KR102090369B1 - 신경 조절술 및 사용자의 뇌 영상을 이용한 공포 기억 소거 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 신경 조절술 및 사용자의 뇌 영상을 이용한 공포 기억 소거 방법 및 공포 기억 소거 장치에 관한 것으로, 공포 기억 소거 방법은 사용자의 뇌 영상을 분석하여 사용자의 경험에 의해 뇌에 각인된 공포 기억과 관련된 뇌 심부의 관심 영역을 확인하고, 전극을 통해 뇌 심부의 관심 영역을 자극하여 뇌에 각인된 공포 기억을 소거하는 방법이다.
Description
본 발명은 신경 조절술 및 사용자의 뇌 영상을 이용한 공포 기억 소거 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 신경 조절술 및 사용자의 뇌 영상을 이용하여 사용자의 경험을 통해 뇌에 각인된 공포 기억을 소거하는 공포 기억 소거 방법에 관한 것이다.
외상 후 스트레스 장애(PTSD: Post Traumatic Stress Disorder)는 사람이 충격적인 사건을 경험한 후 발생할 수 있는 정신 증상 또는 신체 증상으로 이루어진 증후군이다. 이러한, 외상 후 스트레스 장애는 현대 사회에서 직간접적으로 빈번하게 경험할 수 있는 외상 사건으로 외상 사건을 경험한 후에도 반복적으로 외상 사건이 회상됨에 따라 지속적으로 심리적 고통을 느끼거나, 감정 조절 및 인지 능력에 장애가 오는 증상을 특징으로 하며, 외상 후 스트레스 장애 환자의 경우 공포 반응, 공포 기억에 관여하는 뇌 영역의 구조 또는 기능에 이상이 있는 것이 보고되었다.
또한, 외상 후 스트레스 장애는 공포를 유발하지 않았던 대상에 의해 학습된 외상 사건이 사용자의 뇌에 각인됨으로써, 공포 기억을 담당하는 뇌의 조직에 이상 현상이 나타나도록 기인하는 것으로 알려져 있다.
이러한 외상 후 스트레스 장애를 치료하기 위한 방법으로는 인지 행동 치료(CBT: cognitive behavioral therapy)와 약물 치료(medicine treatment) 등이 제안되고 있다.
약물 치료는 외상 사건을 경험한 사람의 불안과 공항을 감소시키기 위해 약물을 투입함으로써, 약물에 의한 체내에서 신경 전달 물질의 불균형을 해소하는 작용을 한다. 그러나, 이러한 약물 치료는 복용 초기에 인체가 약을 적응하기까지의 일정 시간이 소요되며, 약의 복용으로 인한 부작용이 발생한다. 약물은 사람에 따라 복용 기간이 길어질수록 약을 의존하는 빈도가 증가할 수 있으며, 내성으로 인한 약 용량이 증가하는 상황도 발생한다. 또한, 약물은 외상 사건에 의해 사람에게 나타나는 증상에 따라 상이한 성분을 가짐에 따라, 고용량, 다량 복용으로 인한 집중력과 기능 장애로 일상 생활을 방해하는 경우도 발생한다. 무엇보다 외상 후 스트레스 장애는 뇌의 질환으로 알려져 있는데 반하여 통상의 약물 치료는 뇌뿐 아니라 다른 신체 장기에 모두 영향을 미치기 때문에 뇌에 특이적을 작용하는 치료가 아니라는 단점을 가진다.
인지 행동 치료는 스트레스 면역 훈련(stress inoculation training)으로도 불리며, 외상 사건을 경험한 사람의 생각을 긍정적으로 변화시킴으로써, 신념, 태도, 생각 및 기술을 행동을 변화시키는 치료 방법으로써, 사람에게 학습된 외상 사건에 대한 정서적 반응, 정신 장애를 예방한다. 그러나, 이러한 인지 행동 치료는 본인이 느끼는 외상 사건에 대한 생각, 행동을 파악하고, 파악한 생각과 행동으로부터 타인에게 미치는 영향을 스스로가 자각해야 한다. 이에 따라, 본인의 문제를 확인하고, 이를 명료화 및 인지화가 이루어지지 않은 경우, 본 치료 방법은 외상 사건을 보다 크게 인식하는 경우가 발생한다.
최근에는 신경 조절술을 이용해 뇌 신경계의 장기 강화 및 장기 억제를 통하여 특정 뇌영역을 직간접적으로 활성화 또는 억제시킴으로써, 우울증 또는 뇌졸중 환자의 기능을 회복하는 등의 효과가 있는 것으로 알려진다. 이러한 신경 조절술은 뇌수술 등을 통해 뇌 심부를 직접적으로 자극하는 뇌 심부 자극술과는 다르게 간편히 일상적인 상태에서 두부에 전기 혹은 자기 자극을 전달함으로써 통증이 없고, 침습적인 시술을 동반하지 않는 비침습적인 치료 방식으로 알려져 있다. 그러나, 현재까지 침습적으로 뇌 심부를 자극하는 뇌 심부 자극술과 달리 신경 조절술을 통하여 직접 자극할 수 있는 뇌 영역은 통상은 피질 영역으로 한정되어있는 만큼, 외상 후 스트레스 장애의 발병과 깊은 관련이 있는 뇌 내 공포 회로의 중추인 해마, 편도 등을 간접적으로 자극할 수 있는 기술이 필요하다. 또한, 뇌는 사람에 따라 뇌의 조직 위치, 크기 등이 다르며, 이에 따른 신경 연결 상태에 차이가 있다. 따라서, 신경 조절술을 사람에게 시행함에 있어, 자극할 뇌 부위에 대해 보다 신중하게 선택이 이루어져야 한다.
그러므로, 외상 사건을 경험한 사람의 정신 장애를 치료하기 위해 비연속적으로 위치하는 뇌의 부위에 대해 각 위치를 보다 정확하게 파악하여 자극하고, 외상 사건에 의해 비정상적으로 활성화되어 외상 후 스트레스 장애 발병에 관여하는 뇌의 심부 부위를 보다 정확하게 조절하는 방법이 필요하다.
본 발명은 사용자의 경험에 의해 뇌에 각인된 공포 기억을 소거하기 위해 뇌 심부의 특정 부위에 신경 조절술을 적용함으로써, 뇌의 비정상적 공포 반응을 간접적으로 조절하는 공포 기억 소거 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 비침습적 신경 조절술을 적용함에 있어 다중 뇌 자기 공명 영상(multimodal brain magnetic resonance imaging)을 접목함으로써, 공포 기억의 저장 및 소거를 담당하는 뇌 영역으로 편도체(amygdala), 해마(hippocampus)를 직간접적으로 자극하는 공포 기억 소거 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 공포 기억을 관장하는 편도체, 해마를 직간접적으로 자극함으로써, 뇌심부 영역의 활성화 및 억제를 통한 공포 기억을 효율적으로 소거하는 공포 기억 소거 방법을 제공할 수 있다.
