Motor Evoked Potentials in Preclinical Models of Spinal Cord Injury and Stroke in Rodents: A Systematic Review.
83개의 설치류 연구를 대상으로 한 이 체계적 문헌고찰은 척수 손상 및 뇌졸중 평가를 위한 운동유발전위(MEP)의 상당한 방법론적 가변성을 강조하며, 재현성과 중개 가능성을 향상시키기 위한 표준화된 프로토콜의 시급한 필요성을 역설한다.
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뇌가 손이나 발을 움직이라는 명령을 보낼 때, 그 신호는 피질척수로라고 불리는 길고 섬세한 신경 섬유의 고속도로를 따라 이동합니다. 만약 이 고속도로가 뇌졸중이나 척수 손상으로 인해 손상되면, 메시지가 유실되어 움직임이 어려워지거나 불가능해집니다. 이 경로가 얼마나 잘 작동하고 있는지, 그리고 회복되고 있는지를 이해하기 위해 과학자들은 신호가 이동하는 동안 그 소리를 들을 수 있는 방법이 필요합니다. 실험실에서 그들은 뇌를 부드럽게 자극하고 근육에서 나타나는 전기적 반응을 측정함으로써 이를 수행합니다. 운동 유발 전위(motor evoked potential)라고 알려진 이 반응은 마치 기능 점검과 같아서, 전선이 제대로 연결되어 있는지와 전기가 얼마나 빠르게 이동하는지를 보여줍니다. 이 기술은 인간 의학에서는 잘 확립되어 있지만, 연구자들은 새로운 치료법을 테스트하고 회로의 생물학적 회복을 이해하기 위해 쥐나 생쥐와 같은 작은 동물 모델에 의존합니다. 하지만 이러한 동물 연구가 유용해지려면, 과학자들이 서로의 결과를 서로 비교할 수 있어야 합니다.
사이먼 프레이저 대학교(Simon Fraser University) 연구진의 새로운 체계적 문헌 고찰은 이 테스트가 현재 설치된 방식에 대해 조사했습니다. 연구팀은 설치류를 대상으로 한 83개의 최근 연구를 검토했습니다. 팀은 쥐나 생쥐의 척수 손상 또는 뇌졸중을 연구하기 위해 이러한 전기적 측정을 사용한 2015년 이후 발표된 모든 논문을 살펴보았습니다. 그들의 목표는 새로운 약물이나 새로운 손상 모델을 테스트하는 것이 아니라, 방법론 자체를 지도화하는 것이었습니다. 그들은 과학자들이 자신들의 연구 결과를 보고할 때 모두 같은 언어를 사용하고 있는지 알고 싶었습니다. 그들이 발견한 것은 데이터는 풍부하지만 실행 측면에서는 파편화된 분야였습니다. 이 검토는 해당 기술이 강력하지만, 적용 방식이 실험실마다 매우 다양하여 두 개의 서로 다른 연구가 실제로 동일한 것을 측정하고 있는지 알기 어렵다는 점을 밝혀냈습니다.
연구진은 대부분의 연구가 척수 손상에 집중되어 있으며, 뇌졸중을 살펴보는 연구는 매우 적다는 것을 발견했습니다. 대다수의 경우, 과학자들은 앞다리보다는 뒷다리(동물의 뒷다리)에서 전기적 반응을 측정하고 있습니다. 이는 중요한 격차인데, 왜냐-하면 인간의 경우 뇌 손상 후 독립적인 생활을 하는 데 있어 손을 움직이는 능력이 가장 결정적인 요소가 되는 경우가 많으며, 손을 조절하는 신경 경로는 다리를 조절하는 경로와 다르기 때문입니다. 더욱이, 뇌를 자극하는 데 사용되는 방법들도 일관되지 않습니다. 어떤 연구자들은 두개골 위에 놓인 자기 코일을 사용하고, 다른 이들은 피부를 통해 통과하는 미세한 전류를 사용하며, 또 다른 이들은 뇌 표면에 직접 배치된 미세 전기 프로브를 사용합니다. 각 방법은 저마다의 장단점이 있지만, 논문들은 왜 특정 방법을 선택했는지 또는 설정값을 어떻게 조정했는지에 대해 거의 설명하지 않습니다.
