Could We Treat Alzheimer's with Light and Sound? | Li-Huei Tsai | TED

번역: 한나 최 검토: JY Kang

Hello, everyone.

안녕하세요, 여러분.

It is a tremendous pleasure to be here

이곳에서 제 이야기를 할 수 있어 큰 영광입니다.

to share with you my story.

You’ve all heard of brainwaves.

다들 뇌파에 대해 들어보셨을 거예요.

For a long time, neuroscientists didn't know what they meant.

뇌과학자들은 오랜 시간 동안 뇌파라는 것이 무엇인지 몰랐어요.

But we slowly come to understand their purpose.

하지만 점차 그 기능을 알게 되었죠.

The brain generates waves with different paces or frequencies

뇌는 각기 다른 속도와 진동수의 파동을 만들어 냅니다.

to transmit information and thoughts

정보와 생각을 전달하기 위해

by coordinating the activity of nerve cells.

신경 세포의 움직임을 조직화하는 것이죠.

These waves are a little like the effect

이 파동들의 효과를 비유하자면 마치

of the orchestra conductor waving a baton

오케스트라 지휘자가 지휘봉을 휘둘러

to keep the musicians synchronized.

연주자들의 합을 맞추는 것과 같습니다.

I'm going to talk today

제가 오늘 얘기할 것은

about the waves that have the so-called gamma frequency.

이른바 감마 주파수를 갖는 뇌파에 관한 것입니다.

These gamma waves are particularly important

이 감마파가 특히 중요한 이유는

for synchronizing brain activity to process new information

뇌 활동을 조직화하여 감각 기관에서 오는 정보를 처리하고

from the senses and for learning and memory.

학습과 기억과 관련있기 때문입니다.

You might be surprised to learn

여러분이 깜짝 놀랄 사실은

that when these gamma waves are weaker than they should be,

이 감마파가 정상보다 약화되면

this may contribute to Alzheimer's disease.

알츠하이머 병의 원인이 된다는 것입니다.

Indeed, my laboratory and others have shown

실제로, 저희 연구진과 다른 연구자들의 연구에 따르면

알츠하이머 환자들과

that in people with Alzheimer's

and in laboratory mice that model the disease,

이 병의 실험체가 된 실험쥐의 경우에

gamma waves at the frequency of 40 hertz

감마파의 주파수가 40헤르츠일 때

have reduced power and synchrony than they should be.

강도와 동기성이 현저히 떨어지는 것으로 나타났습니다.

So back in 2015,

그래서 2015년에

we got an idea.

아이디어 하나가 떠올랐어요.

What if we artificially boosted these waves?

이 파동을 인위적으로 증가시키면 어떻게 될까요?

Would that affect Alzheimer's disease?

알츠하이머병에 영향이 있을까요?

We have to know the answer because we are an aging society.

고령화 사회이기에 이 질문에 대한 해답을 찾아야 했습니다.

As we have made progress in treating many other health problems,

다른 건강 문제들의 치료에 진전이 있었기에

we've begun living long enough to develop others.

그 이외의 치료법들도 개발할 정도로 오래 살 수 있게 되었어요.

In the last 20 years,

지난 20년 동안

the Alzheimer's Association estimates

알츠하이머 협회의 추정에 따르면

deaths from heart disease declined by about seven percent.

심장 질환 사망률이 7% 감소했습니다.

But the number of deaths from Alzheimer's disease

그러나 알츠하이머 병으로 인한 사망은

increased 145 percent.

145%나 증가했어요.

One in three seniors in the US dies [from] Alzheimer’s disease

미국의 고령자 셋 중 한 명은

알츠하이머 또는 치매로 사망한다고 협회는 말합니다.

or another dementia, they say.

And more than 11 million people

그리고 1,100만 명 이상의 사람들이

provide unpaid care

알츠하이머를 앓고 있는 가족을 위해

for their loved ones with Alzheimer's.

무급 간병을 하고 있습니다.

So this means that probably most of us in this room

어쩌면 이곳에 계신 분들 중 대부분이

have known and loved someone with Alzheimer's.

주변 지인이나 가족 중에 알츠하이머 환자가 있다는 뜻이죠.

I am no exception.

저도 예외는 아니에요.

One day when I was four,

제가 4살이었을 때

I went out with my grandmother.

할머니와 함께 밖에 나갔습니다.

