뇌졸중 쥐의 뇌를 초음파로 깨웠다,

뇌졸증 쥐의 뇌를 초음파로 깨웠다

 

황준호 입력 2020.12.20. 12:02

 

뇌졸중으로 손상된 뇌 신경을 초음파로 자극해 뇌졸중으로 인해 나타나는 운동 기능 악화를 개선할 수 있는 기술이 개발됐다.

 

연구팀은 2018년 소뇌 심부에 저강도 집속초음파 자극을 가해 편마비에 의해 저하된 운동기능을 회복시키는 연구를 진행했으며, 최근에는 뇌졸중 소뇌 심부 저강도 집속초음파 자극 치료 기술이 뇌파 중 델타파의 변화와 밀접하게 연관된다는 것을 입증하기도 했다.

 

 

착용형 무선 초음파 뇌 자극기 개발
뇌졸중 재활치료 효능 전임상 검증
사람을 위한 뇌 자극기 기술개발 발판

 

개발된 무선 착용형 뇌 자극 시스템을 사용한 동물 착용 예

 

[아시아경제 황준호 기자] 뇌졸중으로 손상된 뇌 신경을 초음파로 자극해 뇌졸중으로 인해 나타나는 운동 기능 악화를 개선할 수 있는 기술이 개발됐다. 간단한 장치로 뇌졸중 재활에 활용할 수 있어 임상까지 통과한다면 뇌졸중 피해를 줄이는데 기여할 것으로 예상된다.

 

김형민 한국과학기술연구원 바이오닉스연구센터 박사의 연구팀은 이 같은 기술을 개발해, 연구 성과가 의공학 분야 학술지인 미국 전기전자학회(IEEE) 트랜잭션즈 온 바이오메디컬 엔지니어링에 최근 실렸다고 20일 밝혔다.

 

가볍게 착용해 무선으로 조절하는 저강도 집속초음파 뇌 자극기

뇌졸중 쥐 모델의 대뇌 피질 운동 영역 저강도 집속초음파 자극 시뮬레이션 이미지(붉은 점이 초음파가 자극되는 지점)

 

연구팀은 기존 연구 결과를 토대로 착용이 가능한 무선 저강도 집속초음파 뇌 자극기를 개발했다. 저강도 집속 초음파를 무선으로 조정할 수 있는 무게 20g의 착용형 장치다.

 

연구팀은 이 장치를 뇌졸중 쥐 모델에 적용해 운동 능력을 측정했다. 뇌졸중 쥐 모델의 뇌에서 운동을 관장하는 영역에 약 426kPa의 압력을 갖는 초음파를 가해 재활 3일 후 초음파를 가하지 않은 뇌졸중 모델과 비교했다. 이 결과 운동 능력이 유의미하게 향상됐고 재활 7일 후에는 정상 쥐와 유사한 운동 능력을 보이는 것을 확인했다.

 

연구팀은 2018년 소뇌 심부에 저강도 집속초음파 자극을 가해 편마비에 의해 저하된 운동기능을 회복시키는 연구를 진행했으며, 최근에는 뇌졸중 소뇌 심부 저강도 집속초음파 자극 치료 기술이 뇌파 중 델타파의 변화와 밀접하게 연관된다는 것을 입증하기도 했다.

 

비침습적 뇌신경 재활 치료 가능 입증

동물 착용형 뇌 자극 시스템을 사용해 뇌졸중 쥐 모델 뇌 자극을 시행한 행동 분석 결과다. 자동화된 동물 행동 추적 시스템으로 효능을 추적한 결과 뇌 자극을 시행한 뇌졸중 쥐(tFUS)에서 시행하지 않은 뇌졸중 쥐(Sham)에 비해 날짜가 지남에 따라 건강한 동물(Healthy) 과 유사한 활동성(붉은 선)을 회복하는 모습을 확인했다.

 

연구팀은 이번 연구 결과를 임상 수준에서의 착용형 초음파 뇌 자극 기술 개발에 활용될 수 있을 것으로 전망했다. 기존 초음파 뇌 자극기는 무겁고, 고정돼 있어 마취되거나 고정된 동물을 대상으로 하는 실험에서만 사용할 수 있었다.

 

김형민 박사는 "최근 착용형 뇌 자극 기술의 발전이 빠르게 이뤄지고 있는 상황에서 착용형 초음파 기기를 이용한 비침습적인 뇌신경 재활 치료가 가능하다는 것을 입증했다

 

것이 이번 연구의 의미"라며 "앞으로 자극 후 안전성과 질병 치료의 효과를 보장하기 위해서 초음파 자극을 통한 신경조절의 분자적, 세포적 메커니즘을 밝힐 예정이며 이를 통해 자극 프로토콜을 최적화할 계획"이라고 밝혔다.

 

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr