Altered Dopamine-Linked Striatal Hemodynamic Latency in Early Psychosis
초기 정신병 환자 105명과 건강한 대조군 55명을 대상으로 한 이 단면 연구는 초기 정신병이 특히 등쪽 선조체에서 유의미하게 감소된 선조체 혈역학적 지연 시간과 관련이 있음을 밝혀냈으며, 이는 이 비침습적 측정이 증상 심각도와는 상관관계를 보이지 않음에도 불구하고 도파민 관련 병태생리의 간접적인 지표로서 기능할 수 있음을 시사한다.
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뇌는 방대한 전기 신호의 네트워크이지만, 이러한 신호가 계속 작동할 수 있도록 일정한 혈류에도 의존합니다. 뇌의 특정 부위가 활성화되면 더 많은 산소를 요구하게 되며, 신체는 미세한 혈관을 통해 이를 전달합니다. 이 전달 시스템은 즉각적이지 않으며, 뇌 영역이 산소를 필요로 하는 순간과 실제로 혈액이 도착하는 순간 사이에는 약간의 지연이 존재합니다. 과학자들은 이 지연을 혈역학적 잠복기(hemodynamic latency)라고 부릅니다. 연구자들이 다양한 영역으로 얼마나 많은 혈류가 흐르는지를 오랫동안 연구해 왔지만, 이제는 그 흐름의 '타이밍'에 주목하기 시작했습니다. 이 타이밍은 움직임, 동기 부여, 그리고 현실 인식을 조절하는 데 도움을 주는 뇌 속 화학 전령인 도파민과 연관되어 있는 것으로 보입니다. 정신증과 관련된 질환에서 흔히 나타나듯 도파민 수치가 불균형해지면, 혈류의 타이밍이 예측 가능한 방식으로 변할 수 있습니다. 이러한 미세한 타이밍의 변화를 이해하는 것은 침습적인 절차나 방사성 추적자 없이도 뇌 내부에서 일어나는 일을 밝혀낼 수 있는, 정신 질환의 생물학적 기제를 들여다보는 새로운 비침습적 창구가 될 수 있습니다.
한 연구팀은 이 타이밍 지연이 초기 정신증을 경험하는 사람들과 건강한 개인들 사이에 차이가 있는지 테스트하기 위해 연구를 시작했습니다. 그들은 도파민이 풍부하고 정신증의 증상과 관련이 있는 것으로 알려진 뇌의 깊은 구조인 선조체(striatum)에 집중했습니다. 초기 정신증 환자 105명과 건강한 자원봉사자 55명의 데이터를 사용하여, 연구팀은 휴지기 기능적 자기공명영상(resting-state fMRI) 스캔을 분석했습니다. 이 스캔은 사람이 단순히 가만히 누워 있는 동안 뇌의 자연스러운 저주파 혈중 산소 변화를 포착합니다. 연구진은 참조점에서 선조체의 각 부분까지 혈류 신호가 이동하는 데 걸리는 시간을 측정함으로써 혈역학적 잠복기를 높은 정밀도로 지도화할 수 있었습니다. 그들은 변화가 모든 곳에서 일어나는지 아니면 특정 지점에서만 일어나는지 확인하기 위해 선조체를 측좌핵(nucleus accumbens), 미상핵(caudate), 피각(putamen)을 포함한 6개의 구체적인 하위 영역으로 나누었습니다.
결과는 혈류 타이밍의 명확한 차이를 드러냈습니다. 건강한 사람과 초기 정신증 환자 모두에서, 혈류 신호는 복측 선조체(ventral striatum, 아래쪽 및 앞쪽 부분)보다 배측 선조체(dorsal striatum, 위쪽 및 뒤쪽 부분)에서 더 빠르게 도착했습니다. 그러나 이러한 차이는 초기 정신증 그룹에서 훨씬 더 두드러졌습니다. 구체적으로, 배측 영역에서의 지연은 건강한 그룹에 비해 정신증 그룹에서 유의미하게 짧았으며, 이로 인해 배측과 복측 사이의 간격이 더 커졌습니다. 연구진이 개별 하위 영역을 조사했을 때, 초기 정신증 환자의 경우 전측 및 후측 미상핵, 그리고 전측 및 후측 피각에서 잠복기가 유의미하게 낮다는 것을 발견했습니다. 반면, 복측 선러체에 위치한 측좌핵은 두 그룹 간의 타이밍에서 유의미한 차이를 보이지 않았습니다. 이 발견이 도파민이 풍부한 선조체에 특이적인 것인지 확인하기 위해, 연구진은 도파민 연결이 거의 없는 대조 영역인 후두측두엽 피질(occipitotemporal cortex)을 점검했으며, 그곳에서는 타이밍 차이가 없음을 확인하여 효과가 선조체에 국한되어 있음을 입증했습니다.
이러한 뚜렷한 생리적 차이를 발견했음에도 불구하고, 본 연구는 혈류 타이밍과 개인의 증상 심각도 사이의 연관성은 찾아내지 못했습니다. 참가자가 환각과 같은 양성 증상을 겪든, 동기 결여와 같은 음성 증상을 겪든 관계없이 그들의 혈역학적 잠복기는 동일했습니다. 이는 변화된 타이밍이 현재 증상이 어떻게 나타나느냐와 상관없이, 질환 자체의 근본적인 특징임을 시사합니다. 저자들은 이 척도가 도파민 수치를 직접적으로 나타내는 것은 아니지만, 다른 연구들에서 도파민 생리와 강력하게 연관되어 있다는 점을 강조합니다. 이 연구 결과는 혈역학적 잠복기가 특히 배측 선조체에서 초기 정신증의 기저에 깔린 생물학적 변화를 나타내는 유용한 비침습적 표지자 역할을 할 수 있다는 아이디어를 뒷받침합니다. 결과의 확정 및 시간이 흐름에 따라 혹은 치료에 따라 변화하는지 결정하기 위해 더 많은 연구가 필요하지만, 이 연구는 뇌의 혈관 타이밍을 정신 건강 분야의 도파민 작용을 이해하는 단서로 바라보는 설득력 있는 새로운 방법을 제시합니다.
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