[쿠키뉴스=조민규 기자] 미래창조과학부(장관 최양희)는 한국뇌연구원(원장 김경진) 연구팀이 “중격의지핵(nucleus accumben)을 중심으로 한 대뇌 변연계의 이상이 음성틱을 일으킨다는 사실을 규명했다”고 밝혔다.

틱은 아이들이 특별한 이유 없이 자신도 모르게 얼굴이나 목, 어깨, 몸통 등의 신체 일부분을 아주 빠르게 반복적으로 움직이거나 이상한 소리를 내는 것을 말함. 전자를 운동 틱(근육 틱), 후자를 음성 틱이라고 한다.

중격의지핵은 뇌에서 도파민을 분비해 기분과 감정을 조절하는 부분으로 도파민에 의해 쾌감과 보상을 담당하는 부분을 말한다. 대뇌변연계는 포유류의 뇌, 감정의 뇌로 불리며, 인간의 기억과 감정 기능을 수행하는 뇌의 영역이다.

한국뇌연구원 McCairn 박사는 뇌의 영역 중에서 기분과 감정 조절기능을 담당하는 중격의지핵을 중심으로 한 변연계(limbic system)의 이상으로 음성틱이 발생한다는 사실을 규명했는데 연구결과는 신경과학 분야의 저명한 국제학술지인 ‘Neuron”(온라인판 1월 21일 02시)에 게재됐다.

McCairn 박사(제1저자, 교신저자)는 인간과 가장 유사한 영장류인 원숭이 틱 모델을 이용한 연구에서 음성틱에 관여하는 특정 신경망을 밝히고, 관련 뇌영역들에서 발생한 LFP(국소장-전위, local field potential) 신호를
분석, 뇌영역들 간에 알파파로 커플링된다는 것을 밝혀, 음성틱 현상을 신경생리학적으로 규명했다.

연구에 따르면 약 15% 정도의 아동이 일시적인 틱장애를 경험한다고 알려져 있으며, 틱장애가 1년 이상 지속 되면 뚜렛증후군으로 진행되는데 뚜렛증후군 환자들에게서 ADHD가 같이 오는 비율이 50~60%, 강박증은 35%, 불안장애는 30%, 반항/품행장애는 25~30%, 학습장애는 25%, 우울증은 23%나 된다고 한다.

원숭이의 발성(vocalization)에 전대상피질 (anterior cingulate cortex)과 운동피질 (motor cortex)이 관여한다는 기존 보고에 착안, 전대상피질 (anterior cingulate cortex)이 속한 변연계 이상이 발성에 어떠한 영향을 주는지 연구한 결과, 변연계에서 감정과 보상을 담당하는 중격의지핵(nucleus accumben)에 GABA 억제약물을 주입해 변연계 이상을 유도했을 때 원숭이에게서 운동틱은 나타나지 않고 음성틱만 나타남을 발견했다.

PET 이미징을 통해 음성틱과 운동틱 발생시 뇌의 영역별 활동변화를 관찰한 결과, 음성틱의 경우 사람의 감정을 담당하는 시스템인 대뇌 변연계 (limbic system)를 구성하는 전대상피질 (anterior cingulate cortex), 편도체 (amygdala), 해마 (hippocampus)에서 활성도가 눈에 띄게 증가한 반면, 운동틱의 경우 일차운동피질 (primary motor cortex)과 소뇌 (cerebellum)의 활성도가 크게 증가했다.

변화가 일어난 해당 뇌영역들에 전극을 삽입해 멀티사이트 레코딩으로 틱 전후 신경신호의 변화를 측정한 결과, 일차 운동피질에서 비정상적인 LFP 신호가 발생할 때와 운동틱 발생이 일치하는데 반해, 음성틱 발생과 전대상피질 (anterior cingulate cortex)과 중격의지핵(nucleus accumben)에서 비정상적인 LFP신호가 관찰될 때마다 음성틱이 발생하지는 않았고, 또 음성틱이 발생했지만 LFP신호에 큰 변화가 없을 때도 있었다.

이번 연구결과로 음성틱 치료를 위한 외과적 시술법 개발에 새로운 전기가 마련될 것으로 기대된다. 특히 파킨슨 환자 치료에 뇌 심부 자극술(Deep brain stimulation)을 활용하는 것처럼 악성 운동, 음성틱으로 고생하는 뚜렛 환자의 뇌에 외과적으로 전극을 심어 전기적 자극으로 틱의 충동을 완화할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

뚜렛증후군은 운동 틱(근육 틱)과 음성 틱 증상이 모두 나타나면서 전체 유병기간이 1년을 넘는 것을 뚜렛증후군(Tourette Syndrome)이라고 한다.

전자적 두뇌 신호(LFP신호)와 그에 따른 신경네트워크 변화를 보다 잘 이해하게 되면, 뚜렛장애나 간질, 파킨슨병과 같은 운동성 뇌질환의 진단 및 치료에 직접적으로 영향을 줄 수 있어 틱 장애의 치료를 위한 획기적 전환점이 마련될 것으로 기대된다.

한국뇌연구원 뇌질환연구부 책임연구원으로 재직 중인 Kevin McCairn 박사는 뇌연구의 글로벌 연구경쟁력 확보를 위해 2013년 일본 교토대학에서 유치한 외국인 과학자(영국인)로 2013년도에 운동틱 발생 관련 신경 네트워크를 연구한 논문과 원숭이 뇌에 뇌심부자극술을 시술해 치료 효과를 연구한 논문을 모두 Journal of Neuroscience지에 게재해 운동틱의 원인 규명과 함께 외과적 시술법 연구결과를 발표한 바 있다.

Kevin McCairn 박사는 “음성틱 발생의 신경회로 및 메카니즘 규명을 통한 성인 틱 환자 치료에 획기적인 전기를 마련하게 됐다”고 연구 의의를 밝혔다.

한국뇌연구원 김경진 원장은 “한국뇌연구원이 2014년 10월 설립 후
단기간 내에 글로벌 연구성과를 거둔 것은 한국의 뇌연구 수준을 한 단계 끌어 올린 것”이라고 평가했다. kioo@kukimedia.co.kr

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