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모든 성인의 6-20%가 만성 이명 앓고 있다. 뇌 스캐너 대신 근적외선 센서 사용.
테스트에서 알고리즘은 78~87%의 정확도로 데이터 할당.
신뢰성 있는 객관적 특성은 환자치료에 큰 도움.

이명에 대한 객관적인 측정 방법
휴대용 센서는 뇌 활동의 이상으로 인한 귀의 소음을 감지한다.

지금까지 이명 진단은 주로 영향을 받은 사람들의 주관적인 정보를 기반으로 했다. 

최근 호주 연구자들은 유령 소음을 객관적으로 감지할 수 있는 방법을 개발했다.
이를 위해 머리에 있는 센서는 뇌 활동의 특정 이상을 기록한다.
과학자들은 이러한 측정 데이터에서 적응형 컴퓨터 프로그램조차도 이명 환자를 인식할 수 있는 특징이 있다. 

▲ 이명 측정을 위한 근적외선 센서는 전극 캡처럼 환자의 머리에 위치한다. © Mehrnaz Shoushtarian

모든 성인의 6~20%가 만성 이명을 앓고 있다.
귀의 이러한 지속적인 소음은 청각 기관에서 발생하지 않고 뇌에서 발생한다.
일반적으로 청각적 지각을 위한 필터 역할을 하는 뇌와 회로의 특정 영역은 이명에서 제대로 작동하지 않는다. 배경 소음을 차단하는 대신 자체적으로 지속적인 벨소리 또는 윙윙 거리는 소리가 발생한다.

그러나 문제는 "광범위한 사용에도 불구하고 현재 뇌 활동의 이러한 이명-전형적 변화를 측정 할 수 있는 임상적으로 사용되는 객관적인 테스트가 없었다"고 멜버른 대학의 메르나즈 샤우쉬타리안(Mehrnaz Shoushtarian)과 동료들은 설명했다.
일부 이상은 양전자 방출 단층 촬영(PET) 또는 기능적 자기 공명(fMRI)을 사용하는 뇌 스캔으로 감지할 수 있다. 그러나 이러한 절차는 복잡하고 fMRI의 경우 스캐너 소음이 측정을 방해한다.

뇌 스캐너 대신 근적외선 센서

Shoushtarian과 그녀의 팀은 이제 더 간단하고 실질적으로 적용 가능한 방법을 개발하고 테스트했다. 필요한 것은 전극 캡과 유사한 방식으로 환자의 머리에 부착되는 특수 적외선 센서다. 이러한 센서 중 일부는 뇌의 상층을 통과하는 근적외선으로 신호를 보내고 나머지 센서에 의해 포착되어 스펙트럼을 분석한다.

연구진은 "fMRI와 같은 기능적 근적외선 분광기는 뇌 혈액의 산소 함량 변화를 측정 한다"고 설명했다. "fNIRS는 더 좋은 시간적 해상도를 가지고 있으며 스캐너 노이즈를 생성하지 않는다." 또한 모든 것이 휴대 가능하고 저렴하므로 일상적인 사용에 적합하다.

중대한 이상

근적외선 이명 진단은 얼마나 잘 작동할까?
Shoushtarian과 그녀의 팀은 다양한 심각도를 가진 만성 이명 환자 25명과 건강한 대조군 21명을 대상으로 절차를 테스트했다. 모든 테스트 대상에서 측정은 편안한 휴식과 눈을 감은 상태에서 수행되었으며, 임의의 순서의 음향 및 시각 신호에 의해 감각이 자극됐다.

결과 :
분광학은 뇌의 여러 영역에서 이명 환자와 대조군 사이에 상당한 활동 차이를 보여주었다.
이러한 차이로 인해 이명의 심각도를 추정할 수 있었다.
이전 설문 조사에서 환자가 소음을 더 크게 평가할수록 비교 결과에서 알 수 있듯이 대조군과의 신경학적 편차가 더 두드러졌다. 

▲ 그림 2. fNIRS 몽타주. 채널을 형성하는 16개의 소스(빨간색 원) 및 16개의 검출기(회색 원)를 두피의 정면, 측두 및 후두 부위에 배치했다. 채널 번호가 표시된다. 36개의 긴 채널과 4개의 짧은 채널 (* 및 노란색 소스-검출기 링크로 표시됨)이 형성되었다. (자료:관련 논문)

시각 센터에 대한 링크

특히 측두엽 부위와 전두엽 부위의 연관성은 이명 환자에서 더 두드러졌다.
"청각 영역과 전두엽 피질의 연결은 의식적인 소음 지각과 이명에도 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다"고 과학자들은 설명했다.

▲ MRI 촬영. cuneus와 lingual gyrus가 빨간색으로 표시된 Sagittal MRI 슬라이스

또한 후두엽 부위에 측정 가능한 차이가 있었다.
시각 자극을 처리하는 데 실제로 관여하는 영역인 소위 cuneus는 이 뇌 영역에 있다. Shoushtarian과 동료들은 "청각 영역과 시각 영역 사이에 기능적 연결이 있기 때문에 이명이 또한 cuneus에서 비정상적인 활동을 유발할 수 있다는 것이 일반적인 믿음"이라고 말했다.

▲ cuneus

적응형 컴퓨터 프로그램에 대해 인식 가능

전반적으로 이명 환자와 대조군의 차이가 매우 특징적이어서 학습이 가능한 컴퓨터 프로그램조차도 인식할 수 있었다. 세 가지 시스템을 사용한 테스트에서 알고리즘은 78~87%의 정확도로 두 그룹에 근적외선 데이터를 할당할 수 있었다. 이 프로그램은 또한 데이터를 사용해 이명의 중증도를 평가할 수 있었다.

Shoushtarian과 그녀의 동료에 따르면 이 결과는 이 방법이 이명의 객관적인 진단에 적합 하다는 것을 시사한다.
"이명을 가진 환자를 치료하는 것은 그러한 방법으로부터 큰 이익을 얻을 수 있다"고 그들은 썼다. "신뢰할 수 있는 객관적 측정은 치료 효과를 더 잘 확인하는 데도 도움이 될 수 있다.”
(PLOS ONE, 2020; doi : 10.1371 / journal.pone.0241695)
출처 : PLOS

[더사이언스플러스=문광주 기자] "No Science, No Future"

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