자폐성 아동의 신경생리 문제 

 

- 연구결과들을 중심으로 -  

 

1) 청각뇌간 반응 이상

   청각뇌간 반응은 청각신경 장애인의 뇌간기능과 청각뇌간 경로의 구조적 손상(해부학적 근거)을 포함하여 뇌손상 탐지를 객관적으로 사정하는데 유용한 기법입니다(Starr & Achor, 1975; Gillberg et al., 1983; EI-Kashlan et al., 2000).

 

   1960년대 후반에 자폐성 아동에 관한 청각뇌간 반응연구들이 다수 나오게 되었습니다(Klin, 1993). 1970년대와 1980년대 초에 많은 연구들은 자폐성 아동의 청각뇌간 유발반응에서 이상을 보고했습니다(Stockard & Rossiter, 1977; Student & Sohmer, 1978; Nakamura et al., 1986), 이러한 사실은 1990년대와 2000년대에도 계속되었습니다(Lasky et al., 1996; Rance et al., 1998; EI-Kashlan et al., 2000; Feeney & Keefe, 2001).

 

   청각과 관련된 뇌 부분의 손상이나 이상(뇌간이상, 뇌피질의 이상)은 청각기관의 역기능을 초래하여 소리변별, 정보처리, 주의력, 언어발달, 사회성, 행동에 좋지 못한 영향을 미칠 수 있습니다(Klin, 1993).

 

2) 뇌간 손상

   자폐성 아동의 청각 신경계의 손상을 시사하는 연구(Student & Sohmer, 1978)가 있습니다. Student와 Sohmer(1978)는 자폐성 아동의 신경계 손상여부를 알아보기 위해 15명의 자폐성 아동을 대상으로 청신경 및 뇌간 청각유발 반응을 조사한 결과, 보다 긴 잠복기 및 보다 긴 뇌간 전달시간이 나타났습니다. 15명의 자폐성 아동 중 5명은 심한 농상태처럼 나타났습니다. 이런 결과는 청각 신경계의 손상이 자폐적 특성을 일으킬 수 있다는 이론을 지지하며, 자폐성 아동에게 청각정보의 확산과 관련된 뇌 영역의 손상이 있음을 사사합니다. 그러나 주변 와우각 손상인지, 시냅스 손상인지, 감소된 신경전달 속도 때문인지 분명하지 않습니다.

 

  뇌간손상으로 인한 뇌간의 역기능이 정보처리, 언어, 인지, 사회성에 영향을 주게 되므로, 뇌간손상이 자폐성 아동의 언어, 인지, 사회성 문제에 관련된 신경학적 손상을 어느 정도 설명할 수 있습니다(Wong & Wong, 1991).

 

3) 뇌간 신경계 역기능

감각자극의 과소 또는 과잉활동, 감각자극에 상동적인 몰입경향은 자폐성 아동에게 보편적입니다. 일부 연구자들에 따르면 이러한 감각양식의 장애는 뇌간 이상에 의해 야기됩니다. 자율신경계 및 전정반응의 연구들에서 뇌간 이상을 지지해왔습니다(Ornitz, 1987).

  많은 신경학적 가설에서는 이상적 신경기능이 나타날 수 있는 중앙신경계 수준에 초점을 맞추어왔습니다. 자폐아동의 언어 및 인지결함의 형태는 거의 틀림없이 전뇌의 역기능을 반영한다고 일부 연구가들이 주장해왔습니다. 그러나 Tanguay와 Edwards(1982)의 자폐증의 전기 생리학적 연구에서는 일부 자폐성 아동은 뇌간의 신경계에 역기능을 가질 가능성이 있음을 지적하였습니다. 이는 출생초기 발달의 결정적인 국면동안에 일어나는 뇌간 신경계 역기능은 전뇌체제 발달에 역으로 영향을 미치는 신경병리적인 요인일 가능성을 시사합니다.

