활성화 및 신경화학적 두뇌 기능 영상 PET 연구 억제적 반응통제 기능의 신경해부학 연구: 활성화 및 신경화학적 두뇌 기능 영상 PET 연구 Functional Neuroanatomical Study of Inhibitory Response-Control: Activation and Neurochemical PET Brain Imaging 연구책임자: 김상은 (성균관대학교 의과대학)

억제적 반응통제 기능 정상 비정상(ADHD, OCD, 약물중독, 치매) Neuroanatomical mapping 15O-Water PET, FDG PET Tasks Neuropsychological tests Behavioral study Neurochemical mapping Dopamine Acetylcholine GABA 처치효과(methylphenidate, SSRI, detoxification) 억제적 반응통제의 신경해부학적 회로 규명 억제적 반응통제의 신경화학적 기전 규명 인지신경기전의 신경화학적 해석 신개념의 억제적 반응통제 인지모델 개발 (신경해부학적-신경화학적 통합 인지모델) 고차기능 응용시스템 개발을 위한 과학적 기반 구축

억제적 반응통제 기능의 신경해부학적 회로 탐색 억제적 반응통제 기능의 신경화학적 회로 탐색 ADHD 스크리닝 위한 CAARS 표준화 작업 억제적 반응통제 기능 관련 행동연구 뇌 포도당 대사 연구 (FDG PET) PET도파민 신경회로 탐구 ([11C]Raclopride ) ADHD OCD FTLD 억제적 반응통제의 신경해부학적 회로 규명 억제적 반응통제의 신경화학적 기전 규명

성인 ADHD의 스크리닝을 위한 CAARS 표준화 작업 성적인 장애라는 증거들이 축적되어 왔음. ADHD 환자를 대상으로 한 여러 연구들에서 ADHD 환자에게서 도파민의 활동 저 하나 전두엽의 이상이 관찰되고 있음. 도파민 활동의 저하가 ADHD의 원인과 관련될 것이라는 가설들이 제시되고 있음. ADHD의 원인을 생물학적인 측면에서 볼 때, 이 장애가 만성적인 경과를 밟을 가 능성은 크고 근본적인 정신병리가 동일하다고 할지라도, 외현적으로 발현되는 증 상은 성인과 아동의 경우에 다르게 나타날 것임. 아동기 ADHD의 특징적인 증상을 제시하고 있는 DSM Ⅳ의 진단준거만으로 성인 AHDH를 진단하는 것은 타당하다고 할 수 없음.

대상/방법/결과 대상 : 서울시내 대학에 재학중인 대학생 및 성인 700여명 - Beck Depression Inventory (BDI) - Spielberger State Trait Anxiety Inventory (STAI) - Conners Adult ADHD Rating Scale(CAARS) 평가 규준 : DSM-symptom이 총점 65T 이상이면서 다음 중 하나인 경우 - 하위 점수 중 하나가 70T이상 경우 - 두개의 하위 점수가 모두 65T이상인 경우 이상의 경우 임상적 규준에서 ADHD로 진단. 결과 : 총 32명을 ADHD군으로 모집. 이중 구조화된 면접을 통하여 ADHD로 확진 된 15명이 연구에 참여함.

성인 ADHD 집단과 정상 집단의 인구통계학적 및 임상적 특성 * P< .05 ** P < .01 *** P <. 001

ADHD 및 OCD 환자에서 억제적 반응통제 기능의 평가 기존의 전통적 CPT 과제는 난이도가 낮고 억제기전보다는 반응의 기전에 주의를 주고 있음. 억제 기전에 초점을 둔 CPT 과제와 난이도를 조절한 Go-NoGo과제를 개발 함. 정상군과 CAARS 표준화를 위한 대단위 스크리닝 검사에서 선별된 비임상 적 ADHD 군에 대하여 3가지 억제적 반응 통제 기능 평가 과제와 전두엽 기 능 검사 실시.

