재감자에서 소뇌 회질 밀도 변이

Abstract

서론: 여러 가지 범죄로 기소되어 교정시설에 수용되어 있는 재감자들에 대한 뇌영상 연구는 주로 범죄의 종류 또는 정신장애 및 인격장애의 종류에 따라 진행되어왔기 때문에 연구의 결과들이 일정하지 않고 다양한 뇌 영역을 포함하고 있다. 이 중 강력범죄 또는 살인죄같이 공격적인 범죄 행동을 한 재감자들의 소뇌에는 공격성과 충동성으로 인한 구조적 이상이 있을 것으로 예상할 수 있다. 현재까지 재감자를 대상으로 한 선행 뇌영상 연구들은 전체 뇌를 보는 접근으로, 소뇌만 관심영역으로 설정하여 본 연구는 드물었다. 따라서, 본 연구는 재감자들을 대상으로 뇌 자기공명영상(magnetic resonance imaging, MRI)과 소뇌 부위에 특화된 템플릿을 이용한 복셀기반 형태분석법(voxel-based morphometry, VBM)을 통해 소뇌 소엽의 세부구조 수준에서 소뇌의 변이를 관찰하고자 하였다. 방법: 본 연구에서는 4명의 재감자와 성별과 나이가 맞는 12명의 정상대조군(1:3비율로 매칭)을 대상으로 인구학적 정보 및 뇌 자기공명영상을 획득하였다. 획득한 뇌영상에서 소뇌에 특화된 spatially unbiased infra-tentorial template (SUIT)을 이용한 소뇌 복셀기반 형태분석을 시행하여 재감자와 정상대조군 사이의 소뇌 회질 밀도의 차이를 분석하였다. 결과: 재감자와 정상대조군의 소뇌 회질 밀도를 복셀 수준의 유의수준 p < 0.01 과 군집 크기로 보정한 유의수준 p < 0.01으로 비교 분석 및 보정한 결과, 양쪽 소뇌 후엽에 위치한 3개의 군집과 좌측 뇌간에서 유의한 회질 밀도의 차이가 관찰되었다. 재감자군의 소뇌 후엽에서 회질 밀도가 유의하게 높게 나타난 군집은 우측 Crus II 소엽(크기 = 784 mm³, 최대 z 값 = 5.54, 최대 z 값의 MNI 좌표 x = 50, y = -62, z = -49)과 좌측 Crus II 소엽(크기 = 512 mm³, 최대 z 값 = 4.30, 최대 z 값의 MNI 좌표 x = -18, y = -74, z = -37)이었다. 재감자군의 소뇌 후엽에서 회질 밀도가 유의하게 낮게 나타난 군집은 우측 VI 소엽(크기 = 1192 mm³, 최대 z 값 = -6.23, 최대 z 값의 MNI 좌표 x = 10, y = -74, z = -17)이었으며, 좌측 뇌간(크기 = 984 mm³, 최대 z 값 = -7.16, 최대 z 값의 MNI 좌표 x = -12, y = -14, z = -11)에서도 회질 밀도가 유의하게 낮게 나타났다. 재감자군의 소뇌 전엽에서는 유의한 회질 밀도의 차이가 관찰되지 않았다. 결론: 본 연구는 뇌 자기공명영상과 소뇌에 특화된 템플릿을 사용하여 재감자와 정상대조군 사이의 소뇌 회질 밀도의 차이를 분석한 최초의 연구이다. 재감자군의 양쪽 소뇌 후엽에 위치한 3개의 군집과 좌측 뇌간에서 유의한 회질 밀도의 차이가 관찰되었다. 기존의 재감자들을 대상으로 진행된 소뇌관련 연구에서 알려진 소뇌의 기능과 관련하여 본 연구의 재감자들에게서 관찰된 소뇌의 구조적 변이는 재감자들에게서 보이는 공격성, 충동성, 그리고 도덕적 감정 처리 등의 여러 요인과 관련이 있을 것으로 추측할 수 있다.;Introduction: Neuroimaging studies of the prisoners who had been charged with various crimes have focused on either types of the crime or types of the psychiatric/personality disorder. The results of the studies, therefore, are not consistent, covering various regions of the brain. Prisoners who had been charged with a severe and aggressive crime such as homicide, aggravated assault, or abuse may show structural alterations of the cerebellum when compared to the matched controls due to aggression and impulsiveness. Since there are only studies of prisoners that focus on the brain as a whole, but not specifically on the cerebellum, the current study was designed to examine the cerebellar alterations with detailed structural analysis including lobules by using magnetic resonance imaging (MRI) and voxel-based morphometry (VBM) analysis with a cerebellum-specific template in prisoners. Method: Demographic information and MRI data were collected from a total of 4 prisoners and 12 age- and sex-matched controls. Each prisoner was age- and sex-matched to three controls for 1:3 ratio. Based on the structural MRI data, VBM analysis using spatially unbiased infra-tentorial template (SUIT) was conducted to investigate the cerebellar gray matter density alterations between prisoners and matched controls. Results: The cerebellar gray matter density differences were found in the bilateral posterior cerebellum, and left brainstem in prisoners relative to matched controls (voxel-wise p < 0.01, cluster-wise p < 0.01). Significantly greater gray matter density was found in the right Crus II lobule (cluster size = 784 mm³, maximum z-value = 5.54, peak MNI coordinates x = 50, y = -62, z = -49) and the left Crus II lobule (cluster size = 512 mm³, maximum z-vale = 4.30, peak MNI coordinates x = -18, y = -74, z = -37). Significantly lesser gray matter density was found in the right lobule VI (cluster size = 1192 mm³, maximum z-value = -6.23, peak MNI coordinates x = 10, y = -74, z = -17) and left brainstem (cluster size = 984 mm³, maximum z-value = -7.16, peak MNI coordinates x = -12, y = -14, z = -11). There was no significant gray matter density differences in the anterior cerebellum in prisoners relative to matched controls. Conclusion: This study is the first to report the structural alterations in the cerebellum of prisoners by using MRI and a cerebellum-specific template. The cerebellar gray matter density differences were found in the bilateral posterior cerebellum, and left brainstem in prisoners relative to matched controls. Based on the previous studies regarding various functions of the cerebellum, the prisoners’ aggression, impulsiveness, and moral emotional processing and other causes would have affected structural alterations of the cerebellum.