정신분열병 환자의 작업기억 억제통제와 관련된 신경해부학적 기전: 기능적 자기공명영상법

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 목적은 정상인과 정신분열병 환자들을 대상으로 기능적 자기공명영상법(functional magnetic resonance imaging: fMRI)과 복셀기반 형태측정법 (voxel-based morphometry: VBM)을 이용하여 작업기억 과제수행 중 방해자극에 따른 두 그룹 간의 대뇌 활성화 양상의 차이점을 신경해부학적인 측면에서 규명하고, 아울러 정신분열병 환자의 억제통제 기능저하와 관련하여 해당 대뇌 피질의 활성화와 용적 감소의 관련성을 평가하고자 하였다.
정신분열병 환자 18명(평균 31.0±8.7세)과 정상인 18명(평균 33.5±7.3세)을 대상으로 3.0T Magnetom Verio MR Scanner(Simens Medical Solutions, Germany)를 사용하여 fMRI를 실시하였다. 정신분열병 환자군은 DSM-IV-TR의 진단기준에 의하여 정신분열병으로 진단된 환자들을 대상으로 하였다. 대뇌의 활성화를 유도하기 위한 시각자극 패러다임은 “부호화과정 - 지연기간 - 방해자극 - 인출과정”으로 구성하였다. 부호화 과정에서는 서로 다른 3개의 얼굴 사진을 표적자극으로 하여 한 장씩 제시한 후 지연기간 동안 제시된 얼굴 사진들을 기억유지 하도록 하였다. 방해자극으로는 제시된 얼굴 사진들의 기억유지를 방해하기 위하여 두 가지 유형의 방해사진, 즉 정상적 얼굴사진과 변형된 얼굴사진들을 보여주었다. 인출과정에서는 1개의 얼굴사진을 보여주면서, 앞에서 보았던 표적자극 얼굴사진과의 일치 여부를 판단하도록 하였다. 영상의 후처리는 SPM8을 이용하여 대뇌의 활성화 영상과 백질 ․ 회백질 영상들을 얻었으며, 통계분석 방법은 paired와 two sample t-test를 이용하여 대뇌의 활성화 강도(t-value)를 구하였다.
정상인을 대상으로 한 작업과제 수행시에서는 정상적 얼굴사진을 방해자극으로 보여주었을 때 변형된 얼굴사진에 비해 우세한 활성화를 보인 영역은 superior frontal gyrus, ventrolateral prefrontal cortex(VLPFC), dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC), superior/inferior parietal gyri, fusiform gyrus, anterior cingulate gyrus(ACG) 등이었다(p<0.0005). 한편, 정신분열병 환자를 대상으로 한 과제 수행시에서는 ACG를 제외한 동일한 영역에서 정상인과 마찬가지로 변형된 얼굴 방해자극에 비해 정상적 얼굴 방해자극을 주었을 때 보다 우세한 활성화도를 보였으나, 정상인과 비교하여 전체적으로 낮은 활성화 강도를 나타냈다(p<0.0005). 이상과 같이 정신분열병 환자에서 낮은 활성화 강도를 보인 대뇌 영역들은 작업과제 수행시에 억제통제의 기능저하와 밀접한 관련이 있을 것으로 판단된다. 특히 정신분열병 환자는 정상인과는 달리 정상적 얼굴 방해자극에서 ACG의 활성화가 관찰되지 않았는데, 그 이유는 정신분열병 환자의 경우 표적자극과 유사한 정상적 얼굴 방해자극시 ACG의 주요기능인 오류검출과 방해억제 기능의 저하 때문에 최종적으로 올바른 의사결정을 할 수 없었기 때문이라고 생각된다.
정상인과 정신분열병 환자들을 대상으로 대뇌 부위별 용적을 측정한 결과, 정신분열병 환자는 정상인에 비하여 superior frontal gyrus, DLPFC, VLPFC, ACG, fusiform gyrus에서 회백질 용적의 감소가 나타났으며, 특히 VLPFC의 용적 감소가 두드러지게 나타났다(p<0.005). 한편 정신분열병 환자의 superior/ inferior frontal lobes에서는 백질 용적의 감소를 보였다. 이러한 결과들은 정신분열병 환자가 억제통제 과제에서 정상인에 비해 활성화 감소를 보인 대뇌 영역들과 일치하였고, 따라서 억제통제 기능의 결함이 대뇌 피질의 위축과도 관련성이 있을 것으로 추측된다.
본 연구에서는 정상인과 정신분열병 환자들을 대상으로 fMRI와 VBM을 이용하여 작업기억 과제수행 중 방해자극에 따른 두 그룹 간의 대뇌 활성화 양상의 차이점을 규명하였고, 또한 정신분열병 환자의 대뇌 부위별 용적 감소와 억제통제와 관련된 대뇌 활성화 부위와의 상관성을 평가하였다. 향후 본 연구 결과들을 임상분야에 활용하면 정신분열병 환자의 억제통제 기전의 결함을 신경학적인 측면에서 정량적으로 평가할 수 있으며, 나아가서는 유사 정신과 질환의 감별진단에도 응용할 수 있을 것으로 전망한다.

목차 (Table of Contents)

• 국 문 초 록 1
• 1. 서 론 4
• 2. 실험 대상 및 방법 9
• 가. 실험대상 9
• 나. 실험방법 9
• 1) 실험자극 9
• 2) 실험자극 패러다임 10
• 3) 기능적 자기공명영상법 (fMRI) 11
• 4) 자기공명영상법 (MRI) 11
• 다. 영상의 후처리 및 분석방법 11
• 1) 대뇌 활성화 지도 (brain activation map) 11
• 2) 복셀기반 형태 측정법 (VBM) 12
• 3. 결 과 16
• 가. 재인 판단의 정확도 16
• 나. 방해자극 따른 대뇌 활성화 영역의 비교 16
• 1) 정상인 16
• 2) 정신분열병 환자 16
• 다. 뇌 용적과 VBM 결과 17
• 4. 고 찰 26
• 5. 결 론 33
• 참 고 문 헌 34
• 영 문 초 록 42