연구배경

파킨슨병은 흑색질의 도파민 결핍과 선조체-시상-대뇌 및 소뇌-시상-대뇌 회로의 교란으로 다양한 운동증상이 생기는 질환이다. 약물치료는 초기에 운동증상의 호전이 효과가 있으나 병이 진행함에 따라서 그 효과가 감소하게 된다. 반복적인 경두개 자기 자극(repetitive transcranial magnetic stimulation, rTMS)이 파킨슨병의 운동 증상 개선에 도움이 된다는 보고가 꾸준히 되어오고 있다. 이는 기능적 또는 구조적으로 연결된 뇌의 영역에 흥분성 또는 억제성 자극을 줌으로써 신경 활동을 조절할 수 있게 한다. 특별히 보조 운동 영역(supplementary motor area, SMA)은 운동 네트워크에 필수적인 신경 구조로, 이 영역에 rTMS를 적용하였을 때에 파킨슨병이 호전된다는 보고가 되어오고 있다. 그러나 어떤 연구는 고주파 자극이 효과가 있다고 보고하였고 다른 연구는 저주파 자극이 효과가 있다고 보고하였다.

실험 방법

29명의 파킨슨병 환자를 대상으로 10 Hz의 rTMS 또는 가짜 (sham) rTMS를 SMA 영역에 10일간 시행하였고 rTMS 시행 전후로 기능적 자기공명영상을 촬영하였다. 24명은 실제 rTMS를 받았고 5명은 sham rTMS를 받았다. 운동기능은 통합된 파킨슨병 척도 검사 파트3으로 평가하였고, 비운동증상은 비운동증상척도로 평가하였다. rTMS는 10일동안 10번의 세션으로 수행되었고 SMA 지역에 자극이 가해졌다. 각 세션에서 5초 동안 10 Hz의 rTMS가 매분 반복되어 20번 수행되었다 (즉, 20분 동안 총 1000번의 pulse). rTMS를 통하여서 통합된 파킨슨병 척도 검사 파트3의 총점이 30% 이상 감소하는 경우를 반응군으로 정의하였고 이에 따라 13명은 반응군, 11명은 비반응군으로 분류되었다. 뇌의 기능적 연결성을 통해 얻은 기능적 자기공명영상 데이터를 분석하여서 자발적인 신경 활동성을 나타내는 fractional amplitude of low-frequency fluctuations(fALFF)를 계산하였다.

결과

rTMS 시행 후에 통합된 파킨슨병 척도 검사 파트3 총점 및 강직, 서동증, 축 증상, 떨린 점수 모두에서 유의미한 감소가 관찰된 반면, sham rTMS를 받은 5명은 파킨슨병 척도 검사 파트3 총점 및 하위 점수의 호전을 보이지 않았다. rTMS에 반응을 보인 13명과 반응을 보이지 않은 11명 간의 기저 인구학적, 임상적 및 신경심리학적 특징의 차이는 없었다. 비반응군에 비하여서 반응군은 특별히 서동증 점수에서 큰 호전을 보였다.

기능적 자기공명영상을 통하여서 rTMS 전후로 자발적 신경 활성도를 비교하였을 때, 반응군은 좌측 소뇌와 양측 시상에서 fALFF의 유의미한 증가를 보였다. 반면에 비반응군은 양측 postcentral gyrus, 우측 precentral gyrus, 우측 superior frontal gyrus에서 fALFF의 감소를 보였다. 임상증상과의 연관성을 보았을 때, 통합된 파킨슨병 척도 검사 파트3의 호전은 좌측 소뇌와 우측 postcentral gyrus의 fALFF의 변화와 상관관계를 보였고, 특히 서동증의 경감과 뚜렷한 연관성을 보였다.

고찰

이 연구는 SMA에 대한 rTMS가 파킨슨 운동증상, 특히 서동증의 개선을 가져온다는 것을 발견하였다. 또한 증가한 소뇌의 신경 활동성이 rTMS 치료에 대한 운동 증상의 호전에 소뇌의 활성도가 중요하다는 증거를 제시하였다.