사랑을 MRI로 확인할 수 있을까? functional MRI에 대한 이야기 ^^사랑을 MRI로 확인할 수 있을까? functional MRI에 대한 이야기 ^^

Posted at 2013.01.07 20:31 | Posted in Ph.D : Medical Scientist/Medical Research

 

functional MRI (fMRI) 라고 들어보셨나요??

한글로는 기능적 자기공명영상이라고 불리고, 뇌의 기능을 영상으로 볼 수 있는 MRI를 말합니다.


뇌(Brain)는 조직 특성상, 침습적인 접근이나 손상을 주게 되면, 다시 회복되기 힘들기 때문에, 간접적(비침습적)으로 연구를 진행하는 방향으로, 학문이 발전해 왔습니다. 

 

어떻게 뇌가 활동하고 있는 것을 눈으로 볼 수 있을까요???

원리를 간단히 설명하자면...

특정한 기능을 수행할 때 그 기능에 관련된 영역의 기관뿐 아니라 뇌 또한 활동을 합니다.

활동을 하려면 에너지가 있어야 겠죠?

그 에너지를 공급받기 위해 관련된 뇌 영역에 포도당 대사가 늘어나며 포도당을 공급하기 위해서 그 부위의 혈류와 혈액량이 증가하게 됩니다.


이에 따라 혈류 내에서 일련의 변화들이 일어나는데 이러한 변화를 BOLD(Blood-oxygen-level-dependent)변화라 부르며 이 것을 시각화하여 주는 것이 fMRI 입니다.


fMRI BOLD 영향에 따른 이미징 기법인데 이러한 것을 처음으로 밝히고, fMRI 선구자라 불리는 분은 Seiji Ogawa 박사님이십니다.

Seiji Ogawa 박사님은 지금도 국제 학회에서 뵐 수 있으며 현재(2013 1 7)는 가천의대에 계시는데, 덕분에 국내 뇌기능매핑학회(KHBM)에서도 만나 뵐 기회가 있었습니다.

 

(출처 : http://nri.gachon.ac.kr/kr/c_04_kr.html)

 

fMRI는 실험자가 뇌의 어떠한 활동을 보고 싶은가에 따라 다양한 면을 볼 수 있고, 뇌 기능의 시간적, 공간적 변화를 보여주는 효과적인 방법입니다.

또한, 몸에 어떠한 침습적 시술도 없으며, 인체에 무해하여 환자뿐만 아니라 정상인들의 뇌기능 연구할 수 있는 분야입니다.

 

그럼, 이러한 fMRI가 사용되는 예 어떤 것들이 있을까요?

 

우선 병원에서 fMRI를 환자에게 적용하는 분야 중 하나는 뇌질환 환자의 수술을 계획 할 때 입니다.


환자의 뇌에 병변이 있어 수술이 필요할 때, 수술 후 환자의 운동 기능이나 언어 기능이 어떻게 될지 환자에게 설명해야 한다면 무엇을 근거로 말씀드려야 할까요?


그 것을 설명 할 수 있는 방법 중 하나가 fMRI 입니다.

  

(이 영상과 같이 수술할 부위에 원하는 기능을 담당하는 영역이 포함되어 있으면

환자와 의사 모두 선뜻 수술을 결정하기가 힘들겠죠?;;;)

 

환자 뿐만 아니라 fMRI를 통하여 정상인들의 뇌기능 연구도 많이 되고 있습니다.


생각하거나 공부하거나 집중할 때 흔히 머리를 쓴다고 표현합니다. 정말 이런 활동을 할 때 머리를 쓰는 걸까요? 쓴다면 어느 부분을 사용하는 것인지 눈으로 보고 싶지 않으신가요? 이러한 궁금증을 해결하는 것도 fMRI의 한 분야입니다.

 

대표적인 예로 KBS 드라마 '브레인'을 알고 계신가요??

드라마를 보면 김상철(정진영) 교수님이 윤지혜(최정원) 선생의 brain 영상을 보며 묻죠...

사랑에 빠졌냐구요...

일명 '사랑에 빠진 뇌'볼 수 있게 해준 것이 fMRI 입니다.

 

출처 : 'KBS' 브레인 (정진영, 최정원, 신하균이 열연한 천하대 신경외과 ^^)

 

정말 드라마처럼 영상 하나만으로 사랑에 빠진 뇌를 구별할 수 있다면

"나 사랑해?" 라고 물어보는 대신 MRI로 사랑의 진위 여부를 확인(?)할 수 있을 것입니다.