 

  Gillberg 등(1983)은 자폐성 아동을 포함하여 아동기 정신병의 청각 뇌간반응을 조사하였습니다. 24명의 자폐성 아동, 7명의 다른 아동기 정신병 아동, 31명의 일반아동을 비교하였습니다. 자폐성 아동의 1/3이 비정상적 청각뇌간반응을 보였는데 이는 뇌간 역기능의 표시이며, 근육 저 긴장과 심한 언어손상과 상관이 있습니다. 반면에 다른 정신병 아동과 일반아동은 정상적인 결과들을 보였습니다.

 

  이와 관련하여 자폐성 아동의 뇌간 역기능에 관한 임상적 상관연구에서 Fein 등(1981)은 비정상적 뇌간청각 유발전위를 가진 9명의 자폐성 아동과 정상적 뇌간 청각유발 전위를 가진 7명의 자폐성 아동을 비교 연구하였습니다. 연구결과, 전자의 경우가 주의력, 사회적 수용에서 보다 큰 병리를 보였습니다. 언어, 운동, 지각기능, 선행 진단, 의학적 내력에서 집단 간 차이는 나타나지 않았습니다. 이는 주의력 및 사회성 병리가 자폐성을 특징짓는 뇌간병리와 특별히 관련될 수 있음을 시사합니다.

 

  청각유발반응에서 지연된 전달시간이 여러 연구결과에서 보고되었는데, 이는 뇌간의 이상으로 설명할 수 있습니다(Thivierge, 1990). Skoff 등(1980)은 16명의 시설 자폐성 아동과 20명의 건청 아동에게 뇌간 청각유발 전위를 적용하였습니다. 연구결과, 뇌간 전달시간이 자폐아동의 좌, 우측 모두 상당하게 지체되었습니다. 즉 자폐아 16명중 9명은 이상으로 분류되었습니다. 이러한 결과는 자폐아동의 다수(56%)가 뇌간의 기능에 이상이 있다는 것을 시사합니다. 후속 연구에서도 파 Ⅰ에서 파 Ⅴ까지에서 다양한 지체를 보고하였습니다.

 

  뇌간 역기능과 관련된 연구들 중 Wong과 Wong의 연구(1991)에서도 109명의 자폐성 유아, 38명의 자폐성 아동, 19명의 지적장애 아동, 20명의 일반아동을 대상으로 뇌간 청각유발전위를 조사하였습니다. 연구결과, 자폐성 유아나 아동이 일반아동보다 상당하게 긴 뇌간전달시간을 가지는 것으로 나타났습니다(0.001수준의 유의차). 특히 연령, 성, 낮은 지적능력보다는 자폐성 특징이 뇌간전달 시간과 상관간계가 있었습니다. 이러한 결과는 자폐성 특징이 청각경로를 통한 감각투입의 처리에 영향을 미치는 뇌간의 역기능과 관련될 수 있음을 시사합니다.
 

  Tanguay 등(1982)은 16명의 자폐성 아동을 대상으로 청각뇌간 유발반응을 연구하였습니다. 3명은 파장 Ⅰ의 잠복기에서 심한 지체를 보였습니다. 이는 말초청각 경로의 기능결함을 나타냅니다. 나머지 아동들은 파장 Ⅰ의 잠복기에서 역시 지체가 있었으나 낮은 자극 강도에서 우측 귀에서만 나타났습니다. 8명의 아동은 정상평균을 이탈해서 3표준편차의 청각뇌간반응 전달시간 가를 나타내었습니다. 이는 뇌간 청각경로 내에나 또는 말초청각경로에 청각처리 결함을 나타냅니다.

 

  Thivierge 등(1990)도 20명의 자폐성 아동과 13명의 지적장애(비언어성 IQ 75이하) 아동을 평가하였습니다. 자폐성 아동의 80%가 비정상적 잠복기(interpeak latencies)를 나타내었는데, 지적장애 아동의 경우는 15%만이 이런 현상이 나타났습니다. 또한 파Ⅰ-Ⅴ와 Ⅲ-Ⅴ의 지연된 잠복가는 자폐성 피험자에게서만 보였습니다.