일실시예에 따른 공포 기억 소거 방법은 사용자의 경험에 의해 뇌에 각인된 공포 기억과 관련된 뇌 심부의 관심 영역을 확인하기 위해 사용자의 뇌 영상을 획득하는 단계; 사용자의 공포 기억의 양상에 따라 다르게 형성될 수 있는 피질-피질하 부위에 관한 연결성 정보를 이용하여 사용자에게 패치 또는 전극을 부착할 위치와 연결성 정보에 따른 신경 조절술의 세기를 결정하는 단계; 및 결정된 위치에 부착된 패치 또는 전극을 통해 뇌 심부의 관심 영역을 자극하여 뇌에 각인된 공포 기억을 소거하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 사용자의 뇌 영상을 획득하는 단계는, 1) 뇌 심부 사이의 이완 시간이 반영된 T1 강조 영상(T1-Weighted Image), 2) 뇌 심부의 신경로를 시각화한 확산 텐서 영상(DTI: Diffusion Tensor Imaging) 및 3) 뇌 심부에 대한 휴지기 상태의 기능적 자기 공명 영상(rsfMRI: resting state functional Magnetic Resonance Imaging)을 포함하는 뇌 영상을 획득할 수 있다.
일실시예에 따른 위치를 결정하는 단계는, T1 강조 영상을 기반으로 사용자의 피질 영역 지도를 이용하여 위치를 결정할 수 있다.
일실시예에 따른 피질 영역 지도는, 상기 뇌 심부의 관심 영역과 구조적 연결성 및 기능적 연결성이 높은 뇌 피질 영역의 정확한 위치와 뇌 심부의 피질하 구조물과 피질의 연결성의 정도를 나타낸 지도일 수 있다.
일실시예에 따른 구조적 연결성은, 상기 확산 텐서 영상을 분석하여 뇌 심부의 피질하 구조물과 연결성을 가지는 피질의 영역 정보(localization) 및 뇌 심부의 피하질 구조물과 각 뇌 피질 영역을 연결하는 신경다발의 개수와 밀도로 나타나는 세기 정보(intensity)를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 기능적 연결성은, 휴지기 상태의 기능적 자기 공명 영상을 분석하여 뇌 심부의 피질하 구조물의 활성도와 상관 관계를 가지는 뇌 피질 영역으로 나타나는 영역 정보(localization)와 뇌 심부의 피질하 구조물과 피질 구조물 간 활성도의 상관 관계 지수로 나타내는 세기 정보(intensity)를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 뇌에 각인된 공포 기억을 소거하는 단계는, 구조적 연결성의 영역 정보와 세기 정보 및 기능적 연결성의 영역 정보와 세기 정보를 기반으로 뇌 피질 영역을 자극하여, 뇌 심부의 관심 영역에 대한 활성화 정도를 간접적으로 조절해 공포 기억을 소거할 수 있다.
일실시예에 따른 공포 기억 소거 장치에 있어서, 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 사용자의 경험에 의해 뇌에 각인된 공포 기억과 관련된 뇌 심부의 관심 영역을 확인하기 위해 상기 사용자의 뇌 영상을 획득하고, 상기 사용자에 각인된 공포 기억의 양상에 따라 다르게 형성되는 피질-피질하 부위에 관한 연결성 정보를 이용하여 상기 사용자에게 패치 또는 전극을 부착할 위치를 결정하고, 연결성 정도를 기반으로 한 신경 조절술의 정도를 정량화하여 상기 결정된 위치에 부착된 패치 또는 전극을 통해 상기 뇌 심부의 관심 영역을 자극하여 상기 뇌에 각인된 공포 기억을 소거할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 공포 기억 소거 방법은 사용자의 경험에 의해 뇌에 각인된 공포 기억을 소거하기 위해 뇌 피질 영역의 특정 부위에 신경 조절술을 적용함으로써, 공포 반응, 공포 기억을 관장하는 것으로 알려진 심부 피질하 뇌 영역의 비정상적 과활성을 간접적으로 조절할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 공포 기억 소거 방법은 비침습적 신경 조절술을 적용함에 있어 다중 뇌 자기 공명 영상을 접목함으로써, 공포 기억의 저장 및 소거를 담당하는 뇌 영역으로 편도체, 해마를 간접적으로 자극할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 공포 기억 소거 방법은 공포 기억을 관장하는 편도체, 해마를 간접적으로 자극함으로써, 뇌심부 영역의 활성화 및 억제를 통한 공포 기억을 효율적으로 소거할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 사용자의 뇌에 각인된 공포 기억을 소거하기 위해 공포 기억 소거 장치를 이용하는 전체 구성도를 도시한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 패치 또는 전극을 부착할 위치를 결정하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 편도체와 뇌 피질 영역 간 구조적 연결성과 기능적 연결성을 나타낸 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 비침습적으로 뇌 심부의 관심 영역을 자극하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 간접적으로 뇌 심부의 관심 영역에 대한 활성화 정도가 억제되는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 공포 기억 소거 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 일실시예에 따른 패치 또는 전극을 부착할 위치를 결정하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 편도체와 뇌 피질 영역 간 구조적 연결성과 기능적 연결성을 나타낸 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 비침습적으로 뇌 심부의 관심 영역을 자극하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 간접적으로 뇌 심부의 관심 영역에 대한 활성화 정도가 억제되는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 공포 기억 소거 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일실시예에 따른 사용자의 뇌에 각인된 공포 기억을 소거하기 위해 공포 기억 소거 장치를 이용하는 전체 구성도를 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 공포 기억 소거 장치(104)는 신경 조절술을 이용하여 공포 기억을 관리하는 뇌 피질 영역을 자극함으로써, 자극으로 인한 공포 기억을 조절할 수 있다. 구체적으로, 신경 조절술은 경두개 직류 자극, 경두개 자기 자극 등을 이용해 뇌의 신경계를 조절하는 방법으로, 이는 신경계의 장기강화(LTP: Long Term Potentiation) 및 장기억제(LTD: Long Term Depression)를 통해 특정한 뇌 영역을 직접적 또는 간접적으로 활성화하거나 억제할 수 있다. 이에, 본 발명은 신경 조절술을 사용하여 공포 기억의 소거와 관련된 뇌 영역의 기능을 조절할 수 있다.
일반적으로, 공포 기억의 형성 및 유지를 담당하는 뇌 영역으로는 편도체(101)와 해마(102) 등이 있다. 자세하게, 편도체(101)는 측두엽 내측에 있는 신경핵의 집합체로 정서적인 정보를 통합 관리하는 뇌 심부며, 동기와 기억, 주의와 학습, 감정과 관련된 정보를 처리할 수 있다.
특히, 편도체(101)는 공포와 관련된 감정을 처리하며, 이에 따른 공포 조절, 공포 학습, 공포 기억 형성에 결정적으로 관여할 수 있다. 그리고, 편도체(101)는 학습된 공포 기억을 토대로 뇌의 다른 부분에 공포와 관련된 정보를 전달하여 공포에 대한 도전 또는 회피 반응을 유발할 수 있다.
