`뇌 전기자극` 영향 예측 시뮬레이션 나왔다

전성찬 GIST 교수팀
뇌질환 치료 활용될 듯

국내 연구진이 치매 등 뇌질환 치료를 위한 전기자극이 뉴런 활성화에 미치는 영향을 보다 정확하게 예측할 수 있는 시뮬레이션 기법을 개발했다.

전성찬 광주과학기술원(GIST) 교수(전기전자컴퓨터공학부·사진)팀은 전기자극이 뇌에 미치는 영향을 정확히 예측하기 위해 해부학적 뇌 모델과 뉴런 모델을 결합한 시뮬레이션 기법을 개발했다고 15일 밝혔다.

뇌 전기자극이란 외부에서 가해지는 전기자극을 통해 뉴런 활성화를 조절하는 방법으로, 각종 뇌질환이나 뇌 기능 향상에 사용된다. 기존에는 뇌 자극 효과를 분석하기 위해 자극유도 전기장을 통해 간접적으로 뉴런 활성을 예측했는데, 뉴런의 형태와 성질, 위치에 따른 자극 효과의 변화를 반영하지 못하는 한계가 있었다.

연구팀은 뇌 모델과 자기공명영상(MRI), 물 분자 운동의 확산 방향을 이용해 뇌 신경세포를 영상화하는 '확산텐서영상'을 결합해 뇌의 구조적·전자기학적 특성을 모방한 뇌 컴퓨팅 모델을 구현했다. 이와 함께 구축된 뇌모델에 운동신경 전달의 중추 역할을 하는 피라미드 형태의 뉴런 모델을 가상으로 결합한 후 전기자극에 의해 뉴런이 활성화되는 예측 영역을 분석했다. 이를 통해 연구팀은 자극의 극성이 음극인 경우 양극에 비해 뇌의 전두엽과 두정엽을 나누는 '대뇌 열구'의 깊은 영역에 위치한 손 운동 영역을 더 자극할 수 있다는 사실을 확인했다.전성찬 교수는 "이번 연구는 컴퓨터 기반 뇌 자극 예측 기법을 통해 특정 자극 조건에서의 환자별 치료 효과를 예측하기 위한 것"이라며 "환자의 상태에 적합한 더 나은 치료 전략을 제안하는 데 도움을 줌으로써 뇌 질환 치료 효과를 높이는 데 기여할 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구결과는 국제 학술지 네이처 자매지인 '사이언티픽 리포트'에 게재됐다.

남도영기자 namdo0@