美 메이요 연구팀 "깨어 있어도 호흡으로 뇌척수액 순유량 증가"

미국 메이요 클리닉의 폴 민(Paul H. Min) 교수 연구팀은 최근 깨어 있는 상태에서도 호흡을 통해 뇌척수액(cerebrospinal fluid·CSF)의 순유량(net flow)이 증가할 수 있음을 인체 연구를 통해 확인했다고 10일 밝혔다.

논문 제목은 'Human Cerebrospinal Fluid Net Flow Enhanced by Respiration During the Awake State'로, 호흡 패턴이 깨어 있는 동안의 뇌척수액 흐름에 미치는 영향을 분석했다.

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

기존에는 뇌척수액 순환이 주로 수면 중 심장 박동에 의해 활성화되는 것으로 알려져 왔다. 연구팀은 이번 연구에서 깨어 있는 상태에서도 호흡과 관련된 뇌척수액 흐름 변화가 나타나는지 확인하기 위해 실시간 속도 인코딩 위상차 자기공명영상(velocity-encoding phase-contrast MRI·PC-MRI)을 활용해 측정했다.

연구에는 최소 1년 이상 호흡 훈련 경험이 있는 20명과 호흡 훈련 경험이 없는 일반인 25명이 참여했다. 분석 결과 일반 참여자들은 깨어 있는 상태에서 뇌척수액이 앞뒤로 움직이는 '진동(oscillation)' 중심의 흐름을 보인 반면, 수련자 그룹에서는 일정 방향의 순유량이 증가하는 양상이 관찰됐다.

또 장기간 호흡 훈련을 받은 참가자들은 평상시 호흡 상태에서도 뇌 심부 영역인 측뇌실(lateral ventricle)에서 뇌척수액 유동 변화가 확인됐다. 연구진은 이를 장기간 호흡 패턴 적응에 따른 생리적 변화 가능성으로 해석했다.

연구진은 논문을 통해 "호흡 리듬이 뇌 내 유체역학에 영향을 미치는 이 간단하면서도 정교하게 조율된 기전은 '호흡기술(respiration technology)'의 한 형태로 이해할 수 있다"고 설명했다.

공동 교신저자는 페트리스 콕스웰(Petrice M. Cogswell) 교수이며, 제1저자는 임석빈 연구원이다. 한국의 호흡 수련 프로그램 석문호흡(Seokmun Hoheup)은 연구 협력 기관으로 참여했다.

연구진은 앞으로 다양한 연령대와 질환군을 대상으로 추가 연구를 진행해 뇌 인지 기능 및 신경퇴행성 질환과의 연관성을 더 살펴볼 계획이다.

한편, 이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications) 제16권(Article number: 11499)에 게재됐다.