“뇌도 훈련시키면 변화한다”

과학기술

“뇌도 훈련시키면 변화한다”
뉴로피드백, 뇌졸중 등 치료에도 도움

2019.04.16 10:03 김병희 객원기자

명상이나 기도, 강력한 자기 암시 등이 실제로 정신 영역에 영향을 미친다는 사실이 과학적으로 입증됐다. 뉴로피드백을 이용해 뇌를 1시간 이내로 훈련시킨 결과 뇌 영역들 사이의 신경 연결과 소통이 강화되었다는 연구가 나왔다.

브라질 도르 연구 및 교육 연구소(D’Or Institute for Research and Education, IDOR) 연구팀이 신경의학 저널 ‘뉴로이미지(Neuroimage)’ 14일 자에 발표한 이번 연구는 뇌졸중과 파킨슨병 치료법을 최적화하는 데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대되고 있다.

뉴로피드백 실험 1시간 뒤 연결성이 증가한 신경 네트워크. 왼쪽부터 기본모드 네트워크, 뇌량계 그리고 감각운동 네트워크 모습. ⓒ D’Or Institute for Research and Education (IDOR)

뉴로피드백으로 뇌파 조절

뉴로피드백(Neurofeedback)은 뇌파를 통제하는 바이오피드백 기술을 말한다. 우리 뇌에서는 여러 정신작용이나 질병에 따라 다양한 특성을 지닌 뇌파가 나타나는 것으로 알려져 있다.

예를 들면 주의력 결핍 환자는 정상인에 비해 뇌파 진동이 느리고, 우울증이 있으면 좌뇌보다 우뇌의 뇌파 진동이 더 빠르다는 것이다. 이런 뇌파를 우리 의지로 조절하기는 쉽지 않으나 바이오피드백 기술을 통한 훈련으로 조절이 가능한 것으로 여겨지고 있다.

이 분야 신경학자들은 뉴로피드백 기술이 만성 통증이나 우울증 같은 장애와 연결된 뇌의 기능부전 영역을 조절할 수 있는 유망한 방법 중 하나로 생각해 왔다.

이 기술을 이용해 자기공명 영상장비로 개인들의 뇌 활동에 실시간으로 접근할 수 있고, 이를 신속하게 제어함으로써 진료에 도움을 얻을 수 있다는 것.

뉴로피드백 훈련에서 모니터에 나타난 실시간 데이터. ⓒ Wikimedia / Belanidia

실험 결과 확실한 차이 나타나

이번 연구팀은 36명의 건강한 사람들을 실험에 참가시켜 손 운동과 관련된 뇌 영역의 활동 증가 여부를 관찰했다. 이 실험에서는 참가자들이 실제로 손을 움직이지 않고 완전히 평온한 상태에서 손이 움직이는 것만을 상상해 보도록 했다.

실험 참가자 가운데 19명은 실제 뇌 훈련을 받았고, 17명은 비교를 위해 거짓(placebo) 뉴로피드백 훈련을 시켰다.

연구팀은 30분 동안 지속된 뇌 훈련의 바로 직전과 직후에 뇌 신경망을 자기공명영상(MRI)으로 촬영했다. 이를 통해 신경피드백이 뇌의 배선(wiring)과 통신 즉 뇌의 구조적 및 기능적 연결성에 미치는 영향을 조사하기 위해서였다.

바이오피드백으로 외상후 스트레스 증후군(PTSD)를 치료하는 모습. ⓒ Wikimedia / Army Medicine

“신경 네트워크 시스템 전반적으로 강화돼”

연구 결과, 우측 대뇌 반구와 좌측 대뇌 반구를 연결하는 대뇌 주요 연결 부위인 뇌량(腦梁, corpus callosum)의 온전성이 향상되고, 신체 운동을 조절하는 신경 네트워크도 강화된 것으로 나타났다. 전반적으로 전체 시스템이 더욱 강력해진 것으로 보였다.

마찬가지로, 이 훈련은 또한 뇌졸중과 파킨슨병, 우울증으로 손상된 뇌의 기본 모드 네트워크에도 긍정적인 영향을 미친 것으로 조사됐다. 그러나 이런 변화는 대조군에서는 관찰되지 않았다.

연구를 이끈 페르난다 토바르 몰(Fernanda Tovar Moll) IDOR 소장은 “이번 연구는 뉴로피드백이 뇌 변화를 이끄는 강력한 도구가 될 수 있음을 보여주었다”며, “앞으로 새 연구를 통해 신경학적 장애를 가진 환자들이 이 치료법으로 도움을 얻을 수 있는지를 테스트해 보겠다”고 밝혔다.

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