Based on advances in biotechnology and neuroscience, neuromodulation is poised to gain clinical importance as a treatment modality for psychiatric disorders. In addition to old-established electroconvulsive therapy (ECT), clinicians are expected to understand newer forms of neurostimulation, such as...
Based on advances in biotechnology and neuroscience, neuromodulation is poised to gain clinical importance as a treatment modality for psychiatric disorders. In addition to old-established electroconvulsive therapy (ECT), clinicians are expected to understand newer forms of neurostimulation, such as deep brain stimulation (DBS), vagus nerve stimulation (VNS), repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS), transcranial direct current stimulation (tDCS) and transcranial alternating current stimulation (tACS). Given the growing interest in non-invasive neuromodulation technologies, clinicians may seek sufficient information about neuromodulation to inform their clinical practice. A growing literature suggests that applications of non-invasive neuromodulation have evidence particularly for indications where treatments are currently insufficient, such as drug-resistant depression. However, positive neuromodulation studies require replication, and the precise interactions among stimulation, antidepressant medication, and psychotherapy are unknown. Further studies of long-term safety and the impact on the developing brain are needed. Non-invasive neuromodulatory devices could enable more individualized treatment. However, do-it-yourself (DIY) stimulation kits require a better understanding of the effects of more frequent patterns of stimulation and raise concerns about clinical supervision, regulation, and reimbursement. Wide spread enthusiasm for therapeutic potential of neuromodulation in clinical practice settings should be mitigated by the fact that there are still research gaps and challenges associated with non-invasive neuromodulatory devices.
Based on advances in biotechnology and neuroscience, neuromodulation is poised to gain clinical importance as a treatment modality for psychiatric disorders. In addition to old-established electroconvulsive therapy (ECT), clinicians are expected to understand newer forms of neurostimulation, such as deep brain stimulation (DBS), vagus nerve stimulation (VNS), repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS), transcranial direct current stimulation (tDCS) and transcranial alternating current stimulation (tACS). Given the growing interest in non-invasive neuromodulation technologies, clinicians may seek sufficient information about neuromodulation to inform their clinical practice. A growing literature suggests that applications of non-invasive neuromodulation have evidence particularly for indications where treatments are currently insufficient, such as drug-resistant depression. However, positive neuromodulation studies require replication, and the precise interactions among stimulation, antidepressant medication, and psychotherapy are unknown. Further studies of long-term safety and the impact on the developing brain are needed. Non-invasive neuromodulatory devices could enable more individualized treatment. However, do-it-yourself (DIY) stimulation kits require a better understanding of the effects of more frequent patterns of stimulation and raise concerns about clinical supervision, regulation, and reimbursement. Wide spread enthusiasm for therapeutic potential of neuromodulation in clinical practice settings should be mitigated by the fact that there are still research gaps and challenges associated with non-invasive neuromodulatory devices.
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문제 정의
하지만 다양한 뇌자극술의 임상적용에 대한 포괄적인 고찰과 논의는 여전히 부족한 편이다. 이에 본고에서는 다양한 뇌자극술을 개관하고, 연구 및 임상적용에 관련된 문제점과 가능성을 함께 살펴보기로 한다.
가설 설정
9) 최근에는 두피의 양쪽 모두에 전극을 부착하는 기존 방식의 양측성 ECT보다 한쪽에만 전극을 부착하는 단측성 ECT가 기억장애 부작용이 적은 것으로 보고되어 더 선호되는 편이다.10)단측성 ECT에서 전극은 주로 학습 및 기억과 관련한 뇌 영역의 반대쪽인 오른쪽 두피에 부착한다.
또한 목소리 변화 또는 목쉼, 운동 시 호흡곤란 및 연하통 등도 생길 수 있다.18) 장기적 부작용에 대해서는 명확하게 확인된 바 없다.
일부 연구에서는 rTMS 자극 이후 작업기억 능력의 호전을 보였으나, 공간 작업기억 능력의 저하가 나타나는 등 인지기능의 균형(trade-off) 효과를 보이기도 했다.21) rTMS의 장기적 부작용에 대해서는 아직 알려진 바가 별로 없다.
제안 방법
DBS는 신경외과와의 협업이 필수적이다. 먼저 모발을 제거하고, 정위좌표틀(stereotactic frame)에 머리를 고정시킨 후, 뇌의 magnetic resonance imaging(이하 MRI)을 촬영하여 수술 시에 전극의 위치를 확인한다. DBS의 전극을 삽입하는 수술 중에 신경외과 의사는 부분마취 상태로 의식이 있는 환자에게 부작용 여부를 묻고, 자극에 대한 피드백을 확인한다.
성능/효과
하지만 당시 임상시험설계가 현재의 엄정한 기준에 부합하지 못하고, 부적합한 맹검 및 편향된 보고의 가능성이 있다.22) 비교적 최근에 시행된 몇몇 무작위 대조군 연구의 항우울 효과와 항불안 효과는 일관되지 않았다.23)24)
7) 하지만 ECT는 위험에 대한 편견이 심하여 필요한 환자들에게 제대로 처방되지 못하는 경향이 있다.8) ECT를 시행하려면 적용 중에 환자가 움직이지 못하도록 먼저 마취제를 투여하고 근이완제를 투약해야 한다. ECT 적용은 정신건강의학과 의사, 간호사뿐 아니라 마취통증의학 전문의가 포함된 팀으로 진행되며 시술 내내 환자의 호흡, 맥박, 혈압을 모니터링한다.
