가상현실·MRI로 환각 유도…뇌 속 'GPS 세포' 움직였다

문혁준 KIST 바이오 연구팀

위치 이동 않고 신체 자극 통해
격자세포 변화 이끄는 데 성공

정신·신경질환 치료에 도움될 것

자신이 처한 위치와 상황에 맞지 않는 황당한 발언을 하는 것을 두고 정치권 등 세간에서는 ‘유체이탈 화법’이라고 말한다. 유체이탈을 학술적으로 표현하면 자기상환시(자기 위치 환각)라고 한다. 자신을 외계에서 마치 제3자처럼 느끼는 환각인데, 주로 정신질환자들에게서 나타나는 증상이다.

인간의 뇌엔 자신이 처한 위치를 인식하는 위치정보시스템(GPS) 기능을 담당하는 세포가 있다. 주로 해마에 분포하는 격자세포다. 사람이 특정 장소로 이동하는 동안 그 경로를 따라 뇌 속 격자세포들이 차례로 활성화된다. 격자세포는 해당 공간(좌표) 내에서 일어난 사건들을 기억할 때도 중요한 역할을 하는 것으로 알려졌다.

문혁준 한국과학기술연구원(KIST) 바이오닉스연구센터 선임연구원 연구팀은 올라프 블랑케 스위스 로잔연방공대 교수 연구팀과 함께 다중감각 가상현실(VR) 기술 등을 이용해 자기상환시를 유도하고, 이때 나타나는 뇌 속 격자세포 변화를 관측하는 데 성공했다고 19일 밝혔다. 기존에 격자세포 연구는 두개골을 열고 전극으로 세포를 자극해 활성을 연구하는 방법밖에 없었다.

연구팀은 인체를 대상으로 자기공명영상(MRI) 호환 VR 등을 사용해 여러 위치와 방향으로 자기상환시를 유도했다. MRI 호환 VR은 MRI 스캔을 하면서 VR 효과를 주는 기술이다. 이 과정에서 격자세포의 변화를 분석한 다음 이를 각 피험자의 환각 경험 설문조사 결과와 비교·대조했다. 설문 결과는 MRI 신호 데이터와 일치했다. 환각을 느꼈다고 응답한 피험자의 경우 VR 조작 수준과 격자세포 활성에서 유의미한 정비례 관계가 나타났다. 임상시험은 스위스 느샤텔병원이 담당했다.

KIST 관계자는 “여러 신체 감각 자극만으로 자기상환시와 격자세포 활성을 유도할 수 있다는 사실을 임상시험으로 처음 입증했다”며 “다양한 정신질환이나 신경질환으로 인한 환각 증상을 완화할 치료법 개발에 기여할 것”이라고 말했다. 과학기술정보통신부와 스위스 국립과학재단의 지원을 받은 이번 연구 성과는 국제학술지 미국 국립과학원회보(PNAS)에 실렸다.

이해성 기자 ihs@hankyung.com