국내 연구팀이 파킨슨병, 우울증 같은 뇌 질환을 수술과 치료제 없이 초음파로 치료하는 장비를 개발했다.
가톨릭대학교 인천성모병원(병원장 이학노 몬시뇰) 핵의학과 정용안 교수(연구부장)팀과 미래창조과학부 글로벌프론티어 사업으로 추진되고 있는 실감교류인체감응솔루션연구단(연구단장 유범재)은 공동으로 ‘저강도 집중초음파 뇌자극기’를 개발해 상용화를 위한 임상시험을 진행 중이다.
뇌 부위 중 파킨슨병은 기저핵 등에, 우울증은 전두엽 등에 저강도 집중초음파 뇌자극기를 이용해 약 250 KHz(헤르츠)의 약한 초음파를 쏴 치료하는 방법이다.
공동 연구진에 따르면 자기장이나 전기를 이용해 뇌에 자극을 주는 방법도 있지만, 자극이 강해서 뇌 손상을 줄 수도 있다. 반면 저강도 집중초음파 방식은 미국 식품의약국(FDA)과 유럽 안전기준 내에서 사용하기 때문에 안전하다.
가톨릭대 인천성모병원 정용안 교수는 “저강도 집중초음파 뇌자극기로 뇌 특정 부위의 신경을 자극해 뇌질환을 치료하는 방식”이라며 “수술이나 약물치료를 하지 않거나 최소화 하며 치료 효과를 얻을 것으로 기대한다”고 설명했다.
이번 초음파를 이용한 뇌 질환 치료는 뇌에서 손의 촉감을 관장하는 부위를 찾는 연구가 바탕이 됐다. 세계적으로 점차 연구가 활성화 되고 있는, 인간의 뇌와 컴퓨터를 결합하는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)가 기반이다. 뇌의 다양한 전기신호를 컴퓨터에 입력해 활용하는 방법이다.
가톨릭대학교 인천성모병원과 실감교류인체감응솔루션연구단이 개발한 기술을 이용하면 가상의 물질을 만져도 뇌가 현실처럼 촉감을 느낄 수 있다. 컴퓨터와 연결한 저강도 집중초음파를 이용해 뇌에 초음파를 주면 뇌의 촉감부위를 자극해 촉감을 느낄 수 있다.
인천성모병원과 실감교류인체감응솔루션연구단은 뇌의 각 특정 부위를 자극해 손이 차가움, 찌릿함 등 가상 감각을 만들어내는데 성공했다. 있다. 뇌 표면을 2-3mm 간격으로 촘촘히 나눠 초음파 자극을 주면서 부위별로 관련된 촉감을 찾았다. 현재 연구진은 차가움, 찌릿함, 가려움 등 10여 가지 촉감을 느끼는 뇌의 각 부위를 확인했다.
정용안 교수는 “차가운 물에 손을 담글 때와 딱딱한 물체에 손이 닿을 때 뇌가 반응하는 부위가 서로 다르다”며 “이 정보를 컴퓨터에 저장한 뒤 역으로 이용하면 컴퓨터로 뇌 기능을 조절해 가상의 촉감을 만들 수 있다”고 말했다.
예를 들어 인터넷으로 따뜻한 호빵을 검색할 때 호빵의 질감에 관련된 촉감을 관장하는 뇌 부위를 자극해 마치 뜨끈뜨끈한 호빵을 만지고 있는 것 같은 느낌이 들게 할 수 있다.
또 동영상 속 강아지를 쓰다듬는 시늉을 할 때 손바닥 촉감에 관여하는 뇌 부위를 자극하면 실제로 강아지 털을 만지는 듯한 가상의 촉감을 느낀다.
정용안 교수는 “이처럼 뇌의 각 부위별 기능을 알아내고 정확하게 원하는 부위에 초음파 자극을 주어 뇌신경을 조절하는 기술이 완성된다면, 파킨슨병·우울증 등 다양한 뇌 질환의 치료가 가능할 수 있을 것”이라고 말했다. 정용안 교수는 “저강도 집중초음파 뇌자극기를 이용한 뇌 질환 치료는 몇 년 뒤 상용화 할 수 있을 것으로 전망된다”고 덧붙였다.