5년간 우울증 앓던 환자가 뇌 전기자극 치료로 웃었다

UC샌프란시스코대 연구결과 '네이처 메디신'에 발표

UC샌프란시스코 연구진이 개발한 뇌 이식 전극 장치 개념도. 네이처 메디신 제공.

5년 동안 심각한 우울증을 앓고 있었던 36세 여성 환자를 뇌 전기 자극을 통해 치료에 성공했다는 연구결과가 발표됐다. 우울증과 관련된 뇌 활동 패턴을 감지하고 뇌에 이식한 전극을 통해 자극하는 방식으로 환자는 5년 만에 처음으로 자연스럽게 웃게 됐다. 

비록 한명의 환자를 대상으로 한 치료 시도였지만 뇌 전기 자극 요법으로 수년간 우울증을 겪은 환자를 건강한 상태로 돌릴 수 있다는 것을 처음으로 입증한 사례로 주목된다. 

캐서린 스칸고스 샌프란시스코캘리포니아대(UC샌프란시스코) 임상정신의학과 교수 연구팀 5년간 우울증을 앓았던 환자를 뇌 전기 자극을 통해 치료하는 데 성공하고 국제학술지 ‘네이처 메디신’에 4일(현지시간) 발표했다. 

스칸고스 교수는 “정신의학 연구 분야에서 이같은 뇌 전기 자극을 통해 개인을 치료한 사례는 없었다”며 “이번 치료는 정신 질환의 원인을 제공하는 뇌 기능에 대한 지식의 놀라운 발전 덕분”이라고 설명했다. 

우울증 환자 중 치료제가 잘 듣지 않는 환자는 10~30%에 달한다. 영국에서만 두 종류의 우울증 치료약물에 반응을 보이지 않는 우울증 환자가 약 270만명이다. 

20여년간 과학자들은 뇌 심부 전기 자극을 통해 파킨슨병이나 간질 환자 수만명을 치료했다. 하지만 우울증 치료는 번번이 실패했다. 우울증을 유발하는 뇌 부위가 한 군데에 그치지 않고 상호 연결된 영역이 복합적으로 작용하는 데다 사람마다 영역이 다를 수 있기 때문으로 분석됐다. 

이번 연구에 참여한 에드워드 창 UC샌프란시스코 교수는 “환자의 기분이 뇌에서 네트워크로 조절되는 방식과 관련된 복잡성을 이해하는 것부터 시작했다”고 밝혔다. 치료에 성공한 환자는 일주일 동안 자신의 기분을 기록하는 동시에 뇌에 이식된 전기 자극 데이터를 축적했다. 연구진은 인공지능(AI) 기법인 머신러닝 알고리즘을 활용해 환자의 기분이 최저일 때 뇌 편도체 영역의 활동 패턴을 식별하는 데 성공했다. 

이같은 작업을 반복적으로 진행하는 동안 시행착오를 거쳐 뇌 중앙 부위의 정보를 받아들이는 영역인 ‘선조체’와 가깝게 연결되는 뇌 영역을 찾아냈고 이 영역에 소량의 전기 자극을 가할 경우 긍정적인 영향을 미친다는 사실을 알아냈다. 연구에 참여한 36세 우울증 환자는 영국 일간지 가디언과의 인터뷰에서 “첫 자극을 가했을 때 가장 강렬한 기쁨을 느꼈다”며 “자발적으로 웃은 것은 5년만에 처음이었다”고 밝혔다. 

연구진은 여기서 그치지 않고 뇌 편도체에서 발생하는 우울증 신호 패턴을 감지해 자동으로 뇌 중앙 선조체에 자극을 전달하는 장치를 환자의 뇌에 이식했다. 작은 배터리가 내장된 장치는 반영구적이다. 연구에 참여한 환자에게 장치를 이식한 결과 하루에 약 300회 자극이 발생했고 모두 합해 약 30분간 자극이 이뤄졌다. 하지만 약간의 경계심이 드는 현상을 제외한 부작용은 동반되지 않는 것으로 나타났다. 

스칸고스 교수는 “증상이 발생하는 즉시 치료할 수 있다는 점에서 가장 치료하기 어려운 우울증 사례를 해결하는 완전히 새로운 방식이 될 것”이라고 밝혔다. 환자는 “치료 이전에는 거의 활동하지 않았고 세상에서 추악한 것 외에는 어떤 생각도 하지 않았다”며 “5년간 치료약물도 소용없었지만 이번 치료로 우울증은 치료될 수 있따는 생각을 확인시켜줬다”고 말했다. 

연구진이 개발한 뇌 이식 장치의 가격은 약 3만5000달러(약 4160만원)다. 연구팀은 이미 치료 효과를 확인하기 위해 2명의 환자를 추가로 등록했고 9명의 환자를 추가 모집하고 있다. 

[김민수 기자 reborn@donga.com]