무산소 상태에 빠진 쥐의 뇌파를 해석하는 연구에서 죽음으로 향하고 있는 뇌에서 일어나는 임사체험의 실태와 그 뒤에 밀려오는 '죽음의 파도'이라는 다이나믹한 프로세스의 상세한 부분이 밝혀졌다고 발표되었습니다. 이 연구는 뇌파가 평평해지는 것이 뇌기능의 돌이킬 수 없는 정지의 결정적인 사인이라는 현대의료의 상식에 의문을 던지는 것이라고 합니다.
Laminar organization of neocortical activities during systemic anoxia - ScienceDirect
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0969996123003613
Laminar organization of neocortical activities during systemic anoxia
The neocortex is highly susceptible to metabolic dysfunction. When exposed to global ischemia or anoxia, it suffers a slowly propagating wave of colle…
www.sciencedirect.com
Brain dynamics of the "wave of death" highlig | EurekAlert!
https://www.eurekalert.org/news-releases/1010894
의료의 발달로 인해 생에서 죽음으로의 전환은 어느 순간의 사건이 아니라 천천히 이행하는 연속적인 프로세스이며, 때로는 역전하는 복잡한 현상이라는 것을 알게 되었습니다. 프랑스에 있는 소르본대학 파리뇌연구소의 연구자들은 이전 연구에서 무산소 상태가 장시간 지속되면 뇌활동이 연쇄적인 반응인 캐스케이드 변화를 일으키는 것을 보여주었습니다.
첫째, 호흡이나 맥박 정지 등으로 산소가 닿지 않는 뇌에서는 에너지원인 전기적 균형이 붕괴되어 신경전달물질인 글루탐산이 대량으로 방출됩니다. “처음에는 신경회로가 셧다운된 것처럼 보이지만, 그 후 뇌활동이 급증하고, 특히 감마파와 베타파가 증가한다고 파리뇌연구소의 신경학자인 세브린 마온 씨는 설명했습니다.
그 후 뉴런의 활동은 서서히 저하되어 뇌파가 평탄해지고 완전한 전기적 침묵(electrical silence) 상태에 이르게 됩니다. 그러나 이 고요함은 전문가들 사이에서 '죽음의 파도'로 알려진 큰 파도에 의해 즉시 중단되어 뇌의 기능과 구조에 변화가 찾아옵니다.
논문의 필두저자인 파리뇌연구소의 앙투안 칼튼 루클레르 씨는 “'무산소성 탈분극'이라는 이 중대한 사건은 대뇌피질 전체에 뉴런의 죽음을 일으킵니다. 즉, 죽음의 때에 아름다운 목소리로 운다는 백조의 노래와 유사한 뇌활동 정지로의 전환을 나타내는 진정한 지표라고 할 수 있습니다.”라고 설명했습니다.
죽음에 직면한 사람의 소생과 뇌의 기능을 유지하려면 죽음의 파도의 성질을 이해하는 것이 중요하지만, 지금까지는 죽음의 파도가 대뇌피질의 어디에서 일어나는지, 발생한 죽음의 파도가 뇌로 어떻게 퍼지는지는 몰랐습니다.
그래서 파리뇌연구소의 연구팀은 쥐를 이용한 연구를 실시하여 뇌의 다양한 층의 전위와 뉴런의 전기활동을 기록했습니다.
그리고 무산소성 탈분극이 일어나기 전과 일어나고 있는 중의 뇌활동을 비교하자 죽음의 파도가 대뇌신피질의 제5층에 위치하는 추체 뉴런이라는 신경세포로부터 발생해 그것이 뇌의 표면이나 안쪽의 백질을 향해 퍼져 나가는 것을 알았습니다. 이 실험은 쥐에 의한 것이지만 연구자들은 인간에서도 같은 일이 일어나고 있다고 추정합니다.
다음은 실험 중인 쥐의 생리반응 매개변수를 모니터링한 결과입니다. 산소공급의 중단(Vent.off)에 의해 산소결핍(asphyxia)이 되면 얼마 지나지 않아 뇌의 활동(ECoG)이 저하되지만, 무산소성 탈분극의 파(WAD), 즉 죽음의 파도가 발생했을 때에 산소의 공급을 재개하면서 무산소성 탈분극 후의 재분극(WpAR)이 일어났습니다.
이 지견은 죽음의 파도가 발생한 대뇌피질의 심층이 산소의 결핍에 가장 약하다는 것을 시사하고 있습니다. 그 이유는 다섯 번째 레이어의 추체 뉴런의 활동에 많은 에너지가 필요하기 때문입니다. 또한 연구자들이 쥐의 뇌에 다시 산소를 공급하면 뇌세포가 ATP를 보충하여 뉴런의 재분극과 시냅스 활동의 회복으로 이어진다는 점도 확인했습니다.
연구팀의 책임자인 스테판 샤르피에 교수는 “생리학적 관점에서 보면 죽음은 시간이 지남에 따라 진행되는 것이며, 생과 엄밀하게 분리하는 것은 불가능합니다. 또 뇌파의 평탄이 반드시 뇌기능의 결정적인 정지를 의미하지는 않는다는 것을 알고 있습니다. 앞으로는 이러한 기능이 회복하기 위한 조건을 정확하게 규명하고 심부전이나 폐부전이 된 사람의 소생을 지원하는 신경보호약의 개발이 필요하다”고 보았습니다.
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