스탠포드 의학 연구진이 주도한 새로운 연구는 자기 자극이 뇌 신호의 비정상적인 흐름을 바로잡아 중증 우울증을 치료하는 방법을 최초로 밝혀냈습니다.
자기펄스로 뇌를 자극하는 방법
두피에 강력한 자기 펄스를 가해 뇌를 자극하면 표준 치료에 실패한 많은 중증 우울증 환자에게 빠른 완화를 가져올 수 있습니다. 하지만 경두개 자기 자극 치료가 어떻게 뇌를 변화시켜 우울증을 해소하는지는 정확히 밝혀지지 않았습니다. 이제 스탠포드 의대 과학자들이 주도한 연구에 따르면 이 치료법은 비정상적인 뇌 신호의 방향을 역전시킴으로써 효과가 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 이 연구 결과는 또한 뇌의 주요 영역 사이의 신경 활동의 역방향 흐름이 우울증 진단을 돕는 바이오마커로 사용될 수 있음을 시사합니다.
경두개 자기 자극 치료
정신의학 및 행동과학 박사후 연구원인 아니쉬 미트라 박사는 “TMS가 뇌의 신경 활동 흐름을 변화시킬 수 있다는 것이 주요 가설이었습니다.”라고 말합니다. “하지만 솔직히 말해서 저는 꽤 회의적이었습니다. 테스트해보고 싶었습니다.” 미트라는 이를 위한 도구를 가지고 있었습니다. 세인트루이스에 있는 워싱턴 대학교의 대학원생이었던 그는 마크 라이클 박사의 연구실에서 뇌의 활동 영역을 찾는 데 일반적으로 사용되는 기능적 자기공명영상(fMRI)을 분석할 수 있는 수학적 도구를 개발했습니다. 이 새로운 분석은 서로 다른 영역의 활성화 사이의 미세한 타이밍 차이를 이용해 그 활동의 방향도 밝혀냈습니다. 5월 15일 미국 국립과학원 회보에 게재된 이 새로운 연구에서 미트라와 라이클은 정신과 및 행동과학 부교수인 놀란 윌리엄스 박사 연구팀과 협력하여 각 환자의 뇌 해부학적 구조에 맞춤화된 자기 자극을 사용하여 심각한 우울증을 치료하는 방법을 발전시켰습니다. 스탠포드 신경조절 치료법으로 알려진 이 치료법은 첨단 영상 기술을 통합하여 주요 우울증과 관련된 뇌 활동을 수정할 수 있는 고용량 자기 펄스 패턴으로 자극을 유도합니다. 몇 주 또는 몇 달에 걸쳐 매일 세션을 진행해야 하는 기존 TMS에 비해 SNT는 단 5일 동안 매일 10번의 세션을 빠르게 진행합니다. 이 연구의 수석 저자인 Mitra는 “이 연구는 TMS가 뇌의 신호 흐름 방식을 바꿀 수 있는지 확인하기 위한 완벽한 테스트였습니다.”라고 말합니다. “이것이 성공하지 못하면 아무것도 할 수 없습니다.”