또한, 해마(102)는 편도체(101)의 위와 맞닿아 있으며, 장기 기억과 공간 개념, 감정적인 행동을 조절할 수 있으며, 해마(102)에 장기 기억되는 공포 기억에 따라 공포 조건화가 성립될 수 있다. 다시 말해, 공포 기억은 평상시 위협적으로 느끼지 않던 상황 또는 대상에 대한 공포 학습으로 인하여 뇌에 각인된 기억으로, 공포 기억에 의한 감정은 자기 방어 차원에서 위험을 감지하고, 생명 유지를 위한 적극적인 회피 행동을 하기 위한 것 일 수 있다.
그러나, 생명 유지를 위한 회피 행동을 위해 뇌에 각인되는 공포 기억은 공포 상황이 아닌 일상 생활 속에서 갑작스럽게 인식됨에 따른 사용자의 정신적 증상으로 표출될 수 있다. 즉, 공포 기억을 관장하는 편도체(101)에 기능 이상이 발생하면, 사용자는 갑작스런 외부 자극(사건, 심리)에 의해 불안감, 자폐증, 낙심, 기면 발작, 외상 후 스트레스 장애, 공포, 정신 분열증 등의 정신적 증상을 일으킬 수 있다.
자세하게, 공포 기억의 형성과 유지는 편도체와 해마를 포함한 피질하(subcortex) 뇌 영역이 주요한 역할을 하며, 전전두엽과 두정엽을 포함한 피질(cortex) 영역은 피질하 뇌 영역에서의 공포 기억의 형성과 유지를 조절(modulation)하는 역할을 하고 있다.
따라서, 공포 기억의 형성 시기(stage) 및 세기(intensity)는 피질 영역이 피질하 영역의 작용을 얼마나 효과적으로 조절할 수 있는지에 의해 결정될 수 있다. 이에 따라, 편도체와 해마를 포함한 피질하 뇌 영역과 구조적-기능적 연결성이 강한 피질 영역은 공포 기억의 형성 시기와 세기, 및 개인의 차이에 따라 모두 다르게 나타날 수 있다.
일례로, 공포 기억의 형성 억제가 효율적으로 이루어지고 있는 개인에서는 편도체를 포함한 피질하 뇌 영역과 전전두엽을 중심으로 뇌 피질 영역의 연결성이 강할 수 있다. 반대로, 공포 기억 형성의 억제가 이루어지지 않아 반복적으로 자동적인 공포를 경험하는 외상 후 스트레스 장애를 가진 개인에서는 편도체를 포함한 피질하 뇌 영역과 전전두엽을 중심으로 한 피질 영역의 연결성이 매우 약할 수 있다. 여기서, 피질하 뇌 영역과 연결성을 가지는 뇌 피질 영역은 개인에 따라 위치가 조금씩 다를 수 있다.
본 발명은 편도체와 해마를 포함한 피질하 뇌 영역과의 연결성을 가지는 뇌 피질 영역을 추출하고, 연결성의 정도에 따라 비칩습 신경 조절술의 정도(intensity)를 조정함으로써 정확한 해부학적 위치에 적정한 신경 조절을 제공할 수 있다.
이에 따라, 전전두엽(prefrontal lobe)을 포함한 뇌 피질 영역은 해마와 편도체를 포함한 심부 피질하 뇌 영역의 공포 기억을 형성 및 유지를 억제 혹은 조절하는 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 피질 영역의 기능이 활성화될 경우 해마와 편도체 간 구조적 연결성 및 기능적 연결성을 통해 해마와 편도체의 이상 활성화(abnormal activation)을 억제 혹은 정상화 시켜줄 수 있다. 이때, 뇌 피질 영역, 해마 및 편도체 간 구조적 연결성 및 기능적 연결성은 개인 차이가 있고, 뇌 피질 영역의 기능 또한 개인마다 차이를 보이고 있어, 개인에 따라 공포 기억을 형성 혹은 유지하는 정도가 매우 다르다.
이러한 공포 기억에 의한 정신적 증상을 완화시키기 위해서는, 공포 기억 소거 장치(102)를 이용하여 상술한 바와 같이 해마와 편도체 간 구조적 연결성 및 기능적 연결성을 가지는 정확한 뇌 피질 영역을 타깃팅하는 신경 조절술을 적용할 수 있다. 다시 말해, 공포 기억 소거 장치(102)는 신경 조절술을 통해 공포 기억에 의한 정신적 증상과 밀접한 관계를 갖는 편도체를 자극할 수 있다. 이때, 신경 조절술은 비침습적 신경 조절 방법으로, 뇌의 심부에 위치한 편도체를 직접 자극할 수 없다는 단점이 있다. 따라서, 본 발명에서 제안하는 공포 기억 소거 장치(104)는 뇌 심부에 위치한 편도체와 직접적인 연결성을 가지는 뇌 피질 영역을 자극함으로써 결과적으로 편도체의 활성도를 조절할 수 있으며, 이를 위하여, 신경 조절술을 시행하는 과정에서 다중 뇌 자기 공명 영상을 활용할 수 있다.
여기서, 다중 뇌 자기 공명 영상(multimodal brain magnetic resonance imaging)은 공포 기억을 소거하기 위한 특정 부위, 즉 편도체와 해마를 집중적으로 검사하기 위해 뇌 심부를 촬영한 뇌 영상일 수 있다. 다중 뇌 자기 공명 영상은 T1 강조 영상(T1-Weighted Image), 확산 텐서 영상(DTI: Diffusion Tensor Imaging), 휴지기 상태의 기능적 자기 공명 영상(rsfMRI: resting state functional magnetic resonance imaging)을 포함할 수 있다.
T1 강조 영상은 뇌 심부 사이의 이완 시간이 반영일 수 있고, 확산 텐서 영상은 뇌 심부의 신경로를 시각화한 영상일 수 있으며, 휴지기 상태의 기능적 자기 공명 영상은 뇌 심부에 대한 휴지기 기능적 연결성 상태를 나타낸 영상일 수 있다.
공포 기억 소거 장치(104)는 상술한 사용자의 뇌 영상(다중 뇌 자기 공명 영상)을 분석하여 사용자에게 두부 표면에 패치 또는 전극을 부착할 위치(103)를 결정할 수 있다. 즉, 공포 기억 소거 장치(104)는 사용자의 경험에 의해 뇌에 각인된 공포 기억과 관련된 뇌 심부의 관심 영역과 뇌 피질 영역의 연결성을 확인하기 위해 뇌 영상을 획득하고 분석하여, 뇌 심부 조직을 활성화 혹은 억제할 수 있는 최적의 뇌 피질 부위를 선정하여, 이러한 정보를 기반으로 사용자에게 패치 또는 전극을 부착할 정확한 뇌 피질 영역에 관한 위치(103)를 결정할 수 있다. 뇌 심부 조직의 관심 영역은 뇌 심부에 위치하여 공포 기억을 관장하는 편도체(101) 또는 해마(102)에 해당할 수 있다. 자세한 사항은 도 2를 통해 설명하도록 한다.
