KAIST 생명공학부 김은준 교수와 KIST의 게이코 박사 연구팀이 최근 뇌 생명공학과 신경 재활 분야에서 획기적인 연구 성과를 발표했다. 이 연구는 뇌의 소뇌 시냅스를 자극하여 신경 재활을 가능하게 하는 새로운 접근법을 제시하며, 기존 재활 치료법과 차별화된 방식으로 환자의 신체적, 정신적 기능 회복을 돕는 데 중점을 둔다.

신경 재활의 필요성은 DNA 염색체의 변이, 뇌 질환, 신경 손상 등으로 인해 발생하는 다양한 정신적, 감각적, 운동 기능의 장애에서 비롯된다. 이러한 손상은 감각 마비, 운동 장애, 정신적 혼란을 일으키며 인체 대사와 근육 기능에도 악영향을 미친다. 이를 해결하기 위해 약물, 물리 치료, 줄기세포 치료 등 다양한 방법이 도입되었지만, 여전히 완전한 회복에는 한계가 있다.

소뇌는 신체 균형을 유지하고 동작을 계획 및 실행하는 데 중요한 역할을 한다. 소뇌는 근육의 긴장도와 길이 변화를 고유 감각으로 받아들이고, 이를 통해 신체의 미세한 움직임을 조정한다. 이러한 감각 정보는 운동 피질, 그물 형성체, 적색핵 등으로 전달되며 척수 신경과 맞물려 신체의 미세한 운동을 제어한다. 소뇌에 문제가 발생하면 신체의 균형과 조정 능력이 손상된다.

▲ 해처럼달처럼사회복지회 이사장

연구팀은 소뇌 시냅스를 자극하여 신체의 운동 및 감각 기능을 회복시키는 새로운 방식을 제시했다. 이 방식은 단순히 신체를 움직이는 것뿐만 아니라 신경 연결망을 활성화해 손상된 신경이 스스로 재정비하도록 돕는다. 이 과정에서 소뇌 시냅스가 중요한 역할을 하며, '뇌 지도'가 다시 구성되어 신경 회복을 촉진한다.

이번 연구는 소뇌 시냅스의 신호 전달 효율을 조절하는 '스위치 체계'를 발견한 것으로 주목받고 있다. 연구팀은 광유전학 단백질 'LOV-Rab7TN'을 이용하여 세포 내 수송을 방해하고 시냅스의 장기 억제를 조절했다. 실험에서 특정 시점에 푸른빛을 가해 장기 억제를 유지하거나 억제 상태를 차단할 수 있음을 확인했다. 이를 통해 시냅스 억제 과정이 시간적으로 차이가 있다는 점을 밝혀냈다.

이번 연구는 신경 재활 분야에서 큰 시사점을 제공한다. 시냅스 억제 과정에서 세포 내 수송 경로와 분해 경로로의 수송이 중요한 역할을 하며, 이를 통해 시냅스 효율을 조절할 수 있음이 확인되었다. 이러한 결과는 뇌의 다른 부위에도 적용될 가능성을 열며, 다양한 신경 재활 방법론에 활용될 수 있다. 이는 뇌의 신경 연결망을 강화하여 재활 및 회복을 촉진하는 새로운 가능성을 제시한다.

게이코 박사는 "이번 연구가 신체의 미세한 조정을 회복하거나 이를 학습하는 데 어려움을 겪는 환자들에게 도움이 될 것"이라고 밝혔다. 특히 소뇌는 운동 조정에 중요한 역할을 담당하는 부위이므로, 운동 기능 회복이 필요한 환자들에게도 중요한 의미를 갖는다. 연구팀이 집중한 퍼킨지 세포는 소뇌의 운동 능력을 관장하며 신체의 세밀한 움직임과 조화를 돕는다.

연구팀은 신경 재활을 위해 퍼킨지 세포와 과립 세포 간 신호 전달 메커니즘을 연구하고 있으며, 이는 신경 회복의 새로운 가능성을 제시하고 있다. 게이코 박사는 소뇌 연구를 통해 신경 재활을 위한 새로운 길을 열고자 하며, 장애를 극복하고 자연스러운 일상 활동을 가능하게 하는 데 기여하고자 한다.

뇌 건강을 유지하기 위해서는 규칙적인 운동과 독서, 바른 식습관이 필수적이다. 연구팀은 "뇌의 기능을 유지하기 위해서는 일상생활 속에서 건강을 지키는 노력이 중요하다"고 강조한다. 이 연구는 뇌 손상 환자뿐만 아니라 운동 능력 회복이 필요한 일반 환자들에게도 적용될 수 있으며, 뇌와 신체의 건강을 유지하고 전반적인 삶의 질을 향상시키는 데 기여할 것이다.