치매 위험 미리 보는 뇌 연결 분석 기술 개발

핵심요약

기사 핵심 요약

스탠퍼드대 연구진은 fMRI 뇌 연결망 분석을 통해 정상 성인의 치매 위험과 인지기능 저하 가능성을 최대 12년 앞서 예측하는 틀을 규명했다.

• 슈퍼에이저와 알츠하이머병 환자의 휴식기 뇌 연결망 패턴 차이를 규명했다.
• 정상 성인 1300여 명 대상 12년 추적 조사로 조기 발병 위험 예측력을 확인했다.
• 단백질 축적 전 기능적 변화를 탐지해 조기 개입과 예방 연구의 토대를 마련했다.

일반 기억력 검사에서 정상 판정을 받은 성인이라도 뇌 부위 간 연결 방식을 분석하면 향후 치매 위험을 조기에 가늠할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 스탠퍼드대학교 의과대학 연구팀은 기능적 자기공명영상(fMRI)으로 뇌 활동 연결망을 측정한 뒤 최장 12년간 추적 관찰한 연구 결과를 국제학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 발표했다. 연구진은 기억력이 뛰어난 고령자와 알츠하이머병 환자의 뇌 신호 특성을 점수화해 인지기능 저하 가능성을 사전에 예측하는 분석 틀을 구축했다.

슈퍼에이저와 치매 환자의 뇌 연결망 차이

스탠퍼드대 연구팀은 75세 이상 고령자 중 45세 수준의 인지 능력을 유지하는 슈퍼에이저 180명과 알츠하이머병 환자 110명의 뇌 활동 방식을 기능적 자기공명영상으로 비교 분석했다. 연구 대상자들이 가만히 누워 휴식을 취하는 동안 뇌 부위들이 서로 주고받는 신호 강도를 정밀 측정했다.

분석 결과 기억력과 판단력을 담당하는 신경망 연결 양상에서 두 집단 간 차이가 분명하게 드러났다. 슈퍼에이저 집단은 계획 수립과 판단을 관장하는 뇌 앞쪽 부위와 다양한 정보를 통합하는 부위 사이의 연결 강도가 상대적으로 높았다. 반면 알츠하이머병 환자군은 기억 및 언어 처리 기능을 수행하는 측두엽 부위 중심의 연결망이 더 강하게 활성화됐다. 연구진은 이러한 신경망 연결 패턴 차이를 바탕으로 개별 환자의 뇌 활동이 어느 쪽에 더 가까운지 수치화하는 평가 모델을 도출했다.

정상 성인 1300여 명 추적 결과와 인지기능 저하 위험

연구진은 기억력이나 판단력에 이상이 없는 55세에서 70세 사이의 정상 성인 1300여 명을 대상으로 개발된 분석법을 적용해 최장 12년에 걸친 추적 조사를 진행했다. 대상자 전원이 초기 인지 선별 검사에서는 정상 범위로 분류됐으나, 뇌 활동 연결 점수는 개인별로 서로 다른 분포를 나타냈다.

장기 추적 관찰 결과 알츠하이머병 환자와 유사한 뇌 연결 특성을 보였던 참가자들은 시간이 흐르며 인지기능이 급격히 떨어지는 경향을 보였다. 해당 집단은 알츠하이머병 관련 단백질의 뇌 내 축적률이 높았으며, 최종적으로 질환 진단을 받는 비율 역시 두드러지게 높았다. 반대로 슈퍼에이저와 가까운 신경망 상태를 유지한 이들은 오랜 기간 기억력을 안정적으로 유지했다.

표: 스탠퍼드대 연구 코호트 분석 대상 및 신경망 특성 비교

구분	대상 인원	연령 조건	주요 뇌 연결망 특성
슈퍼에이저	180명	75세 이상	판단 및 종합 정보 처리 부위 간 연결 우세
알츠하이머병 환자군	110명	-	기억 및 언어 처리 측면 부위 중심 연결 활성
정상 성인 추적 코호트	1300여 명	55~70세	환자군 유사형은 저하 속도 빠르고, 슈퍼에이저형은 기능 유지

단백질 검사 한계 보완과 조기 개입 가능성

기존 알츠하이머병 선별 방식은 주로 아밀로이드 베타와 타우 단백질이 뇌 조직에 축적되는 정도를 확인하는 작업에 집중됐다. 비정상 단백질 침착이 가시화되기 이전 단계에서도 뇌 연결망 수준에서는 기능적 변화가 먼저 일어날 수 있다는 점이 이번 연구로 확인됐다.

연구에 참여한 자오칸하오 스탠퍼드대 의대 연구원은 "이번 분석법은 기존 검사보다 더 이른 시점에 위험을 알아낼 수 있었다"며 "기존 검사와 함께 활용하면 예측 확률이 더욱 높아질 것"이라고 설명했다. 최근 개발 중인 알츠하이머 혈액검사 등 바이오마커 기술과 영상 연결망 분석을 결합하면 조기 선별 정밀도를 끌어올릴 수 있을 것으로 보인다.

연구를 총괄한 장위 스탠퍼드대 의대 교수는 "중요한 것은 초기 단계에 개입하는 것"이라며 "위험 신호를 정확하게 찾아낸다면 새로운 치료 기술로 인지기능 저하를 되돌리거나 예방할 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다. 연구팀은 향후 기억력 훈련 프로그램과 비침습적 뇌 자기자극술을 도입해 비정상적인 뇌 활동 연결 상태를 정상화할 수 있는지 검증할 계획이다. 현재 뇌 자기자극 기술은 우울증 치료에 쓰이고 있으나 치매 예방에 관한 의학적 효능은 확립되지 않았다.

임상 적용을 위한 표준화 과제

기능적 뇌 연결망 분석을 일반 임상 진료 현장에 도입하기 위해서는 검사 장비와 프로토콜의 표준화 작업이 앞서 이뤄져야 한다. 병원마다 보유한 자기공명영상 기기 규격과 신호 수집 방식이 다를 경우 동일한 환자에게서도 연결망 평가 점수가 왜곡될 수 있다.

서상원 삼성서울병원 신경과 교수는 "뇌 활동 분석 결과가 아직 표준화되지 않아 검사하는 병원에 따라 점수가 달라질 수 있다"며 "실제 의료 현장에 활용하려면 추가 검증이 필요할 것"이라고 짚었다. 인지기능 저하는 생활 습관과도 밀접하므로 의심 증상이 발생하면 의료진 진료와 함께 기억력 저하와 신체활동 상태를 종합적으로 점검하는 관리가 필요하다. 개인의 신경계 상태 및 기저 질환에 따라 적합한 검사 항목이 다른 만큼 정밀 진단 전 전문의 상담을 거쳐야 한다.

자주 묻는 질문

기억력이 정상이어도 치매 위험을 사전에 알 수 있나요?

기능적 자기공명영상(fMRI)으로 뇌 연결망 신호를 측정하면 인지 저하 증상이 나타나기 전이라도 알츠하이머병 위험도를 사전에 예측할 수 있습니다.

슈퍼에이저의 뇌는 일반 환자와 어떻게 다른가요?

슈퍼에이저는 계획과 판단을 맡는 뇌 앞쪽 부위와 정보 통합 영역 사이의 연결 강도가 우세하게 유지되는 특성을 보입니다.

해당 뇌 연결망 분석 기술을 병원에서 바로 검사받을 수 있나요?

의료 장비별 규격 차이와 신호 수집 프로토콜에 대한 표준화 작업 및 추가 검증이 필요하여 실제 임상 도입에는 준비 과정이 요구됩니다.

참고자료

1. 스탠퍼드 대학교