-fMRI로 뇌의 기능적 연결망 차이 비교·분석

[헤럴드경제=김태열 기자] 한·미 공동 연구진이 만성요통 환자와 정상인의 뇌신경망 차이를 새롭게 밝혀냈다. 한국한의학연구원(원장 김종열,이하 한의학연)은 임상의학부 김지은 박사와 미국 하버드 의대 비탈리 내퍼도(Vitaly Napadow) 교수 공동 연구팀이 뇌 신경영상(fMRI) 분석을 통해 정상인과 만성요통 환자 간 뇌 신경망 차이를 규명했다고 밝혔다.

허리의 근육 손상이나 척추관 협착과 같은 직접적·물리적 원인이 없는 경우에 발생하는 요통은 신경병성 만성 통증질환으로 정확한 원인이 아직 밝혀지지 않고 있다. 일부 선행연구에서는 말초부터 뇌에 이르는 신경로의 이상이 그 원인일 것으로 추정됐으나 신뢰할 만한 수준의 대규모 연구가 부족한 상황이었다.

한의학연 김지은 박사와 미국 하버드 의대 비탈리 내퍼도 교수 공동 연구팀은 통증이 없는 성인(정상군) 54명과 만성요통 환자(실험군) 127명을 대상으로 기능적 자기공명영상장치(fMRI)를 이용해 뇌의 기능적 연결망이 어떤 차이를 보이는지 비교·분석했다. 또한 허리 통증을 조절하는 실험방법을 통해 환자가 느끼는 통증의 증감에 따른 뇌의 변화에도 주목했다.

한의학연, 美 하버드 의대와 공동연구 '정상인과 만성요통 환자 뇌신경망 차이 밝혀'

연구팀은 먼저 만성요통 환자의 통증에 관여하는 뇌의 영역과 기능적 연결망을 탐색했다. 분석 결과, 만성요통 환자는 정상인에 비해 현출성 네트워크(외부 환경으로부터 들어온 자극·통증에 대한 정보를 감지해 신체적 반응을 나타낼 만큼 중요한 것인지를 선별하는 신경망)와 허리의 감각을 처리하는 일차체성감각피질(대뇌에 있는 영역으로 온몸에서 감각 자극을 일차적으로 처리해 다음 단계로 전달하는 역할을 함)간의 연결상태가 통계적으로 유의하게 증가돼 있는 것으로 나타났다. 이러한 기능적 연결상태는 요통 환자의 허리통증이 심해졌을 때 더욱 크게 증가했다. 특히 통증이 심한 요통 환자일수록 현출성 네트워크의 대표적 영역인 앞뇌섬 피질( 뇌의 측두엽에 위치한 삼각형 형태의 뇌 부분 중 앞쪽 영역으로 다양한 감정과 관계한 기능을 담당하며 통증자각 및 자율신경 조절에 관여함)과 일차체성감각피질 간의 연결상태가 증가하는 것으로 나타났다. 이는 만성요통 환자가 평상시 겪는 지속적 통증 상태로 인해 외부자극(통증)을 선별하는 현출성 네트워크와 허리부위의 통증 감각을 처리하는 피질간 기능적 연결상태가 증가된 것으로 분석된다.

이와 함께 연구팀이 통증에 대한 공포감(pain catatrophyzing)이 큰 만성요통 환자군을 분류해 관찰한 결과, 허리통증이 심한 만성요통 환자일수록 디폴트모드 네트워크(활동적인 두뇌활동을 하지 않는 상태(멍한 상태이거나 몽상에 빠졌을 때)에서 활발해지는 뇌의 영역으로 내측전전두엽피질, 후대상피질, 두정엽피질에 퍼져 있는 신경망이 이에 해당하며, 주로 자전적 기억, 자기인식과 같은 기능을 담당하는 것으로 알려짐.)와 앞뇌섬 피질간의 연결상태가 증가하는 것을 확인했다. 이는 통증에 대해 부정적으로 생각하는 환자군에서 통증상태를 내재화하는 경향이 반영된 것으로 해석된다.

이번 연구결과는 통증 분야 최고 권위의 국제학술지 ‘페인(Pain)’(피인용지수 6.03) 최신호(7월)에 게재됐으며, 편집자가 뽑은 논문(editor's choice)으로 선정됐다.

한의학연 김지은 박사는“대표적 한의치료기술인 침 치료를 통해 만성요통 환자의 뇌 기능적 연결상태 변화를 관찰하는 후속연구가 현재 진행중”이라며, “객관적 평가도구인 뇌영상을 활용해 침 치료의 유효성과 기전을 과학적으로 밝힐 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

한의학연 김종열 원장은“뇌과학 분야에서 세계적 권위를 갖고 있는 미국 하버드 의대와 지난 2012년부터 공동연구를 꾸준히 추진해 오고 있다”며, “미국, 중국 등과 국제공동연구를 지속적으로 확대해 한의학의 과학화와 세계화를 이끌어 나갈 것”이라고 밝혔다.

한편, 한의학연은 최근 미국을 기반으로한 침 연구 분야 최대 국제학회인 미국 침연구학회(The Society for Acupuncture Research, SAR) 연례학술대회의 한국 유치에 성공했으며, 2020년 서울에서 개최할 예정이다.