뇌 전기자극술의 효과에 의문을 던진 사체연구
이달 초, 뉴욕시내 힐튼 호텔에서 열린 인지뇌과학 학회에서 뉴욕대학의 지예르지 부즈사키의 발표는 관객들을 혼란에 휩싸이게 만들었습니다. 그것은 단지 그가 200개 이상의 전극이 꽂힌 사체의 머리를 보여주었기 때문만은 아닙니다. 사람들이 당황한 것은, 그가 그 전극들에서 어떠한 신호도 검출하지 못해다고 말했기 때문입니다.
부즈사키와 그의 동료인 헝가리 세게드 대학의 안탈 베레닐은 최근 유행하는, 뇌의 바깥에 교류전류를 흘려 뇌에 자극을 주는 기술을 사체의 뇌를 대상으로 실시했습니다. 안타깝게도, 그들이 심은 전극에서는 어떤 신호도 거의 검출되지 않았습니다. 이들은 두뇌에 흘리는 전류의 90% 이상이 뇌의 피부를 따라 움직이며, 이는 곧 외부전류가 “차폐”되는 것이라고 부즈사키는 말했습니다.
이 독특한 실험은 최근 유행하는, 대상의 이마 외부에 약한 전류를 흘리는 경두개직류자극(tDCS)와 이와 유사한 경두개교류자극(tACS) 기술에 심각한 의문을 가지게 만들었습니다. 아직 이 기술들이 어떻게 뇌에 영향을 끼치는 지는 알지 못합니다. 그러나 이 기술들이 사람들의 기분을 좋게 만들고, 만성 통증을 경감시키거나, 심지어 수학을 잘 하게 만든다는 연구결과도 존재합니다. 이때문에 사람들이 스스로 행복해지거나 머리가 좋아질 수 있도록 직접 자신의 머리에 전기자극을 주는 장비를 만드는 업체들이 생겨나고 있습니다.
그러나 아직 논문으로 발표되지 않은 이번 연구 결과는 뇌의 외부에 주는 전류자극이 뉴런에 어떤 영향을 끼칠 가능성이 크지 않음을 말해줍니다. 오늘날 대부분의 tDCS 와 tACS 는 1~2 mA의 전류를 흘립니다. 그러나 여러 사체를 통한 실험에 의해 부즈사키는 전기총의 충격에 맞먹는 4 mA가 최소 가해져야만이 두개골 내부의 살아있는 뉴런이 신호를 발사할 수 있다고 이야기합니다. 부즈사키는 자신의 머리에 5 mA를 가했을 때 어지러워졌다고 이야기합니다. “위험한 행동입니다.” 그는 집에서 그런 실험을 해서는 안된다고 말했습니다.
뉴욕대학의 뇌과학자이자 심리학자인 데이비드 포에펠은 이번 사체연구가 “tDCS 와 tACS를 지지하는 이들을 분명히 긴장시킬” 것이라고 말합니다. 부즈사키의 연구를 들은 다른 이들은 여전히 두뇌 전기자극이 효과가 있다고 이야기합니다. 단지 어떤 원리로 효과가 나타나는지 모른다는 것입니다. 뉴멕시코 대학의 뇌과학자 빈스 클라크는 실험대상의 뇌에 2mA 의 전류를 30분 간 흘렸을 때, 동영상에서 폭탄이나 스나이퍼 같은 가상의 “위협”을 찾아내는 게임을 학습하는 속도가 두 배로 뛰었다고 말합니다. 비슷한 결과가 여러 실험실에서 나왔습니다. 그는 외부에 가하는 전류의 10% 이하가 뇌의 내부로 들어간다는 사실은 이미 알려진 사실이며 전혀 새로운 것이 아니며, 또 이 사실이 tDCS 가 효과가 없다는 것을 의미하는 것은 아니라고 이야기합니다. “당신도 알다시피 효과가 분명히 있습니다. 10%는 충분한 크기입니다.”
뉴욕시 시립칼리지에서 쥐의 뇌를 잘라 tDCS 와 tACS 의 작용을 연구하는 생의학자 마롬 빅슨은 이 분야의 전문가들은 이미 1~2 mA 의 전류로는 뉴런을 직접 흥분시키지 못한다는 사실을 알고 있다고 말합니다. 그는 이 정도 크기의 전류로도 뉴런이 좀 더 쉽게 흥분하거나 새로운 연결을 만들 수 있을 것이라 믿습니다. 또한 자기장이나 고전류로 뉴런을 직접 흥분시키는 전기경련치료와 달리 tDCS는 활동중인 뇌에 미묘한 변화를 만드는 것이라고 이야기합니다. 그는 죽은 세포와 살아있는 세포의 전도성은 다르며, 따라서 사체를 통해 tDCS 의 효과를 보는 것은 “좋지 않은 선택”이라고 덧붙였습니다.
부즈사키는 살아있는 사람의 피부는 사체의 것보다 더 수분이 풍부하며, 따라서 차폐효과가 더 클 것이라고 예상하고 있습니다. 물론 그 역시 작은 크기의 자극으로도 뉴런이 더 쉽게 흥분하게 만들 수 있을 가능성을 인정합니다. 전기자극은 또한 뉴런에 영양과 산소를 공급하며 병원체로부터 뉴런을 보호하는 부위인 신경교(glia)에 영향을 줄 가능성도 있습니다. 그는 1~2 mA 의 전류가 이 세포들에 어떤 영향을 끼치는지를 더 연구해야 할 것이라고 말합니다.
부즈사키는 그러나 뇌 전기자극이 기억력을 강화한다는 주장은 보다 근거가 많고, 따라서 가능성이 있을지 모른다고 생각합니다. 런던대학의 빈센트 왈쉬는 tDCS 분야에 “기름을 부은 몇몇 논문의 저자로서 하는 말로, 사실 이 분야는 엉터리와 쓰레기 과학의 천국”이라고 말합니다. “이번 연구와 같은 비판적 연구가 꼭 필요합니다.”
(사이언스)