Disturbed structural connectivity is related to inattention and impulsivity in adult attention deficit hyperactivity disorder (2010)

https://doi.org/10.1111/j.1460-9568.2010.07110.x

 

ADHD(주의력 결핍 과잉 행동 장애)는 소아기에 시작해 성인까지 지속되는 신경 발달 장애다. 성인 ADHD의 핵심 증상은 주의력 결핍과 충동성이며, 이는 주로 전두-기저핵(Fronto-striatal) 네트워크와 전두-소뇌(Fronto-cerebellar) 네트워크의 이상과 관련이 깊다고 알려져 있다. 이전 연구들은 주로 소아 및 청소년을 대상으로 한 구조적 MRI 연구를 통해 ADHD 환자의 뇌에서 전두엽, 기저핵, 소뇌의 부피 감소를 밝혀냈다. 그러나 성인을 대상으로 한 연구는 부족한 상태다. 이 연구는 확산 텐서 영상(Diffusion Tensor Imaging, DTI)을 이용해 성인 ADHD 환자의 백질(White Matter) 연결성을 분석하고, 이와 주의력 및 충동성 간의 상관관계를 규명하고자 했다.

 

연구 방법

대상자

• ADHD 환자: 37명 (평균 나이 32.5세, 약물 치료 미진행 상태)
• 대조군: 건강한 성인 34명 (평균 나이 30.2세)
• 선정 기준
  • ADHD 환자는 DSM-IV 기준으로 복합형(Combined type) 진단을 받은 성인
  • 약물 치료 경험이 없는 순수 ADHD 환자만 포함
  • 주요 정신적 질환이나 신경학적 문제를 동반하지 않은 경우
• 검사 기간: 약 4년 동안 신중하게 선별된 참여자

검사 도구

1. DTI(확산 텐서 영상)

   • FA(분획 이방성): 백질 무결성을 나타내는 지표
   • MD(평균 확산도): 백질의 손상 정도를 반영하는 지표

2. 신경심리학적 검사

   • TOVA: 주의력 평가와 충동성 오류 수 측정
   • 반응 시간(Reaction Time): 주의력 측정 지표
   • BADDS: 현재 ADHD 증상 심각도 평가

3. 통계 분석

   • ADHD 환자와 대조군 간의 FA와 MD 수치 비교
   • 주의력 및 충동성과 뇌 백질 무결성(FA, MD) 간의 상관관계 분석

 

연구 결과

1. ADHD 환자의 뇌 백질 구조 변화

ADHD 환자는 대조군과 비교해 다음과 같은 백질 변화가 나타났다.

• FA 수치 변화 (백질 무결성 저하)

  • 감소 영역

    • 우측 전대상다발(Anterior Cingulum Bundle)

    • 양측 전두엽 백질

    • 이 영역들은 주의력 및 인지 처리에 중요한 역할을 하며, 손상이 주의력 결핍과 연결될 수 있다.

  • 증가 영역

    • 양측 측두엽 백질

    • 주로 하부 전두-후두다발(Inferior Frontoccipital Fasciculus, IFO)과 갈고리다발(Uncinate Fasciculus) 영역

    • 이 부위에서 FA 수치 증가가 발견된 것은 비정상적 백질 재구성을 시사한다.

• MD 수치 변화 (확산도 증가 → 백질 손상)

  • 증가 영역

    • 좌측 상종다발(Superior Longitudinal Fasciculus, SLF)

    • 양측 전두엽 백질

    • 이 부위는 인지 및 주의력 조절과 관련이 깊으며, MD 수치 증가는 백질 무결성이 손상되었음을 나타낸다.

2. 주의력과 뇌 구조의 상관관계

ADHD 환자군의 주의력 평가(ADHD 점수)와 백질 무결성(FA) 간의 상관관계를 분석한 결과:

• 우측 상종다발(SLF)에서 FA 수치와 주의력 점수가 양의 상관관계를 보였다.
  • SLF는 전두엽과 후두엽-두정엽을 연결하는 백질 경로로, 시각적 정보와 주의력 조절에 중요한 역할을 한다.
  • SLF의 손상은 주의력 결핍과 직접적으로 연결될 수 있다.

