한국과학기술연구원(KIST)은 23일 바이오닉스연구단 김형민 박사팀이 뇌졸중으로 손상된 뇌 신경을 초음파로 자극하는 재활 치료법에서 뇌파 중 하나인 델타파의 변화가 치료 효과와 밀접하게 연관돼 있음을 확인했다고 밝혔다.

연구팀은 이 연구 결과가 앞으로 초음파 자극 요법의 뇌졸중 치료 효과를 예측하고, 뇌파를 모니터링해 맞춤형 자극치료 기술을 개발하는 데 기여할 것으로 기대하고 있다.

뇌혈관 출혈·경색 등에 의한 뇌졸중은 사망률이 높고 사망에 이르지 않아도 혈액 공급 차단에 의한 뇌 신경세포 손상으로 마비 등 장애를 일으킨다. 손상된 뇌 신경세포를 자극해 장애 재활을 돕기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.

이에 앞서 김형민 박사팀은 2018년 뇌졸중 생쥐모델을 이용해 뇌 신경세포가 손상된 쥐의 소뇌 심부를 저강도 집속초음파로 자극해 편마비로 저하된 운동기능을 회복시키는 치료법을 개발해 보고했다.

이 기술은 두개골을 열지 않고 정확한 위치의 깊숙한 뇌 영역을 선택적으로 자극할 수 있어 뇌졸중 환자 재활 치료 기술로 주목받고 있다. 하지만 이를 환자에 적용하려면 뇌 자극 후 치료 예후를 평가하고, 운동 기능 회복을 극대화하기 위한 자극의 강도와 빈도를 최적화 할 수 있는 자극 가이드가 필요하다.

연구팀은 뇌졸중 생쥐모델을 이용해 초음파 자극치료를 하는 동안 손상된 부위의 뇌 신경세포 뇌파 변화를 함께 관찰했다. 뇌파 중 뇌 손상이 일어난 부위에서 비정상적으로 증가하는 뇌파인 델타파(1~4Hz) 변화를 병변 쪽 뇌와 정상인 반대쪽 뇌에서 분석했다.

그 결과 뇌졸중이 일어난 쥐의 소뇌 심부에 3일간 초음파 자극을 가하니 첫날보다 운동 기능이 3배 이상 회복되고 4일 째에도 유지됐다. 또 뇌졸중에 의해 최고 3배나 증가한 델타파가 초음파 자극 그룹에서는 양쪽 뇌의 델타파 균형이 대칭에 가깝게 회복돼 정상 수준에서 안정적으로 유지되는 것으로 확인됐다.

김형민 박사는 "머지않아 초음파 뇌 자극이 안전하고 효과적인 뇌졸중 치료법으로 사용될 것으로 전망한다"며 "이를 위해서는 여러 자극 조건과 장기간 추적 관찰을 통해 안정성을 검증하는 게 매우 중요하다"고 말했다.

국가과학기술연구회 창의형융합연구사업으로 수행된 이 연구 결과는 재활 분야 국제 저널(IEEE Transactions on Neural Systems & Rehabilitation Engineering)에 게재됐다.

이한준 기자 다른기사 보기