통증과 쾌락 두 감정이 상호작용하는 뇌 내 공통 영역이 확인됐다. 만성통증 환자의 우울증 기전 이해에 도움이 될 전망이다.
기초과학연구원(IBS·원장 노도영)은 우충완 뇌과학 이미징 연구단 부연구단장(성균관대 글로벌바이오메디컬공학과 교수)팀이 최명환 서울대 교수팀, 토어 웨이거 미국 다트머스대 교수팀과 이같은 성과를 냈다고 12일 밝혔다.
통증과 쾌락은 서로 무관해 보이지만 연결돼 있다. 통증은 쾌락 수준을 감소시키고 반대도 이뤄진다.
이런 상호작용 탓에 통증과 쾌락에 모두 반응하는 뇌 영역이 있을 것으로 여겨지고 후보 영역도 제안됐는데 사람 대상 연구는 드물었다.
연구팀은 자기공명영상(MRI) 기기 내 캡사이신 용액(통증 자극)과 초콜릿 용액(쾌락 자극)을 지속 전달하는 실험 기기를 개발했다. 참가자가 통증·쾌락을 경험하는 동안 기능적 자기공명영상(fMRI)으로 뇌 활동 패턴을 기록했다. 동시에 참가자는 불쾌함·유쾌함 정도를 점수로 계속 보고했다.
참가자 58명 영상 데이터에 기계학습 알고리즘을 적용한 결과, 두 가지 경험에 모두 반응하는 뇌 속 공통 영역을 찾아낼 수 있었다. 뇌섬엽, 편도체, 전전두엽 피질 등을 찾았다.
더 나아가 여러 공통 영역 뇌 활동 패턴을 분석해 변화하는 유쾌·불쾌 감정 점수를 예측하는 두 가지 모델을 개발했다. 이들은 새로운 참가자 62명 fMRI 데이터에서도 감정과 강도를 모두 성공적으로 예측했다.
감정과 강도를 예측하는 뇌 활동 패턴은 공통 영역 상에서도 공간적으로 구별됐다. 각 활동 패턴은 서로 다른 뇌 기능적 네트워크와 연결돼 있었다. 우리 뇌가 통증과 쾌락 간 상호작용을 다양한 정보로 처리함을 의미한다.
제1저자인 이수안 IBS 뇌과학 이미징 연구단 연구원은 “이번 연구는 통증과 쾌락이 불쾌함·유쾌함 감정 정보를 통해 서로 영향을 미친다는 것을 보여준다”며 “감정 정보가 단일 뇌 영역보다는 여러 뇌 영역에 걸쳐 표상될 수 있음에 주목해야 한다”고 말했다.
우충완 부연구단장은 “통증과 쾌락에 관한 개별 연구는 있었지만 한 개인 내에서 통증과 쾌락을 모두 유발해 비교한 연구는 거의 이뤄지지 않았다”며 “통증과 쾌락 간 상호작용을 통해 만성통증 환자에게 나타나는 우울 증상의 뇌 기전을 이해하는 데 기여할 것으로 기대된다”고 전했다.
연구결과는 국제학술지 '미국 국립과학원 회보(PNAS)' 온라인판에 6월 11일 실렸다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
