운동이 뇌(신경계)에 미치는 영향 (2). 230716

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운동이 뇌(신경계)에 미치는 영향 (1). 230715

 

 

이전 글에 이어,

 

(2) TMS (transcranial magnetic stimulation) 등으로 인한 전자기 자극이 신경조직에 미치는 영향

 

이 부분은 사실 운동은 아니지만, 물리적 움직임은 아니나, 어떤 의미의 거시적 물리적 자극이 뇌나 척수에 미치는 영향이라고 생각되어 적어본다 (신체를 이루는 것은 ion의 집합체라는 거시적 관점이 있듯이 ㅋㅋ)

 

먼저 배경은 굉장히 전통적인 접근인데,

애초에 neurons의 firing이 전기적인 흐름인 것이 알려지고 부터,

먼 옛날부터 직접 전기 자극을 가하는 것으로 치료적 접근이 수없이 이루어져온 배경이 있었다.

먼 옛날에는 skull을 열고 직접 전기 자극을 가했다고 하고, 최근에는 그 유명한 Courtine lab의 epidural stimulation이라든지 아니면 electrode를 삽입해서 epilepsy 치료에 쓴다든지,

시험적으로 Parkinson 환자 등에 역시 deep brain용 electrode를 삽입해서 modulation을 해본다든지 등등.

즉, 간단하게 말하자면 뇌에 전기적 자극을 가해서 활성화시키거나 조율하거나 하는 방법은 쓰여왔고 효과가 어느 정도 있었다.

 

그러나, 거의 직접적인 전달로만 시도되어 왔는데

'전기적'이므로 그와 관련된 자기장을 이용한 방법으로

TMS라는 Transcranial Magnetic Stimulation을 누군가 개발해서 외적 (non-invasive)으로 가하게 되었는데 역시 효과가 있다는 결과가 관측된다.

 

(https://www.brainsway.com/how-does-it-work/build-deep-vs-traditional-tms/)

 

위의 긁어온 이미지에서도 나와있든 주로 우울증과 같은 증상에서 effect를 보이는 데

최근... 은 아니고 좀 전부터 trauma, degenerative disorders에도 적용을 하고 있다.

 

정리하자면, TMS로 알려진 몇 가지 사실은

• TMS 자극으로 우울증과 같은 증상에 개선 효과가 있다
• TMS 자극으로 Parkinson이나 Alzheimer에 개선 효과가 알려져 임상수행 중이다
• TMS 자극으로 motor function의 개선 효과가 보인다

 

그럼 어떻게? 왜? 라는 점이 이제 문제인데,

위에 적었던 직접적 전기 자극과는 조금 다른 시야도 포함되는 점이 있었다.

 

앞서, [(1) 운동으로 일어난 물리적 자극이 신경조직에 미치는 영향] 의 글에서도 다루었지만,

물리적 자극이 직접적으로 신경세포의 receptor에 영향을 주는 것과 비슷하게

TMS 또한

전자기적 자극이 receptor나 signaling에 영향을 준다는 것이 컨셉이었다 (PI의).

 

(또한, 이러한 점에서 TMS와 운동에 의한 beneficial한 range가 신경계 측면에서 굉장히 겹치는 부분이 있다.)

 

직접적 전기 자극에 의한 intervention과 살짝 다른 점이라면,

직접 전기 자극에 의한 neuron activation이나 plasticity의 조정이 아닌,

cellular mechanism의 변화를 유도하는 것이 가설인 것이다.

 

이 부분에 의해서는 인과관계의 직접적 증명이 상당히 어려운 부분이 있겠지만,

단순히 자극-결과로의 관측만으로 설명하고자 한다.

 

다만, 이전 글과는 달리, TMS와 같은 자극이 receptor에 미치는 영향이 아니라 (그리고 연관되는 우울증이나 기타 GPCR related disease),

신경재생에 대한 scope으로 해석/설명 할 수 있다.

 

 

여기서, 다른 부분들도 있지만, 주목할 만한 것은 TMS 자극에 의하여,

Ras-Raf signaling이 움직인다는 점인데 신경계에서 이들을 움직이는 factor가

대표적으로 BDNF, NGF라는 것을 생각해 보면

앞글인 [(1) 운동으로 일어난 물리적 자극이 신경조직에 미치는 영향] 에서 적었던,

운동에 의한 (또는 그를 mimic한) 전기적 자극에 의해서 증가되는 BDNF, NGF라는 점이 주목할 만한 점으로 생각되게 된다.

 

다만, TMS 같은 전자기적 자극은 BDNF나 NGF로 일어나는 cascade가 아니라,

그 자극 application 만으로 Ras-Raf 가 움직이게 되는 점이다.

이를 매개하는 neuron의 receptor나 sensor가 무엇인지는 아직도 연구 중이다.

 

Piezo처럼 물리적 자극에 의해서 pore가 열리듯이 sensing을 하는 channel이 있어 baroceptor같은 것이 움직인다거나, 차가움 뜨거움을 느끼던가 하는 것처럼

자기장이나 전자기 자극을 sensing하는 무언가

혹은, 세포구조 그 자체에 의해서 main signaling이 움직이게 된다는 것이다.

 

역시 비슷하게, 다른 중요한 scope으로서,

어느 정도의 freq., 어느 정도의 time으로 자극을 (target 부위는 대체로 알려져 있으므로) 주는 것이 standard인지의 과학적 분석이 base부터 이루어지지는 않고 있으므로

이를 구체화하는 것이 중요한 scope에 들어간다.

 

 

요약하자면, TMS로 인한 전자기적 자극이 왜 (데미지를 입은) 신경계에 좋은 영향을 미치는지에 대한 신경 부분만을 생각해 본 접근으로서, 전자기 자극 그 자체로 인한 특정 cell signaling의 activation으로 인하여 partial regeneration, partial plasticity의 촉진이 일어난다고 생각해 볼 수 있다.