바이오산업동향

Neuromodulation device to alleviate tinnitus delivers sounds while an electrode array stimulates the tongue. / ⓒ Scientific American (참고 1)

이명(tinnitus)—귓속에서 윙윙 소리나 웅웅 소리가 지속적으로 나는 현상(참고 2)—은 약 15%의 사람들에게 영향을 미치는 증상으로, 이해하기가 어렵고 치료하기는 더욱 어렵다. 이제 과학자들은 혀 자극—신중히 설계된 소리 프로그램과 병행함—으로 증상을 줄일 수 있으며, 치료받는 동안에는 물론 최대 1년 동안 효과가 지속된다고 보고했다.

"그것은 매우 중요한 연구다"라고 유니버시티 파크 소재 노팅엄 대학교의 크리스토피 세데로스(신경생물학)는 논평했다. "다른 이중자극(bimodal stimulation)—소리와 일종의 전기쇼크를 병행하는 자극 방법—과 함께, 이번 연구결과는 뇌가 '못된 행동을 하는 뉴런'을 다스리는 데 도움이 될 것으로 보인다."

미네소타 대학교 트윈시티스 캠퍼스의 휴버트 림(생물의료공학)은 우연히 '이명(耳鳴)에서 혀가 수행하는 역할'에 주목하게 되었다. 몇 년 전, 그는 뇌심부자극(DBS: deep brain stimulation)이라는 기법을 이용해 환자들(n=5)의 청력을 회복시키는 실험을 하고 있었다. 전극들로 뒤덮인 '연필 크기의 막대'를 환자들의 뇌에 직접 삽입했을 때, 일부 전극이 목표지점을 약간 빗나가는 문제—DBS에서 흔히 발생하는 문제—가 발생했다. 그런데 나중에 그 장치가 뇌에 미치는 영향을 분석할 때, 한 환자—다년간 이명 때문에 고생해 왔던 환자—가 이렇게 외쳤다. "아니 이럴 수가! 이명이 들리지 않아요."

특정한 유형의 이명에서, 환자들은 진짜 소리를 듣는다. 예컨대 귀의 근육이 반복적으로 수축되는 현상이 발생할 수 있다. 그러나 많은 환자들의 경우 뇌(腦)가 범인이다. 즉, 뇌가 '실제로 존재하지 않는 소리'를 듣는 것이다. 그런 경우에 대한 가능성 있는 설명 중 하나는 "청력상실이 뇌로 하여금 '더 이상 들을 수 없는 주파수'를 과잉보상하게 한다"는 것이다.

기니피그를 이용한 후속실험에서, 이명을 없애는 데 가장 적절한 전기 자극 부위가 드러났다. "우리는 귀, 목, 사지 등을 테스트한 결과, 혀(舌)가 최적의 부위라는 결론에 도달했다"고 림은 말했다.

다음으로, 림은 인간에게 눈을 돌렸다. 그의 시험에서, 326명의 이명 환자들은 혓바닥에 작은 플라스틱 조각을 올려놓은 채, 한 번에 1시간 동안 앉아 있었다. 플라스틱 조각 속에 들어 있는 미세한 전극은, 뇌를 광범위하게 흥분시키는—많은 상호 연결된 영역(interconnected region)을 통과하며 활성화시키는—전류를 보내도록 설계되었다. "전기자극은, 입 안에서 팝락스 캔디*가 '쉬익' 소리를 내는 느낌을 준다"고 림은 말했다.

* 압축된 이산화탄소가 주입된 캔디. 캔디를 빨아먹을 때 이산화탄소가 방출되어, 탄산음료와 같은 효과를 낸다.


또한 시험 참가자들은 헤드폰을 착용했는데, 그것은 뇌의 청각계에 더욱 ‘표적 지향적인 신호(targeted signal)’를 보냈다. 각각의 참가자들은 헤드폰을 통해 두 가지 소리를 들었는데, 하나는 신속하게 변하는 일련의 순음(pure tone)들**이고, 다른 하나는 '일종의 전자음악'처럼 들리는 배경소음(참고 3)이었다. "두 가지 소리는 복합적으로 작용한다. 즉, 뇌의 민감도를 높여 주의를 딴 데로 돌림으로써, '이명을 초래하는 활성'을 억제한다. 이로써 뇌는 수많은 것에 관심을 기울이게 된다"라고 림은 설명했다.

** 완전히 단일한 주파수의 소리로, 음색의 특징이 없고 음의 높이도 일정하다. 다양한 순음이 여럿 모이면 복합음이 되며 우리가 보통 듣는 것은 복합음이다.


12주간 치료를 받는 동안, 환자들의 이명 증상은 극적으로 개선되었다. 연구팀의 지시사항을 성실히 이행한 환자의 80% 이상이 효과를 보았는데, 구체적으로 100점 만점의 이명 중증도 점수(tinnitus severity score)가 평균 14점 감소했다. 그리고 12주 동안의 사후 추적 결과, 참가자의 80%가 평균 12.7~14.5 하락한 이명 점수를 유지했다. 연구팀은 이상의 연구결과를 10월 7일 《Science Translational Medicine》에 발표했다(참고 4).

"이번 연구결과는 매우 인상적이다"라고 세데로스는 말했다. "다른 어떤 이중자극 연구보다도 증상의 감소가 클 뿐만 아니라, 장기적인 효과가 처음으로 입증되었다." 2018년 발표된 한 논문에서, 목과 뺨을 단기적으로 자극한 결과 이명 증상이 개선되었다고 보고된 바 있다. 그러나 중증도 점수 하락폭이 겨우 7점이었다. 그리고 현재 임상적으로 검증된 인지행동요법(참고 5)은 일종의 대화요법(talk therapy)으로, 평균적으로 10점 가량의 개선 효과가 있다.

그러나 옥스퍼드 대학교의 빅토리아 바조(신경과학)는, 이번 임상시험에 대조군이 없었다는 점을 지적한다. "대조군이 없으면 진정한 효과를 알 수 없다"고 그녀는 말했다. "이번 연구는 훌륭하지만, 이제 시작일 뿐이다."

 

※ 참고문헌
1. https://www.scientificamerican.com/article/new-tinnitus-treatment-alleviates-annoying-ringing-in-the-ears1/
2. https://www.sciencemag.org/file/tinnitus-sample-tea-kettlemp3
3. https://www.sciencemag.org/file/treatment-samplemp3
4. https://stm.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/scitranslmed.abb2830
5. https://stm.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/scitranslmed.abb2830

※ 출처: Science https://www.sciencemag.org/news/2020/10/electric-shocks-tongue-can-quiet-chronic-ringing-ears