핵심 기술: 이마에 붙이는 무선 센서로 뇌 수분 변화를 포착하다
국내 연구진이 수면 중 뇌 내부 변화를 집에서 실시간으로 측정할 수 있는 무선 웨어러블 장비를 개발했다. 윤창호 분당서울대병원 신경과 교수 주축의 국내 연구팀과 여운홍 조지아공과대 교수 연구팀이 협력해 개발한 이 장비는 근적외선분광(NIRS) 기술을 적용했다. 이마에 부착하는 유연한 전자회로 기반이라 수면을 방해하지 않으면서 밤새 안정적인 측정을 가능하게 한다.
장비의 기술 사양은 다음과 같다.
- LED 파장: 640㎚, 680㎚, 950㎚ (나노미터 단위)
- 탑재 요소: LED와 광검출기
- 전송 방식: 무선 데이터 전송
뇌척수액의 흐름 패턴, 처음으로 가정에서 연속 측정됨
건강한 성인 4명을 대상으로 16차례의 야간 실험을 진행한 결과, 수면 단계별로 뇌 수분 신호에 명확한 패턴이 나타났다.
- 비렘(NREM) 수면 진입 시: 뇌 수분 신호 증가
- 렘(REM) 수면으로 전환 시: 뇌 수분 신호 감소
- 신뢰도: 뇌파로 확인한 수면 단계 전환 시점과 거의 동시에 변화 포착
이는 뇌척수액이 뇌 조직 사이를 흐르며 아밀로이드 베타 등 노폐물을 제거하는 '아교림프계'의 활동을 직접 관찰한 것이다. 특히 깊은 수면 단계에서 이 활동이 증가하는데, 이 기능이 저하되면 알츠하이머 치매 등 신경계 질환 위험이 커질 수 있다는 연구 결과가 있다.
기존 검사 방식의 한계를 넘어 임상 연구의 새로운 길을 열다
현재까지는 자기공명영상(MRI)을 통해서만 뇌척수액의 흐름을 정밀하게 확인할 수 있었다. 이는 검사실 환경에서만 측정 가능하고, 자연스러운 수면 상태를 반복적으로 관찰하기 어렵다는 치명적 한계가 있었다. 새로운 웨어러블 장비는 이 문제를 해결한다.
기존 방식과의 비교:
- MRI: 검사실 측정만 가능 / 일회성 검사 / 측정 환경이 부자연스러움
- 웨어러블 장비: 가정 측정 / 연속 기록 / 자연스러운 수면 환경 유지
다음 단계 연구와 임상 적용 예상 분야
현재 연구팀은 정상인과 인지장애 환자를 대상으로 데이터를 구축하고 있다. 동시에 진행 중인 후속 연구는 다음을 포함한다.
- 수면무호흡증 치료 효과 평가
- 불면증 인지행동치료 효과 평가
이 장비가 제시하는 '홈케어 형 뇌 모니터링'은 글로벌 바이오·의료기기 시장의 주목 대상이 되었다. 아교림프계의 존재를 세계 최초로 규명한 미국 로체스터대 마이켄 네더가드 교수 연구팀 이후 수면 중 뇌 노폐물 배출과 알츠하이머 관련 단백질 축적의 관련성을 탐구하는 연구가 계속되고 있다.
결론
자는 동안 뇌 노폐물을 청소하는 아교림프계의 활동을 집에서 직접 측정할 수 있게 된 것은 신경과학 연구의 중요한 진전이다. 무선 웨어러블 기술이 MRI의 접근성 문제를 극복하면서 알츠하이머 치매, 수면장애, 인지 저하 등 신경계 질환 연구의 새로운 기초를 마련했다. 이 기술이 임상 현장에서 어떻게 활용될지 후속 연구 결과에 주목할 시점이다.