AI 유도 심부 뇌 자극 효과

파킨슨병 운동・수면 증상 50% 감소

“현재 다양한 뇌 질환에 대한 유사한 DBS 치료법을 개발하고 있다. 이러한 치료법이 환자에게 깊은 영향을 미치는 것을 보고 있다. 파킨슨병뿐만 아니라 우울증과 강박 장애와 같은 정신 질환에도 잠재력이 있다. 신경 자극 요법의 새로운 시대를 시작하고 있다."

AI로 유도되는 심부 뇌 자극이 파킨슨병 환자의 운동 및 수면 증상을 치료하는데 도움이 될 수 있다는 새로운 연구 결과가 나왔다.

최근 Nature Medicine 저널에 발표된 연구 결과에 따르면, 4명을 대상으로 실시한 초기 임상 시험에서 이러한 뇌 임플란트(Brain Implant)가 가장 성가신 파킨슨병 증상을 50%까지 줄이는 것으로 나타났다.

이러한 뇌 임플란트는 AI를 사용해 환자의 뇌 활동을 모니터링하여 낮에는 운동 문제를 일으키고 밤에는 불면증을 일으킬 수 있는 변화를 파악한다. 이 장치는 문제 활동을 감지하면 심부 뇌 자극(DBS)이라고 하는 정밀하게 보정된 전기 펄스를 발생시켜 개입하도록 되어 있다.

연구원들은 본질적으로 이러한 뇌 임플란트는 파킨슨병 환자가 일상생활을 하는 동안 증상이 지속적으로 억제되는 "폐쇄 루프(closed loop)"를 생성한다고 강조했다.

수석 연구원으로 캘리포니아대학교 샌프란시스코(UCSF) 운동 장애 및 신경 조절 클리닉의 필립 스타 박사는 "이번 연구 결과는 파킨슨병에 대한 심부 뇌 자극의 미래이다. DBS 치료를 적응적이고 자체 조절 가능하게 만들어 개선하려는 관심이 많았지만, 사람들이 집에서 장기적으로 사용할 수 있도록 하는 적절한 도구와 방법이 나온 것은 얼마 전의 일"이라고 밝혔다.

파킨슨병은 전 세계적으로 약 1,000만 명의 사람들에게 영향을 미치며, 뇌의 깊은 영역에서 도파민을 생성하는 뉴런이 손실되어 발생한다. 도파민은 신체의 움직임을 조정하는데 도움이 되는 호르몬이다.

도파민 수치가 감소함에 따라 사람들은 떨림, 근육 경직, 균형 장애와 같은 운동 문제를 겪기 시작하며, 또한 우울증과 불면증과 같은 다른 증상도 나타낸다.

연구팀은 “뇌 심부 자극은 파킨슨병 환자가 증상을 완화하는데 필요한 약물의 양을 줄이는 것으로 나타났다. 그러나 지금까지 DBS 임플란트는 사람의 현재 증상에 적응하기보다는 일정한 수준의 전기 자극을 제공하도록 설계되어 있어, 이로 인해 증상이 한 극단에서 다른 극단으로 바뀔 수 있다.”면서 연구 배경을 설명했다.

연구팀은 2013년 파킨슨병과 관련된 비정상적인 뇌 리듬을 감지하고, 기록하는 방법을 개발했다. 2021년에는 특정 뇌 패턴을 이 질병의 운동 증상과 연관시켰다.

UCSF의 신경과 교수이자 수석 연구원인 Simon Little 박사는 "적응형 DBS로 우리가 만든 큰 변화는 환자가 증상 스펙트럼에서 어디에 있는지 실시간으로 감지하고 필요한 정확한 양의 자극과 매치할 수 있다는 것"이라고 덧붙였다.

현재의 적응형 임플란트는 뇌의 운동 피질에서 전송되는 신호를 사용하여 운동을 조정하는 뇌의 깊은 영역인 시상하핵에 제공하는 자극의 양을 조절한다.

올해 초 Nature Communications 저널에 게재된 연구 결과에 따르면 적응형 DBS 임플란트가 파킨슨병을 앓고 있는 4명의 환자의 불면증을 성공적으로 줄이는데 효과가 있는 것으로 나타났다.

스타 박사는 “현재 다양한 뇌 질환에 대한 유사한 DBS 치료법을 개발하고 있다. 이러한 치료법이 환자에게 깊은 영향을 미치는 것을 보고 있다. 파킨슨병뿐만 아니라 우울증과 강박 장애와 같은 정신 질환에도 잠재력이 있다. 신경 자극 요법의 새로운 시대를 시작하고 있다."고 밝혔다.