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정보통신연구기구(NICT)
첨단연구 -- CiNet (2)
MRI로 뇌 변화 이미지화

뇌 기능을 분석하기 위한 중요한 수단은 fMRI(기능적 자기공명영상)이다. 뇌 정보통신 융합연구센터(CiNet)에는 7T-MRI와 3T-MRI가 합계 4대 있고 인간의 뇌 기능 계측 연구에 풀가동하고 있다. 7T, 3T의 T는 자기장 강도를 나타내는 테슬라의 이니셜이다. CiNet는 fMRI를 활용한 계측 기술 연구를 선행하고 있다.

약 25년 전에 CiNet 오가와 특별고문에 의해 MRI를 활용한 뇌의 기능 계측하는, 즉 뇌의 작은 부분이 어느 정도 작동하고 있는지를 계측하는 수법이 개발되었다. fMRI라 불리는 이 수법은 혈중의 산화형과 환원형의 헤모글로빈을 계측하는 것으로 혈류가 증가해 활발히 활동하고 있는 영역을 밝히는 것이 가능하다.

X선 CT(컴퓨터 단층촬영)과 PET(양전자 단층촬영)과 같은 기기에서는 영상의 농염은 물질의 농도 차이를 나타낸다. 하지만 MRI의 신호에는 물질의 농도만이 아닌 MRI 특유의 패러미터인 완화시간, 물질 확산, 혈액 흐름, 자화율, 산소포화도(특히 혈액), 분자의 전자상태, 온도, 수소 이온 농도(pH) 등 다양한 뇌(신체)의 정보가 담겨 있다.

CiNet에서는 fMRI를 활용하여 뇌의 활동 부위를 추정하는 것만이 아닌 다양한 뇌 안의 물리량 계측에 나서고 있다. 최근 성과가 인간의 뇌 내 온도의 추적이다. MRI 신호에 포함되는 온도 정보의 추출에 성공해, 임의의 뇌 내의 작은 영역(2cm각 정도)의 온도의 시간경과를 계측할 수 있게 되었다.

이로 인해 뇌 내 온도의 장소에 따른 차이와 발열 시의 뇌 내 온도를 평가할 수 있다. 나아가 음료수, 식사, 구강 내의 자극, 뇌 활동 등 일상생활의 행동에서도, 뇌 내 온도가 활발히 변동하고 있는 것을 알게 되었다. 냉수를 마셨을 때에 0.5도C 정도 변화하고 있다. 뇌 활동 저하에 따른 변화가 아닌, 뇌에 흘러 들어온 혈액이 경부에서 차게 식었기 때문이다.

뇌의 온도 변화에서 뇌 활동에 따른 에너지 변화의 계산에도 성공했다. 숙고하여 사용하는 뇌 내 에너지는 몇 와트 정도로 컴퓨터와 비교하면 압도적인 저전력 시스템이다. MRI는 글루탐산 등의 뇌 내 물질측정에도 사용할 수 있는 다기능으로 비할 데 없는 계측 수법이다.

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