수명연장: 혁신적인 뇌 기술이 즉각적으로 뇌졸중 및 부상 회복에 새로운 희망을 제공한다.

피츠버그 대학 연구자들은 뇌 손상으로 인해 팔과 손이 마비된 개인의 운동 기능을 심부 뇌 자극(DBS)이 효과적으로 향상시킬 수 있다고 보고했으며, 초기 인간 및 원숭이 실험에서 유망한 결과가 나왔다.

피츠버그 대학 의대의 연구자들은 심부 뇌 자극이 외상성 뇌 손상이나 뇌졸중으로 약해진 팔과 손의 힘과 기능을 즉시 향상시킬 수 있음을 입증했다.

원숭이와 인간 환자를 대상으로 한 초기 실험에서 유망한 결과가 나와 이미 널리 사용되고 있는 뇌 자극 기술의 새로운 임상 적용에 대한 길을 열었으며 뇌 손상으로 인한 운동 결손의 근저에 있는 신경 메커니즘에 대한 통찰력을 제공했다. "팔과 손 마비는 전 세계 수백만 명의 사람들의 삶의 질에 상당한 영향을 미친다."라고 피츠버그 대학의 물리 치료 및 재활 조교수이자 수석 저자이자 책임 저자인 엘비라 피론디니 박사가 말했다. "현재 뇌졸중이나 외상성 뇌 손상을 입은 환자를 위한 효과적인 해결책은 없지만 상지 운동 기능을 개선하기 위해 뇌를 자극하는 신경 기술 사용에 대한 관심이 커지고 있다."

연구자들은 네이쳐 커뮤니케이션즈 저널에 연구 결과를 보고했다.

신경 연결 및 운동 제어

심각한 뇌 외상이나 뇌졸중으로 인한 뇌 손상은 자발적인 움직임을 제어하는 ​​데 필수적인 핵심 뇌 영역인 운동 피질과 근육 간의 신경 연결을 방해할 수 있다. 이러한 연결이 약해지면 근육의 효과적인 활성화가 방해받고 팔과 손의 부분적 또는 완전한 마비를 포함한 운동 장애가 발생한다.

심부 뇌 자극: 유망한 솔루션

연구자들은 기존에 약해진 연결의 활성화를 촉진하기 위해 심부 뇌 자극(DBS)을 사용하기로 제안했다. 이는 뇌의 특정 영역에 작은 전극을 배치하여 비정상적인 뇌 활동을 조절하는 전기적 자극을 전달하는 수술 절차이다. 지난 수십 년 동안 DBS는 약물만으로는 관리하기 어려웠던 증상을 제어하는 ​​방법을 제공함으로써 파킨슨병과 같은 신경계 질환의 치료에 혁명을 일으켰다.

"DBS는 많은 환자의 삶을 바꾸어 놓았다. 이제 이러한 장치의 안전성과 정밀성이 지속적으로 발전함에 따라 DBS는 뇌졸중 생존자의 운동 기능 회복을 돕는 유망한 옵션으로 탐구되고 있다."라고 프로젝트의 수석 저자이자 외과 책임자이며 M.D., Ph.D., 피츠버그 대학의 신경외과 교수이자 부의장이자 간질 및 운동 장애 프로그램 책임자인 호르헤 곤잘레스-마르티네스(Jorge González-Martínez)는 말했다. "전 세계 수백만 명의 사람들에게 새로운 희망을 제공한다."

뇌졸중 회복에 DBS를 혁신적으로 적용

뇌졸중 환자의 팔 기능을 회복하기 위해 척수를 전기적으로 자극하는 또 다른 성공적인 Pitt 프로젝트에서 단서를 얻은 과학자들은 DBS를 사용하여 운동 시상(뇌 깊숙한 곳에 자리 잡고 운동 제어의 핵심 중계 허브 역할을 하는 구조)을 자극하면 일상생활에 필수적인 동작(예: 물건 잡기)을 회복하는 데 도움이 될 수 있다는 가설을 세웠다. 그러나 이 이론은 이전에 검증되지 않았기 때문에 먼저 원숭이에서 검증해야 했는데, 원숭이는 인간과 동일한 운동 피질과 근육 간 연결 조직을 가진 유일한 동물이다.

임상 시험 및 인체 적용

연구원들은 운동 시상의 DBS가 자발적인 팔 움직임을 개선하는 데 어떻게 도움이 되는지에 대한 메커니즘을 이해하고 임플란트의 특정 위치와 최적의 자극 빈도를 정교하게 조정하기 위해 FDA 승인 자극 장치를 손을 효과적으로 사용하는 데 영향을 미치는 뇌 손상이 있는 원숭이에게 이식했다.

자극을 켜자마자 근육 활성화와 그립력이 크게 향상되었다. 중요한 점은 비자발적인 움직임이 관찰되지 않았다는 것이다.

이 시술이 인간에게 도움이 될 수 있는지 확인하기 위해, 심각한 자동차 사고로 인해 두 팔에 심각한 마비가 생긴 뇌 손상으로 인한 팔 떨림을 치료하기 위해 운동 시상에 DBS 이식을 받도록 설정된 환자에게 동일한 자극 매개변수를 사용했다.

자극을 다시 켜자마자 팔 움직임의 범위와 강도가 즉시 향상되었다. 참가자는 적당히 무거운 무게를 들어올리고, 자극을 받지 않았을 때보다 더 효율적이고 부드럽게 음료수 잔을 잡고 들어올릴 수 있었다.

신경학적 치료의 미래 방향

이 기술을 더 많은 환자에게 제공하기 위해 연구자들은 현재 DBS의 장기적 효과를 테스트하고 만성 자극이 외상성 뇌 손상이나 뇌졸중의 영향을 받는 개인의 팔과 손 기능을 더욱 개선할 수 있는지 확인하기 위해 노력하고 있다.