VNS는 본래 뇌전증(epliepsy)을 치료하기 위해 고안되었다. VNS의 미주신경 자극은 기분 조절과 관련된 뇌 영역에 영향을 미쳐 특히 우울과 같은 기분장애 증상을 경감시키는 효과가 있었다.15) VNS의 전기자극은 serotonin, norepinephrine, GABA, 그리고 glutamate 등과 같이 기분과 관련된 특정 신경전달물질의 방출량과 농도 수준을 변화시키는 것으로 알려져 있다.
그러나 보다 분명한 신경생리적 치료기전 확립과 정확한 목표 부위의 자극효과 규명이 전제되어야 한다. 셋째로, 뇌신경과학의 발전이 뇌자극술 적용의 바탕이 되었지만, 뇌자극술을 이용하여 정신질환의 신경학적 이해의 진전을 도모할 수 있다. 뇌자극술에 따른 뇌 조절 효과를 이용하여 드러나지 않았던 신경계의 문제를 확인할 수 있게끔 만들 수도 있으며, 이러한 과정을 통해 질환의 신경생리학적 지표의 검출이 용이해질 수 있다.
45)46) tACS는 이러한 이상 뇌 진동을 조절하여 치료효과를 기대할 수 있다. 정상군을 대상으로 10 Hz 주파수의 교류 자극을 주었을 때, 10 Hz 전후의 알파파의 활동성이 증가되며, 이와 관련된 인지의 유의한 변화가 확인되었다.47) 또한 유사한 방식으로 세타파48)나 감마파49) 등 다양한 주파수의 교류전류를 주었을 때도 인지 개선효과가 일관되게 보고되었다.
30)31) 초기연구는 주로 운동중추에 대한 자극이 주를 이루었고, 이후 전전두엽 등 다양한 부위가 포함되었다. 정신과 영역에서 tDCS는 주요 우울장애 환자들에서 가장 많이 연구가 시행되었는데, 비교적 일관되게 긍정적인 치료효과를 보였다.32) 약물남용장애33)34) 및 치매35) 등 몇몇 다른 정신과 질환에서도 임상연구가 시도되었으나 치료효과가 없거나 미미하였다.
후속연구
tDCS와 같이 적용이 간편한 전기자극 기기에 대한 연구가 활발하나, 항우울효과 외에는 임상적 효과와 안정성에 대한 근거는 아직 충분하지 않다. 뇌자극 기기의 자가 적용의 위험을 고려하여 향후 뇌자극 기기의 적용과 판매에 대한 제도적 규정과 임상 가이드라인, 그리고 사회적 함의가 요망된다. 비침습적 뇌자극술은 정신질환에 대한 새로운 치료적 대안으로써의 가능성이 높기 때문에 부작용을 최소화하고 치료적 효용을 높이기 위한 많은 연구와 관심이 필요하다.
뇌자극술의 장기적 안정성 및 효과 역시 충분히 확인되지 못했기 때문에 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다. 또한 여전히 뇌가 발달하고 있는 소아나 청소년, 또는 연령이 높은 대상에게 적용할 때 생길 수 있는 문제점도 면밀히 검토해야 한다.
뇌자극술의 장기적 안정성 및 효과 역시 충분히 확인되지 못했기 때문에 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다. 또한 여전히 뇌가 발달하고 있는 소아나 청소년, 또는 연령이 높은 대상에게 적용할 때 생길 수 있는 문제점도 면밀히 검토해야 한다. 이를 위해 전임상 연구와 동물 모델을 이용한 연구를 통해 충분한 안전성이 확보되어야 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
ECT란 무엇인가?
ECT는 가장 오래된 뇌자극술로 1930년대에 처음 개발되었다.6) ECT는 뇌에 강한 전류 자극을 가하여 경련을 유발함으로써 심한 정신질환의 증상을 호전시키는 방법이다. 약물치료나 정신 치료로는 치료반응을 잘 보이지 않거나 응급상황 혹은 빠른 치료가 필요한 경우에 한하여 주로 사용된다.
전기경련요법의 침습적인 방법과 비침습적인 방법으로는 무엇이 있나?
가장 오래되고 잘 연구된 뇌자극술은 전기경련요법(electroconvulsive therapy, 이하 ECT)이다.1) 다소 침습적인 방법으로 뇌심부자극술(deep brain stimulation, 이하 DBS), 미주신경자극술(vagus nerve stimulation, 이하 VNS) 등이 있다. 비침습적인 방법으로는 반복적 경두개자기자극술(repetitive transcranial magnetic stimulation, 이하 rTMS), 경두개직류전기자극술(transcranial direct current stimulation, 이하 tDCS) 등이 많은 관심을 받고 있다. 뇌자극술은 약물 치료 및 정신 치료와 병행하여 적용하는 것도 가능한데, 환자의 의학적 상태나 요구 등을 고려해 치료자가 판단하여 결정한다.
뇌자극술이란 무엇인가?
뇌자극술(brain stimulation)은 전기나 자기와 같은 에너지장을 이용한 자극으로 뇌신경계의 기능을 바꾸는 방법이다. 전극을 뇌 심부에 심거나, 전극을 두피에 부착하거나, 두부를 자기장에 노출시키는 등 자극방법은 다양하다.
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