약물중독을 예측할 수 있을까?

통증을 1에서 10까지로 수치화하려는 것처럼, 주관적인 욕구를 측정하는 것도 부정확하기 일수다. 이는 의사들이 약물중독 환자를 치료하는데 어려움을 주는 원인이기도 하다.
그런데 이제 욕구를 측정하는 보다 정확한 방법을 찾은 것인지도 모르겠다: 머신 러닝을 이용한 다국적 연구팀이 약물중독장애를 가진 사람들의 뇌 특징을 꽤 정확하게 구별해낼 수 있게 되었다. 2022년 12월 19일 Nature Neuroscience를 통해 발표된 이 연구 결과는 앞으로 의사들이 비교적 객관적으로 욕구의 강도를 기록할 수 있는 자료로 이용할 수 있을 것 같다.

“아주 재미있고 잘 수행된 연구입니다.” MIT의 신경과학자인 John Garbrieli의 말이다. “우리는 사람들을 도울 수 있게 뇌에 대한 지식을 활용하고자 하지요. 이 연구는 완전히 새로운 분야를 열었다고 할 수 있습니다.”

중독자를 치료할 때 환자들이 다시 약물에 손을 델 가능성을 알아내는 건 매우 중요하다. 하지만 이를 알 수 있는 방법은 주로 환자의 자기 판단에 의존하는 경우가 많다. 예일대학교의 인지과학자이며 이 연구의 공동 연구자이기도한 Hedy Kober의 얘기다. 자기 판단의 모호성에 더해 환자들은 흔히 진실을 은폐하거나 정말 자기 스스로 자신의 상태를 판단하기 어려운 경우가 많다고 한다. “대부분의 사람들이 누가 약물로 인해 어려움을 겪고 있는지 알 수는 있는데, 이를 도와 회복시키기는 어렵고 정말 회복이 되고 있는지를 판단하기도 어렵습니다.” Garbrieli의 말이다.
Kober박사는 이미 신경이미지 연구(neuroimaging research)를 통해 음식이나 약물을 본 후 이에 대한 욕구의 강도를 측정하여 가까운 미래에 이 음식이나 약물을 복용할지를 예상할 수 있다는 것을 알았다. fMRI 데이타를 통해 어떤 음식에 대한 욕구를 정량할 수 있는 시스템을 개발하였고 이를 이용해 뇌 촬영만으로도 어떤 개인의 약물이나 음식에 대한 욕구를 측정하고 다시 섭취할 예상치를 낼 수 있게 한 것이다.

Kober과 연구자들은 functional magnetic resonance imagining(fMRI) 데이터를 99명의 사람들로부터 469회 얻어 분석하였다. 이들 중에는 흡연자, 알코올 복용자, 코카인 흡입경험자, 그리고 아무런 약물도 경험하지 않았던 사람들이 포함되어 있다. 이들에게 각자 해당하는 대상물을 2 가지 방법으로 –한번은 욕구를 드러나게, 또 한번은 최대로 절제해서 실험에 임하도록- 보여주고 이에 반응할 떄의 뇌 이미지를 얻었다. 이들이 자신의 반응에 대해서도 스스로 판단한 보고서도 함께 분석했다. 이 데이터들을 machine learning 알고리즘으로 분석하여 각 실험시 활성화되는 뇌 부위를 알아본 것이다. 이렇게 프로그램은 각 경우에 활성화된 정도에 따라 각 부위에 점수를 매겼다. 욕구와 관련된 부위에 + 점수를 욕구가 떨어졌을 떄 활성화되는 부위를 –로 표시하고 별다른 변화가 없는 부위는 0에 가까운 점수를 주었다. 연구자 들은 각 실험자들의 부위별 점수들을 더해 나타난 양상을 구하고 이를 신경과학적 욕구 지표(Neurobiological Carving Signature, NCS)로 연구한 것이다.
이 데이터들을 이용해 해당 실험대상자가 특정 약물을 얼마나 열망하는지 알아보고자 하였고, NCS 점수는 약 82%의 정확도로 약물을 취할지를 맞추었다. 이 결과와 스스로 얼마나 열망하는지 판단한 자기진단결과를 같이 놓고 분석해본 결과 NCS 점수가 정확히 일치함을 볼 수 있었다. 여기에 더해 자신의 욕구를 죽이고 실험을 할 경우 NCS 점수가 감소하는 것을 볼 수 있었고 실시간으로 반영된다는 것을 알 수 있었다.

“우린 못 믿을 정도로 흥분했죠.” Kober는 말을 이엇다. “사람들은 예측이 가능한 신경징후가 얼마나 중요한지를 얘기해왔지만 성공한 적이 없었죠.”

저자들에 따르면 자기진단이 정확하게 이루어지지 못할 때 NCS점수를 활용할 수 있을 것이라고 보고있다. 이 알고리즘이 100% 정확한 것은 아니라도 진료에 참고할 만한 데이터를 줄 것이라고 한다. “사실 아직 완벽한 것을 추구할 정도는 아니지요. 다만 더 개선해서 진단에 사용할 수 있는 바이오마커를 개발하는게 목적입니다.” Kober박사의 설명이다.

Kober박사는 NCS가 실제로 개인의 욕구를 예측하려면 보다 많은 연구가 필요하다고 덧붙였다. “욕구에 대한 주관적인 판단은 사실 사람에게만 있는 일이죠. 이 연구가 사람들의 치료에 효과가 있는지 알아볼 수 있는 창구가 될 수 있을 것입니다. 그리고 바로 이런 부분이 우리가 현재 연구하고 있는 분야이구요.”라고 마무리 지었다.

<이글은 아래의 글을 번역한 것입니다>
The Scientist, “Newly identified neural signature of drug craving could predict drug use.” Katherine Irving, Jan 11, 2023
관련 원논문:
Koban, L., Wager, T.D. & Kober, H. A neuromarker for drug and food craving distinguishes drug users from non-users. Nat Neurosci 26, 316–325 (2023). https://doi.org/10.1038/s41593-022-01228-w