여기서, 공포 기억 소거 장치(104)를 통한 자극 위치 결정은 다음의 단계를 가진다. 각 개인 간의 차이를 고려하여 자극 장치를 적용하고자 하는 각 개인의 다중 뇌 자기 공명 영상자료를 획득할 수 있다. 이때, 본 발명은 뇌영상 자료를 기반으로 한 구조적 연결성과 기능적 연결성 분석을 통하여 뇌 심부의 편도체 및 해마와 가장 높은 연결성을 가지는 뇌 피질 영역을 상관 관계 지수가 높은 순으로 선정할 수 있다. 다시 말해, 본 발명은 구조적 연결성과 기능적 연결성을 동시에 확립되어 있는 뇌 피질 영역을 우선 순위로 선정할 수 있다.
여기서, 사용자 개인마다 특성을 가지는 뇌 피질 영역의 위치를 정확히 판별하기 위해서는 공간 해상도(spatial resolution)가 좋은 T1 강조 영상이 필요하다. 다시 말해, 본 발명은 공간 해상도(spatial resolution)가 높은(또는 좋은) T1 강조 영상에 정합(registration)하여 각 사용자에 특이인 심부 뇌조직 자극 피질 영역 지도를 구성할 수 있다. 즉, 공포 기억 소거 장치(104)는 확산 텐서 영상, 휴지기 상태의 기능적 자기 공명 영상에서 연결성 정보를 최적화하고, 공간 해상도가 높아 자극 위치 선정에 장점을 가지는 T1 강조 영상의 정보 분석을 추가함으로써, 각 사용자에 최적화된 피질 영역 지도를 생성할 수 있다. 이러한 과정을 통해 생성된 피질 영역 지도에는 자극 위치를 포함하고 있으며 사용자에 따라 상이한 뇌의 조직 위치, 크기 등의 신경 연결 상태 및 반응 상태를 나타낸 뇌 지도로, 사용자의 뇌 활동을 파악할 수 있는 지도로 활용될 수 있다. 또한, 피질 영역 지도는 뇌 심부의 관심 영역과 구조적 연결성 혹은 기능적 연결성이 높은 영역의 정확한 위치를 나타낼 수 있다. 자세한 사항은 도 3을 통해 설명하도록 한다.
다시 말해, 뇌 피질의 각 영역은 자각적 인식력, 기억력 등 사람의 인지 영역 전반에 관여하고 있다. 또한, 각 영역의 위치에 따라 뇌 심부의 특징 밑 뇌내 타 영역과의 연결성이 상이하며, 이러한 차이를 통해 특정한 심리적 제기능 또는 육체적 제기능을 제어할 수 있다. 결국, 사용자 개인에 따라 뇌 피질의 정밀한 위치 및 뇌 영역간 연결성 등이 차이를 보일 수 있고, 이는 특히 비침습적으로 뇌를 자극하는 위치를 선정하기 위하여 중요하게 고려되어야 한다.
따라서, 본 발명은 사용자에 따라 상이하게 나타나는 뇌 심부의 특징을 표시한 피질 영역 지도를 이용하여 뇌 심부의 관심 영역(편도체)을 자극할 수 있는 위치(103)를 결정할 수 있다.
공포 기억 소거 장치(104)는 결정된 위치에 부착된 패치 또는 전극을 통해 뇌 심부의 관심 영역을 간접적으로 자극하여 뇌에 각인된 공포 기억을 소거할 수 있다. 공포 기억 소거 장치(104)는 패치 또는 전극을 통해 편도체와 같은 뇌심부 영역의 활성 및 억제함으로써, 공포 기억을 효율적으로 소거할 수 있다.
여기서, 부착된 패치의 전극을 통해 전달되는 자극의 정도는 구조적 연결성 및 기능적 연결성의 정도에 따라 결정될 수 있다. 이를 위해, 본 발명은 연령별, 성별, 인종별 각각의 표준 집단을 구성하고, 편도체, 해마 및 뇌 피질 영역의 구조적 연결성 및 기능적 연결성의 세기를 표준화한 후 백분율로 순위화함으로써, 개인별 구조적 연결성 및 기능적 연결성 각각의 세기 정보를 결정할 수 있다.
그리고, 본 발명은 결정된 구조적 연결성 및 기능적 연결성 각각의 세기 정보를 지표화하여, 신경 조절을 위한 자극의 정도를 결정하는 데 부가적인 인자로 사용할 수 있다. 일실시예로, 본 발명은 20대, 여성, 동양인인 대상자의 편도체, 해마와 피질 영역의 구조적 연결성 및 기능적 연결성을 측정하고, 측정된 각각의 세기 정보를 표준 집단에서의 백분율 수치로 환산할 수 있다. 이후, 본 발명은 환산된 백분율 수치를 토대로 상위 80분률에 해당되어 정상에 비해 연결성이 약하다면, 신경 조절술의 세기 즉, 자극 정도를 허가된 범위 내에서 8% 증가하여 적용할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 패치 또는 전극을 부착할 위치를 결정하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서 제안하는 공포 기억 소거 장치는 사용자의 뇌 영상을 분석하여 사용자에게 패치 또는 전극을 부착할 위치를 결정할 수 있다.
도 2의 (a)로 나타낸 도면은 확산 텐서 영상, 휴지기 상태의 기능적 자기 공명 영상 분석을 통하여 선정된 사용자의 경험에 의해 뇌에 각인된 공포 기억과 관련된 뇌 심부의 관심 영역에 대한 정확한 위치를 확인하기 위해 획득한 뇌 영상 중 T1 강조 영상에 해당하는 도면이다. T1 강조 영상은 인체에 방사된 고주파가 신체 부위에 있는 수소 원자핵을 공명시키고, 공명된 각 조직에서 나오는 신호의 차이를 영상화한 영상일 수 있다. T1 강조 영상은 이러한 뇌 심부 사이의 이완 시간이 반영된 영상이며 지방 조직이 가장 높은 신호를 보이고, 백질, 회색질, 뇌척수액, 두개골순서에 따라 낮은 신호 강도로 나타난 영상일 수 있다.
T1 강조 영상은 기능적 연결성, 구조적 연결성에 대한 직접적인 정보를 제공해주지 못하지만 확산 텐서 영상, 휴지기 상태의 기능적 자기 공명 영상 분석을 통하여 추출된 뇌 피질 관심 영역에 대한 위치를 높은 공간 해상력(1mm 이하)으로 제공할 수 있기 때문에 비침습적 신경조절 자극 위치를 정확히 선정할 수 있다는 장점을 가질 수 있다.
그리고, 공포 기억 소거 장치는 T1 강조 영상을 기반으로 사용자의 뇌 심부 구조와 뇌 피질 영역 간에 연결성을 나타내는 피질 영역 지도를 이용하여 두개골 바깥에서의 전극 또는 패치의 정확한 위치를 결정할 수 있다. 피질 영역 지도는 뇌 심부의 관심 영역과 구조적 연결성 및 기능적 연결성이 높은 뇌 피질 영역의 위치와 뇌 심부의 피질하 구조물과 피질의 연결성의 정도를 나타낸 지도일 수 있다. 그리고, 공포 기억 소거 장치는 피질 영역 지도에 기초하여 전극 또는 패치의 정확한 위치를 결정할 수 있다.
