[더파워 유연수 기자] 자가 수면 중 치매 유발 물질인 ‘아밀로이드 베타’ 등 뇌 속 노폐물이 제대로 배출되고 있는지를 실시간으로 확인할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 이 기술은 향후 치매 조기 진단은 물론, 뇌 건강 관리까지 혁신적인 전환점을 마련할 수 있을 것으로 기대된다.
분당서울대병원 신경과 윤창호 교수와 KAIST 전기·전자공학부 배현민 교수 공동 연구팀은 세계 최초로 수면 중 뇌 노폐물 배출 경로인 ‘아교임파계(Glymphatic System)’ 활동을 실시간으로 정량 분석할 수 있는 무선 근적외선 분광기(NIRS) 기반 비침습 측정 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.
아교임파계는 수면 중 뇌척수액이 뇌 조직을 씻어내고 불필요한 노폐물을 체외로 배출하는 시스템으로, 알츠하이머병을 유발하는 아밀로이드 베타 제거에 핵심적인 역할을 한다. 그동안 동물실험을 통해 그 존재와 기능은 밝혀졌지만, 인간을 대상으로 한 실시간 비침습적 분석은 어려웠다.
연구팀은 수면 전 과정에서 뇌 수분 변화를 연속적으로 측정할 수 있도록 ‘925nm 파장’의 근적외선을 활용하는 무선 장비를 이마에 부착해 실시간 측정을 가능케 했다. 측정된 수분량 중 혈류량의 영향을 제거하는 알고리즘을 적용해, 뇌척수액 흐름과 직접적으로 연관된 수분 변화를 정밀 분석할 수 있도록 했다.
연구에는 건강한 성인 41명이 참여했으며, 각성 상태에서 비렘수면(NREM)으로 이행하는 동안 전두엽의 수분량이 유의미하게 증가한 것으로 나타났다. 특히 수면 직후 첫 깊은 수면 단계에서 뇌 수분량 증가가 가장 두드러져, 뇌 청소 작용이 수면 초반에 집중된다는 점을 입증했다. 이는 동물 실험 결과와도 일치하며, 수면 구조와 뇌 건강의 연관성을 규명하는 데 중요한 단서가 될 것으로 보인다.
윤창호 교수는 “이번 연구는 수면 중 뇌 노폐물 배출 활동을 정량화해 실시간으로 분석할 수 있는 기반 기술을 확보한 세계 최초의 사례”라며 “향후 퇴행성 뇌질환의 조기 진단과 개인 맞춤형 수면 치료, 뇌 건강 관리에 널리 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구 결과는 국제뇌혈류대사학회 공식 학술지 Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism에 게재됐다. 연구진은 향후 해당 기술을 가정용 웨어러블 뇌 건강 모니터링 장비로 상용화하는 방안도 추진 중이다.
