뇌 기능 연결성 볼 수 있는 신개념 장치 개발

KRISS 김기웅 박사팀, 보이지 않던 뇌 작동원리 밝혀

KRISS 김기웅 박사가 뇌기능 연결성을 볼 수 있는 뇌파자기공명장치를 점검하고 있다

아주경제 이한선 기자 = 국내연구진이 뇌 기능의 연결성을 볼 수 있는 새로운 개념의 장치를 개발했다.

한국표준과학연구원(KRISS)은 생체신호센터 김기웅 박사팀이 뇌기능 연결성을 직접 가시화할 수 있는 신개념 장치를 개발했다고 27일 밝혔다.

연구는 KRISS의 창의적전문연구사업 및 글로벌수월성연구단(WCL)의 지원을 통해 수행돼 연구결과는 뇌과학 분야 저명한 저널인 뉴로이미지 5월호 표지논문으로 게재됐다.

뇌 과학 분야에서 뇌기능 연결성에 대한 연구는 가장 뜨거운 화두로 그동안 활용된 MRI의 경우 뇌 모양 및 질병 유무 등 해부학적 정보는 구할 수 있었지만 뇌기능에 대한 정보는 확인이 불가능했다.

뇌에 대한 연구가 발전하면서 이제 학계는 해부학적 정보가 아닌 뇌기능의 유기적인 연결성에 대한 연구에 집중하고 있다.

뇌기능 연결성을 확인할 수 있는 하나의 방법으로 뇌의 어떤 부분이 활동하고 있는지를 혈액의 산소소모 정도로부터 유추해 뇌의 기능을 영상화하는 기능영상 MRI(fMRI)도 활용되고 있지만 몇 가지 구조적 단점이 존재하고 있다.

연구팀은 일반 fMRI 방식과 전혀 다른 개념인 뇌파자기공명을 고안해 뇌기능의 활동을 영상화하는 장치를 개발하고 뇌신경 전류원으로 구성된 뇌 팬텀을 통해 이를 증명했다.

뇌파자기공명은 뇌파가 발생시키는 진동자기장이 뇌 속의 양성자를 직접 공명시키는 것을 말한다.

뇌파자기공명 방식은 뇌기능을 담당하는 특정 주파수영역의 뇌파가 진동하는 부분을 직접 영상화해 뇌의 각 부분이 뇌파에 의해 연결돼 통신하는 상태인 뇌기능연결성을 직접 파악할 수 있다.

뇌의 혈액 산소소모를 통해 연결성을 알 수 있는 fMRI의 경우 수 초 이상의 시간차가 있어 빠르게 변화하는 뇌기능연결성을 파악하는데 한계가 있다.

뇌파자기공명 방식은 낮은 자기장에서 뇌 기능 연결성에 대한 측정이 가능하다는 장점이 있다.

이같은 방식에서 사용하는 자기장의 세기는 일반 fMRI에 비해 백만분의 일 수준이다.

fMRI 영상은 자기장 세기의 제곱에 비례해서 해상도가 높아져 관련 업계에서는 보다 높은 자기장을 지닌 장비가 계속해서 개발되고 있지만 그만큼 장비가격이 높아지고 강한 자기장과 전자기파 노출로 인한 인체 유해성 논란이 있다.

연구팀은 역발상으로 KRISS의 초고감도 측정 기술을 이용해 낮은 자기장에서의 양성자 자기공명 측정에 성공했다.

KRISS　김기웅 박사는 “CT, MRI, 뇌자도 장치 등을 통해 뇌의 해부학적 기능 지도화는 많이 연구됐지만 이후 단계인 뇌기능에 대한 연결성에 대한 연구는 미흡한 실정”이라며 “뇌기능 연결성을 직접 보여줄 수 있는 영상장비를 순수 국내 기술로 개발함으로써 뇌의 신비를 푸는 열쇠가 되는 것은 물론 고가로 거래되는 의료 장비의 국제시장에서 경쟁력을 지닐 수 있다”고 밝혔다.

이번 성과는 KRISS가 지원하는 창의적전문연구사업의 성공적인 사례로 꼽힌다.

KRISS 창의적 전문연구사업은 연구자가 가지고 있는 도전적이고 창의적인 아이디어를 제약 없이 실행할 수 있도록 지원하는 사업으로 2006년부터 심사를 통해 총 11개의 과제를 선정했다.

뉴료 이미지 5월호 표지