가상현실(VR)이 알츠하이머 및 기타 기억 장애를 치료하는 데 도움이 될 수 있을까?
네이처 뉴로사이언스(Nature Neuroscience) 저널에 발표된 새로운 연구에 따르면 VR은 뇌 리듬을 높이거나 제어하고 신경 역학, 배선 및 가소성을 변경하는 데 사용할 수 있다. 이것은 전 세계적으로 4천만 명 이상의 사람들에게 영향을 미치는 질병인 알츠하이머를 더 잘 치료할 수 있는 능력에 영향을 미칠 뿐만 아니라 뇌가 어떻게 작동하는지에 대한 더 깊은 통찰력을 제공한다. 연구 결과와 학습과 기억을 향상시키는 VR의 능력에 대해 논의하겠다.
연구 현장 설정
쥐들이 짧은 대들보 아래로 달려갔고 때때로 분수대에서 멈추었을 때, 그들의 뇌는 뭔가 잘못되었다는 것을 알았다. 당신의 삶의 이야기를 기록하는 뇌 영역인 해마 내부에서 뉴런은 그 영역을 휩쓸고 있는 이상한 유형의 전기파를 촉발시켜 정상적인 리듬을 변경한다.
이 쥐들은 VR 환경에서 뛰어다니고 있었다. 이 환경은 너무 풍부하고 생생해서 쥐들이 "뛰어들고 즐겁게 게임하는 것을 좋아한다."고 캘리포니아 대학 로스앤젤레스의 Mayank R. Mehta 박사이자 이 연구의 선임 저자는 말했다.
놀랍게도 쥐의 뇌는 우리가 배우고 기억하고 알츠하이머와 같은 기억 장애를 치료하는 방법에 영향을 줄 수 있는 독특한 활동으로 VR에 반응했다. Mehta 박사가 말했듯이 "이것은 엄청난 잠재력을 가진 새로운 기술이다 ... 우리는 새로운 영역에 진입했다."
뇌의 전기적인 바다
뇌가 지구라면 뇌 영역은 개별 국가 또는 영토이다. 뇌 영역 내에서 뉴런은 종종 지역 문제를 다루는 "정부"를 형성한다. 예를 들어, 시각 피질에는 우리가 보는 것을 점차적으로 처리하는 여러 층이 있다. 운동 피질은 근육의 각 부분이 움직이는 방식을 제어한다. 해마는 우리가 우주에 있는 위치, 차와 열쇠를 어디에 두고 왔는지에 대한 기억과 "내가 마지막으로 휴대전화를 본 게 언제죠?"와 같은 질문을 처리한다.
그러나 여러 뇌 영역을 하나로 모으기 위해 뇌에는 트릭이 있다. 다른 영역에서 진동하는 전기파이다. "신경 외교관"으로서 이 파동은 뇌 전체에 엄청난 양의 정보를 전달하여 멀리 떨어진 신경 활동을 조정하고 각 영역이 같은 페이지에 있도록 한다.
4가지 주요 유형의 뇌파는 진동하는 속도에 따라 구분된다. 이는 기상 조건에 따라 파도가 해안에 충돌하는 빈도와 유사하다.
들어본 적이 있을 것이다.
예를 들어 베타파는 집중하고 집중할 때 뇌를 지배한다. 알파파는 소파에 앉아 따뜻한 차를 마실 때이다. 다른 뇌파는 알츠하이머 치료제로 테스트되었으며 뇌 영역을 연결하는 대사일 뿐만 아니라 잠재적인 국경 없는 의사회를 위장한 것으로 나타났다.
그러나 기억 연구자에게는 세타파가 핵심이다. 이것은 당신이 백일몽을 꾸거나, 훌륭한 달리기의 한가운데에, 또는 완전히 편안한 마음으로 샤워를 할 때 뇌에서 불꽃을 일으키는 비교적 느린 파동이다. 해마를 휩쓸고 지나가는 세타파는 아이디어의 흐름, 즉 "샤워하는 생각"을 하기 쉬운 뇌의 상태를 유발한다. 이 상태는 배우고 암기하는 우리의 능력에 매우 중요하다. 그것은 또한 이상하고 새로운 것에 적응하는 뇌의 능력인 가소성의 핵심이다.
세타파는 다른 뇌파와 함께 작용하여 알츠하이머 병에서 종종 잃어버린 개인 기억을 회상하도록 도와준다. "그 리듬이 그렇게 중요하다면 새로운 접근 방식을 사용하여 더 강하게 만들 수 있을까?" 메타가 물었다. "다시 조정할 수 있을까?"
