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인간의 뇌는 신체의 에너지 대사를 담당하는 주요 장소입니다. "혈관 운동"으로도 알려진 혈관벽의 내재적 수축 및 이완은 인간 뇌의 대사 및 혈역학적 활동을 담당합니다. 혈관 운동의 장애는 죽상동맥경화증, 알츠하이머병, 파킨슨병 및 뇌졸중과 같은 신경학적 상태와 관련이 있습니다. 인간 대뇌 대사에서 혈역학 및 대사 활동의 기본 메커니즘을 더 잘 이해하면 신경 장애가 있거나 없는 사람들의 인지 기능을 향상시키는 데 신경 조절의 적용을 발전시키는 데 도움이 될 수 있습니다.

경두개 광생체변조(tPBM)는 저강도 레이저 또는 근적외선을 방출하는 LED를 사용하여 뇌를 자극하고 활동을 향상시키는 새로운 형태의 광선 요법입니다. 유망한 접근법인 tPBM은 현재 다양한 신경 질환에 대한 잠재적 치료법으로 연구되고 있습니다. 그러나 아직은 개발 초기 단계에 불과하며 연구자들은 최상의 결과를 얻기 위해 빛의 강도, 파장, 치료 기간 등의 요소를 최적화하기 위해 노력하고 있습니다.

미국 알링턴에 위치한 텍사스 대학의 Hanli Liu 교수와 동료들은 인지 기능에 관여하는 뇌 영역인 전두엽 피질의 혈역학(혈류와 관련) 및 대사 활동에 대한 tPBM의 구체적인 효과를 조사해 왔습니다. . Neurophotonics에 발표된 최근 연구에서 그들은 휴식 중인 전두엽 피질의 혈역학적 및 대사 활동이 실제로 tPBM에 의해 크게 조절된다는 것을 보여줌으로써 상황을 진전시켰습니다.

이 연구에서 연구자들은 26명의 건강한 젊은 성인을 등록하여 tPBM 세션을 진행했으며, 그 동안 그들은 5가지 다른 자극 조건에 노출되었습니다. 각 참가자는 오른쪽 이마(R800, R850)에 800nm ​​및 850nm 빛을, 왼쪽 이마(L800)에 800nm ​​빛을 사용하여 8분간 치료를 받았습니다. 그들은 또한 대조 분석을 위해 왼쪽 이마와 오른쪽 이마에 두 번의 가짜(위약) 개입을 받았습니다. 치료 중 참가자의 눈을 보호하기 위해 레이저 보호 고글이 제공되었습니다.

8분간의 tPBM 치료 직전과 직후에 2채널 광대역 근적외선 분광법(2-bbNIRS) 검출 프로브를 참가자의 이마 양쪽에 배치했습니다. 이 설정은 연구자들이 뇌 조직의 흡수 및 산란 특성을 기반으로 자극 전후의 치료 효과와 뇌 활동의 변화를 포착하고 측정하는 데 도움이 되었습니다. 측정된 데이터는 신호로 변환되어 다양한 뇌 영역의 혈역학적 및 대사 활동을 나타냅니다.

연구자들은 tPBM 치료 후 ISO(Infra-Slow Oscillation) 대역(심장 박동과 독립적으로 발생하는 혈관의 리드미컬한 진동의 주파수 범위)에 걸쳐 뇌 반응에서 상당한 차이가 있음을 관찰했습니다. 내인성(E), 근원성(M) 및 신경성(N) 구성요소로 분류되는 ISO 밴드의 다양한 진동은 혈관의 내부 내피층과 외부 평활근층뿐만 아니라 조직 내 신경 관련 요소를 나타냅니다. , 각각.

일반적으로 양측 이마 등 뇌의 여러 부위의 혈관 운동은 통일된 심장 박동 또는 심장 운동으로 인해 동기화됩니다. 연구자들은 세 가지 tPBM 조건 모두 ISO의 N 밴드의 양측 대사와 M 밴드의 양측 혈역학적 활동 사이의 동기화가 감소한다는 것을 발견했습니다. 그러나 R800은 E 밴드에서 양측 혈역학 및 대사 연결성 또는 동기화를 크게 증가시켰습니다.

전두엽 피질의 각 측면에서 혈역학적 활동과 대사 활동 사이의 결합을 조사한 결과, 세 가지 자극 조건 모두 반대쪽이 아닌 tPBM 측에서만 E 밴드의 혈역학적-대사 결합을 증가시키는 것으로 나타났습니다. 또한 R800과 L800은 모두 자극 측의 M 밴드에서 향상된 혈역학적-대사 결합을 유도했습니다.