[쿠키뉴스 포항=성민규 기자] 포스텍 물리학과 김승환, 정우성 교수 연구팀이 서울아산병원 노규정 교수팀과의 공동연구에서 다채널 뇌파의 상호작용 분석을 통해 마취 중 의식 소실과 회복의 신경과학적 메커니즘을 밝혀냈다.
특히 전신마취 환자 뇌파의 다양한 리듬의 시간적 변화를 분석, 마취에서 회복되는 과정의 의식 깊이와 수준을 수치화하는 데 성공해 보다 정확한 모니터와 대응이 가능하게 됐다.
포스텍 물리학과 이헌수 박사(현 미시간대 재직)는 "물리학의 엔트로피(무질서도) 개념을 도입해 뇌파 채널 간 위상 관계 변화의 다양성을 정량적으로 측정했다"며 "뇌 연구의 기존 방법론에서 더 나아가 마취 심도까지 연결한 것은 처음으로 이미 알려진 지표보다 더 정확하게 마취 후 의식 소실 과정을 보여준다"고 설명했다.
연구팀은 96명의 환자에게 마취제를 이용해 임상 실험한 결과 마취 후 환자의 뇌파가 엔트로피 지표에 맞게 현격하게 감소하는 것을 확인했다.
다른 투약 실험에서도 엔트로피 지표와 의식 수준이 밀접하게 상호 연관된다는 사실을 밝혀냈다.
이 연구 결과에 기초해 위상지연 엔트로피 지표를 활용한 마취 심도 진단 장비를 포스텍, 서울아산병원, 국내 기업이 현재 공동 개발하고 있다.
연구를 주도해 온 포스텍 김승환 교수는 "기초연구로부터 시작해 응용개발, 임상까지 우리 고유의 기술에 기초한 국산 장비로 새 의료시장을 개척할 길이 열렸다"며 "후속연구를 통해 뇌의 신비에 계속 도전하겠다"고 밝혔다.
한편 이번 공동연구는 뇌과학 분야의 저명한 국제학술지인 '휴먼 브레인 맵핑' 9월호에 게재될 예정이다.
□용어설명
위상지연 엔트로피(PLE)=뇌파는 두피 표면에서 흔히 측정되는 복잡한 리듬이 혼재된 전기 신호다.
보통 두피에 위치한 다수 센서에 해당된 채널을 통해 다채널 뇌파 신호를 측정해 다양한 수치적 분석을 하게 된다.
PLE는 두 개 채널 신호의 리듬 간에 앞서거나 뒤서거나 하는 위상 차이를 계산해 이런 위상 관계의 시간적 변화 패턴의 다양성을 엔트로피화 한다.
엔트로피가 높으면 다양성이 커지며 엔트로피가 낮으면 다양성이 낮다.