  이상의 연구결과를 중심으로 여러 연구에서 자폐아동의 청각뇌간반응의 지연된 신경전달 시간을 포함한 뇌간의 이상을 보고해왔습니다. 이는 뇌간 수준에서 자폐성 아동의 중앙신경계 역기능을 나타냅니다. 그러나 자폐아의 뇌 역기능에 상반된 주장도 연구에서 나오고 있습니다.

 

  Zilbovicius 등(1992)은 아동기 자폐증의 대뇌혈류 연구에서 자폐성 유아의 피질적 뇌 역기능을 조사하였습니다. 자폐증의 대뇌역기능 가설을 검증하기 위해 전두, 측두, 감각연합 피질 등을 포함하여 5개의 피질 뇌 영역을 조사하였습니다. 조사결과 연령으로 짝지은 경도에서 보통정도의 언어장애를 가진 비자폐성 아동과 비교했을 때 자폐성 집단의 피질이상이 발견되지 않았다. 이러한 결과만을 볼 때는 자폐성 아동에게 피질 역기능이 없는 듯합니다. 그러나 장치의 좋지 못한 공간적 해상도로 인해 자폐증에서 중요한 소뇌 영역의 타당성 있는 분석이 어려웠고, 대뇌피질의 편파적인 볼륨효과 때문에 후두피질과 구별될 수 없었고, 비교집단이 일반아동 집단이 아닌 언어장애 집단인 점 등 연구의 기술적, 방법적 제한점을 감안할 때 자폐증의 피질 역기능의 가능성은 배제할 수 없습니다.

 

  또한 자폐아의 지연된 신경전달 시간에 상반되는 연구결과로, Rumsey 등(1984)의 연구에서 25명의 자폐증을 포함하는 PDD아동 및 성인의 청각뇌간 반응이 측정되었습니다. 연령, 성을 짝지은 25명의 통제아동의 청각뇌간 반응도 측정되었습니다. 연구 결과, 지연된 전달시간이 1명의 PDD아동과 1명의 통제아동에서만 나타났다. PDD아동의 대부분은 정상적인 청각뇌간 반응을 보였습니다. 이는 자폐성 피험자들의 상당수가 지연된 전달시간을 보인다는 선행연구와는 상반된 결과이지만 이 연구에서는 확인 가능한 신경학적 장애를 가진 아동은 제외되었으므로 제한점이 있다고 할 수 있습니다. 이 연구에서 자폐성 아동들 중에서 확인된 청각뇌간반응 이상의 형태는 자폐성 인구 내에서 하위집단을 분류하는 근거를 암시합니다.

 

4) 두뇌 이상

  자폐인의 대뇌이상과 관련하여 Miller 등(1999)은 고기능 자폐 성인의 언어 및 청지각에 관한 뇌조직화의 연구를 위해, 휴식을 하는 동안, 음조(tone)를 듣는 동안, 반복적인 문장을 듣는 동안에 대한 각각의 대뇌 혈류를 조사하였습니다. 이 연구결과에 의하면 자폐인의 대뇌이상과 관련이 있으며 자폐인의 언어에 대한 부정형적 대뇌 반구 지배성 경향과 보다 제한적인 대뇌 언어기능을 암시합니다.

 

  대뇌 혈류반응을 이용한 연구로 Bruneau 등(1992)은 12명의 자폐아, 12명의 지적장애아, 12명의 일반 아동을 대상으로 청각 자극에 대한 혈류반응을 조사하였습니다. 지적장애아동의 경우는 덜 비대칭적이지만 일반 아동과 유사한 패턴을 나타냈습니다. 그러나 자폐성 아동의 경우는 일반아동 및 지적장애 아동의 패턴과 상당히 달랐습니다. 혈류감소, 저항지수 증가가 나타나는 대칭적 반응패턴을 보였습니다. 이러한 결과는 청각 자극에 의해 유발된 비정상적 신진대사 기제를 암시하고 자폐증의 대뇌 편측성(대뇌지배성) 발달의 손상이라는 선행가설과 관련성이 있을 수 있습니다.