Stroop Color and Word Test 전두엽 기능 평가 과제 Stroop Color and Word Test Color Trails Test 빨강 파랑 초록 노랑 ㄱ 4 1 8 ㄷ 2 ㄴ 7 3 ㅁ ㄹ 6 ㅂ 5 단어의 색을 명명하는 과제 : 자동화된 정신과정(읽기)에 대한 적극적 억제적 통제가 요구되는 과제 일련의 순서에 의하여 숫자와 철자를 연결하는 과제: 두개의 자극 종류를 연결하는데 있어 적절한 통제 절차가 요구되는 과제

Stroop Color and Word Test Color Trails Test 전두엽 기능을 의미하는 stroop_interference 점수에서 환자군이 정상군에 비하여 낮 은 점수를 얻음. 이는 환자군에서 전두엽 집행 기능의 저하를 의미함. 두 종류의 trail making 과제에서 특히 강박증 환자의 과제 수행 시간이 현저히 길어져 있음을 알 수 있음. ADHD환자의 경우 오히려 정상에 비하여 저하되거나 같은 수행 시간을 보이고 있음. 이는 환자 집단에서 과제 수행진행에 있어 적절한 조정능력의 결손가능성을 보이고 있음.

통제적 반응 억제 기능 평가를 위한 행동 과제 Go-NoGo task 1 Go-NoGo task 2 억제적 CPT task 반응 반응억제 반응 Go-NoGo task 2 반응 반응 반응 반응억제 반응 억제적 CPT task 반응 반응 반응억제 반응 반응 반응억제 반응 반응억제 반응

Go-NoGo task Task 1 정반응율은 ADHD에서 정상군에 비하여 차이가 없었음. OCD에서 정상군에 비하여 정반응율이 다소 낮았음. Commission error의 반응시간이 환자군에서 정상보다 길었음.

Go-NoGo task Task 2 정반응율은 ADHD환자군이 정상에 비하여 낮았음. 환자군이 정상군에 비하여 오히려 빠른 반응시간을 보였음. 정상군은 난이도가 상승되면 정확성을 조절하기 위하여 좀더 신중하게 반응하려는 의도를 보인다는 것을 의미함.

Modified CPT task 성인 ADHD 집단은 검사 초기 시간 경과에 따라 누락 오류가 증가한 반면, 정상 집단은 시 간 경과에 따라 수행이 안정되는 패턴 보임. 성인 ADHD 집단은 ISI가 빠른 조건에서 더 많은 오류 보임.

요약 및 결론 전두엽 기능 검사와 억제적 기능의 평가에서 정상과 환자군이 수행도에 있어서 차이를 보여주고 있었음. 과제의 난이도가 쉬운 경우보다 어려운 경우에 정상성인과 환자군의 차이 를 더 잘 볼 수 있었음. 정상군에 있어서 과제 진행에 대한 수행 안정 효과가 있는 반면 ADHD에 서 이러한 효과가 발견되지 않았음. 신경 인지과제를 통하여, 환자군에서 전두엽 기능의 저하 또는 비적절성 을 확인할 수 있었음.

억제적 반응통제 기능 이상환자에서 FDG PET 연구 ADHD NC < ADHD NC > ADHD P <.005 uncorrected

억제적 반응통제 기능 이상환자에서 FDG PET 연구 OCD NC < OCD NC > OCD P <.005 uncorrected

정상 대조군 vs ADHD 정상 대조군 vs OCD NC >ADHD NC < ADHD NC >OCD NC < OCD

요약 및 결론 ADHD는 정상에 비하여 inferior frontal 영역과 middle frontal 영역의 대 사 증가를 보임. 반면 parahippocampal gyrus를 포함한 medial temporal 영역의 대사가 저하되었음. 한편 OCD에서는 우측 superior temporal gyrus, 죄측 superior frontal gyrus, 좌측 middle frontal gyrus, 좌측 inferior occipital gyrus의 대사증 가가 보였음. 반면 양측 inferior temporal gyrus, 우측 postcentral area, 좌측 anterior cingulate gyrus, 좌측 orbitofrontal gyrus의 대사가 저하되었음.

