한국표준과학연구원(KRISS)은 생체신호센터 김기웅 박사팀이 뇌기능 연결성을 직접 가시화할 수 있는 신개념 장치를 개발했다고 27일 밝혔다.
연구팀은 일반 기능영상 MRI(fMRI) 방식과 전혀 다른 개념인 뇌파자기공명을 고안해 뇌기능의 활동을 영상화하는 장치를 개발했다.
뇌파자기공명이란 뇌파가 발생시키는 진동자기장이 뇌 속의 양성자를 직접 공명시키는 것을 말한다. 뇌파자기공명방식은 뇌기능을 담당하는 특정 주파수영역의 뇌파가 진동하는 부분을 직접 영상화하기 때문에 뇌의 각 부분이 뇌파에 의해 연결돼 통신하는 상태인 뇌기능연결성을 직접 파악할 수 있다는 게 연구팀의 설명이다.
뇌 과학분야는 엑스레이, CT(컴퓨터단층촬영), MRI(자기공명영상장치) 등 영상기술을 활용한 뇌의 모양이나 질병 등 연구가 활발히 진행돼 뇌의 해부학적 연결성을 확인할 수 있었다. 그러나 이런 영상 기술로는 기능적 연결성을 확인하기가 어려워 인간의 고차 인지기능을 이해하고 뇌의 신비를 풀기에는 부족했다.
현재 fMRI가 뇌기능 연결성을 확인할 수 있는 하나의 방법으로 활용되고 있지만 이 방법 역시 구조적 단점이 존재한다. fMRI는 MRI 측정 방법의 한 형태로 뇌의 어떤 부분이 활동하고 있는지를 혈액의 산소소모 정도로부터 유추해 뇌의 기능을 영상화한다. 그러나 수 초 이상의 시간차가 있어 빠르게 변화하는 뇌기능연결성을 파악하는데 한계가 있다.
그러나 이번 개발한 장치는 낮은 자기장에서 뇌 기능 연결성에 대한 측정이 가능하다는 장점이 있다. 연구팀은 KRISS의 초고감도 측정 기술을 이용해 일반 fMRI 자기장의 100만분의 1수준에서 양성자 자기공명 측정에 성공한 것이다.
fMRI 영상은 자기장 세기의 제곱에 비례해서 해상도가 높아지는 특징이 있지만 자기장이 높아질수록 장비가격이 높아지고 강한 자기장과 전자기파에 노출로 인한 인체 유해성 논란이 존재하는데, 이런 단점을 해결한 것이다.
KRISS 김기웅 박사는 "뇌기능 연결성을 직접 보여줄 수 있는 영상장비를 순수 국내 기술로 개발함으로써 뇌의 신비를 푸는 열쇠가 되는 것은 물론, 고가로 거래되는 의료 장비의 국제시장에서 경쟁력을 지닐 수 있다"며 "이번에 발표한 뇌파자기공명은 새롭게 발명한 생체자기공명 연구 분야의 한 가지 예로, 심장자기공명 등 다양한 생체자기공명 연구 분야를 국제학계에 소개함으로써 새로운 연구 분야에서 우리나라가 세계를 선도할 수 있을 것"이라고 기대했다.
한편, 이번 연구는 KRISS의 창의적전문연구사업 및 WCL(글로벌수월성연구단)의 지원을 통해 수행됐고 연구결과는 뇌 과학 분야의 저명한 저널인 '뉴로이미지' 5월호 표지논문으로 게재됐다.
bbrex@fnnews.com 김혜민 기자
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