알고리즘은 뇌파를 기반으로 항우울제의 효과를 예측. 활성성분 세르트랄린(Sertralin) 또는 플라세보(Placebo)를 투여받은 309명의 우울증 환자대상 데이터 사용했다. 치료 전 휴면 상태에서 뇌의 활동은 EEG를 사용했다.

 

성공적인 치료
연구원들이 항우울제의 효과를 예측할 수 있는 알고리즘을 개발했다.
시스템은 우울 환자의 뇌 활동을 분석한다. 테스트에서 뇌파의 특정 패턴은 약물 치료가 효과가 있는지 확실한 지표를 제공했다. 앞으로, 그러한 접근법은 개별 환자에 대한 맞춤 치료에 도움이 될 수 있다.

▲ 치료 전에 뇌에서 항우울제가 효과가 있는지 여부를 분명히 알 수 있다. image : Pixababy

우울증은 단순한 정신적 혼란 이상이다.
측정 가능한 신경 생물학적 변화로 나타나는 고통이다. 뇌는 종종 메신저 세로토닌과 같은 신경 전달 물질의 부족으로 고통받는다. 항우울제는 이 상태에 대항해 뇌의 신진 대사를 다시 균형을 맞출 수 있게 한다.

그러나 이 치료법은 모든 환자에게 효과적이지 않다. 영향을 받는 사람들의 50%는 항우울제로 처음 치료할 때 치료에 반응하지 않는다. 효과를 달성하기 위해 종종 다른 수단을 시도해야 하며 심지어 33%의 경우 약물이 부적절하다. 이후에는 다른 치료 옵션을 고려해야 한다.

▲ AI를 활용해 우울증 환자 치료에 기대되는 알고리즘을 개발했다.

치료 성공의 예후

“우울증 환자가 개선을 느끼기 전에 여러 단계가 필요하다. 치료 초기에 어떤 치료가 환자들에게 가장 효과적인지 알면 더 좋지 않을까요?”달라스에 있는 텍사스 대학교 (University of Texas)의 매두카 트리베디(Madhukar Trivedi)가 말했다.

광저우 남중국 공과대학의 웨이 우(Wei Wu)가 이끄는 연구원과 동료들이 AI를 활용해 우울증 환자 치료에 기대되는 알고리즘을 개발했다.

뇌파의 실마리

과학자들은 활성성분 세르트랄린(Sertralin) 또는 플라세보(Placebo)를 투여받은 309명의 우울증 환자를 대상으로 한 데이터를 사용했다. 치료를 시작하기 전에, 휴면 상태에서 뇌의 활동은 뇌파 검사(EEG)를 사용하여 측정됐다.

이러한 EEG 측정으로 Wu와 그의 동료들은 학습 알고리즘을 만들었다. 치료에 긍정적으로 반응한 환자와 치료로 인한 혜택이 거의 없거나 전혀없는 환자를 구별하는 뇌파 패턴을 찾아야했다. SELSER(셀서)로 명명된 AI 시스템이 이 환자들의 공통된 특징을 발견 할 수 있을까?

실제로, AI 시스템은 항우울제에 대한 환자의 감수성에 대해 결론을 도출 할 수 있는 EEG 데이터의 시그니처를 식별했다. 소위 알파파(Alphawave), 8-16Hz(헤르츠)주파수를 지닌 릴렉스한 편안한 뇌혈류 상태에서 발생하는 주파수의 특성에 관한 것이다.

이 결과는 다른 독립적인 환자군에서 확인됐으며 세르트랄린제에만 적용되는 것은 아니라고 연구자들은보고했다.
추가 조사에 따르면, 항우울제 치료에 거의 반응을 보이지 않는 사람들은 심리 치료와 함께 경두개 자기자극과 같은 다른 형태의 치료로 부터 더 많은 혜택을 얻을 수 있다고 제안했다.

"중요한 진전"

우(Wu)와 그의 동료들이 강조한 것처럼, 예측은 개인화된 치료 결정에 증상의 심각성 또는 인구통계학적 요소를 사용하는 다른 일반적인 모델보다 알고리즘에서 더 잘 작동한다.

“더 나은 치료를 위해서는 객관적인 검사가 시급히 필요하다. 이러한 목표에 중요한 진보를 의미하고 정신과 의사를 위한 잠재적인 복잡한 데이터 분석 방법을 강조하기 때문에 우리의 결과는 흥미롭다.“고 스탠포드 대학의 공동저자인 아미트 에트킨(Amit Etkin)은 설명한다.

곧 일반적인 관행이 될까?

더 많은 연구가 새로운 접근법의 유용성을 확인하면, 과학자들은 이것이 곧 임상 실무에 들어갈 수 있다고 생각한다. 에트킨(Etkin)은 “의료 전문가들이 향후 5년 내에 그러한 예측을 사용하게 될 것이다.”고 말했다.

(Nature Biotechnology, 2020; doi : 10.1038 / s41587-019-0397-3)
출처: Nature Press/ Stanford Medicine/ National Institute of Mental Health/ UT Southwestern Medical Center

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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