정위 수술에서의 접근 각도

하지만 동일한 접근 경로에서 모든 수술을 실시하는 것은 교란이 일어날 수 있음을 의미하는데요. 즉, 표적에서의 작용과 접근 경로에서의 작용 모두 다양하게 나타날 가능성이 있는 것입니다. 예를 들어, 실험에서 뇌 깊숙이 시상하부에 주사를 투여하는 경우, 바늘이 표적 위의 여러 구조물을 통과하게 됩니다. 구조물을 통과하며 내려가는 동안 일부 수액이 흘러나오게 되는데 이때 수액을 강제로 배출하게 되면 최소 저항 경로인 캐뉼라 경로를 따라 위로 흐르게 됩니다. 반대로 바늘을 빼면 주사된 수액이 바늘을 따라 다시 밖으로 나오게 됩니다. 다시 말해 교란이란, 이처럼 나중에 종속 변수에 대한 영향을 유발한 것이 표적에 주입된 수액인지 또는 그 위 다른 곳에 흘러들어간 수액인지를 알 수 없음을 말합니다. 특정 사례를 살펴보자면, 항체의 색을 표시하는 물질인 홍당무과산화효소 (horseradish peroxidase, HRP)를 주입한 다음에 염색을 실시할 경우, 대부분의 실험자는 표적에서 염색한 색상의 구를 볼 수 있으며 염색 색상의 선은 점점 가늘어지면서 피질 표면까지 이어져있는 것을 발견합니다. 이는 HRP가 표적 부위뿐만 아니라 해당 바늘 경로에도 존재함을 보여주는 것입니다. 만약 주사 부위에서 멀리 떨어진 편도체에서 세포가 염색되었다고 가정한다면, 실험자는 해당 부위의 축삭이 표적 부위의 HRP를 포착해 끌어왔기 때문이라고 말하겠지만 정작 편도 세포의 축삭이 바늘 경로의 어느 지점에서든지 HRP를 포착했다는 점을 배제할 수 없습니다. 결론적으로 바늘 경로가 항상 동일한 구조를 통과하는 경우에는 실험자가 뚜렷한 확신을 가질 수 없는 것입니다.

마찬가지로, 병변 연구는 항상 표적까지의 경로에 있어 전극 경로의 손상을 수반하는데요. 제어 장치가 작동되고 바늘이 삽입되어 있더라도 병변이 없는 경우라면 연구자는 접근 경로의 세포, 축삭 또는 혈관에 대한 전극 손상이 종속 변수에 대해 병변 효과에 영향을 미치지 않는다는 것을 확신할 수 없는 것입니다.

이러한 위치 정확도 VS 해석 가능성 충돌에 대한 이상적인 해결책은 모든 수술의 접근 각도를 다르게 수행하고 매번 동일한 표적에 도달하는 것입니다. 그 결과 표적에서의 작용이 표적에 도달된 동물들에게 동일한 영향을 미치는 경우, 접근 경로는 결과에 어떤 영향도 미치지 않으며 경로 또한 각 주사별로 효과가 달랐다는 것을 발견하였습니다.

다행스럽게도, 현재의 디지털 시대에는 정위 수술을 정확하고 어렵지 않게 실현할 수 있는데요. 실제로 3개의 선형 축 각각에 선형 인코더를 장착하고 두 회전 축 모두에 회전 인코더가 장착된 뇌 정위 고정 장치를 사용하면 손쉽게 수행할 수 있습니다.

또한 프로브 팁이 시옷점에 닿으면 컴퓨터로 두부 경사를 계산하고 보정할 수 있으므로 시행착오를 거쳐 “두개골 편평부” 참조 위치에 맞춰 두부를 조정할 필요가 없습니다.

인코더를 사용하면 이러한 방법을 매우 정확하게 수행할 수 있는데요. 인코더는 판독 헤드가 실제 레이저로 각인된 눈금 표시 위로 이동한 경우에만 카운트가 발생하기 때문에 스테퍼 모터보다 정확한 것으로 여겨집니다. 스테퍼 모터의 조용하고 매끄러운 옵션은 저항이 범위를 넘어가도록 달라지거나 범위 끝 멈춤부를 만난 경우에는 때때로 이동 펄스를 놓칠 수 있는데요. 그렇게 되면 중간 피드백이 없기 때문에 스텝 전압이 가해지는 동시에 계수가 이루어지게 되고 장치에는 지시된 이동의 오류가 통보되지 않아 스텝 누락이 발생하면 다시 영점으로 조정될 때까지 장치가 위치 좌표에서 부정확한 상태로 남게 됩니다.

반면 인코더는 비접촉식, 포스 제로의 광학 판독 기능을 갖추고 있어 판독 헤드 및 스케일이 정확히 정렬되는데요. 별다른 움직임이 발생하지 않을 때나 카운트를 생성하거나 움직임이 발생했을 때에도 오류가 생길 가능성은 거의 없습니다. 판독 헤드 및 스케일이 정렬되지 않고 깨끗하지 않은 경우라도 숫자 1개가 누락되는 것보다 더 명백한 오류가 발생할 것입니다.

이처럼 접근 각도의 다변화를 통해 교란을 피하는 것은 해석 가능한 데이터를 보다 더 많이 산출할 수 있는 과학적인 방법이라고 할 수 있습니다. 결과적으로 두개골 편평부 위치를 찾는 과정에서 시행착오를 피할 수 있다면 수술 시간의 단축은 물론 수술 정확도 또한 향상될 것입니다.