[청각연구] 뇌의 유연성은 인공와우 이식 수술로 인한 청력 개선을 앞당길 수 있다

청각 장애가 있는 쥐를 대상으로 한 새로운 연구에 따르면 새로운 상황에 적응하는 뇌의 자연스러운 능력, 즉 신경 가소성을 자극하면 달팽이관 이식이 청력 손실을 얼마나 효과적으로 회복할 수 있는지 개선하는 것으로 나타났습니다. 연구자들은 이 조사가 임플란트 수혜자들이 경험하는 청력 개선의 극단적인 변화를 설명하는 데 도움이 될 수 있다고 말합니다.

 

들어오는 소리를 증폭, 균형, 날카롭게 하는 보청기와 달리 인공와우는 소리를 나타내는 전기 신호를 뇌로 직접 보냅니다.전문가들은 안타깝게도 신호의 의미를 이해하는 데 시간이 걸릴 수 있다고 말합니다. 과거 연구에 따르면 인공와우 사용자 중 일부는 장치를 받은 후 몇 시간 만에 말을 이해하는 반면, 다른 사람들은 그렇게 하는 데 몇 달 또는 몇 년이 걸렸습니다. 그러나 뇌가 이식에 얼마나 빨리 적응할 수 있는지를 결정하는 메커니즘은 명확하지 않았습니다.

 

뉴욕대학교 Langone Health의 연구자들이 주도한 쥐에 대한 새로운 조사에서 포유류 뇌간 깊은 곳의 주요 신경가소성 부위인 코에룰레우스(locus coeruleus) 유전자좌를 자극하면 장치 사용 방법을 배우는 속도가 향상되는지 평가했습니다. 이 조사에 따르면, 이식을 받은 지 불과 3일 만에 추가 자극을 받은 설치류는 정확한 청력이 필요한 작업을 효과적으로 완료할 수 있었습니다. 반면, 자극을 받지 않은 설치류는 최대 16일이 걸렸습니다.

 

"저희 연구 결과에 따르면, 특히  코에룰레우스 유전자좌와 같은 뇌 부위의 신경가소성 차이가 일부 인공와우 사용자의 회복 속도를 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다." NYU Grossman 의대의 의대생이자 연구 주저자인 신경과학자 에린 글레넌 박사의 말입니다.

이전 조사에서 연구팀은 설치류의 코에룰레우스 유전자좌를 전기적으로 자극하면 신경 가소성이 증가하고 뇌의 청각 시스템이 소리를 나타내는 방식이 바뀐다는 사실을 발견했습니다. 그러나 글레논에 따르면 12월 21일자 온라인 저널 Nature에 게재된 이 새로운 연구는 이 뇌 영역을 자극하면 달팽이관 이식 수혜자들의 청력이 향상된다는 사실을 입증한 최초의 연구입니다.

 

이 조사를 위해 연구 저자들은 정상적인 청력 쥐에게 특정 소리를 들은 후 버튼을 누르도록 훈련시키고 다른 톤을 들으면 버튼을 무시하도록 훈련시켰습니다. 귀가 먹은 쥐는 과제를 완료할 수 없었습니다. 그런 다음 인공와우를 이식하고 장치에 의존하여 동일한 과제를 수행하도록 재훈련시켰습니다.

 

이 연구 결과 중 쥐가 임플란트 사용법을 배우면서 유전자좌 코에룰레우스 활동이 극적으로 변화한 것으로 나타났습니다.처음에는 동물이 소리를 듣고 올바른 버튼을 누른 후 음식을 받았을 때 뇌 영역이 가장 활발하게 활동했습니다. 버튼을 누르는 것과 보상을 받는 것을 연관시키는 방법을 배웠기 때문에 대신 소리만 들었을 때 활동이 최고조에 달했습니다. 특히, 이러한 변화가 빠르게 일어날수록 쥐들은 일관되게 더 빠르게 작업에 성공했습니다.

 

"저희 연구 결과에 따르면 코에룰레우스의 신경 가소성 개선이 인공 달팽이관 이식 수술의 효과가 더욱 빨라지고 강화될 수 있습니다." NYU Langone의 신경 과학 및 생리학과에서 스커볼 재단 유전학 교수로 재직 중인 신경 과학자이자 연구 공동 수석 저자인 로버트 프롬케 박사의 말입니다.

 

Froemke는 팀이 다음으로 침습적 수술이 필요 없는 인간의 뇌 영역을 자극하는 방법을 모색할 계획이라고 말했습니다. 

 

또한, NYU Langone의 이비인후과-두경부외과에서 청각과학의 노엘 L. 코헨 교수와 공동저자인 마리오 스비르스키 박사는 "우리의 목표는 유전자좌 코에룰레우스를 활성화하는 것이므로 뇌 영역을 트리거하는 데 사용할 수 있는 비침습적 메커니즘을 결정해야 합니다." 라고 말합니다.

 

또한, 그는 쥐의 청력은 간단한 작업에서 간단한 소리를 사용하여 검사되었지만, 인간은 시끄러운 환경에서 미묘한 말투에 반응해야 한다고 경고합니다. 그는 관련될 수 있는 다른 뇌 영역에 대한 추가 연구가 필요하다고 말합니다.

 

*게시 및 출처 : ScienceDaily / NYU Langone Health / NYU Grossman School of Medicine

 

 

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