가상현실로 들어가기
그렇다면 VR은 이것과 어떤 관련이 있을까? 답은 다음과 같다.
세타파는 종종 해마를 휩쓸어 우주와 관련된 것을 기억하거나 공간을 탐색하는 방법을 기억하는 데 도움이 된다. 해마와 그 뉴런에 대한 연결이 점차적으로 손상됨에 따라 "알츠하이머병 환자가 길을 잃는 경향이 있는 이유"라고 Mehta는 말했다.
VR은 가상 공간에서 해마를 "재훈련"시킬 수 있는 전체 경험의 세계를 열어준다. 저자들은 세타파를 활용함으로써 치매 환자의 인지 손상을 완화할 수 있을 것이라고 추측했다. 그러나 그것은 모두 이론이다. 첫 번째 단계는 뇌가 VR에 어떻게 반응하는지 알아내는 것이었다.
팀은 먼저 이상한 계곡에 뛰어들지 않고 가능한 한 현실 세계에 가깝게 보이는 가상 환경을 구축했다. 그리고 (불행히도) 아니다, 쥐는 초소형 설치류 VR 헤드셋을 착용하지 않았다. 오히려 설정은 하우징 내부에 투영되었다. 그것은 7피트 길이의 활주로를 가지고 있으며, 뚜렷한 색채 띠와 환경의 단서가 있다. 해변가, 산타클로스 유형의 광대 집 장식을 생각해보라.
기발한 방법으로 팀은 VR 세계를 완전히 모방한 실제 플레이펜을 구축하여 VR과 현실 세계 사이에서 쥐의 두뇌가 어떻게 반응하는지 확인했다.
최대 7마리의 쥐에게 연구팀은 전기 활동을 모니터링하기 위해 해마의 양쪽에 각각 사람의 머리카락 너비보다 훨씬 작은 1,000개 또는 그 이상의 전극으로 구성된 하이퍼드라이브를 이식했다. 이전 연구와 유사하게 쥐가 VR과 실제 트랙 모두에서 달릴 때 팀은 해마에서 세타파를 보았다.
그러자 이상해졌다. 쥐가 VR에서 더 빨리 달렸을 때(설치류는 달리기를 좋아함) 해마는 정상적인 세타파의 절반 정도 느린 독특한 패턴으로 물결치기 시작했다. 저자는 이것을 전에 거의 볼 수 없었던 " 에타 밴드"라고 불렀다. 에타는 내부 Fitbit처럼 작동하여 쥐가 달리고 있을 때만 온라인 상태가 되지만 소파 포테이토 모드로 전환되면 사라진다.
VR에 맞게 조정됨
에타 파동은 제쳐두고 VR에서 달리는 쥐도 현실 세계에서 달리는 쥐에 비해 세타 파동을 증폭시켰다. "우리는 VR 경험이 세타 리듬 향상에 미치는 엄청난 효과를 보고 깜짝 놀랐다."라고 Mehta가 말했다.
처음으로 VR은 해마에서의 처리가 일상 생활에서와 다르게 발생하게 한 것 같다.
연구의 저자들은 VR이 실제 세계와 다른 감각 입력을 가질 수 있다는 아이디어가 있을 수 있다고 말했다. 물리적으로 세상을 탐험할 때 우리는 피부, 시각, 코, 귀 및 VR에는 없는 수많은 다른 감각으로부터 입력을 받는다. 이것은 VR이 피드백을 위해 주로 시각에 의존하기 때문에 VR이 세타와 더 느린 에타파를 자극할 수 있다는 것을 더욱 이상하게 만든다.
그러나 분명한 것은 뇌가 VR과 현실 세계에 다른 방식으로 반응한다는 것이다. 그 이유를 파헤치면서 팀은 동일한 뉴런이 한 번에 두 개의 별개의 뇌파(세타 및 에타)를 지원할 수 있음을 발견했다.
뉴런은 입력을 위한 풍부하고 조밀한 "뿌리", 구근 모양의 몸체 및 단일 출력 가지가 있는 비트처럼 인다. 입력근은 세타파에 중요하지만 구근 모양의 몸체는 에타파를 지원하는 것으로 보인다.
"정말 감동적이었다."고 Mehta가 말했다. "뉴런의 서로 다른 두 부분이 각자의 리듬으로 움직인다."
