【뉴욕】 심리학적 스트레스는 부정적 감정과 불면을 유발한다는 연구결과가 발표돼 인간 뇌속의 스트레스 패턴이 밝혀졌다.

펜실베니아대학 방사선과 종종 왕(Jiongjiong Wang) 박사팀은 기능적 MRI(fMRI)를 이용해 높은 스트레스를 유발하는 암산문제를 풀도록 한 시험참가자의 뇌에는 특정한 혈류패턴이 나타난다는 사실을 확인했다.

왕 박사는 이같은 결과를 Proceedings of the National Academy of Sciences, USA(PNAS,2005; 102: 17804-17809)에 발표했다.

과제끝나도 RPFC 활성 지속

행동과 생리학적 스트레스 반응에 동반하는 국소 뇌활성연구는 “감정, 불면, 목표지향행동(goal-directed behavior)에 관련하는 뇌영역이 우전두전피질(right prefrontal cortex, RPFC) 속에 일부 존재한다는 사실은 스트레스에 대한 생물학적, 행동학적 반응영역을 조정하는데 이 영역이 중심 역할을 한다는 것을 보여준다”고 결론내렸다.

또한 심리학적 스트레스에 동반되는 복측(ventral) RPFC의 활성은 스트레스 과제가 끝나도 지속된다는 사실이 판명됐다.

왕 박사는 “행동/생리학적 상태와 신경해부의 매핑(mapping)은 RPFC의 뇌혈류량(CBF) 변화와 스트레스 반응의 주관 및 객관적 척도를 통해 증명됐다. 사람이 겪는 일상 스트레스의 신경기질에 대해서는 지금까지 거의 알려져 있지 않았다”고 설명했다.

박사는 피검자에게 암산문제를 풀도록했다. 그리고 피험자에게는 좀더 빠른 계산을 요구하고 잘못 계산하면 다시 하도록 요구했다.

암산문제는 처음에는 1,000에서 반대로 세는 낮은 스트레스 과제를 준 다음 어려운 연속뺄셈을 하고 말로 대답하도록 했다.

측정에는 동맥혈스핀라벨링(arterial spin-labeling；ASL) 뇌혈류 fMRI를 이용했다. 이는 CBF를 정량적으로 측정하기 위한 비침습적인 신경영상법으로 각 피험자에게 4회씩 스캔했다.

암산문제는 피검자에게 경도∼중등도의 스트레스를 일으키기 위해 하는 것이다. 스트레스는 스트레스 및 감정상태의 자가신고, 심박수와 타액내 코르티졸 수치로 확인했다.

스트레스 과제에 대한 완벽한 데이터를 얻을 수 있는 사람은 23명(여성 11명)이었다. 대조인 7명(여성 4명)에는 23명과 같은 프로토콜을 이용해 스캔했지만 과제는 실시되지 않았다. 따라서 대조 7명에서는 MR스캔 자체에 의한 스트레스를 측정할 수 있다.

박사는 “복측 RPFC와 좌도피질/피각(LIn/Pu) 영역에서 스트레스 과제로 인해 유발되는 CBF 변화는 주관적인 스트레스의 평가(자가신고)와 비례했다”고 말했다.

스트레스 높은 사람서 활성지속

왕 박사는 또다른 관심 대상은 스트레스를 없앤 후에도 스트레스 반응이 지속되는 경우였다.

이번 연구에서 암산문제를 푸는 도중에 높은 스트레스를 호소한 사람은 문제를 푼 다음에도 복측 RPFC, 우도피질/피각(RIn/Pu), 전대상회피질(ACC)의 활성이 지속되는 것으로 판명됐다.

기존에는 중등도 스트레스를 받으면 치료 전 심박수로 회복되기까지 몇 분간, 코르티졸 수치가 치료전 수치로 회복될 때까지 1∼2시간이 걸린다고 알려져 있다.

이는 스트레스 반응을 행동학적으로 평가하는데는 이보다 빨리 회복된 것처럼 보이는 경우에도 발생한다.

CBF가 심박수변화와 관련

왕 박사는 “복측 RPFC와 우측안와전두피질(ROrFC)의 치료전 CBF 변동은 스트레스 과제로 인해 발생하는 타액내 코르티졸 수치 및 심박수 변화와 관련있다”고 말했다.

코르티졸 수치를 통해 스트레스 과제 실시 전후의 CBF치를 비교했다. 그 결과 복측 RPFC에서 스트레스 과제 실시 전과 후의 치료전 CBF 변화는 타액내 코르티졸치의 누적변화(AUC)와 유의하게 관련하는 것으로 판명됐다.

치료전 CBF와 코르티졸 AUC의 변화는 ACC, 설전부, 좌우의 각회/하두 정상피질에서 나타난 변화와도 유의한 관련을 보였다.

또한 심박수를 공변량으로 한 회귀분석에서는 ROrFC, 후외측우전피질, 우하측두피질에 두고 CBF의 변동과 스트레스가 낮은 과제에서 높은 스트레스 과제로의 심박수 변화 사이에 유의한 관련이 있었다.

스트레스 자각과 불안과도 상관

게다가 복측 RPFC에서 치료전 CBF의 변화와 과제 수행시의 주관적 스트레스평가 사이에 유의한 상관관계가 있다는 사실도 회귀분석을 통해 판명됐다. ACC와 RIn/Pu의 비례관계도 관찰됐다.

마찬가지로 주관적 불안의 평가를 독립변수로 한 회귀분석에서는 CBF의 변화와 스트레스 과제 실행시 나타난 주관적불안평가 사이에 밀접한 상관관계가 나타났다.

이러한 관계는 좌도피질/피각/편도체(LIn/Pu/Am)와 상측두영역을 포함한 대규모 활성군에 나타났다. CBF의 변화와 스트레스 과제 실행시에 느끼는 불안정도의 비례관계는 우피각, 편도체, 해마, 오른쪽측두영역에서도 밝혀졌다.

피험자가 호소하는 스트레스의 자각은 피험자가 느끼는 불안의 정도와 유의하게 관련이 있으며, 이보다 적지는 않지만, 욕구불만과도 상관관계가 있는 것으로 판명됐다.

부정적감정 신경경로 넘어 활성

왕 박사팀은 “이번 연구에서 관찰된 RPFC 활성은 실제로 부정적감정과 관련하는 신경경로를 뛰어넘은 것이었다. 관찰된 뇌패턴의 일부는 암산과 이에 따른 특정행동(암산 과제 실행시 피험자 자신에 의한 정신상태의 평가 등)의 실행을 반영했을 가능성이 높다.

이번 소견은 우발적인 요소로는 설명할 수 없다. 우리의 회귀분석에서는 곤란 또는 노력은 RPFC 활성에 관여하지 않는 것으로 나타났기 때문에 스트레스에 동반하는 인지의 요구도와 노력의 증가로는 이번 소견을 설명할 수 없다”고 설명했다.

또하나 흥미로운 소견은 각 피험자의 치료전 특성에 따라 스트레스에 대한 반응 정도를 예측할 수 있다는 것이다. 즉, 복측 RPFC의 치료전 CBF 증가도가 클수록 문제를 풀때 받는 스트레스가 강했다.