기억기능을 담당하는 해마에 전기자극을 주면 기억력 향상 에 도움이 된다는 연구결과가  발표됐다.

서울대 정천기 교수·전소연 연구원은 뇌심부의 직접적인 전기자극을 통해 해마와 기억기능 간의 인과관계를 국내 최초로 증명했다고 7일 밝혔다.

지금까지는 해마의 직접적인 전기자극이 뇌 기억기능에 미치는 영향에 대해서  논란이 많았다.

연구팀은 서울대병원에서 뇌에 전극을 삽입한 10명의 난치성 뇌전증 환자를 대상으로 해마에 전기자극을 주고, 두 가지 단일·연합기억과제를 수행하는 동안 두개강 내 뇌파를 측정 했다.

연구는 단일 단어를 기억하는 단일기억과제와 짝지어진 단어 쌍을 기억하는 연합기억과제로 나뉘어 학습, 휴식, 회상 단계로 진행됐다.

학습구간은 두 개의 세션으로 구성됐다. 각 세션을 구성하는 두 개의 블록 중 임의로 선택 된 하나에 자극의 제공과 중단이 지속적으로 이뤄졌다. 한 블록당 30개의 단어/단어 쌍이있어, 참여자는 전체 120개를 학습했다.

해마 자극의 기억기능 효과를 평가하기 위해 두 개의 서로 다른 기억과제를 회상하는 동안 화면에 나타난 단어를 보고 키보드 버튼을 눌러 기억 여부를 응답하게 했다.

단일기억과제 회상구간에서는 “봤음” 혹은 “본적 없음”으로 단어 기억력 테스트를 진행했    다. 비자극시 정답률은 86.1%, 자극 시 정답률은 81.1%로 저하됐다. 연합기억과제 회상구 간에서는 “정확히 봤음”, “봤거나 재배열됨”, 혹은 “본적 없음”으로 단어 쌍 테스트를 진행    했다. 비자극시 정답률은 59.3%, 자극 시 정답률은 67.3%로 높아졌다.

연구 결과, 해마의 전기자극은 기억과제에 따라 기억기능의 행동 결과를 다르게 변화시켰다. 해마의 세타활동이 연합기억과제에서 더 높게 관여했으며, 그 결과 연합기억기능은 향상됐다. 반대로 해마의 세타활동 관여가 낮은 단일기억기능에서는 저하되는 양상을 보였다.

또한 기존 인지기능이 낮은 환자일수록 자극의 효과가 커 기억기능이 더 많이 향상됐다.인지 기능이 약해 도움이 필요한 사람일수록 뇌 자극의 혜택을 가장 많이 누릴 수 있을 것으로 보인다.

서로 다른 기억과제 중 뇌 활동 양상도 달랐다. 단일기억과제보다 연합기억과제의 학습구 간과 회상구간에서 해마의 뇌파는 강한 세타파워를 이끌어 냈다. 특히 회상구간에서 정답 률이 높은 경우 해마의 세타파워가 강한 것을 확인했다. 즉, 강한 세타파워는 기억력 향상 과 관련이 있음을 밝힌 것이다.

연구팀은 향후 뇌 자극이 기억장애 치료법 고안에 주요한 근거가 될 수 있을 것이라고 조심스레 자신감을 내비쳤다.

전소연 연구원(서울대 뇌인지과학과)는 “해마 자극으로 서로 다른 기억기능이 서로 다른 영향을 받을 수 있는 것을 밝혔다”며, “자극 후 향상된 연합기억기능과 기억과제의 회상구간에서 해마의 세타파워 증가가 관련이 있다는 것을 처음으로 확인했다”라고 설명했다.

정천기 교수(서울대병원 신경외과)는 “이번 연구로 해마 자극이 더 많은 해마의 세타활동에 관여하기 때문에 연합기억기능을 향상시켰음을 알 수 있다”며, “해마의 세타활동 증가 가 기억력 향상의 신경학적 기전일 수 있음을 증명했다”고 말했다.

이 연구 결과는 뇌과학 분야 국제 학술지 브레인 스티뮬레이션(Brain Stimulation)’ 최근호 에 게재됐다.