본 연구는 백서 대뇌의 운동피질과 해마에 실험적 방법으로 베타 아밀로이드(β-amyloid; Aβ)로 유도하여 알츠하이머 치매를 유발 시킨 후 과제훈련과 경두개 직류 자극의 적용이 인지 및 운동성 기능 회복에 미치는 효과를 알아보고자 하였고 이를 통해 임상적으로 적용 가능한 과제훈련과 경두개 직류 자극이 대뇌의 운동 피질 중 상?하지 지배영역과 해마에서 어떠한 기전으로 운동성 기능과 인지 회복 그리고 신경 가소성의 변화가 일어나는지를 객관적으로 검증하여 물리치료 중재방법으로써의 임상적인 효율성을 평가하는 중요한 기초자료로 제공 하고자 하였다.
Sprague-Dawley계 백서를 대상으로 무작위 할당하여 군당 각각 15마리씩 총 60마리를 사용하였다. 실험동물의 분류는 알츠하이머 치매 유발 이후 어떠한 처치도 실시하지 않은 실험대조군 Ⅰ군(n=15), 치매 유발 이후 과제훈련을 적용한 Ⅱ군(n=15), 치매 유발 이후 tDCS를 적용한 실험군 Ⅲ군(n=15), 치매 유발 이후 과제훈련과 tDCS를 병합하여 적용한 Ⅳ군(n=15)으로 나누었다. 인지 및 운동 기능 능력과 면역조직화학적 변화를 관찰하기 위하여 알츠하이머 치매 모델 유발 전, 유발 직후, 유발 후 각각 14일, 28일 후에 신경 기능학적 검사, Ladder rung walk test를 시행하여 행동반응학적 운동기능 능력을 평가하였고 Ziggurat test와 eight-arm radial maze test로 인지기능 회복을 평가하였다. 조직학적인 관찰로 실험종료 후 H & E 염색을 하였고 백서 대뇌의 해마조직에서 베타 아밀로이드와 운동겉질 영역에서 NGF(nerve growth factor; NGF)의 면역조직화학적 검사를 실시한 결과는 다음과 같다.
행동학적 변화로 사다리 걷기 검사에서 실험군 Ⅳ가 가장 유의성 있는 차이를 보였고, 그 다음으로 실험군 III, 실험군 Ⅱ순으로 유의한 차이를 보였다. Ziggurat task 검사와 8자 미로 검사 모두에서 실험군 Ⅳ가 가장 유의성 있는 감소를 보였고, 그 다음으로 실험군 III, 실험군 Ⅱ순으로 유의성 있는 감소를 보였다. 면역조직화학적 결과로 백서의 운동피질 영역에서의 NGF 단백질 발현을 28일에 관찰한 결과, 실험군 Ⅳ에서 가장 많은 발현을 보였고, 다음으로 실험군 III, Ⅱ 순으로 유의성 있는 발현을 보였다. Aβ 단백질 발현을 28일에 관찰한 결과, 실험군 Ⅳ에서 가장 많은 발현 감소를 보였고, 다음으로 실험군 III, Ⅱ 순으로 유의한 발현 감소를 보였다. 마지막으로 조직학적 결과로 백서의 운동피질에서의 세포 변화를 28일에 관찰한 결과, 세포들의 축삭돌기들과 신경세포의 발현이 실험군 Ⅳ에서 가장 높은 발현 정도가 관찰 되었고 다음으로 실험군 III, Ⅱ 순으로 발현 정도를 확인하였다. 그리고 백서의 해마에서의 세포변화를 28일에 관찰한 결과, 세포들의 축삭돌기들과 신경세포의 발현이 실험군 Ⅳ에서 가장 높은 것을 확인하였고 다음으로 실험군 III, Ⅱ 순으로 발현 정도를 관찰하였다.
이상의 결과 알츠하이머 치매 백서 모델에서 과제지향훈련과 tDCS의 적용은 행동학적 변화와 인지기능의 회복, 면역조직화학적 변화 및 조직학적 변화에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 확인되었고, 그 효과가 일정기간 유지됨을 알 수 있었다. 본 연구는 인지기능에 있어 신체의 움직임을 주로 사용하는 과제지향훈련만으로도 유의한 차이가 있었으며 특히, 뇌 세포의 흥분성을 변화시킬 수 있는 tDCS가 인지 및 운동기능에 장애가 있는 환자의 새로운 치료 수단으로서의 활용가능성을 위한 기초자료가 될 수 있을 것으로 생각된다. 더불어 과제지향훈련과 tDCS를 병행하여 치매환자에게 적용하였을 때 긍정적인 영향을 미칠 것이라 생각된다.