시간 간섭 뇌 자극술을 이용한 운동 피질 자극의 정량적 분석: 전기생리학 및 영상 기반의 동물 실험 연구

Abstract

시간 간섭 뇌 자극술(Temporal Interference Stimulation, TIS)은 두 개의 고주파 전류장을 간섭시켜 심부의 뇌 구조를 비침습적 으로 타겟하여 자극할 수 있는 신경조절(Neuromodulation) 기술이다. TIS 는 기존의 경두개 전기자극(tES)이나 자기자극(TMS) 와 비교하여 공간해상도가 우수하고 심부 뇌 영역에 선택적으로 접근할 수 있는 장점이 있다. 현재까지 TIS 관련 연구들은 시뮬레이션 및 제한된 행동 실험을 통해 심부 뇌 활성화 가능성을 입증해왔지만, 실제 운동 시스템에서의 정량적 검증은 부 족한 상황이다. 본 연구에서는 TIS 가 운동 피질을 자극하고 이에 따른 운동 반응을 유도할 수 있는지를 정량적 지표를 통해 분석하고자 하였다. 설치류 모델을 활용하였으며 최소침습적 절개를 통해 운동피질의 좌표를 추정하였다. 또 하지 근육에서 측정된 근전도(EMG) 신호와 카메라를 통해 촬영된 RGB 이미지 데이터 분석을 통해 운동반응의 크기와 빈도, 반복 자극에 대한 반응 특성 등을 정량분석 하였다. 본 연구는 TIS 의 자극 파라미터와 운동반응 간의 상관관계를 규명하고, 비침습적으 로 운동피질 회로를 선택 자극하는 기술적 가능성을 제시하였다. 이 결과는 향후 TIS 를 기반으로 한 운동 재활, 신경조절 치 료, 뇌-기계 인터페이스 응용 등의 전임상 및 임상 연구를 위한 기초자료가 될 수 있다.