맞춤형 비침습 뇌자극 치료법…기존 치료법의 한계 ‘극복’

뇌졸중은 우리나라 50세 이상 유병률이 4.5%를 차지할 정도로 흔하며 10만명 당 53.2명이 사망할 정도로 치명적이다. 기존의 재활치료법은 뇌기능을 직접적으로 변화시켜 회복을 촉진시키는 데는 한계가 있었다. 이에 지난 10여 년 동안 뇌질환 환자를 대상으로 비침습 뇌자극을 사용해 효과적으로 뇌기능 회복을 촉진하는 치료법을 연구하고 있는 성균관대학교 김연희 교수를 찾아가 보았다.

‘맞춤형 비침습적 뇌자극 기법’으로 뇌기능 증진 가능해

뇌신경재활 및 신경가소성 연구실에서는 ‘기능자기공명영상(functional magnetic resonance imaging, fMRI)’, ‘확산텐서영상(diffusion tensor imaging, DTI)’, ‘뇌전도(electroencephalography, EEG)’, ‘기능근적외선 분광기(functional near infrared spectroscophy)’ 등의 기능적 신경 영상을 이용해 신경가소성에 따른 뇌기능 회복의 기전을 밝히고 ‘반복 경두개 자기자극(repeated transcranial magnetic stimulation, rTMS)’, ‘경두개 직류자극(transcranial direct current stimulation, tDCS)’ 등 비침습적 뇌자극 기법을 이용해 뇌기능을 증진하는 연구 및 임상적 응용을 실시하고 있다. 김 교수는 “신경가소성은 뇌신경 재활의 원리로써 뇌손상 환자의 성공적인 재활은 회복 과정 중에 나타나는 가소적 변화를 얼마만큼 효과적으로 관리하느냐에 따라 결정된다”며 “본 연구실에서는 뇌졸중, 혈관성 치매, 외상성 뇌손상, 퇴행성 뇌질환 후 운동 및 인지기능 회복에 대한 장기적인 임상추적연구 및 약물 연구, 재활기법 연구 및 노인과 장애인의 보행기능을 돕기 위한 로봇 장비 개발 연구 등을 실시하고 있다”고 설명했다.
특히 뇌졸중 환자의 운동, 감각, 인지기능에 대한 반복 경두개자기자극, 경두개직류자극과 같은 비침습 뇌자극의 효과 및 작용기전을 신경영상을 활용해 밝혀내는 연구를 진행했으며, 뇌손상 환자의 운동, 인지기능의 회복에 따른 뇌신경 네트워크의 재구성에 대한 변화를 연구해 관련 분야에서 세계적인 수준의 업적을 배출해왔다.

올해는 한국연구재단의 지원으로 ‘뇌신경재활을 위한 맞춤형 비침습 신경조절 기법 및 기전연구’를 시작하는데, 이는 뇌졸중과 혈관성치매 환자에서 복합 비침습 뇌자극 기술을 이용해 인지 및 운동 기능의 회복을 효과적으로 촉진하기 위한 개인 맞춤형 자극 기법을 개발하는 연구다. 김 교수는 “이를 통해 개인의 두개의 모양뿐 아니라 개인의 유전자적 특성에 따른 맞춤형 비침습 뇌자극을 개발해 인지기능 및 운동기능에 보다 효과적인 치료법을 개발할 것”이라며 “또 개인 맞춤형 비침습 신경조절 시 실시간 모니터링과 뉴로피드백이 가능한 시스템을 구축할 예정”이라고 말해, 앞으로 보다 획기적인 치료법을 개발하고 신경조절 의료기기 개발의 발판을 마련할 것으로 기대된다. 뿐만 아니라 연구실은 한국과학기술연구원, 삼성종합기술원과 협력해 장애인과 노인의 상지기능과 보행기능을 증진시키는 로봇재활 장비 개발 기초연구에 참여하고 있으며, 보건복지부 질병관리본부 지원으로 뇌졸중 환자의 기능상태와 장애 여부를 장기간 추적 조사해 장애를 감소시키는 뇌졸중 재활 코호트 연구에도 박차를 가하고 있다.
한편, 연세대학교 의과대학을 졸업한 김연희 교수는 동 대학 석사 및 박사학위와 재활의학전문의를 취득하고 의과대학 교수 및 각종 학회의 임원직을 역임하며 현재까지 157편의 학술논문 발표를 비롯해 관련 도서 10편을 집필하고 경두개 직류자극 및 인지재활 프로그램을 특허 등록하는 등 기록적인 연구 성과를 이뤄냈다. 그동안의 꾸준한 연구 활동과 눈부신 연구 성과를 인정받아 ‘대한재활의학회 학술상’, ‘지멘스뇌기능매핑학술상’, ‘교육과학기술부 장관상’ 등을 수여한 김 교수는 2005년부터 10년간 지속적으로 세계 3대 인명사전인 ‘마르퀴즈 후즈 후 인 더 월드’에 등재되고 있다.