이진형 美스탠퍼드대 교수 첫 성공
뇌 구조를 전기회로처럼 간단하게 만들어 불치병인 파킨슨병을 조기 진단하고 치료할 수 있는 길이 열렸다. 한국인 출신 뇌과학자이자 전기공학도인 이진형 미국 스탠퍼드대 의대 교수(여)가 파킨슨병에 관한 뇌 전기회로도를 만드는 데 성공했다고 1일 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계적인 학술지인 ‘뉴런’ 최신호에 실렸다. 서로 다른 뇌 영역 사이의 커뮤니케이션 방식을 분석하는 통계모형인 DCM(Dynamic Casual Modeling) 기법을 이용해 자료를 분석한 결과다.
이진형 교수는 파킨슨병에 관련된 뇌 신경세포들에 선택적으로 빛의 자극을 주는 기술과, 이러한 자극에 뇌세포들이 반응해 활성화되는 부위를 체크하는 기술을 바탕으로 뇌 전기회로도를 완성했다. 자극으로 뇌세포가 활성화되면 뇌 혈류가 증가하는데 바로 그 부위를 시각적으로 볼 수 있는 기능성자기공명영상(fMRI)을 촬영해 문제의 위치를 알아내는 방식이다.
이 교수는 쥐에게 파킨슨 병과 관련이 있다고 알려진 2개의 뉴런 실험을 했다. 실험 결과 한 종류의 뉴런은 큰 움직임 회로를 활성화시켰고 다른 뉴런은 적은 움직임 회로를 활성화 시켰다. 이 교수팀은 컴퓨터를 사용해 이 특정 뉴런 회로도를 그렸다.
이 교수는 "이 실험은 어떻게 다른 뉴런 종류들이 상반된 결과로 특정 뇌 회로를 형성하는지 보여주는 첫번째 실험이다"라고 말했다. 또, "이 실험을 통해 파킨슨 병의 치료가 발전할 것"이라고 밝혔다.
신경외과의들은 현재 DBS(심층뇌자극)을 통해 파킨슨 병을 완화시키고 있다. DBS는 전기 자극을 통해 떨림을 일으키는 뉴런에 자극을 준다.
이 교수는 "광유전학적 fMRI와 컴퓨터 모델링을 사용한 리서치가 뇌에 있는 수많은 종류의 뉴런들과 각기 다른 업무를 수행하기 위한 수없이 많은 종류의 신경회로들을 뒤바꾸어 조직하는데 새로운 길을 열 것"이라고 밝혔다.
파킨슨병은 팔과 다리, 전신이 자신의 의지와 상관없이 떨리고 뻣뻣해지며 동작이 느려지다가 결국 근육이 굳어 움직이지 못해 사망하는 질환이다. 국내에서 2015년 기준 9만1302명(세계적으로는 약 630만 명)이 이 질환으로 고생하고 있으며 2010년(6만2361명)에 비해 46.4%나 늘었다.
글. 한유경 기자 earthheroes@naver.com