국내 연구진이 뇌기능 향상과 뇌질환 치료에 사용하는 전기 자극의 영향을 컴퓨터로 정확히 예측하는 기법을 개발했다.
광주과학기술원(GIST)은 전성찬 전기전자컴퓨터공학부 교수팀이 뇌 비침습 전기 자극이 미치는 영향을 정확히 예측할 수 있는 컴퓨터 기반 시뮬레이션 가이드라인을 개발했다고 25일 밝혔다.
외부에서 전기 자극을 가해 뇌 신경세포 활성을 조절하는 뇌 전기 자극은 기억력이나 학습능력을 증진하는 뇌기능 향상과 뇌졸중·파킨슨병·우울증 등의 뇌질환 치료법으로 주목받고 있다. 하지만 뇌의 어느 영역이 자극되고 신경 세포가 어떠한 반응을 보이는지는 아직 규명되지 않았다.
현재 뇌 컴퓨팅 모델을 사용해 외부 전기 자극에 의해 뇌에 유도되는 전류 분포를 계산하고 예측하는 뉴로내비게이션 시스템이 사용되지만 뇌의 신경세포의 반응을 간접적으로 유추하는 방식으로 정교한 예측에는 한계가 있다.
뇌 컴퓨팅 모델과 신경세포 모델을 결합해 외부 자극에 의해 유도되는 전류 분포와 신경세포 활성 반응을 동시에 시뮬레이션 하는 멀티스케일 모델링 기법이 주목받고 있다.
전 교수팀은 비침습적 전기 자극을 위한 멀티스케일 모델링을 구축해 전기 자극이 미치는 영향을 전류 분포뿐만 아니라 신경세포 활성화 반응에 대해 연구했다.
3가지 형태 신경세포 모델을 이용해 연구를 진행했다. 그 결과 약한 자극에서 전류 분포와 신경세포의 반응간 높은 상호 관계가 있으며 강한 자극에선 복잡한 신경세포 활성화 반응 패턴이 나타났다. 멀티스케일 모델링을 통한 예측이 중요하다는 사실을 확인했다.
전 교수는 “이번 연구는 컴퓨터 기반 뇌 자극의 영향을 세포 단위에서 규명함으로서 뇌의 기능을 이해하고 증진하는데 기여할 것”이라며 “다양한 뇌기능 향상과 뇌 질환 치료 효과를 높이는 데 응용할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
