소아 및 청소년 간질환자의 인지기능 저하 및 대뇌 구조적 변화와의 상관성 연구

Abstract

Introduction: Epilepsy often impairs intelligence, which may link with cortical abnormality of specific brain regions. This study aimed to investigate neuropsychological status and structural brain changes, and to characterize the relationship between each cognitive domain and specific brain areas in pediatric epilepsy patients. Methods: Twenty children and adolescents with epilepsy and sixteen healthy control subjects aged 6 to 17 were enrolled for this study (mean 11.66±3.18years). All subjects were assessed by the Korean version Weschsler Intelligence Scale for Children (K-WISC III), Stroop and Trail-making test (TMT). Voxel-based morphometry (VBM) was used to compare the differences of gray matter (GM) and white matter (WM) density between patient and control groups. One-way ANOVA and Pearson’s correlation tests were used for statistical analysis. Results: Neuropsychological performance was significantly decreased in epilepsy patients compared with controls: 102.13±15.54 vs. 111.55±15.73 for total IQ (p=0.042), 104.56±15.44 vs. 112.40±15.17 for verbal IQ (p=0.083), and 98.10±14.81 vs. 107.65±14.43 for performance IQ (p=0.029). Stroop and TMT showed longer response time and more frequent errors in patient group (p<0.001 and 0.05, respectively). VBM analyses showed decreased GM density in bilateral frontal cortex in epilepsy patients. In patient group, there was a positive correlation between the total IQ and bilateral frontal GM, between verbal IQ and left frontal GM, also between TMT scores and bilateral superior prefrontal GM densities. Conclusion: Epilepsy patients in childhood and adolescent age have lower intelligence and poorer performance in executive tests compared with healthy controls. Epilepsy might lead to neuroanatomical alterations in patients’ brains, which consequently affect their cognitive functions, especially in prefrontal and frontal regions.;간질은 성인에서 뿐만 아니라 소아에서도 흔히 접하는 만성 뇌신경질환 중 하나로 소아 간질환자중 만성 간질 뿐 만 아니라 새로 진단된 소아간질환자에서도 인지기능저하와 학습성취도 저하 및 신경심리학적 검사상의 이상소견이 이미 동반되어 있다는 것이 보고 되고 있다. 따라서 간질환자에서의 인지기능저하의 원인 인자 중 하나로 신경영상에서의 정량적 분석기법을 이용한 뇌의 구조적인 이상에 대한 연구를 수행하여 인지기능과 대뇌피질 부위별 상관관계를 이해할 수 있고, 인지기능 발달 및 저하의 근본적인 원인을 이해하는데 도움이 될 것이다. 본 연구는 20명의 정상군과 30명의 만 6세 이상 17세 이하의 소아 및 청소년 연령의 새로 진단된 간질 환자를 대상으로 하였고 K-WAIS-III, 언어성 및 동작성 소검사를 사용하여 인지기능 평가를 시행하였으며 이마엽 기능 검사로 Stroop test와 Trail-making test를 시행하였다. 환자군과 정상군 모두에서 뇌신경영상검사로 3 Tesla MRI high resolution coronal T1-weighted 3D spoiled gradient-recalled (SPGR) image 를 얻어 optimized Voxel-based morphometry (VBM)을 시행하여 환자군과 정상군 사이에서 통계적으로 유의한 차이를 보이는 뇌 부위를 분석하였다. 환자 군은 전체지능지수(Total IQ)와 동작지능지수(performance IQ), 주의집중력(freedom from distractibility)과 처리속도(processing speed) 항목에서 정상군에 비하여 통계적으로 유의하게 낮은 점수를 보였다(P < 0.05). 또한 이마엽 실행기능검사(frontal executive function test) 중 Trail making test와 Stroop test에서도 통계적으로 유의하게 환자군에서 반응속도가 느리고 오차개수가 많은 것으로 나타났다(P < 0.05). VBM분석결과를 보면 환자 군에서 정상군에 비하여 회색질의 밀도가 감소한 곳으로 양측 중간 이마이랑(bilateral middle frontal gyri)이 가장 뚜렷하였다. 이러한 소견은 환자 군의 인지기능평가에서 두드러지게 나타난 이마엽과 연관된 인지기능 영역에서의 기능저하 소견과 잘 부합되었고 이러한 변화가 새롭게 간질을 진단받은 환자에게 간질의 진단 시점 이전부터 혹은 진단시점에 이미 발생되었다는 것을 보여주며, 이러한 변화는 빠르게 성장하는 소아청소년환자들의 뇌에 지속적인 변성을 일으키며 인지기능의 저하를 유발하는 원인 혹은 인지기능의 저하의 결과 일수 있을 것이다. 각각의 세부 항목과 VBM결과와의 상관성 분석에서 전체 지능지수(total IQ)항목은 양측 이마엽 부위(bilateral frontal area)의 회색질 밀도(grey matter density)와 양의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 또한, 언어지능지수(verbal IQ)는 양측 특히 좌측 중간관자이랑(left middle temporal gyrus) 및 양측 이마엽 영역(bilateral superior and middle frontal gyri)과 양의 상관관계, Trail making test(TMT)에서의 반응 시간(response time)은 양측 이마엽부위(left superior frontal, right middle frontal)와 소뇌의 회색질밀도(grey matter density)와 음의 상관관계(negative correlation)를 가진다. 환자군 중 긴 반응시간을 보이는 집단에서 좌측 이마엽(left frontal area) 부위의 백질(white matter의 밀도가 감소되어 있었다. 이렇게 각각의 인지기능의 영역과 뇌의 특정 부위의 특히 이마엽과 일부 관자엽의 회색질 또는 백질 밀도와의 연관성이 유의하게 존재함이 밝혀졌다. 이러한 변성의 원인으로는 간질의 원인 병소에서 다른 뇌 부위로의 신경전달 신호체계의 이상 혹은 과흥분 상태 등이 영향을 줄 수 있을 것으로 보여지며 특히 이러한 변화에 가장 취약할 수 있는 뇌 부위가 본 연구에서 보여 주듯이 가장 빠른 성장 과정 중에 있고 다른 뇌 부위와의 가장 광범위한 네트워크를 형성하는 이마엽으로 집중될 수 있다는 것을 생각해 볼 수 있겠다. 향후 현재의 대상환자들을 일정 간격을 두고 추적검사를 시행하여 결과들을 분석한다면 더욱 정확하고 의미 있는 연구가 수행 될 수 있을 것이다.