작성일 : 18-02-14 15:06
표준연 김기웅 첨단측정장비연구소 책임연구원 연구팀, '뇌자도' 통해 온도 감각 인지과정 비밀 밝혀 , '온도 감각' 처리하는 새로운 두뇌 영역 찾았다
 글쓴이 : happy
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피부에 온도 자극을 가하면 뇌의 신경전류원에서 자기장이 발생한다.<사진=한국표준과학연구원 제공 >
피부에 온도 자극을 가하면 뇌의 신경전류원에서 자기장이 발생한다.<사진=한국표준과학연구원 제공>

국내 연구팀이 온도 감각을 처리하는 새로운 두뇌 영역을 찾았다.

한국표준과학연구원(원장 박상열) 김기웅 첨단측정장비연구소 책임연구원 연구팀초고감도의 뇌자도 장치를 이용해 대뇌의 '일차 체성감각 영역'이 순수 온도 감각을 처리한다는 사실을 밝혀냈다고 12일 밝혔다.

체성감각 영역은 대뇌 피질에서 촉각·통각 등의 체감에 대한 인지를 담당하는 부위며 일차(S1)와 이차(S2) 영역으로 나뉜다.

뇌자도는 뇌파가 발생시키는 자기장을 의미한다. 자기장을 이용하면 뇌 신경의 전기적 활동을 신호 왜곡 없이 정확하게 측정할 수 있다.

인체의 오감 중 외부 자극에 반응하는 촉각은 통증을 인식하는 데 중요한 역할을 한다. 따라서 촉각 신경을 측정하는 것은 통증 질환을 진단하는 것과 같다.

특히 촉각 신경 중 가장 빨리 손상을 알 수 있는 부분은 상대적으로 세포 밀도가 낮은 '온도' 신경이다. 신경 세포의 밀도가 낮으면 특정 세포가 손상됐을 때 대신 작동할 수 있는 주변 세포가 부족하다. 세포 밀도가 낮은 온도 신경은 미세한 손상으로도 뇌에 해당 자극을 전달할 수 없다.

연구팀은 초전도양자간섭소자(SQUID)를 기반으로 개발한 뇌자도 장치를 이용해 통각을 동반하지 않는 순수 온도 자극에 대한 두뇌 반응을 측정했다. 그 결과 대뇌의 일차 체성감각 영역이 순수 온도 자극에 반응한다는 사실을 입증했다.

앞서 연구팀은 온도 자극만 주기 위해 피부에 직접 닿지 않는 레이저 자극장치를 개발했다. 피부 표피 흡수를 최소화하고 온도 신경까지 자극이 도달하도록 빛의 파장을 특수 설계했다.

현재까지 학계에는 대뇌의 이차 체성감각 영역만이 순수 온도 감각을 처리한다고 알려져 있었다. 자기공명영상(fMRI) 장치가 간접적으로 일차 체성감각 영역의 처리 가능성을 시사한 적은 있지만, 이를 입증할만한 신경의 전기적 활동을 측정하지 못해왔다.

현재는 통증 강도에 대해 환자가 1부터 10까지 응답하는 주관적인 설문 방법을 사용하고 있다. 뇌자도를 이용한 이번 연구결과는 인간의 감각 과정을 설문지 응답 대신 신경생리학적 두뇌 반응에 기반한 객관적인 지표로 측정할 수 있다.

김기웅 책임연구원"표준연이 첨단의료장비 개발뿐만 아니라 이를 활용한 자체적인 뇌과학 연구역량까지 인정받게 됐다"라며 "현재 단위로 정의할 수 없는 인간의 감각을 표준화하는 미래 측정표준에 한 걸음 다가서게 됐다"고 말했다.

한편, 이번 연구성과는 뇌과학 전문 학술지
'휴먼 브레인 매핑(Human Brain Mapping)'에 지난달 24일자 온라인에 게재됐다.

김기웅 책임연구원 연구팀이 순수 온도 자극에 대한 뇌자도 측정결과를 분석하고 있다.(왼쪽) 뇌자도 측정장치로 순수 온도 자극에 대한 뇌의 반응을 측정하고 있다.(오른쪽) <사진=한국표준과학연구원 제공 >
김기웅 책임연구원 연구팀이 순수 온도 자극에 대한 뇌자도 측정결과를 분석하고 있다.(왼쪽) 뇌자도 측정장치로 순수 온도 자극에 대한 뇌의 반응을 측정하고 있다.(오른쪽) <사진=한국표준과학연구원 제공>