And when I looked up to her to say,

할머니를 올려다보고

"Let's go home,"

“집에 가요.” 라고 말했어요.

She said, "Home.

그러자 할머니께서는

“집... 집이 어디니?”라고 말하셨죠.

Where is home?"

So to see if we could treat Alzheimer's disease

그래서 뇌파를 바꿔 알츠하이머 병을 치료할 수 있는지 알기 위해

by changing brainwaves,

we tried out different approaches.

다양한 접근법을 시도했습니다.

By working with my colleagues,

제 동료들,

Emery Brown and Ed Boyden at MIT,

MIT의 에머리 브라운, 에드 보이든과 함을 합쳐

we figured out that we could entrain

더 높은 감마파를 활성화하거나 자극할 수 있음을 알아냈습니다.

or stimulate increased gamma waves

그저 주파수에 맞춰 깜빡이는 빛을 쥐에게 보여주는 것만으로요.

by simply showing mice lights blinking at that frequency.

This really works.

진짜 이 방법이 통했어요.

Showing mice 40-hertz flickering light --

쥐에게 40헤르츠로 깜빡이는 빛을 보여주거나,

and we demonstrated later,

나중에 실험한 것이지만

placing of 40-hertz buzzing sound -- creates a 40-hertz disco

40 헤르츠의 윙윙거리는 소리까지 들려주어

40 헤르츠의 디스코 파티를 만들어주면

that increases the power and synchrony

뇌 전반에 걸쳐 뇌파의 강도와 동기성이 증가합니다.

of these waves across the brain.

이 효과는 뇌의 핵심 부분까지 영향을 미칩니다.

The effect reaches key parts of the brain,

such as the prefrontal cortex,

계획을 세우고 이성적 사고를 담당하는 전두엽 피질이나

where we do planning and reasoning

and the hippocampus where we create memories.

기억을 담당하는 해마 같은 곳 말이죠.

So the light and sound stimulation approach

빛과 소리 자극 접근법은

seems cool and flashy.

멋지고 현란해 보입니다.

Literally.

정말로요.

But what amazes the most is that it produced profound

하지만 정말 놀라운 것은 이 접근이

and widespread benefits

병의 실험체가 된 쥐에게

in mice engineered to model this disease.

깊고 광범위한 이득을 줬단 거예요.

Mice exposed to gamma light and sound stimulation

감마선과 소리 자극에 노출된 쥐는

had major reductions in protein build-ups,

아밀로이드 응집과 타우 단백질 엉킴 등의 단백질 축적이 눈에 띄게 줄었습니다.

amyloid plaques and tau tangles

that are hallmarks of Alzheimer's progression.

이 단백질들은 알츠하이머 진행의 보증서 같은 존재예요.

The stimulation preserved more of the connections

이 자극은 신경의 연결고리를 보존해 주었습니다.

or synapses that bind nerve cells into circuits.

신경 세포를 회로로 묶어 주는 시냅스를 유지해 주었죠.

More cells survived, so the brain decayed less.

더 많은 세포의 생존은 뇌의 쇠퇴가 느려졌음을 뜻하죠.

The brain naturally has open spaces known as ventricles.

뇌에는 뇌실이라는 빈 공간이 태어날 때부터 존재합니다.

And in the brain of mice left untreated,

치료 받지 않은 쥐의 뇌 속에선

these ventricles became very big.

이 뇌실이 굉장히 커지게 됩니다.

But in the brain of mice exposed to gamma-wave stimulation,

그러나 감마파 자극에 노출된 쥐의 뇌실은

these ventricles are closer to the size of healthy mice.

건강한 쥐의 뇌실과 크기가 비슷해져요.

And consistent with all of these physical differences,

그리고 이 신체적 차이와 일관되게,

Alzheimer's mice exposed to light and sound stimulation

빛과 소리 자극에 노출된 알츠하이머 쥐는

show better performance on learning and memory tests

치료받지 않은 쥐보다 습득력과 기억력 시험에서

than untreated mice did.

더 좋은 성과를 냅니다.

We are still studying why stimulating gamma waves works.

감마파 자극이 어떻게 작동하는지는 아직 연구 중에 있어요.

But we have made some key observations.

그러나 몇 가지 중요한 관찰을 했습니다.

The brain has immune cells known as microglia

뇌에는 소교세포라는 면역세포가 있어요.

that are supposed to maintain health by removing waste.