아마도 가장 놀라운 발견은 동물이 테스트 중에 움직이지 않도록 유지하기 위해 사용하는 약물에 관한 것입니다. 동물이 움직이는 것을 방지하기 위해 마취가 필요하지만, 서로 다른 마취제는 신경이 발화하는 방식에 변화를 줍니다. 검토 결과, 과학자들은 클로랄 히드레이트(chloral hydrate), 펜토바르비탈(pentobarbital), 이소플루레인(isoflurane)을 포함한 매우 다양한 약물을 사용하고 있으며, 종종 정확한 용량이나 동물이 약물의 영향 아래 있었던 시간을 보고하지 않는 것으로 나타났습니다. 이러한 약물들은 전기 신호의 크기와 타이밍을 급격하게 변화시킬 수 있으므로, 이러한 세부 정보의 부족은 주요한 혼란의 원인이 됩니다. 한 약물을 사용한 연구는 큰 회복을 보여주는 반면, 다른 약물을 사용한 다른 연구는 근본적인 생물학적 상태가 동일함에도 불구하고 아무런 변화가 없는 것처럼 보일 수 있습니다. 저자들은 또한 많은 연구가 근육의 어느 위치에 기록 전극을 배치했는지 정확히 보고하지 못한다는 점을 언급했습니다. 위치의 미세한 변화는 신호를 바꿀 수 있음에도 불구하고, 발표된 보고서에는 정밀한 좌표가 누락되는 경우가 많습니다.
데이터 분석에 있어서, 이 분야는 단 두 가지 숫자, 즉 전기적 스파이크의 크기와 도착하는 데 걸리는 시간에 크게 집중되어 있습니다. 이것들은 가장 흔한 측정값으로, 거의 모든 연구에서 나타납니다. 그러나 이 검토는 이러한 좁은 초점이 많은 정보를 놓치고 있다고 제안합니다. 연구진은 과학자들이 신경이 어떻게 회복되는지에 대해 더 완전한 이야기를 들려줄 수 있는 파형의 모양이나 곡선 아래의 총 면적과 같은 다른 가치 있는 특징들을 무시하고 있다고 주장합니다. 가장 중요한 점은, 거의 어떤 연구도 '동원 곡선(recruitment curve)'이라 불리는 포괄적인 접근 방식을 사용하지 않는다는 것입니다. 동원을 곡선은 뇌를 단 하나의 자극 수준으로만 테스트하는 대신, 매우 약한 수준에서 매우 강한 수준까지 다양한 단계로 테스트합니다. 이는 신경계가 어떻게 반응하는지에 대한 단일한 스냅샷이 아니라 전체적인 그림을 만들어 줍니다.
저자들은 모터 유발 전위가 동물 모델에서 회복을 추적하는 필수적인 도구이지만, 현재의 표준화 부족이 이 분야의 발전을 저해하고 있다고 결론지었습니다. 뇌를 어떻게 자극할지, 어떤 약물을 사용할지, 그리고 결과를 어떻게 보고할지에 대한 합의된 규칙이 없다면, 서로 다른 실험실의 데이터를 결합하거나 새로운 치료법이 정말로 효과가 있는지 알기 어렵습니다. 이 검토는 과학이 망가졌다고 주장하는 것이 아니라, 일관성이 없다고 말하는 것입니다. 연구진은 더 명확한 보고와 더 정교한 분석을 촉구함으로써, 이러한 동물 연구가 더 신뢰할 수 있게 되기를 희망합니다. 만약 과학자들이 그들의 방법을 일치시킬 수 있다면, 그들이 수집하는 데이터는 훨씬 더 강력해질 것이며, 이는 언젠가 인간이 치명적인 부상 후 움직임을 되찾는 데 도움을 줄 수 있는 치료법을 향한 더 명확한 길을 제시할 것입니다.
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