빛 자극으로 알츠하이머 병리·기억 기능 개선… 웨어러블 전자약 상용화 가능성

국내 연구진이 약물 투여 없이 빛 자극만으로 알츠하이머 병리와 인지 기능을 개선할 수 있는 핵심 광자극 조건을 규명했다. 특히 OLED 기반의 균일 조도 광자극 플랫폼을 구축해 특정 색상과 주파수 조합별 효과 차이를 체계적으로 비교한 결과, 적색 40Hz 빛이 가장 우수한 개선 효과를 나타낸 것으로 확인됐다.

한국과학기술원(KAIST) 전기전자공학부 최경철 교수 연구팀과 한국뇌연구원(KBRI) 구자욱·허향숙 박사 연구팀은 24일 이러한 연구 결과를 발표했다. 연구진은 기존 LED 방식이 가진 밝기 불균형, 열 발생, 조사 편차 등 한계를 개선하기 위해 균일한 면광원을 제공하는 OLED 기반 광자극 플랫폼을 개발했다. 이를 이용해 백색·적색·녹색·청색 빛을 동일 조건(40Hz·동일 밝기·동일 노출 시간)에서 비교한 결과, 적색 40Hz 자극이 기억 기능과 알츠하이머 병리 지표 모두에서 가장 뚜렷한 개선을 보였다.

초기 병기(3개월령) 동물 모델 실험에서 적색과 백색 빛은 하루 1시간씩 이틀간 조사만으로 장기 기억력이 향상됐으며, 해마 등 뇌 영역에 축적된 아밀로이드베타(Aβ) 플라크가 감소했다. 플라크 제거 효소 ADAM17 발현이 증가하고 플라크 생성 효소 BACE1은 감소해 병리 개선 기전도 확인됐다. 중기 병기(6개월령) 모델에서는 적색 조사에서만 통계적으로 유의한 플라크 감소가 나타났다.

분자·세포 반응 분석 결과, 적색 광자극은 시각피질에서 시상·해마로 이어지는 시각-기억 신경 회로 전체를 활성화시키는 것으로 나타났다. 이는 색상 선택이 단순 자극 강도 차이가 아니라 신경 회로 반응과 병리 개선을 결정하는 주요 변수임을 시사한다.

연구진은 장비 구조적 안정성과 반복 실험 재현성을 확보한 OLED 기반 플랫폼이 웨어러블 전자약 형태로 확장 가능하다고 설명했다. 적색 광은 생체 조직 투과율이 상대적으로 높아 비침습적 장기 자극에도 활용 가능성이 크다. 연구 결과는 미국화학회(ACS) 국제 학술지 ‘ACS Biomaterials Science & Engineering’ 온라인판(1월 25일자)에 게재됐다.

알츠하이머 인지 개선 OLED 광자극 연구 주요 결과

항목	내용
개발 기술	균일 조도 OLED 기반 비침습 광자극 플랫폼
비교 조건	백색·적색·녹색·청색 / 40Hz·동일 밝기·동일 노출 시간
최적 조건	적색 40Hz
초기 병기(3개월령) 결과	장기 기억 기능 향상, Aβ 플라크 감소, ADAM17 증가·BACE1 감소
중기 병기(6개월령) 결과	플라크 감소는 적색에서만 통계적 유의
신경 회로 활성	시각피질-시상-해마 회로 전반 활성 증가
임상적 의의	약물 없이 병리 조절·인지 기능 개선 가능성 확인
적용 전망	웨어러블 RED OLED 전자약 개발 가능성 및 임상 확장 예정
논문 정보	ACS Biomaterials Science & Engineering (2025.1.25 온라인판)

김지윤 기자/ hello@sciencewave.kr