도 2의 (b)를 살펴보면, 공포 기억 소거 장치는 사건을 경험한 이후, 반복적으로 회상되는 사건으로 인한 심리적 또는 육체적 고통을 최소화하기 위해 공포 기억을 소거하기 위한 사용자에게 패치 또는 전극을 부착할 위치를 결정할 수 있다. 자세하게, 사용자의 뇌는 '위험 신호'를 탐지하고, 뇌와 신경계, 몸 전체에 위험에 의한 '경보 신호'를 전달할 수 있다. 이러한 경보 신호는 뇌의 편도체에서 관리되며, 편도체의 활성화 여부에 따라 사용자의 행동이 감정적이고, 본능적인 수준으로 표출될 수 있다.
다시 말해, 뇌에 각인된 공포 기억으로 인한 사용자에게 두려움이 발생한 경우, 편도체는 뇌의 모든 활동을 억제하고, 공포 기억에 따른 본능적이고, 충동적인 영역만을 활성화시킴으로써, 사용자는 패닉, 불안, 충동과 같은 행동이 발생할 수 있다. 이 때, 편도체는 생각과 감정을 조율하는 전두엽과 같은 상위 차원의 뇌 심부에 대한 활성화를 억제함으로써, 사용자의 흥분 상태가 극대화 될 수 있다.
사용자의 흥분 상태에서 전두엽이 활성화되면, 편도체는 활성화 빈도가 낮아지게 되고, 이로 인한 사용자의 흥분 상태가 감소할 수 있다. 이는 전두엽이 사용자의 생각과 감정 및 행동을 제어하는 기능을 담당함에 따라 감정적/본능적 행동을 최소화하고, 사용자의 이성적/의식적 행동을 유도할 수 있다.
결국, 사용자의 감정, 충동을 억제하고, 이성적인 생각과 행동을 하기 위해서는 편도체와 전두엽을 포함한 뇌 피질 영역 사이에 원활한 제어가 이루어져야 한다. 이에, 공포 기억 소거 장치는 편도체에 의해 뇌의 변연계 등 본능적인 영역이 활성화되면, 전두엽 및 그외 피질 영역의 작용을 통해 이러한 비정상적인 활성도를 조절함으로써, 사용자의 공포 기억을 소거할 수 있다. 하지만 이러한 편도체 및 전두엽을 포함한 뇌 피질 영역의 연결성에 따른 위치와 세기는 사용자 개인마다 상이하며 이러한 상이점으로 인하여, 공포 기억의 발현 정도가 개인에 따라 다를 수 있다.
따라서, 공포 기억 소거 장치는 공포 기억으로 인한 두려움과 불안이 발생할 때마다, 각 사용자 개인에 따라 상이한 뇌 피질 영역과 뇌 심부의 관심 영역 간 연결성의 특이성을 고려하여 전두엽을 포함한 뇌 피질 영역을 활성화시킬 수 있도록 사용자에게 패치 또는 전극을 부착할 위치를 결정할 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 편도체와 뇌 피질 영역 간 구조적 연결성과 기능적 연결성을 나타낸 도면이다.
도 3을 참고하면, 공포 기억 소거 장치는 사용자의 뇌 영상을 분석하여 신경 조절술에서 사용자에게 패치 또는 전극을 부착할 위치를 결정할 수 있다. 뇌 영상은 강조 영상, 확산 텐서 영상, 휴지기 상태의 기능적 자기 공명 영상을 포함할 수 있다.
패치 또는 전극을 부착할 위치, 즉, 자극이 가해지는 뇌의 관심 영역의 선정은 편도체/해마 등의 뇌 심부와의 구조적 연결성 및 기능적 연결성 정보에 기초하여 선정될 수 있다. 구조적 연결성에 기초한 뇌 자극 영역을 선정하는 방법은 다음의 방법을 이용할 수 있다.
(1) 신경 다발의 수를 이용하는 방법
본 발명은 각 사용자 개인에서 획득한 확산 텐서 영상의 분석을 통하여 편도체/해마에 대한 각 피질 영역 간의 신경 다발(neural tract)의 수(count)를 계산하고, 가장 높은 신경 다발 수를 가지는 뇌 피질 영역을 순차적으로 선정할 수 있다.
(2) 신경 다발의 연결 정도를 이용하는 방법
본 발명은 구조적 연결성 정보를 획득할 수 있는 방법으로 편도체/해마와 각 피질 영역간의 신경 다발의 연결 정도를 반영하는 분획 이방성(fractional anisotropy)를 계산하여 가장 높은 신경 다발 분획 이방성을 가지는 뇌 피질 영역을 순차적으로 선정할 수 있다.
본 발명은 상술한 2가지의 방법을 통해 선정한 뇌 피질 영역의 정보를 기반으로 뇌 피질 영역의 정보에 대한 뇌 자극의 편이성 지표(자극 패치를 수월하게 부착할 수 있는 정도에 따른 지표)를 추가함으로써, 구조적 연결성에 기초한 뇌 자극 영역을 선정할 수 있다. 즉, 본 발명은 확산 텐서 영상을 분석함으로써, 다음에 기술한 '영역 정보'과 '세기 정보'를 포함하는 구조적 연결성을 확인할 수 있다. 이 때, 구조적 연결성을 이루는 영역 정보는 뇌 심부의 피질하 구조물과 연결성을 가지는 피질의 영역으로 정의되고, 세기 정보는 뇌 심부의 피질하 구조물과 각 뇌 피질 영역을 연결하는 신경다발의 개수와 밀도로 정의될 수 있다.
구조적 연결성의 세기 정보는 신경 다발의 개수와 밀도에 따라 크기가 상이하게 결정될 수 있다. 즉, 뇌 피질 영역을 연결하는 신경 다발의 개수와 밀도가 높다는 것은 낮은 자극에도 뇌 심부의 관심 영역으로의 자극이 쉽게 이루어지는 것을 의미할 수 있다. 반대로, 뇌 피질 영역을 연결하는 신경 다발의 개수와 밀도가 낮다는 것은 낮은 자극에도 뇌 심부의 관심 영역으로의 자극이 쉽게 이루어지지 않는 다는 것을 의미할 수 있다. 이에, 본 발명은 뇌 심부의 관심영역과 뇌 피질 영역 간 신경 다발의 연결성에 따른 세기 즉, 자극 정도를 설정할 수 있다.
또한, 기능적 연결성에 기초한 뇌 자극 영역을 선정하는 방법은 다음과 같을 수 있다. 자세하게, 기능적 연결성에 따른 뇌 자극 영역의 선정은 휴지기 상태의 기능적 자기 공명 영상 분석을 통해 선정될 수 있다. 본 발명은 편도체/해마의 휴지기 활성도를 측정하고, 각 피질 영역의 휴지기 활성도를 측정할 수 있다.
