VR과 비침습적 뇌 자극을 결합: 수술 없이 공간 기억력을 강화하는 신경 기술

나이가 들면서 물건이 어디에 있는지 기억하기가 더 어려워집니다. 열쇠를 어디에 두었는지, 차를 어디에 주차했는지 기억하는 것과 같은 일이죠. 알츠하이머병 국제기구에 따르면, 이 공간 기억은 치매가 발병하면서 더욱 악화됩니다. 치매는 전 세계 누군가가 3초마다 걸리는 질환입니다.

EPFL 연구실 두 곳의 연구자들이 힘을 합쳐 비침습적 뇌 심부 자극, 가상 현실 훈련, fMRI 이미징을 결합한 독특한 실험적 설정을 만들어 공간 기억력을 향상시켰습니다. 이 모든 것이 제네바의 Campus Biotech에 보관되어 있습니다. Science Advances에 게재된 이 연구는 기억과 공간 탐색에 관련된 뇌 심부 영역인 해마와 주변 구조에 대한 표적형 통증 없는 전기 자극이 뇌의 위치 기억 능력과 탐색 능력을 향상시킬 수 있음을 보여줍니다.

"수술이나 약물 없이 공간 기억력을 향상시키는 방법을 찾음으로써 우리는 노인, 뇌 손상 환자, 치매 환자 등 크고 증가하는 인구 집단에 대한 심각한 우려를 해소하고 있습니다." Hummel 연구실장인 Friedhelm Hummel의 말입니다.

이 연구는 EPFL의 Neuro X 연구소에 있는 Hummel Lab과 Olaf Blanke의 인지 신경 과학 연구실(LCNO)의 협업의 결과입니다. Hummel의 비침습적 뇌 자극에 대한 전문성과 Blanke의 가상 현실 환경에서의 공간 탐색에 대한 인지 연구를 결합하여 연구원들은 독특한 신경 기술 설정을 개발했습니다.

신경 기술의 독특한 조합

실험은 연구자들이 건강한 사람의 머리에 해마와 주변 구조를 자극하기 위해 무해한 전극 4개를 부착하는 것으로 시작됩니다. 경두개 측두 간섭 전기 자극(tTIS)이라고 하는 이 비침습적 기술은 참가자에게 불편함을 주지 않고 표적 펄스를 보냅니다.

다음으로, 자원봉사자들은 VR 고글을 사용하여 가상 세계에 몰입합니다. 공동 1저자인 Hyuk-June Moon의 이전 연구를 바탕으로 과학자들은 참가자들에게 일련의 위치를 ​​탐색하고 주요 랜드마크를 기억하도록 과제를 부여합니다. 이 몰입형 가상 설정을 통해 연구자들은 참가자들이 tTIS를 받는 동안 공간 정보를 얼마나 잘 기억하고 탐색할 수 있는지 정확하게 측정할 수 있습니다.

"자극을 가했을 때, 참가자들의 기억 시간이 분명히 향상되는 것을 관찰했습니다. 기억하는 물체가 있는 곳으로 이동하기 시작하는 데 걸리는 시간입니다." 연구의 다른 첫 번째 저자인 엘레나 비나토가 말했습니다. "이를 통해 해마를 자극함으로써 뇌 가소성이 일시적으로 증가했고, 가상 환경에서의 훈련과 결합하면 더 나은 공간 탐색으로 이어진다고 믿습니다."

실험 전체는 fMRI 스캐너 내에서 수행되었습니다. 이를 통해 연구자들은 뇌 활동의 실시간 이미지를 얻었고, 이를 통해 해마와 주변 영역이 공간 탐색 작업 중에 tTIS에 어떻게 반응하는지 모니터링할 수 있었습니다. fMRI 데이터는 관찰된 행동 변화와 관련된 신경 활동의 변화, 특히 기억과 탐색을 담당하는 영역에서의 변화를 밝혀내어 연구자들에게 비침습적 자극이 뇌 기능을 어떻게 조절하는지에 대한 더 깊은 통찰력을 제공했습니다.

EPFL Neuro X 연구소의 이러한 첨단 기술 통합을 통해 Campus Biotech는 세 가지 실험 기술을 모두 단일 연구에 결합할 수 있는 몇 안 되는 장소 중 하나가 되었습니다.

올라프 블랑케는 "tTIS, 가상 현실, fMRI의 연합은 자극에 대한 뇌의 반응과 인지 기능에 미치는 영향을 연구하는 데 매우 통제되고 혁신적인 접근 방식을 제공합니다."라고 덧붙였습니다. "장기적으로 우리는 이 접근 방식을 사용하여 인지 장애로 고통받는 환자를 위한 표적 치료법을 개발하고 기억력과 공간 능력을 향상시키는 비침습적 방법을 제공할 것으로 예상합니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241030145640.htm