연구진, “차가움, 찌릿함, 가려움 등 10여 가지 촉감 느끼는 뇌 각 부위” 확인
가톨릭대 인천성모병원(병원장 이학노 몬시뇰) 핵의학과 정용안 교수(연구부장)팀과 미래창조과학부 글로벌프론티어사업으로 추진되고 있는 실감교류인체감응솔루션연구단(연구단장 유범재)은 공동으로 이 같은 기능의 ‘저강도 집중초음파 뇌자극기(사진)’를 개발해 상용화를 위한 임상에 들어갔다.
뇌 부위 중 파킨슨병은 기저핵 등, 우울증은 전두엽 등에 저강도 집중초음파 뇌자극기를 사용해 약 250 KHz(헤르츠)의 약한 초음파를 쏴 치료하는 방법이다.
이들 연구진에 따르면 자기장이나 전기를 이용해 뇌에 자극을 주는 방법도 있지만, 자극이 강해 뇌 손상을 줄 수도 있다.
반면 저강도 집중초음파 방식은 미국 식품의약국(FDA)과 유럽 안전기준 내에서 들어가 안전하다.
정용안 교수는 “저강도 집중초음파 뇌자극기로 뇌 특정 부위의 신경을 자극해 뇌질환을 치료하는 방식”이라며 “수술이나 약물치료를 하지 않거나 최소화하고도 치료효과를 얻을 것으로 기대한다”고 말했다.
이번처럼 초음파를 이용한 뇌 질환 치료는 뇌에서 손의 촉감을 관장하는 부위를 찾는 연구가 바탕이 됐다.
이 치료법에 대한 연구는 세계적으로 점차 활성화되고 있다.
이 치료법은 인간의 뇌와 컴퓨터를 결합하는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)가 기반이 된다.
간략하게 설명한다면 뇌의 다양한 전기신호를 컴퓨터에 입력해 활용하는 방법이다.
가톨릭대 인천성모병원과 실감교류인체감응솔루션연구단 공동 연구진이 개발한 이 기술을 이용하면 가상의 물질을 만져도 뇌가 현실처럼 촉감을 느낄 수 있다.
컴퓨터와 연결한 저강도 집중초음파를 뇌에 주면 뇌의 촉감부위가 자극을 받아 촉감을 느낄 수 있다.
이들 연구진은 뇌의 각 특정 부위를 자극, 손이 차가움, 찌릿함 등 가상 감각을 만들어내는데 성공했다.
또 뇌 표면을 2-3㎜ 간격으로 촘촘히 나눠 초음파 자극을 주면서 부위별로 관련된 촉감을 찾았다.
현재 연구진은 차가움, 찌릿함, 가려움 등 10여 가지 촉감을 느끼는 뇌의 각 부위를 확인했다.
정 교수는 “차가운 물에 손을 담글 때와 딱딱한 물체에 손이 닿을 때 뇌가 반응하는 부위가 서로 다르다”며 “이 정보를 컴퓨터에 저장한 뒤 역이용하면 컴퓨터로 뇌 기능을 조절해 가상의 촉감을 만들 수 있다”고 덧붙였다.
가령 인터넷으로 따뜻한 호빵을 검색할 때 질감과 관련된 촉감을 관장하는 뇌 부위를 초음파가 자극시켜 마치 뜨끈뜨끈한 호빵을 만지고 있는 것 같은 느낌이 들게 할 수 있다는 거다.
동영상 속 강아지를 쓰다듬는 시늉을 할 땐 손바닥 촉감에 관여하는 뇌 부위를 자극하면 실제로 가상의 촉감을 느낀다.
“이처럼 뇌의 각 부위별 기능을 알아낸 뒤 조준한 부위에 정확하게 초음파 자극을 줘 뇌신경을 조절하는 기술이 완성된다면, 파킨슨병•우울증 등 다양한 뇌 질환의 치료가 가능할 수 있을 것”이라는 게 정 교수의 설명이다.
정 교수는 “저강도 집중초음파 뇌자극기를 이용한 뇌 질환 치료는 몇 년 뒤 상용화할 수 있을 것”으로 전망했다.
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