이론적으로, 각 피질 영역의 휴지기 활성도의 상관 관계가 높을 수록 두 영역은 기능적으로 연결되어 있다고 정의한다. 이를 기초로, 본 발명은 편도체/해마의 휴지기 활성도와 가장 높은 상관 관계 지수로 보이는 활성도를 가지는 뇌 피질 영역을 순차적으로 선정할 수 있다. 그리고, 본 발명은 선정된 뇌 피질 영역의 정보를 기반으로 뇌 피질 영역에 대한 뇌 자극의 편이성 지표(자극 패치를 수월하게 부착할 수 있는 정도에 따른 지표)를 추가함으로써, 기능적 연결성에 기초한 뇌 자극 영역을 선정할 수 있다.
즉, 본 발명은 휴지기 상태의 기능적 자기 공명 영상을 분석함으로써, 다음에 기술한 '영역 정보'과 '세기 정보'를 포함하는 기능적 연결성을 확인할 수 있다. 기능적 연결성을 이루는 영역 정보는 뇌 심부의 피질하 구조물의 활성도와 상관 관계가 높은 활성도를 가지는 뇌 피질 영역으로 정의될 수 있다. 즉, 본 발명은 피질하 구조물의 활성도와 전전두엽, 두정엽, 측두엽을 포함한 피질 구조물의 활성도가 비슷한 정도로 증가되어 있는 경우, 다시 말해, 활성도 간의 상관 관계 지수가 높은 경우에 두 구조물(피질하 구조물과 피질 구조물)의 기능적 연결성이 높다고 판정할 수 있다. 반대로 피질하 구조물의 활성도는 높은데 피질 구조물의 활성도가 낮을 경우 두 구조물의 기능적 연결성은 낮다고 판정할 수 있다. 기능적 연결성의 세기 정보는 두 구조물의 활성도를 반복 측정하여 두 구조물의 활성도 사이의 상관 관계 지수로 정의될 수 있다.
결국, 공포 기억 소거 장치는 구조적 연결성과 기능적 연결성 기준에 따라 선정된 뇌 영역 중 구조적 연결성과 기능적 연결성을 높은 구조물로 동시에 선정된 뇌 피질 영역을 최종 뇌 피질 자극 영역으로 선정할 수 있다.
공포 기억 소거 장치는 이렇게 선정된 뇌피질 영역의 정확한 위치를 정교화 하기 위하여 높은 공간 해상도로 표현된 T1 강조 영상을 이용하여 개인별로 형성되는 피질 영역 지도를 구성할 수 있다. 최종적으로 피질 영역 지도는 뇌 심부와 뇌 피질 영역 간에 연결성을 나타내는 지도로, 뇌의 관심 영역과 뇌 피질 영역 간에 구조적 연결성과 기능적 연결성을 나타낼 수 있다.
구체적으로, 도 3의 (a)의 도면은 뇌의 관심 영역을 확인하기 위하여, 획득한 뇌 영상 중 확산 텐서 영상일 수 있다. 확산 텐서 영상은 뇌 심부의 신경로를 시각화한 영상일 수 있다. 다시 말해, 확산 텐서 영상은 인체에 자기 자극을 가하여 신경다발의 연결 방향을 측정하여 뇌 신경의 구조적 연결성을 측정한 것으로, 정중 신경의 압박 정도뿐만 아니라, 신경 손상 정보까지 나타낸 영상일 수 있다.
공포 기억 소거 장치는 확산 텐서 영상을 분석하여 뇌의 관심 영역과 뇌 피질 영역 간에 구조적 연결성(connectivity)을 확인할 수 있다. 여기서, 구조적 연결성은 편도체와 각 뇌 피질 영역을 연결하는 신경다발의 개수, 밀도 등으로 나타낸 뇌의 신경 배치일 수 있다. 일례로, 확산 텐서 영상은 수면기반영상기술(water-based imaging technique)로 뇌의 서로 다른 영역을 연결하는 섬유로(fiber pathway)를 추적하여 뇌 전체(whole brain)구조적 커넥톰 또는 네트워크의 토대(foundation)를 나타낼 수 있다.
본 발명은 확산 텐서 영상을 통해 인지 기술(cognitive skills)에 관련된 영역들을 연결하여 뇌 전체의 신경 배치에 대한 구조적 연결성이 높은 뇌 피질 영역을 개인별로 확인 가능할 수 있다.
도 3의 (b)의 도면은 뇌의 관심 영역을 확인하기 위하여, 획득한 뇌 영상 중 휴지기 상태의 기능적 자기 공명 영상일 수 있다. 다시 말해, 휴지기 상태의 기능적 자기 공명 영상은 휴지기의 뇌 심부의 활성화 패턴을 나타낸 영상일 수 있다.
공포 기억 소거 장치는 휴지기 상태의 기능적 자기 공명 영상을 분석하여 뇌 심부의 관심 영역과 뇌 피질 영역 간에 기능적 연결성을 확인할 수 있다. 여기서, 기능적 연결성은 편도체가 활성화 될 때, 이와 동시에 활성화되는 피질 영역, 또는 편도체가 활성화 될 때 동시에 비활성화되는 피질 영역으로 나타낼 수 있다.
공포 기억 소거 장치는 휴지기 상태의 기능적 자기 공명 영상에 따른 뇌 심부의 관심 영역과 뇌 피질 영역 간의 기능으로 뇌 심부의 관심 영역의 활성화 여부에 따른 뇌 피질 영역의 활성화 또는 비활성화 여부를 나타낼 수 있다. 즉, 본 발명은 휴지기 상태의 기능적 자기 공명 영상을 통해 관심 영역에 대한 기능적 연결성이 높은 뇌 피질 영역을 개인별로 확인 가능할 수 있다.
도 4는 일실시예에 따른 비침습적으로 뇌 심부의 관심 영역을 자극하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4의 (a)를 살펴보면, 공포 기억 소거 장치는 강조 영상, 확산 텐서 영상 및 휴지기 상태의 기능적 자기 공명 영상을 통한 구조적 연결성(DTI), 기능적 연결성(rsfMRI)을 포함한 다중 뇌 자기 공명 영상인 뇌 영상을 촬영할 수 있다.
도 4의 (b)를 살펴보면, 공포 기억 소거 장치는 사용자의 뇌 영상을 분석하여 사용자에게 패치 또는 전극을 부착할 위치를 결정할 수 있다. 이 때, 공포 기억 소거 장치는 T1 강조 영상을 기반으로 사용자의 뇌 심부와 뇌 피질 영역 간에 연결성을 나타내는 피질 영역 지도를 이용하여 별로 자극이 가해질 정확한 위치를 결정할 수 있다. 일례로, 공포 기억 소거 장치는 뇌의 좌측 및 우측에 각각 위치한 한 쌍의 편도체를 가장 잘 자극할 수 있는, 뇌 심부(401)의 피질 관심 영역(402)을 확인할 수 있다. 그리고, 공포 기억 소거 장치는 한 쌍의 편도체가 위치한 뇌 심부를 기준으로 신경 조절술을 통해 뇌 심부(401)의 관심 영역(402)을 자극하기 위한 위치를 결정할 수 있다.
