환각 치료 새 길 열리나… 뇌 `GPS 세포` 활성 변화 첫 관측

KIST는 다감각 가상현실을 이용해 자기 환각 유도와 뇌 속 장소를 인지하는 GPS 세포의 일종인 격자세포의 활성을 관찰했다. KIST 제공

유체이탈 등 환각증상을 진단·치료할 수 있는 가능성이 제시됐다. 가상현실 기기로 유도된 환각 상황에서 실제 장소 이동 없이 뇌 속 위치를 인지하는 격자 세포 활성화를 유도한 것으로, 향후 정신질환 및 뇌 질환 관련 환각 치료제 개발법에 개발에 중요한 단서로 쓰일 전망이다.

한국과학기술연구원(KIST)은 문혁준 박사 연구팀이 블랑캐 스위스 로잔연방공대 교수 연구팀과 함께 다중감각 가상현실(VR)을 이용해 '자기 위치 환각'으로 인해 유도된 뇌 속 격자세포의 활성 변화를 관측하는 데 성공했다고 14일 밝혔다. 우리 뇌에는 자신이 위치한 장소를 인지하는 GPS(위치정보시스템) 기능을 하는 격자세포와 장소세포가 존재한다. 특정 장소로 이동하는 동안 이들 세포가 위치를 좌표 형태로 인식하고, 공간 내 사건들을 기억하는 데 중요한 역할을 담당한다.

인간은 상상이나 환각을 통해 실제 몸을 움직이지 않아도 자신이 다른 공간에 있는 것처럼 인식하는 이른바 순수인지적 위치 이동이 가능한 존재다. 하지만 이 과정에서 일어나는 뇌 속 격자와 장소세포의 반응은 쥐 등의 동물실험으로 관찰할 수 없고, 두개골을 열고 침습적 전극으로 개별 세포의 활성을 측정해야 하는 한계로 인해 연구 수행에 상당한 제약이 있었다.

연구팀은 자기공명영상(MRI) 호환 VR 기술과 다중감각 신체 신호 자극(몸에 관련된 시각과 촉각 자극 정보의 통합)을 결합해 다양한 위치와 방향으로 자기위치 변화 환각을 유도했다. 그 결과, 환각에 의해 유도된 자기 위치에 대한 순수인지적 변화가 그에 상응하는 격자 세포의 활성을 일으킨다는 것을 최초로 증명했다. 이는 실제 위치 이동 없이 다중 신체 감각 자극만으로 자기 위치 환각과 격자 세포 활성을 유도할 수 있다는 사실을 처음으로 입증한 임상시험 결과다.

나아가 인간 뇌 속 GPS 좌표가 단순히 신체의 물리적 위치뿐 아니라 다양한 인지 활동과 경험에 따른 위치 정보에 반응한다는 것을 보여준다는 게 연구팀의 설명이다. 연구팀은 유체 이탈 등의 환각 증상을 겪고 있는 환자들의 치료 표적을 제시해 새 치료법 개발에 기여할 것으로 기대했다.

문혁준 KIST 박사는 "다양한 정신질환이나 신경질환으로 인한 환각 증상의 뇌 기능적 메커니즘 이해를 통해 해당 증상을 억제할 수 있는 비침습적 신경자극 기초 개발에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.

이 연구결과는 국제학술지 미국 국립과학원회보(PNAS) 3월호에 실렸다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr