뇌 영상 연구를 통해 밝혀진 인간 의식의 핵심 연결망

매사추세츠 종합병원과 보스턴 소아병원의 연구진은 "다중 모드 MRI가 인간 의식의 각성을 뒷받침하는 뇌간 연결을 밝혀냈다"는 제목의 논문을 Science Translational Medicine 저널 에 게재했는데, 그들은 인간 의식에 중요하다고 생각되는 뇌 네트워크의 연결성 지도를 만들었습니다.

이 연구는 고해상도 스캔을 통해 연구진이 서브밀리미터(mm) 단위의 공간 해상도로 뇌 연결을 시각화할 수 있도록 했습니다. 이러한 기술적 진보를 통해 연구진은 이전에는 발견되지 않았던 뇌간, 시상, 시상하부, 기저전뇌, 대뇌피질을 연결하는 경로를 파악할 수 있었습니다.

이러한 경로들은 함께 "기본 상승 활성화 네트워크"를 형성하여 의식이 있는 인간의 휴식 상태에서도 각성을 유지합니다. "기본" 네트워크라는 개념은 뇌의 특정 네트워크는 뇌가 휴식 상태일 때 가장 기능적으로 활성화되는 반면, 다른 네트워크는 뇌가 목표 지향적인 작업을 수행할 때 더욱 활성화된다는 생각에 기반합니다.

이 기본 뇌 네트워크의 기능적 특성을 조사하기 위해 연구진은 휴먼 커넥톰 프로젝트(Human Connectome Project)에서 얻은 7 테슬라 휴식 상태 기능적 MRI 데이터를 분석했습니다. 이 분석을 통해 피질하 기본 상행 활성화 네트워크와 휴식 시 자기 인식을 매개하는 피질 기본 네트워크 간의 기능적 연관성이 밝혀졌습니다.

상호 보완적인 구조적 및 기능적 연결 지도는 각성과 자각을 인간 의식에 통합하는 데 필요한 신경해부학적 기반을 제공합니다. 연구진은 fMRI 데이터, 뇌 매핑 기법, 그리고 새로운 하버드 상승 활성화 네트워크 지도를 발표하여 인간 의식의 연결성을 매핑하려는 향후 노력을 뒷받침했습니다.

"저희의 목표는 의식에 필수적인 인간 뇌 네트워크를 매핑하고 임상의에게 심각한 외상성 뇌 손상 환자의 의식을 감지, 예측 및 회복을 촉진하는 더 나은 도구를 제공하는 것이었습니다."라고 이 논문의 주저자인 브라이언 에드로 박사는 설명합니다. 그는 매사추세츠 종합병원 신경과학 센터 공동 소장이자, 매사추세츠 종합병원 신경기술 및 신경회복 센터(CNTR) 부소장이며, 하버드 의대 신경과 부교수이고, 매사추세츠 종합병원의 2023-2028년 첸 연구 펠로우입니다.

에드로 박사는 이렇게 설명합니다. "저희의 연결성 결과는 복측 피개 영역의 도파민 경로 자극이 환자가 혼수상태에서 벗어나는 데 도움이 될 수 있음을 시사합니다. 이 허브는 의식에 중요한 여러 뇌 영역과 연결되어 있기 때문입니다."

보스턴 소아병원과 하버드 의대의 명예교수이자 이 연구의 수석 저자인 한나 키니 박사는 "우리가 발견한 인간 뇌 연결은 혼수상태에서 발작, 유아 급사 증후군(SIDS)에 이르기까지 의식 변화와 관련된 광범위한 신경 질환을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있다"고 덧붙였습니다.

저자들은 현재 외상성 뇌 손상으로 인해 혼수상태에 빠진 환자의 기본 상승 활성화 네트워크를 자극하여 네트워크를 재활성화하고 의식을 회복하기 위한 임상 시험을 진행하고 있습니다.