도 4의 (c)를 살펴보면, 공포 기억 소거 장치는 뇌 심부(401)의 관심 영역(402)과 구조적 연결성 및 기능적 연결성이 높은 피질 영역을 비침습적 신경 조절술을 통하여 억제함으로써, 뇌 심부(401)의 관심 영역(402)에 대한 과활성을 간접적으로 조절할 수 있다.
즉, 비침습적 신경 조절술로는 뇌 심부의 구조물을 직접적으로 자극하는데 제한이 있으므로, 뇌 심부의 구조물인 공포 기억과 관련된 관심 영역으로 편도체를 자극하기 위하여는 관심 영역과 구조적, 기능적 연결성이 높은 피질 영역을 중심으로 편도체의 과활성을 조절할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안하는 공포 기억 소거 장치는 뇌 심부(401)의 관심 영역(402)의 과활성을 조절하기 위하여, 뇌 심부(401)의 관심 영역(402)와 기능적 연결성의 방향에 따라 신경 조절을 달리 적용할 수 있다. 일례로, 본 발명은 뇌 심부(401)의 관심 영역(402)이 활성화 될 때, 같이 활성화되는 피질 영역을 신경 조절술을 통하여 억제(inhibition)하거나, 또는 뇌 심부(401)의 관심 영역(402)이 활성화 될 때 동시에 비활성화 되는 피질 영역을 활성화(activation)시킴으로써 뇌 심부(401)의 관심 영역(402)의 과활성을 간접적으로 억제할 수 있다.
도 4의 (d)를 살펴보면, 공포 기억 소거 장치는 구조적 연결성 및 기능적 연결성의 영역 정보를 활용하여 패치 혹은 전극의 부착 위치를 정확히 판정할 수 있다. 그리고, 본 발명은 구조적 연결성 및 기능적 연결성 각각에서 측정된 세기 정보를 활용하여 뇌 피질 영역에 적용할 비침습 신경 조절술의 정도를 조절할 수 있다.
이를 통하여, 본 발명은 뇌 심부의 관심 영역에 대응하여 구조적 연결성 및 기능적 연결성이 높은 뇌 피질 영역을 정확한 정도로 자극하여, 뇌 심부의 관심 영역에 대한 활성화 정도를 간접적으로 조절해 공포 기억을 소거할 수 있다.
도 5는 일실시예에 따른 간접적으로 뇌 심부의 관심 영역에 대한 활성화 정도가 억제되는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참고하면, 공포 기억 소거 장치는 사용자에 경험에 의해 뇌에 각인된 공포 기억이 발현됨에 따라, 편도체(501)가 활성화 상태가 될 수 있다. 이 때, 활성화 상태를 갖는 편도체(501)는 뇌의 고차원적 인지적 활동을 억제하고, 공포 기억에 따른 본능적이고, 충동적인 반응을 활성화시킬 수 있다.
이에, 공포 기억 소거 장치는 신경 조절술을 이용해 뇌의 관심 영역인 편도체(501)를 조절하기 위해 뇌에 부착된 패치 또는 전극을 통해 활성화 상태를 갖는 편도체(501)를 간접적으로 자극할 수 있다. 일례로, 패치 또는 전극은 사용자의 전두엽이 위치한 두피 표면에 부착되고, 공포 기억 소거 장치는 두피 표면에 부착된 패치 또는 전극을 통해 사용자의 전두엽을 자극 즉, 활성화시킴으로써, 편도체(502)를 비활성화 시킬 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 공포 기억 소거 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계(601)에서 공포 기억 소거 장치는 사용자의 뇌 영상을 획득할 수 있다. 여기서, 공포 기억 소거 장치는 사용자의 경험에 의해 뇌에 각인된 공포 기억과 관련된 뇌 심부의 관심 영역을 확인하기 위해 사용자의 뇌 영상을 획득할 수 있다. 이 때, 뇌 영상은 사용자의 인지 활동으로 인한 뇌 심부의 활성 여부를 파악할 수 있는 영상으로 다중의 뇌 영상일 수 있다. 일례로, 뇌 영상은 다중 뇌 자기 공명 영상으로, 강조 영상, 확산 텐서 영상 및 휴지기 상태의 기능적 자기 공명 영상을 포함일 수 있다.
단계(602)에서 공포 기억 소거 장치는 사용자의 뇌에 각인된 공포 기억의 양상에 따라 다르게 형성되는 피질-피질하 부위에 관한 연결성 정보를 이용하여 상기 사용자에게 패치 또는 전극을 부착할 위치와 연결성 정보에 따른 신경 조절술의 세기를 결정할 수 있다. 구체적으로, 공포 기억 소거 장치는 강조 영상을 기반으로 상기 사용자의 뇌 심부와 뇌 피질 영역 간에 연결성을 나타내는 피질 영역 지도를 이용하여 위치를 결정할 수 있다. 여기서, 강조 영상은 뇌 심부 사이의 이완 시간이 반영된 T1-Weighted Image일 수 있다.
피질 영역 지도는 뇌 심부의 관심 영역과 구조적 연결성 및 기능적 연결성이 높은 뇌 피질 영역의 위치와 뇌 심부의 피질하 구조물과 피질의 연결성의 정도를 나타낸 지도일 수 있다. 자세하게, 구조적 연결성은,
상기 확산 텐서 영상을 분석하여 뇌 심부의 피질하 구조물과 연결성을 가지는 피질의 영역 정보(localization) 및 뇌 심부의 피하질 구조물과 각 뇌 피질 영역을 연결하는 신경다발의 개수와 밀도로 나타나는 세기 정보(intensity)를 포함할 수 있다.
또한, 기능적 연결성은 휴지기 상태의 기능적 자기 공명 영상을 분석하여 뇌 심부의 피질하 구조물의 활성도와 상관 관계를 가지는 뇌 피질 영역으로 나타나는 영역 정보(localization)와 뇌 심부의 피질하 구조물과 피질 구조물 간 활성도의 상관 관계 지수로 나타내는 세기 정보(intensity)를 포함할 수 있다.
공포 기억 소거 장치는 뇌 심부와 뇌 피질 영역 간에 구조적 연결성과 기능성 연결성을 토대로 피질 영역 지도를 사용하여 사용자의 공포 기억이 각인된 뇌 심부의 관심 영역을 자극할 수 있는 패치 또는 전극을 부착할 위치를 결정할 수 있다. 즉, 본 발명은 일반적으로 사용자의 공포 기억을 관리하는 편도체를 직접적으로 자극하는 침습 방식이 아닌, 비침습 방식을 통해 편도체를 자극하기 위한 위치를 결정할 수 있다.
특히나, 본 발명은 비침습 방식을 통해 편도체를 자극함에 있어, 사용자의 실제 뇌 영상을 활용함으로써, 개인별 정신적인 장애가 발생할 것으로 예상되는 뇌 심부의 위치를 정확하게 파악할 수 있다.