안타깝고도 다행인 소식으로 드라마와 현실과는 차이가 있어 아직까지 한 사람의 fMRI 영상만으로 '사랑에 빠진 뇌'를 확인하기는 쉽지 않습니다.

그러나 앞으로 neuroscience가 얼마나 발전할지 그 발전에 fMRI가 얼마나 기여할지 그리고 브레인의 기능이 얼마나 밝혀질지는 지켜봐야할 것 같습니다. 어쩌면 드라마에서처럼 영상 하나만으로 생각을 알 수 있는 날이 올 지도 모릅니다.

 

P.S.  궁금하신 내용 있으면 언제든 질문 바랍니다. ^^


Posted by JYstar
  1. BOLD signal 이라는게 결국은 어떤 자극이나 행동의 이전과 이후의 차이를 보는 거 맞죠? time resolution은 어느정도 되는지 궁금하네요.
    • 2013.01.08 16:28 신고 [Edit/Del]
      BOLD signal 의미는 뇌가 활동하면 산소의 소비량이 증가하고 그 산소를 공급해 주기위해 활동지역에 많은 혈류량을 공급하는데, 이러한 일련의 활동들을 일컫습니다.
      그렇게 되면 말씀하신대로 행동 이전과 이후의 차이를 BOLD signal 변화를 측정하여 나타낼 수있는 것입니다. ^^
      BOLD는 이러한 변화가 산소의 양에 의해 결정되어 붙여진 이름입니다. ^^

      time resolution 은 MR 의 특성과 실험자의 setting 정도마다 다르지만 약 .1~4sec 사이입니다. 저희는 대부분 2~4초 정도를 사용하고 있습니다.
    • 2013.01.08 16:30 신고 [Edit/Del]
      BOLD signal에 대해 더 자세히 코멘트를 달자면 뇌가 활성화 되면서 산소를 소비하는데 이 산소는 헤모글로빈(Hb)에서 공급하게 되죠. 그러게 되면 탈산소헤모글로빈(deoxyhemoglobin : dHb) 됩니다. dHb는 상자성(paramagnetic) 성질을 띄게되어 MRI에서 signal을 낮아지게 합니다.

      그런데 어떻게 산소를 소비하는 영역의 Signal이 더 높게 나타나 저희가 볼 수 있을까요??? 이때 소비하는 산소량에 비해 더 많은 산소량이 공급됩니다. 혈류량을 증가시키는 것이죠.(쓴 것 보다 더 많이 넣어주는 것이죠..^^) 그렇게 되면 활성화 된 영역의 dHb의 농도는 오히려 감소하여 그 영역의 signal은 증가하게 됩니다.

      그 신호 증가를 뇌가 활성화 되는 영역이라 볼 수 있는 것입니다. 이것을 처음 밝히신 분이 Ogawa이 십니다! ^^
  2. 글 잘 읽었습니다. 영상의학의 엄청난 잠재력에 새삼 놀라게 됩니다.
    • 2013.01.08 16:15 신고 [Edit/Del]
      글 읽어주셔서 감사합니다. ^^

      저도 anatomy와 관련된 영상만 생각했는데 이렇게 functional한 면도 알 수 있고, 환자에게 필요한 진단에 따라 다양한 각도로 영상을 촬영하여 볼 수 있다는데 놀라고, 재미를 느끼고 있습니다... ^^

      특히나 MRI 는 영상의학의 꽃이라고 하더라구요... 연구할 분야는 앞으로도 무궁무진 할 것으로 기대하고 있습니다. ^^
  3. 근데 fMRI 같은 경우 따로 장비가 필요하다거나, 혈류가 늘어나는 것을 detection하는 method나 약물을 먹어야 관찰할 수 있는건가?
    • 2013.01.08 16:29 신고 [Edit/Del]
      우선 fMRI를 하기 위해선 MRI를 촬영하는 동안 특정 기능을 수행하여야 합니다. 수행 해야할 지시사항을 알려주기 위헤 stimulation 장비가 필요한데 억대가 넘어가는 장비입니다...^^;;; (스크린을 거울에 비추어 지시사항을 전달 할 수 도 있습니다. 가격이 훨씬 다운 되겠죠? ^^)

      fMRI 촬영을 위해서는 다른 약물은 주입하지 않습니다.
      다만 혈류 변화를 detection 하기 위해 빠른 시간내에 brain 전체를 촬영할 수 있는 fast scan 기법을 사용하고 있습니다.
  4. RYORIN28
    fMRI, BOLD 기법 궁금한 게 많았는데 자세하고 쉬운 설명 감사드려용^^
  5. 비밀댓글입니다
  6. 비밀댓글입니다

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