미국 케네디 크리거 연구소(Kennedy Krieger Institute) 연구진들은 건강한 개인이 새로운 도보 패턴을 더욱 신속하게 배울 수
있도록 돕는 비파괴적인 소뇌(cerebellum) 자극법을 발견했다.
발표에 의하면, 이 연구결과는 소뇌 두개골-횡단 직류
자극법(tDCS, transcranial direct current stimulation)이 뇌졸중이나 다른 뇌의 부상을 당한 사람들이 그
이후에 걸음걸이를 배우는 방법을 도와주는 의미 있는 치료 도구가 될 수 있을 것이다. 케네디 크리거 연구소 동작분석 실험실(Motion
Analysis Laboratory) 책임자인 Amy Bastian 박사에 의해 수행된 연구에 의하면, 인체 몸의 움직임 조정과 관련된 역할을
하는 뇌의 일부인 소뇌는 걸음걸이 적응에서 핵심적인 요소이다.
이러한 새로운 연구를 통하여, Bastian 박사와 그녀의 동료는
새로운 걸음걸이 패턴에 대한 적응형 학습에 소뇌의 자극이 어떠한 영향을 주는지를 모색했다. 특히, 그녀의 연구팀은 양극(anode,
positive), 음극(cathode, negative) 또는 중성 극(sham, none)으로의 자극이 이러한 학습 프로세스에 어떠한 영향을
미치는지를 연구했다.
‘우리는 소뇌가 보폭을 넓히고 걷고 그리고 균형을 맞추며 눈이 움직이는데 필수적이라는 사실을 알게 되었다.
이 연구를 통하여, 우리는 사람의 다리를 분리 제어하는 분할 벨트의 트레드밀 운동장치를 이용하여 운동 학습에 소뇌를 직접적으로 자극하는 효과를
시험하고자 했다.’라고 Bastian 박사는 말했다.
오늘 [Neurophysiology](신경 생리학) 저널에 발표된 이
연구는, 소뇌 전체에 걸쳐 두피에 전극을 설치하여 매우 낮은 수준의 전류를 적용하면, 걸음걸이 적응률은 증감된다는 사실을 알려주고 있다.
Bastian 박사의 연구팀은 일련의 분할 벨트의 트레드밀 운동장치 걸음걸이 시험에 53명의 건강한 성인을 연구했다. 벨트가
하나인 트레드밀과는 달리, 분할 벨트는 다른 속도에서 움직이는 2개의 벨트로 구성되어 있다. 분할 벨트 걸음걸이 동안, 하나의 다리는 다른
다리보다 더 빨리 움직이게 되어 있다. 처음에는, 두 다리 간의 조정이 어려운 것이 사실이다.
핵심 실험은 같이 낮은 속도에서
2개 벨트 모두가 움직이면서 2분 동안 걷는 것을 기본으로 하고 있으며, 그 뒤로는 2가지 벨트에서 서로 다른 속도에서 15분간 걷는 것으로
되어 있다. 사람들이 트레드밀 장치에 있게 되면, 연구진들은 균형잡힌 걸음걸이 패턴을 위한 재조정률에 미치는 영향을 평가하기 위해 소뇌의 한쪽
면을 자극했다.
Bastian 박사의 연구팀은, 소뇌 두개골-횡단 직류 자극법(tDCS)이 소뇌에 의존하는 걸음걸이 학습률을
변화시킬 뿐 아니라 특별하게도 양극(anode)이 학습 속도를 높여주고 음극(cathode)이 학습속도를 낮춘다는 사실을 발견했다. 또한,
자극되는 부위가 소뇌의 어느 쪽인가가 중요하다는 사실은 놀라운 일이었다. 더 빠른 트레드밀 운동장치의 벨트 쪽의 다리를 제어하는 측면의 자극만이
적응률을 변화시켰던 것이다.
‘우리가 더 빠르거나 늦게 학습을 제어할 수 있다는 것을 실증화했다는 사실이 중요하다. 이것은 우리가
뇌의 기능과 단지 간섭한다는 의미를 벗어난 것이다. 또한, 우리의 발견은 소뇌 두개골-횡단 직류 자극법(tDCS)이 모터에 의한 걸음걸이
학습법을 이해하고 평가하는데 선택적으로 사용 가능함을 의미하는 것이다.’라고 Bastian 박사는 말했다.
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