단계(603)에서 공포 기억 소거 장치는 결정된 위치에 부착된 패치 또는 전극을 통해 상기 뇌 심부의 관심 영역을 자극하여 상기 뇌에 각인된 공포 기억을 소거할 수 있다. 다시 말해, 공포 기억 소거 장치는 부착된 패치 또는 전극을 통해 비침습적으로 뇌 심부의 관심 영역을 자극하여, 상기 뇌 심부의 관심 영역에 대한 활성화 정도를 간접적으로 억제해 상기 공포 기억을 소거할 수 있다. 즉, 구조적 연결성의 영역 정보와 세기 정보 및 기능적 연결성의 영역 정보와 세기 정보를 기반으로 뇌 피질 영역을 자극하여, 상기 뇌 심부의 관심 영역에 대한 활성화 정도를 간접적으로 억제해 상기 공포 기억을 소거할 수 있다.
이때, 공포 기억 소거 장치는 공포 기억 소거 장치는 사용자의 상태에 따라 신경 조절을 달리 적용할 수 있다. 다시 말해, 공포 기억 소거 장치는 뇌 심부의 관심 영역과 피질 영역 간 기능적 연결성의 방향에 따라 뇌 피질 영역이 활성화되거나 또는 비활성화되도록 뇌 심부 조직의 관심 영역을 자극할 수 있다. 이에 따라, 공포 기억 소거 장치는 사용자에게 발생되는 정신적인 장애에 대응하여 선택적으로 자극을 전달할 수 있다.
본 명세서에 설명된 각종 기술들의 구현들은 디지털 전자 회로조직으로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어로, 또는 그들의 조합들로 구현될 수 있다. 구현들은 데이터 처리 장치, 예를 들어 프로그램가능 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 컴퓨터들의 동작에 의한 처리를 위해, 또는 이 동작을 제어하기 위해, 컴퓨터 프로그램 제품, 즉 정보 캐리어, 예를 들어 기계 판독가능 저장 장치(컴퓨터 판독가능 매체)에 기록된 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수 있다. 상술한 컴퓨터 프로그램(들)과 같은 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 인터프리트된 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기록될 수 있고, 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 구성요소, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서의 사용에 적절한 다른 유닛으로서 포함하는 임의의 형태로 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에서 하나의 컴퓨터 또는 다수의 컴퓨터들 상에서 처리되도록 또는 다수의 사이트들에 걸쳐 분배되고 통신 네트워크에 의해 상호 연결되도록 전개될 수 있다.
컴퓨터 프로그램의 처리에 적절한 프로세서들은 예로서, 범용 및 특수 목적 마이크로프로세서들 둘 다, 및 임의의 종류의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서들을 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘 다로부터 명령어들 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 요소들은 명령어들을 실행하는 적어도 하나의 프로세서 및 명령어들 및 데이터를 저장하는 하나 이상의 메모리 장치들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터는 데이터를 저장하는 하나 이상의 대량 저장 장치들, 예를 들어 자기, 자기-광 디스크들, 또는 광 디스크들을 포함할 수 있거나, 이것들로부터 데이터를 수신하거나 이것들에 데이터를 송신하거나 또는 양쪽으로 되도록 결합될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어들 및 데이터를 구체화하는데 적절한 정보 캐리어들은 예로서 반도체 메모리 장치들, 예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 등을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적 논리 회로조직에 의해 보충되거나, 이에 포함될 수 있다.
또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용매체일 수 있고, 컴퓨터 저장매체 및 전송매체를 모두 포함할 수 있다.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 장치 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 장치들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
101: 편도체
102: 해마
103: 패치 또는 전극
104: 공포 기억 소거 장치
102: 해마
103: 패치 또는 전극
104: 공포 기억 소거 장치
Claims (14)
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- 사용자의 경험에 의해 뇌에 각인된 공포 기억과 관련된 뇌 심부의 관심 영역을 확인하기 위해 상기 사용자의 뇌 영상을 획득하고,
상기 사용자의 뇌에 각인된 공포 기억의 양상에 따라 다르게 형성되는 피질-피질하 부위에 관한 연결성 정보를 이용하여 상기 사용자에게 패치 또는 전극을 부착할 위치와 신경 조절술의 세기를 결정하고,
상기 결정된 위치에 부착된 패치 또는 전극을 통해 상기 뇌 심부의 관심 영역을 자극하여 상기 뇌에 각인된 공포 기억을 소거하는 프로세서
를 포함하며,
상기 프로세서는,
상기 뇌 영상에 포함된 확산 텐서 영상 및 기능적 자기 공명 영상을 분석하여 뇌 심부의 피질하 구조물과 각 뇌 피질 영역을 연결하는 신경다발의 개수와 밀도 및 기능적 연결성을 계산하고,
상기 결정된 위치의 뇌 피질 영역을 연결하는 신경다발의 개수와 밀도 및 기능적 연결성에 반비례하도록 상기 신경 조절술의 세기를 결정하는 공포 기억 소거 장치. - 제8항에 있어서,
상기 프로세서는,
1) 뇌 심부 사이의 이완 시간이 반영된 강조 영상, 2) 상기 뇌 심부의 척수 신경로를 시각화한 확산 텐서 영상 및 3) 뇌 심부에 대한 휴지기 상태의 기능적 자기 공명 영상을 포함하는 뇌 영상을 획득하는 공포 기억 소거 장치. - 제9항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 강조 영상을 기반으로 상기 사용자의 피질 영역 지도를 이용하여 상기 위치를 결정하는 공포 기억 소거 장치. - 제10항에 있어서,
상기 피질 영역 지도는,
상기 뇌 심부의 관심 영역과 구조적 연결성 및 기능적 연결성이 높은 뇌 피질 영역의 위치와 뇌 심부의 피질하 구조물과 피질의 연결성의 정도를 나타낸 지도인 공포 기억 소거 장치. - 제11항에 있어서,
상기 구조적 연결성은,
상기 확산 텐서 영상을 분석하여 뇌 심부의 피질하 구조물과 연결성을 가지는 피질의 영역 정보 및 뇌 심부의 피질하 구조물과 각 뇌 피질 영역을 연결하는 신경다발의 개수와 밀도로 나타나는 세기 정보를 포함하는 공포 기억 소거 장치. - 제11항에 있어서,
상기 기능적 연결성은,
상기 휴지기 상태의 기능적 자기 공명 영상을 분석하여 뇌 심부의 피질하 구조물의 활성도와 상관 관계를 가지는 뇌 피질 영역으로 나타나는 영역 정보와 뇌 심부의 피질하 구조물과 피질 구조물 간 활성도의 상관 관계 지수로 나타나는 세기 정보를 포함하는 공포 기억 소거 장치. - 제8항에 있어서,
상기 프로세서는,
구조적 연결성의 영역 정보와 세기 정보 및 기능적 연결성의 영역 정보와 세기 정보를 기반으로 뇌 피질 영역을 자극하여, 상기 뇌 심부의 관심 영역에 대한 활성화 정도를 간접적으로 억제해 상기 공포 기억을 소거하는 공포 기억 소거 장치.
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| KR1020170145476A KR102090369B1 (ko) | 2017-11-02 | 2017-11-02 | 신경 조절술 및 사용자의 뇌 영상을 이용한 공포 기억 소거 장치 |
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