메이요 클리닉 연구팀, 깨어 있는 상태 호흡에 의한 뇌척수액 순환 증가 인체 연구 확인

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세줄 요약

• 깨어 있는 호흡 훈련, 뇌척수액 순환 증가 확인
• PC-MRI와 생리 분석으로 기전 규명
• 고령층·심혈관 저하 환자 적용 가능성 제시

폴 민(Paul H. Min) 영상의학과 교수(가운데)와 연구팀. 메이요 클리닉 폴 민 교수 연구팀 제공

그동안 수면 중에 주로 활성화되는 것으로 알려졌던 뇌척수액 순환과 뇌 노폐물 배출이 깨어 있는 상태에서의 특정 호흡 훈련을 통해서도 촉진될 수 있다는 인체 연구 결과가 나왔다.

메이요 클리닉(Mayo Clinic) 폴 민(Paul H. Min) 영상의학과 교수 연구팀은 의식이 있는 상태에서의 호흡이 뇌척수액(CSF)의 순유량(Net Flow)을 유의미하게 증가시킬 수 있음을 인체 대상을 통해 확인했다고 밝혔다. 이번 연구 성과를 담은 논문은 세계적인 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 게재됐다.

기존의 뇌척수액 역학 연구는 주로 심장 박동에 따른 맥동(pulsation) 모델이나, 깊은 수면 중에 활성화돼 뇌의 노폐물을 청소하는 ‘글림프(glymphatic) 시스템’을 중심으로 이뤄져 왔다. 즉, 뇌척수액의 실질적인 이동과 대사산물 제거 기능은 수면이라는 특정 생리 상태에 의존한다는 것이 학계의 주된 이해였다. 그러나 폴 민 교수 연구팀은 이번 연구를 통해 수면 상태가 아닐지라도 특정한 호흡 패턴이 두개강 내 압력 환경과 정맥 환류를 변화시켜 뇌척수액의 실제 이동을 직접 유도할 수 있다는 사실을 규명했다.

이번 연구 설계의 특징은 학제적 성격에 있다. 폴 민 교수 연구팀은 유체 흐름 측정 MRI 기법(PC-MRI)을 활용해 뇌척수액의 유체역학적 변화를 정밀 계측했고, 이와 함께 횡격막 움직임과 자율신경계 리듬을 분석해 생리적 기전을 규명했다. 연구에 사용된 호흡 수련 모델은 한국의 석문도문이 제공한 석문호흡(Seokmun Hoheup) 프로그램이다.

논문에서는 호흡이 기계적 경로(정맥 환류 촉진)와 자율신경 경로(호흡성 동부정맥을 통한 심박수 변조)를 통해 뇌척수액 역학 조절을 구조방정식 모델링(SEM) 분석으로 확인했다. 이를 통해 장기간에 걸친 호흡 기술(Respiration Technology, RT) 훈련이 의식적 행위인 호흡을 통해 뇌척수액 순환과 같은 불수의적 생리 기능에 영향을 줄 수 있음을 기술하고 있다.

또한 논문의 디스커션(Discussion) 후반부에서는 뇌척수액 속도가 노화에 따라 감소하는 것으로 알려져 있으며 고혈압이나 정맥 순응성 저하 같은 조건도 뇌척수액 역학을 손상시킬 수 있다고 밝히면서, “호흡 훈련이 특히 심혈관 기능이 저하된 이들에게 뇌척수액 역학을 보완하는 실현 가능하고 유망한 접근이 될 수 있다(These results position respiratory training as a feasible and promising intervention to support macroscopic CSF dynamics, especially in individuals with compromised cardiovascular function)”고 기술했다.



연구진은 이러한 연구 결과가 향후 고령층 뇌 건강 관리와 인지 기능 저하 예방 연구의 변수로 다뤄질 수 있음을 시사하며 후속 임상 연구가 진행되고 있음을 밝혔다.

양승현 리포터