불순물을 없애 건강을 유지시키는 게 그 세포들의 일이죠.

These cells change their form and activity

이 세포들은 감마파 자극에 따라 형태와 행동을 바꿉니다.

following gamma wave stimulation.

We've also seen that the blood vessels in the brain

또한 뇌의 혈관 역시 자극에 반응한다는 것도 관찰했어요.

respond to the stimulation.

These vessels widen their diameters to increase blood flow, for instance.

예를 들어, 혈류를 증가시키기 위해 지름을 넓히는 식입니다.

This improved circulation may play a key role

빨라진 순환 역시 불순물 배출에 중요한 역할을 합니다.

in flushing out waste as well.

So, mice are nice.

자, 쥐는 효과가 있어요.

But people are the point.

그러나 사람은 또 다릅니다.

So my group and others have begun testing

그래서 저희와 다른 연구진은 실험을 시작했습니다.

gamma light and sound stimulation in humans.

사람을 대상으로 감마선과 소리 자극 실험을 했죠.

We've developed a delivery device

우리는 휴대용 장치를 개발해서

that our volunteers can use in their homes.

실험 자원자들이 집에서 사용할 수 있게 했습니다.

It’s a poster-sized light box with a speaker underneath

포스터 크기의 가벼운 상자 모양으로 아래에 스피커가 달려 있어서

to produce synchronized 40-hertz sensory stimulation.

동기화된 40헤르츠의 감각 자극을 줄 수 있죠.

A little tablet in the middle allows them to play videos

장치 중앙에는 작은 태블릿이 있어서

자극을 받을 때 영상을 틀어둘 수 있습니다.

when they are getting stimulated.

Recently, we have begun to see data

최근에 이 시험적 임상 연구에서

emerge from these pilot clinical studies.

유의미한 데이터가 나오기 시작했습니다.

Annabelle Singer, a former member of our MIT team

저희 MIT 팀의 원년 멤버이자

and now a professor at Georgia Tech,

현 조지아텍의 교수인 애나벨 싱어가

recently published encouraging results

최근에 유망한 결과를 발표했습니다.

showing that gamma light and sound stimulation

감마선과 소리 자극이

entrains stronger gamma waves in people.

사람에 있어 강한 감마파를 동반한다는 것이었죠.

And their brains show increased connectivity and synchrony.

또한 뇌 신경의 연걸성과 동기성이 증가했다는 것도요.

My group has made some similar findings,

저희 팀도 비슷한 발견을 했습니다.

including signs of preservation of brain volume

뇌 부피가 보존되는 양상과

and cognitive improvement.

인지 능력 향상을 확인했죠.

A private company we co-founded, Cognito Therapeutics,

저희가 공동 창립한 사기업인 코그니토 테라프틱스 역시

has also seen benefits in human testing,

사람을 대상으로 한 실험에서 여러 이점을 확인했어요.

including reduced brain atrophy and improvement in mental functioning.

뇌 위축 현상의 감소와 뇌기능 개선 측면에서요.

While we still have more work to do

임상 효율을 완벽히 알려면 아직 멀었지만,

to determine the full clinical efficacy,

we have provided a lot of evidence that this approach appears safe.

이 접근법이 안전해 보인다는 여러 증거는 이미 있죠.

Our participants use their devices consistently

저희 실험 참가자들도 장치를 계속 사용하고 있고

and tolerate gamma wave stimulation well.

감마파 자극을 잘 조절하고 계십니다.

Unlike a drug,

약물과 다르게

this stimulation is completely non-invasive

이 자극은 완전히 비외과적이고

and has minimal side effects,

최소한의 부작용만 수반해요.

which could make this approach very accessible.

이 접근이 다가가기 쉬운 이유죠.

We are now working to launch a new study

현재는 새 연구를 준비 중에 있습니다.

of whether gamma-wave stimulation can effectively delay

감마파 자극이 효과적으로

the incidence of Alzheimer's disease.

알츠하이머 발병을 지연시키는지에 관한 연구예요.

Given the prevalence of Alzheimer’s disease in our aging population

고령화 세대에 알츠하이머 병이 얼마나 널리 퍼졌는지,

and how safe this gamma light and sound stimulation approach appears to be,

그리고 감마선과 소리자극 접근이 얼마나 안전해 보이는지를 생각하면

I sometimes dream of a gamma society

가끔 감마 사회를 꿈꾸게 됩니다.

where we integrate gamma wave stimulation into our daily environment

감마파 자극이 일상생활에 잘 녹아들어

through our lighting or even our video entertainment.

