뇌 자극이 파킨슨병 증상을 완화하는 방법

연구자들은 뇌의 새로운 영역을 식별하고 메커니즘을 조사하여 환자에게 자극을 주면 도움이 될 수 있는 뇌의 새로운 영역을 찾아내고 있습니다.

파킨슨병 환자는 시간이 지남에 따라 점점 더 운동 능력을 잃어 결국 걸을 수 없게 됩니다. 이러한 환자들에게는 뇌심부 자극(뇌 조율기라고도 함)에 대한 희망이 있습니다. 최근 연구에서 독일 보훔 루르 대학교와 마르부르크 필립스 대학교의 연구진은 뇌의 특정 영역을 자극하는 것이 보행 능력에 긍정적인 영향을 미치고 환자의 삶의 질을 향상시킬 수 있는지, 그리고 어떻게 영향을 미치는지 조사했습니다. 이를 위해 연구진은 빛을 통해 신경 세포를 활성화하고 비활성화하는 기술을 사용했습니다. 이 연구는 2025년 4월 12일 Scientific Reports 저널에 게재되었습니다.

보행 능력 향상

파킨슨병 진행 단계에서 운동 제한을 완화하는 데 약물 치료가 더 이상 충분하지 않을 경우, 한 가지 대안은 뇌심부 자극술입니다. 전기 펄스 발생기를 뇌, 예를 들어 기저핵계의 일부인 시상하핵에 이식하는 것입니다.

필립스 마르부르크 대학교의 리아나 멜로-토마스 박사가 이끄는 연구팀은 쥐를 대상으로 한 이전 연구에서 청각 입력 처리로 주로 알려진 하구(inferior colliculus)를 자극하면 운동 제한을 극복할 수 있음을 보여주었습니다. 멜로-토마스는 "뇌의 이 영역을 자극하면 중뇌 운동 영역(MLR)이 활성화된다는 증거가 있습니다."라고 말합니다.

흥미롭게도, 기저핵과 달리 하구릉은 파킨슨병의 영향을 받지 않습니다. 그러나 멜로-토마스 박사가 이끄는 연구팀은 하구릉 자극이 다른 운동 경로를 활성화하고 환자의 운동성을 향상시킬 수 있음을 발견했습니다.

이번 연구는 하구릉이 MLR에 미치는 이러한 활성화 효과를 더욱 자세히 조사하는 것을 목표로 했습니다. 멜로-토마스는 "이것이 보행 능력에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예상했습니다."라고 말합니다.

신경 세포에 광학적으로 영향을 미친다

라이너 슈바르팅 교수가 이끄는 마르부르크 연구팀은 보훔 루르 대학교 일반 동물학 및 신경생물학과의 볼프강 크루제 박사에게 지원을 요청했습니다. 슈테판 헤를리체 교수가 이끄는 보훔 연구팀은 광유전학 연구 방법론의 공동 개발에 중요한 역할을 했습니다.

연구진은 이 과정에서 유전자 변형 실험 동물의 신경 세포가 뇌의 특정 영역에서 광감응 단백질을 생성하도록 합니다. 이식된 작은 광섬유를 통해 이러한 신경 세포에 도달하는 빛을 통해 연구진은 특정 신경 세포를 활성화하거나 억제할 수 있습니다. "따라서 이 방법은 세포 주변 영역에도 항상 영향을 미치는 전기 자극보다 훨씬 정확합니다."라고 크루제는 말합니다.

최초로, 자극의 효과가 표적 구조의 신경 활동을 전기생리학적으로 측정하여 직접적으로 입증되었습니다. 이를 위해 필립스 마르부르크 대학교에서 처음 개발된 다중 전극 시스템이 사용되었습니다. 연구진은 이러한 방법들을 결합하여 자극의 효과를 직접적으로 이해할 수 있었습니다. 최대 4개의 전극을 사용한 병렬 측정 또한 매우 효율적이어서 사용되는 동물의 수를 최소화할 수 있습니다. 자극에 의해 유발될 수 있는 행동 효과는 의식이 있는 동물에서 모니터링되었습니다.

하구릉의 자극은 원하는 효과를 제공한다

하구(inferior colliculus)에서의 광유전학적 자극은 예상대로 하구 내 신경 활동 증가를 주로 유발했습니다. 크루제(Kruse)는 "더 깊은 MLR 영역에서 동시 측정 결과, 대부분의 세포에서 활동이 증가했지만, 세포의 거의 4분의 1이 하구의 추가 활동에 의해 억제되었습니다."라고 보고했습니다. 개별 신경 세포의 활성화는 평균 4.7밀리초 지연되어 발생했으며, 이는 하구와 MLR 사이에 기능적인 시냅스 상호 연결이 존재함을 시사합니다.

새로운 유형의 치료를 위한 기초

파킨슨병에 의해 영향을 받는 기저핵 외부 회로를 연구하는 것은 이 질환으로 인한 운동 기능 장애를 완화하는 새로운 치료법을 모색하는 데 있어 유망한 단계입니다. 본 연구에서 조사된 하구와 MLR의 연관성이 바로 그러한 예입니다.

"파킨슨병 증상 완화를 위한 새로운 치료법 개발의 길이 아직 멀게 느껴지더라도, 이러한 기초 연구는 매우 중요합니다."라고 크루스는 강조합니다. 기저핵의 뇌 심부 자극을 통해 관찰된 증상 완화로 이어지는 정확한 기전은 아직 완전히 밝혀지지 않았습니다. 기저 상호 연결성에 대한 추가 연구는 장기적으로 치료를 최적화할 수 있는 새로운 통찰력을 제공할 수 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/05/250527124428.htm