새로운 연구에 따르면 초음파를 사용하여 뇌의 특정 영역을 표적으로 삼으면 최대 1시간 동안 지속되는 기능적 변화가 발생하는 것으로 나타났습니다. 이러한 발견은 우울증 및 불안과 같은 정신 질환을 치료하기 위한 비침습적 방법 개발의 길을 열었습니다.
일반적으로 초음파는 확산 음파를 방출하고 반사된 소리 또는 에코를 녹음하여 이미지를 생성함으로써 신체의 내부 구조를 검사합니다. 그러나 저강도 경두개 초음파 자극(TUS)은 매우 높은 특이도로 뇌의 표층 및 심부 영역을 모두 표적으로 삼아 뉴런이 상호 작용하는 방식을 변화시키는 뇌 영역에 초음파 압력을 가할 수 있습니다.
영국 플리머스 대학(University of Plymouth)의 연구원들은 TUS가 뇌 기능에 미치는 영향을 테스트하는 연구를 주도했으며 TUS가 상당한 변화를 가져온다는 사실을 발견했습니다.
그들은 TUS가 감마-아미노부티르산(GABA) 수준과 뇌 영역 간의 연결에 어떻게 영향을 미치는지 연구하기 위해 24명의 건강한 성인을 모집했습니다. GABA는 뇌의 주요 억제성 신경전달물질로, 화학적 메시지를 보내고 받는 뉴런의 능력을 감소시킵니다. 특히 GABA는 불안, 두려움, 스트레스에 대한 신체의 반응에 영향을 미칩니다.
모든 참가자는 세 가지 Theta-burstTUS 치료를 완료했으며 각 치료 후에 MRI를 촬영하여 뇌 기능의 변화를 평가했습니다. Theta-burstTUS는 신경 활동의 자연스러운 리듬을 밀접하게 모방하는 고주파, 단펄스 뇌 자극입니다. 이는 학습이나 경험을 기반으로 신경 연결을 형성하고 재구성하는 뇌의 능력인 가소성을 촉진하는 것으로 생각됩니다.
연구자들은 감정과 기억과 관련된 뇌의 심부 영역인 후대상피질(PCC)에 작용하는 TUS가 치료 후 1시간 이내에 해당 영역의 GABA 수준을 감소시키는 것을 발견했습니다. 그들은 또한 이 기간 동안 PCC가 뇌의 나머지 부분과 통신하는 방식(기능적 연결성)이 개선된다는 것을 발견했습니다. PCC 이상은 다양한 정신 질환에서 발견되었습니다.
감정, 공감, 충동 제어 및 의사 결정과 연관되고 PCC와 마찬가지로 정신병리학과도 관련되는 영역인 등쪽 전대상 피질(dACC)에 TUS를 적용했을 때 연구원들은 GABA 수준의 감소를 보지 못했지만 기능적 연결성은 증가한 것을 확인했습니다.
연구자들은 그들의 결과가 TUS가 인간에게 효과적이며 뇌에 가역적인 변화를 일으킬 수 있다는 것을 보여준다고 말했습니다. 추가 연구가 필요하지만 이는 정신 건강 상태를 치료하는 비침습적 수단을 개발하는 첫 번째 단계라고 그들은 말합니다.
해당 연구의 교신 저자인 Elsa Fouragnan은 다음과 같이 말했습니다. "예를 들어, 우울증 치료를 위해 약을 복용하면 그 약은 뇌 전체에 영향을 미치며 임상의는 약이 어디로 가고 무엇을 하는지에 대해 매우 제한된 통제를 할 수 있습니다. 우리는 어떤 경우에는 뇌의 특정 영역(및 그 연결 중 일부)이 기능 장애를 일으키지만 다른 영역은 잘 작동한다는 것을 이미 알고 있습니다. 이 연구는 다양한 정신 건강 문제가 있는 사람들에게 보다 표적화된 개입을 위해 초음파 사용을 고려할 수 있는 실질적인 잠재력을 제공합니다."
연구자들은 이미 TUS가 음식, 성, 약물 남용과 같은 보상 자극을 감지하고 해석하는 주요 보상 경로인 뇌의 도파민 시스템을 변경하는 데 사용될 수 있는지 조사하고 있습니다.
이번 연구는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 저널에 게재됐다.