한의학硏, 눈 움직임 속 인지저하 초기 신호 '뇌 변화와 연결'
안구 추적 기술의 치매 조기 탐지 보조지표 활용 가능성 제시
한국한의학연구원은 김중일 박사팀이 안구추적(Eye-tracking) 기술을 활용해 눈 움직임과 동공 반응이 경도인지장애 단계에서 나타나는 알츠하이머병 관련 뇌 구조 변화와 연관됨을 확인했다고 23일 밝혔다.
이는 정상인지 노인 516명과 경도인지장애(MCI) 노인 212명 등 728명을 대상으로 진행한 안구추적 검사, 뇌 MRI 데이터 분석을 통해 규명됐다.
경도인지장애는 정상 노화와 치매 사이의 중간 단계로 일상생활 기능은 비교적 유지되지만 인지기능 저하가 관찰되는 상태다.
일부 경도인지장애 환자는 알츠하이머병 치매로 진행될 위험이 높아 이 단계에서 조기에 변화를 살필 수 있는 단서를 찾는 것이 중요하다.
기존 인지검사는 뇌에서 일어나는 미세한 신경조절과 인지기능 변화를 자세히 파악하는 데에는 한계가 있었다.
이번에 김 박사팀은 시선과 동공의 변화를 정밀하게 측정하는 안구추적기술에 주목하고 연구 참가자들이 화면에 나타난 표적을 바라보거나 지시에 따라 표적의 반대 방향을 바라보는 등의 과제를 수행토록 했다.
이 과정에서 눈이 얼마나 빠르게 움직이는지, 반응 시간이 매번 얼마나 달라지는지, 자극 전후 동공 크기가 어떻게 변하는지를 측정했다.
이어 연구팀은 확보한 안구추적 지표를 뇌 MRI에서 확인한 대뇌피질의 두께감소 및 뇌실 확장 등 뇌 구조의 퇴행(위축) 상태와 비교해 분석했다.
분석 결과, 단순히 눈이 얼마나 빠르게 움직이는지보다 반응시간이 얼마나 일정하지 않은지와 동공이 얼마나 크게 흔들리는지가 초기 뇌 위축상태를 훨씬 더 정밀하게 반영하는 것으로 나타났다.
특히 경도인지장애 환자군에서는 정상인지 노인들과 비교했을 때 뇌의 구조적 위축과 눈·동공 신호 간의 연결고리가 완전히 뒤바뀌는 '뇌 제어 축의 붕괴 및 과부하(과보상) 현상'이 확인됐다.
연구팀에 따르면 눈 움직임 특성분석에서 정상인은 생각과 행동을 통제하는 전두엽 등의 뇌 피질이 두껍고 건강할수록 눈 움직임이 일정하고 안정적이었으나 경도인지장애 환자들은 뇌 신경망이 손상되면서 이 뇌의 눈 제어 능력이 완전히 거꾸로 무너지는(음의 상관관계) 이상 양상을 보이는 것으로 확인됐다.
또한 동공반응 특성에서는 치매 초기에 가장 먼저 뇌 위축이 시작되는 내측 측두엽과 주의력 집중의 핵심 허브인 상변연회(대뇌피질 중 정수리 뒤편 하부에 위치한 뇌 주름)에서 확연한 차이가 관찰돼 정상인은 뇌 두께와 동공 변화 사이에 아무런 관련이 없었다.
반면 경도인지장애 환자들은 뇌가 얇아질수록 동공 반응이 급격히 저하되거나 뇌 두께가 유지되고 있는 경우에도 동공이 비정상적으로 과하게 커지고 크게 흔들리는 현상을 나타냈다.
내측 측두엽(Medial temporal lobe)은 대뇌피질 중 옆구리에 위치한 부분의 안쪽 영역으로 새로운 정보를 저장하는 해마를 포함하고 있어 기억형성에 절대적인 역할을 한다. 알츠하이머성 치매가 진행될 때 가장 먼저 세포 손상과 뇌가 줄어드는 위축이 시작되는 핵심 부위다.
이는 경도인지장애 환자들이 초기 뇌 퇴행으로 인한 기능 저하를 극복하고 주어진 과제를 완수키 위해 아직 남아있는 뇌 영역을 무리하게 가동해 뇌의 비효율적 과부하 작용이 일어나기 때문이다.
안구추적 기술의 치매 조기 탐지 보조지표 활용 가능성을 제시한 이번 연구 결과는 알츠하이머 및 치매분야 국제 학술지 'Alzheimer’s Research & Therapy'에 최근 게재됐다.
연구팀 관계자는 "이번 연구가 안구추적 검사만으로 치매나 경도인지장애를 진단할 수 있다는 뜻은 아니다"라면서도 "안구추적 기술이 단순한 시각 반응 측정을 넘어 치매 단계로 진입하기 전 대뇌 피질과 뇌간을 잇는 조절 신경망의 초기 기능 저하를 정밀하게 포착해낼 수 있음을 보여주는 것"이라고 설명했다.
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