억제적 반응통제 기능 이상환자에서 FDG PET 연구 퇴행성뇌질환 전두측두엽치매는 전두엽과 측두엽의 손상을 보임. 전두엽은 집행 기능 및 억제적 반응통제 기능에 중요한 역할을 함. 전두엽 기능 저하를 보이는 전두측두엽치매 환자를 중심으로 뇌 포도당대사 의 변화를 평가하였음.

Frontotemporal lobar degeneration (FTLD) Prototypic neurobehavioral syndromes Frontotemporal dementia (FTD) - Impairment in social conduct and personality change Frontotemporal dementia with motor neuron disease (FTD + MND) - Upper or lower motor neuron involvement Semantic dementia (SD) - Fluent speech with impaired naming and comprehension Progressive nonfluent aphasia (PA) - Nonfluent speech with agrammatism and anomia 이 군들은 특징적인 clinically neurobehabioral sx에 따라 4군으로 구분하며 FTD MND SD PA로 분류합니다.

NC > FTD R L p< .0001 uncorrected, k=100 100 Frequency (%) 50 Frontal executive Spontaneous speech Comprehension Visuospatial Personality change Frequency (%) 50 100 1998 frontotemporal lobar degenaration에 관한 international workshop에서 Clinical criteria 정한 기준으로 특징을 설명하면, 모두 insidious onset에 gradual progression하며 , FTD는 interpersonal ettiquette에 장애가 생기며 , antiosocial behvior를 보ㅇ며 자기 조절이 잘 안됩니다. MND는 ftd의 증상을 보이면서, m atrophy나 fasciculation등 motor neuron을 침범하는증상을 보입니다. SD는 말은 비교적 잘하나 comprehension의 장애와 이름을 대지 못하여 이것 저것이란 말을 잘 쓰는 Empty spontaneous speech라 합니다. . PA는 말수가 주는 nonfluent speech를 보이고, personality change가 처음 부터 오지는 않습니다. p< .0001 uncorrected, k=100

NC > MND R L P< .0001 uncorrected, k=100 50 100 Frontal 50 100 Frontal executive Spontaneous speech Comprehension Motor neuron involvement Personality change Frequency (%) Visuospatial 1998 frontotemporal lobar degenaration에 관한 international workshop에서 Clinical criteria 정한 기준으로 특징을 설명하면, 모두 insidious onset에 gradual progression하며 , FTD는 interpersonal ettiquette에 장애가 생기며 , antiosocial behvior를 보ㅇ며 자기 조절이 잘 안됩니다. MND는 ftd의 증상을 보이면서, m atrophy나 fasciculation등 motor neuron을 침범하는증상을 보입니다. SD는 말은 비교적 잘하나 comprehension의 장애와 이름을 대지 못하여 이것 저것이란 말을 잘 쓰는 Empty spontaneous speech라 합니다. . PA는 말수가 주는 nonfluent speech를 보이고, personality change가 처음 부터 오지는 않습니다. P< .0001 uncorrected, k=100

NC > SD R L P< .0001 uncorrected, k=100 100 Frequency (%) 50 50 100 Frontal executive Spontaneous speech Comprehension Visuospatial Personality change Frequency (%) P< .0001 uncorrected, k=100

NC > PA R L P< .005 uncorrected, k=100 100 Frequency (%) 50 50 100 Frontal executive Spontaneous speech Comprehension Visuospatial Personality change Frequency (%) P< .005 uncorrected, k=100

SUMMARY and CONCLUSION Different metabolic patterns between FTLD and AD Distinct metabolic patterns between clinical syndromes of FTLD Good correlation between metabolic patterns and clinical symptoms of FTLD These data provide a biochemical basis of clinical classification of FTLD. FDG PET may help evaluate and classify patients with FTLD.