 

  자폐아동의 대뇌 지배성의 이상에 관련하여 Tanguay(1976)는 자폐아동이 청각유발 전위에 반구차이가 없음을 보였습니다, 반면에 일반아동은 우반구에서 보다 큰 청각유발전위를 보였습니다. 이는 자폐성 특성은 대칭적 신경구조 체제의 역기능으로부터 초래될 수 있다(Damasio & Maurer, 1978)는 것을 시사합니다. 또한 자폐인의 대뇌 지배성 이상과 상관되는 사실이 Dawson 등(1982)의 연구에서도 나타났습니다. 이 연구결과에 의하면 일반인은 공간적 과제보다는 언어과제를 수행하는 동안에 비교적 큰 좌반구 활동 패턴을 보였습니다. 반면에 자폐성 집단은 언어과제를 수행하는 동안에 상당히 큰 우반구 지배성을 보이면서 실제로 반대패턴을 보였습니다. 이러한 사실은 자폐인의 우반구에 공간과제보다는 언어기능이 보다 집중적으로 위치해있다는 것을 추론 가능하게 합니다.

 

  이러한 연구들은 자폐성 피험자들이 정보처리의 다양한 단계 특히, 좌반구 기능에 관련하여 어떤 장애가 있음을 나타냅니다. 그러나 이러한 연구들은 자폐인의 우반구 기능이 정상인지 비정상인지와 자폐인의 인지 역기능이 일시적인지 영원한 것인지에 관한 문제를 충분히 고려하지 않았습니다. Nakamura 등(1986)은 자폐인의 일부 인지기능은 우반구에서도 발달될 수 있음을 보였습니다.

 

  이상의 연구들을 포함하여 선행연구들에서 자폐인이 대뇌 좌반구 결함을 가질 수 있다는 것을 제안해왔지만 다른 연구들은 자폐인의 이상은 대뇌 좌반구 결함만으로 설명될 수 없다는 반론도 있습니다. 그러나Litrownik와 McInnis(1982)는 많은 연구들을 검토하고 자폐아동은 좌반구에 유기체적 결함을 가질 수 있다는 결론을 내렸습니다. 그러나 자폐증후군은 좌반구 역기능만으로 설명될 수는 없다고 언급했습니다. 자폐인의 신경학적 손상은 보다 산발적이고 전반적이며 현재 이론화된 것 이상으로 사례마다 다르다는 것입니다.

 

  일부 자폐성 증후들은 뇌피질 영역과 관련되는 것으로 주장되었습니다(Ornitz, 1987). 신경해부학적, 신경영상 연구에서 자폐증의 림빅계와 대뇌의 이상을 확인해온 것과 대조적으로 생리적 연구들에서는 대뇌피질, 특히 피질 연접부의 이상을 나타냈습니다. 자폐인의 EEG 연구들에서는 대뇌피질에 관련하여 상당한 수의 이상을 보고해왔습니다. 유발전위, 양성자이용 연구(positron emission tomography), P nuclear magnetic resonance(NMR) 분광기를 이용하는 보다 특별한 신경기능 연구에서는 피질 연접부와 관련한 이상을 확인해왔습니다. 따라서 이와 같은 연구들은 대뇌피질, 특히 연접피질이 자폐증의 병리학과 관련된다는 실질적인 증거가 되는 것입니다(Minshew, 1991).

 

  최근 연구들에서는 일관성 있게 청각 P300과 시각적 Nc전위의 이상을 보고하였습니다. 이는 두정부와 전두골의 연접피질에 대칭적 신경생리학적 이상의 증거가 됩니다. 이러한 신경생리학적 이상은 정상적 과제수행(자극을 지각하는 능력, 자극에 집중하는 능력, 자극을 정확히 분류하는 능력)에도 불구하고 나타나고 있었습니다. 이러한 전기 생리학적 이상은 피질 청각정보 처리 전략의 결함 때문인 것으로 또는 선택적 주의집중에 대한 피질 기제의 결함 때문인 것으로 다양하게 제안되어 왔습니다(Minshew, 1991).