타이밍이 가장 중요합니다
연구진은 치료 저항성 주요 우울 장애 진단을 받은 환자 33명을 모집했습니다. 23명은 SNT 치료를 받았고, 10명은 자기 자극은 없지만 SNT를 모방한 가짜 치료를 받았습니다. 연구팀은 이 환자들의 데이터를 우울증이 없는 건강한 대조군 85명의 데이터와 비교했습니다. 연구팀이 뇌 전체의 fMRI 데이터를 분석했을 때 한 가지 연결이 두드러졌습니다. 정상적인 뇌에서는 신체 감각을 통합하는 영역인 전대상피질이 감정을 관장하는 영역인 전대상피질로 신호를 보냅니다. “전대상피질은 심박수나 체온과 같은 신체에 대한 정보를 수신한 다음 이 모든 신호를 바탕으로 어떻게 느낄지 결정한다고 생각할 수 있습니다."라고 Mitra는 설명합니다. 그러나 우울증에 걸린 참가자의 4분의 3에서는 전대상피질이 전섬에 신호를 보내는 일반적인 활동 흐름이 역전되었습니다. 우울증이 심할수록 잘못된 방향으로 이동하는 신호의 비율이 더 높았습니다. “우리가 본 것은 관계에서 누가 발신자이고 누가 수신자인지가 누군가의 우울증 여부에 정말 중요한 것 같다는 것입니다."라고 Mitra는 말합니다. “마치 자신이 어떤 기분을 느낄지 이미 결정한 후 모든 감정이 그 기분을 통해 걸러지는 것 같았습니다."라고 그는 말했습니다. “기분이 기본이 되었습니다.” “이는 많은 정신과 의사들이 우울증을 보는 방식과 일치합니다."라고 그는 덧붙였습니다. “평소에는 환자에게 매우 즐거웠던 일조차도 갑자기 아무런 즐거움을 주지 못합니다.” 우울증 환자가 SNT로 치료를 받았을 때, 일주일 이내에 신경 활동의 흐름이 정상 방향으로 바뀌면서 우울증이 해소되는 것과 일치했습니다. 우울증이 가장 심하고 뇌 신호가 가장 잘못 전달된 환자들이 치료의 혜택을 가장 많이 받았습니다. 윌리엄스는 “우리는 시공간적 이상을 되돌릴 수 있어 사람들의 뇌가 정상적이고 건강한 대조군의 뇌처럼 보이도록 할 수 있습니다.”라고 말했습니다.
우울증에 대한 바이오마커
우울증 치료의 어려움은 우울증의 생물학적 메커니즘에 대한 통찰력이 부족하다는 점입니다. 예를 들어 열이 나는 환자의 경우 박테리아나 바이러스 감염 여부 등 다양한 검사를 통해 적절한 치료법을 결정할 수 있습니다. 하지만 우울증 환자의 경우 이와 유사한 검사가 없습니다. “두 뇌 영역 사이의 신호 흐름이라는 생물학적 변화가 임상 증상의 변화를 예측하는 것은 정신의학에서 이번이 처음입니다."라고 윌리엄스는 말합니다. 모든 우울증 환자가 이러한 비정상적인 신경 활동의 흐름을 보이는 것은 아니며, 덜 심각한 우울증에서는 드물게 나타날 수 있지만 우울증 치료를 선별하는 데 중요한 바이오마커로 사용될 수 있다고 윌리엄스는 말했습니다. “SNT로 정밀 치료를 가능하게 하는 fMRI 데이터는 우울증의 바이오마커이자 근본적인 원인을 치료하기 위한 개인 맞춤형 표적화 방법으로 사용될 수 있습니다."라고 그는 말합니다. 미트라는 “중증 우울증 환자의 경우 이 바이오마커를 통해 SNT 치료에 잘 반응할 가능성을 판단할 수 있습니다.”라고 말합니다. 40년 이상 뇌 영상을 연구해온 라이클은 “우울증과 같은 행동 상태는 명백한 뇌 병변과 달리 뇌의 여러 부분 간의 미묘한 관계를 다루기 때문에 영상으로 포착하기 어려웠습니다.”라고 말합니다. “현재 이 기술이 우리가 이해하고자 하는 문제의 복잡성에 접근하고 있다는 것은 매우 유망한 일입니다.” 연구진은 더 많은 환자 그룹을 대상으로 연구를 반복할 계획입니다. 또한 다른 연구자들이 이 분석 기술을 채택하여 fMRI 데이터에 숨겨진 뇌 활동의 방향에 대한 더 많은 단서를 발견할 수 있기를 희망합니다. 미트라는 “깨끗한 fMRI 데이터만 있으면 신호의 이러한 속성을 연구할 수 있습니다.”라고 말합니다.