽 피질 중 변연하 피질(Infralimbic cortex, IL)을 타겟으로 하여 진행되었다. 자유롭게 움직이는 쥐에게 tFUS 또는 sham 자극을 적용하는 일련의 실험에서 자극 직후 IL에서 뉴런 활성화의 지표로 사용되는 Fos 표현이 유의미하게 증가했음을 보여주었으며, 인접한 영역에서는 유사한 증가가 관찰되지 않았는데 이는 tFUS를 활용한 뇌자극이 높은 공간적 해상도를 나타낸다는 사실을 확인한 결과이다.
주요 실험에서는 쥐에게 파블로프 공포조건화를 활용하여 중립 자극이었던 소리자극에 대한 조건화 된 공포 반응을 형성시킨 후, 소리자극만을 들려주는 소거 단계에서 tFUS 또는 sham 자극을 IL영역에 적용하는 실험을 진행했다. 결과는 IL 영역에 tFUS 자극을 받은 쥐는 sham 자극을 받은 통제집단에 비해 소거 단계에서 통계적으로 유의미하게 낮은 동결반응을 나타내었으며, 이러한 동결반응의 감소로 확인되는 소거학습이 24시간 후에 이루어진 소거기억 테스트 단계 동안에도 유지된다는 결과를 통해 IF의 tFUS자극이 성공적으로 소거를 촉진시켰음을 보였다.
이번 연구 결과는 신경조절 분야 저명 학술지 Brain Stimulation(IF: 7.7) 3월 26일자에 온라인 개제되었다.
본 연구에 대해 연구를 주도한 최준식 교수는 “이러한 발견들의 의미는 tFUS가 전통적인 노출 치료법을 보완하는 강력한 수단으로 작용할 수 있으며, 치료 기간과 관련 비용을 줄일 수 있음을 시사한다. 이 연구는 tFUS가 치료 도구로서의 실현 가능성을 뒷받침할 뿐만 아니라, 공포 소멸의 신경 메커니즘을 이해하는 데 있어 중요한 통찰을 제공한다. 이러한 통찰은 불안 장애에 대한 보다 효과적인 개입 방법을 개발하는 데 중요하며, 개인 및 의료 시스템에 부담을 줄일 수 있는 가능성을 보여주는 결과”라고 설명했다.