조명이나 영상 오락을 통해 접하는 사회 말이죠.

Maybe we will have a better world

그러면 더 나은 세상, 더 나은 미래가 될지도 모릅니다.

and a brighter future

if we can keep our brainwaves,

뇌파를 보호하고

and therefore our mind and memory, well stimulated.

정신과 기억을 잘 자극한다면 말이에요.

Thank you.

감사합니다.

(Applause)

(박수)

Chris Anderson: Thank you so very much.

크리스 앤더슨: 정말 감사합니다.

I actually would have so many questions,

정말 많은 질문을 드리고 싶지만,

but the clock is not our friend.

시간이 여의치 않아서 질문 하나만 드리겠습니다.

I'm going to ask you one.

The cause of Alzheimer's,

알츠하이머의 원인,

like, the implication of what you're saying,

그러니까 강연 내용을 해석해보자면

is that it's possible that an actual causal factor

실질적인 병의 원인은

is this falloff in the gamma brainwaves.

감마 뇌파의 감소인 것 같습니다.

Is that how you see it or what is the picture?

제가 해석한 게 맞나요?

Li-Huei Tsai: You know, obviously,

리 후이 차이: 모두 아시겠지만

the causes for Alzheimer's disease are very complex.

알츠하이머 병의 원인은 굉장히 복잡합니다.

There are a lot of genetic factors and environmental factors.

유전적인, 환경적인 요인들도 아주 많아요.

But one thing is that this compromise of the gamma waves

그러나 한 가지 확실한 점은 감마파 손상이

happens very early in the course of the disease.

발병 초기에 나타난다는 거예요.

And you know, as I alluded to earlier,

그리고 아까 제가 언급했듯이

it has tremendous effects on many different cell types,

많은 세포와 뇌의 다양한 기능에 큰 영향을 끼칩니다.

many different functions in the brain.

So it is very likely

그래서 감마파 손상이 결국에는

that these impaired gamma waves leads to the build up

단백질 축적과 병적 측면으로 이어질 확률이 굉장히 높아요.

of the protein aggregates and pathology.

But I would also like to mention

그러나 이것 역시 말씀드리고 싶네요.

that this impairment of these other cell types

여러 뇌 세포와 뇌 기능의 손상이

and other processes in the brain

can also impact the strength of the gamma waves.

감마파의 세기에도 영향을 줄 수 있습니다.

So if you think about the pathophysiology of the disease,

이 병의 병리생리학이 궁금하시다면

it's like a runaway train that eventually crashes.

결국 충돌하게 될 폭주 열차를 생각하시면 편해요.

So I think that this light and sound approach,

그래서 저는 이 빛과 소리 접근이

what it does is to give a break of this process

과정 중간중간에 휴식을 주고

and give the brain an opportunity to heal.

뇌에게 치료할 기회를 준다고 생각합니다.

CA: So you are not necessarily arguing that gamma-ray therapy

크리스: 교수님 말씀대로라면

감마선 치료가 알츠하이머의 완벽한 예방책이 될 수는 없지만

would be a complete prevention of Alzheimer's,

but that it could, in combination with other things

다른 예방책들과 합쳐지면 중요한 역할을 할 수 있다는 거군요.

it could play an absolutely critical role.

강연자: 환자분이 언제 치료를 시작하시느냐에 따라 달라요.

LHT: It depends on when do you start the treatment.

So if you start early --

일찍 시작하시면 --

so that’s why we are now testing

그래서 현재 시험을 통해서

whether this approach can delay the incidence of the disease.

이 방법이 알츠하이머 발병을 늦추는지 보려는 거예요.

CA: If you start early enough, you really believe,

크리스: 치료를 충분히 빨리 시작한다면

그 접근 자체로도 알츠하이머의 발병을 현저히 미룰 수 있다고 생각하시네요.

that alone could delay materially the onset of Alzheimer's.

LHT: We'll see, we're starting a clinical trial.

리 후이: 곧 알게 되겠죠. 곧 임상시험을 시작하거든요.

CA: Thank you so much, thank you for your work.

크리스: 감사합니다, 강연자님의 노력 정말 감사드려요.

(Applause)

(박수)