저강도 집중초음파 뇌자극기를 이용해 뇌질환을 치료하는 모습

국내 연구팀이 파킨슨병, 우울증 등 뇌질환을 수술이나 치료제 없이 초음파로 치료하는 장비를 개발했다. 정용안 가톨릭대 인천성모병원 핵의학과 교수(연구부장)팀은 미래창조과학부 글로벌프론티어사업으로 추진되고 있는 실감교류인체감응솔루션연구단(연구단장 유범재)과 함께 ‘저강도 집중초음파 뇌자극기’를 개발하고, 상용화를 위한 임상시험을 진행 중이라고 19일 밝혔다.

이 치료법은 저강도 집중초음파 뇌자극기를 이용해 파킨슨병은 기저핵, 우울증은 전두엽 등에 250㎑(헤르츠)의 약한 초음파를 쏘는 방식으로 이뤄진다. 연구팀에 따르면 자기장이나 전기를 이용해 뇌에 자극을 주는 기존 방법은 자칫 뇌손상을 유발할 수 있다. 반면 저강도 집중초음파는 미국 식품의약국(FDA) 등의 안전기준내에서 사용하므로 안전성이 높다.

정용안 가톨릭대 인천성모병원 교수는 “새 치료법은 저강도 집중초음파 뇌자극기로 뇌 특정 부위의 신경을 자극해 뇌질환을 치료한다”며 “수술이나 약물치료의 비중을 최소화하면서 치료효과는 높일 수 있을 것”이라고 말했다.

초음파를 이용한 뇌질환 치료는 뇌에서 손의 촉감을 관장하는 부위를 찾는 연구가 바탕이 됐다. 인간의 뇌와 컴퓨터를 결합하는 뇌·컴퓨터인터페이스(BCI)는 뇌의 다양한 전기신호를 컴퓨터에 입력해 활용하는 것으로 세계적으로 관련 연구가 활성화되고 있다.

두 기관 연구진은 뇌의 각 특정 부위를 자극해 차가움이나 찌릿함 등 가상 감각을 만들어내는 데 성공했다. 뇌 표면을 2~3㎜ 간격으로 촘촘히 나눠 초음파 자극을 주면서 부위별로 관련된 촉감을 찾았다. 현재 연구진은 차가움, 찌릿함, 가려움 등 10여가지 촉감을 느끼는 뇌의 각 부위를 확인했다.
정 교수는 “차가운 물에 손을 담글 때와 딱딱한 물체에 손이 닿을 때 반응하는 뇌 부위가 다르다”며 “이 정보를 컴퓨터에 저장한 뒤 역으로 이용하면 컴퓨터로 뇌기능을 조절해 가상의 촉감을 만들 수 있다”고 말했다.

예컨대 호빵의 질감에 관련된 촉감을 관장하는 뇌 부위를 자극하면 뜨끈뜨끈한 호빵을 만지고 있는 느낌이 들게 할 수 있다. 또 동영상 속 강아지를 쓰다듬는 시늉을 할 때 손바닥 촉감에 관여하는 뇌 부위를 자극하면 실제로 강아지 털을 만지는 느낌이 들게 된다.

정 교수는 “뇌의 각 부위별 기능을 알아내고 원하는 부위에 정확하게 초음파 자극을 줘 뇌신경을 조절하는 기술이 완성된다면 파킨슨병이나 우울증 등 다양한 뇌질환을 치료할 수 있을 것”이라며 “저강도 집중초음파 뇌자극기를 이용한 뇌질환 치료는 몇 년 뒤 상용화가 가능할 것으로 기대하고 있다”고 설명했다.