3. 충동성과 뇌 구조의 상관관계

충동성 평가(오류 수)와 백질 구조 간의 상관관계를 분석한 결과:

• FA 감소

  • 우측 안와전두백질(Orbitofrontal WM)
  • 이 부위는 전두엽과 기저핵을 연결하며, 행동 억제와 충동 조절에 핵심적인 역할을 한다.
  • 손상이 있을 경우 충동성이 증가할 수 있다.

• MD 증가:

  • 양측 혀이랑(Lingual Gyrus)에서 MD와 충동성 오류 수가 양의 상관관계를 보였다.
  • 이 영역은 시각 처리와 감정 조절에 관여하지만, 충동성과의 연관성은 추가 연구가 필요하다.

 

 

성인 ADHD 환자와 대조군 간의 백질 무결성 차이

1. FA 감소 (ADHD 환자군)

   • 오른쪽 전대상다발 (Anterior Cingulum Bundle)
   • 양측 전두엽 백질
     • 전대상다발과 전두엽 백질은 주의력과 집행 기능에 중요한 역할을 하는데, ADHD 환자군에서는 이 영역들의 무결성이 감소했다.
     • 이는 주의력 결핍의 원인이 될 수 있다.

2. FA 증가 (ADHD 환자군)

   • 양측 측두엽 백질
     • 주로 하부 전두-후두다발 (Inferior Frontoccipital Fasciculus, IFO)과 갈고리다발 (Uncinate Fasciculus)
   • 이 영역에서는 비정상적인 FA 증가가 나타났는데, 이는 뇌의 재구성 혹은 보상적 변화를 나타낼 수 있다.

3. MD 증가 (ADHD 환자군)

   • 좌측 상종다발 (Superior Longitudinal Fasciculus, SLF)
   • 양측 전두엽 백질
     • MD의 증가는 백질 무결성의 손상을 의미하며, 주로 인지 및 주의력 조절과 관련된 경로에서 나타났다.

4. 핵심 요약

   • ADHD 환자의 전두엽 및 전대상다발에서 FA가 감소하고 MD가 증가

   • 이는 주의력 결핍 및 인지 기능 저하와 관련이 깊다.
   • 양측 측두엽에서 나타난 FA 증가는 ADHD 환자의 뇌가 구조적으로 비정상적으로 변화하고 있음을 시사한다.

 

 

성인 ADHD 환자의 백질 구조(FA, MD)와 주의력 및 충동성

1. 주의력과 상관관계

   • 오른쪽 상종다발(SLF)
     • FA(분획 이방성)와 주의력 점수(ADHD 점수)는 양의 상관관계를 보였다.
       • FA 수치가 높을수록 주의력이 더 좋은 것으로 나타났다.
     • MD(평균 확산도)와 주의력 점수는 음의 상관관계를 보였다.
       • MD 수치가 낮을수록 주의력이 더 좋은 것으로 나타났다.
   • 우측 상종다발은 주의력 조절과 밀접하게 연결된 핵심 백질 경로이며, 이 경로의 무결성이 ADHD 환자의 주의력 문제와 관련이 있다.

2. 충동성과 상관관계

   • 우측 안와전두백질 (Orbitofrontal WM)
     • FA와 충동성 오류 수는 음의 상관관계를 보였다.
       • FA 수치가 낮을수록 충동성이 증가하는 경향이 나타났다.
   • 양측 혀이랑(Lingual Gyrus)
     • MD와 충동성 오류 수는 양의 상관관계를 보였다.
       • MD 수치가 높을수록 충동성이 증가하는 경향이 나타났다.
   • 안와전두백질의 연결이 손상되면 충동적 행동을 조절하는 능력이 저하될 수 있다.

 

연구 결론

ADHD는 뇌 구조적, 기능적 이상과 깊이 연결된 신경발달장애로 확인된다. 전두엽과 기저핵의 부피 감소, 백질 무결성 저하, 기본 모드 네트워크(DMN)의 비정상화가 ADHD 증상인 주의력 저하와 충동성의 원인으로 나타났다. 뇌 성숙 지연과 보상 시스템의 기능 저하는 ADHD를 더욱 심화시킬 수 있어, 조기 진단과 종합적인 접근이 필요하다.