Analysis on the Degree of Cerebral Activity According to Cognition Task in Welders Exposed to Manganese

In this study, we examined the impact caused by chronic exposure to Mn by investigating the degree of brain activation based on the data of recognition activities using fMRI (functional magnetic resonance imaging). A questionnaire survey, blood tests, and fMRI tests were carried out with respect to two groups. Group 1 was an exposure group consisting of 15 male workers who are 34 years old or older, and who worked for longer than 10 years in a shipbuilding factory as a welder. Group 2 was a control group consisting of 15 workers in manufacturing industries with the same gender and age. The results showed that blood Mn concentration of Group 1($1.3\;{\mu}g/dl$) was significantly higher than that of Group 2($0.8\;{\mu}g/dl$)(p < 0.001), and Pallidal Index (PI) of Group 1 was also significantly higher than that of Group 2 (p < 0.001). PI value of the group whose blood Mn concentration was $0.93\;{\mu}g/dl$ or higher was significantly higher than that of the group whose blood Mn concentration was less than $0.93 \;{\mu}g/dl$ (p < 0.001). As for brain activity area within the control group, the right and the left areas of occipital cortex showed significant activity and the left area of middle temporal cortex, the right area of superior inferior frontal cortex and inferior parietal cortex showed significant activity. Unlike the control group, the exposure group showed significant activity on the right area of superior inferior temporal cortex, the left of insula area. In the comparison of brain activity areas between the two groups, the exposure group showed significantly higher activation than the control group in such areas as the right inferior temporal cortex, the left area of superior parietal cortex and occipital cortex, and cerebellum including middle temporal cortex. However, in nowhere the control group showed more activated area than the exposure group. As the final outcome, chronic exposure to Mn increased brain activity during implementation of arithmetic task. In an identical task, activation increased in superior inferior temporal cortex, and insula area. And it was discovered that brain activity increase in temporal area and occipital area was more pronounced in the exposure group than in the control group. This result suggests that chronic exposure to Mn in the work environment affects brain activation neuro-network.

망간 노출 용접공의 인지수행에 따른 뇌 활성화 정도 분석

본 연구는 만성적인 망간(Mn) 노출 결과로써 초래될 수 있는 영향을 기능적 신경영상기법의 하나인 fMRI(functional magnetic resonance imaging)를 이용하여 인지 활동에 따른 뇌 활성화 정도를 분석, 평가하고자 하였다. 조선소에서 10년 이상 용접 작업을 해왔고 현재도 용접 전담 업무를 하고 있는 34세 이상의 남성 15명을 노출군으로 하였고, 노출군과 연령, 사회·경제적 지위와 행동 패턴이 비슷하며 다른 위험한 금속성 물질에 노출되지 않은 제조업 사업장에서 용접 작업을 하지 않는 생산직 근로자 15명을 대조군으로 구성하여 설문조사와 혈액 검사, fMRI를 실시하였다. 그 결과 fMRI 대상자(29명)의 평균 혈중 Mn 농도는 노출군($1.3\;{\mu}g/dl$)이 대조군($0.8\;{\mu}g/dl$)보다 유의하게 증가하였고, Pallidal Index(PI)도 노출군이 대조군보다 유의하게 증가하였다(p < 0.001). MRI 상의 PI값은 혈중 Mn 농도가 $0.93\;{\mu}g/dl$ 이상인 군이 $0.93\;{\mu}g/dl$ 미만인 군보다 유의하게 증가하였다(p < 0.001). 산술 과제를 수행하는 동안 실험군의 각 문항에 대한 평균 응답 시간은 노출군(1.3 sec)이 대조군(1.1 sec)보다 유의하게 증가하였다. 또한, 문항 전체에 대한 평균 응답 시간도 대조군(54.7 sec)이 노출군(45.0 sec)보다 느리게 나타났으며, 통계학적으로도 유의미한 차이를 보였다(p < 0.001). 대조군의 뇌 활성화 영역은 후두피질의 좌 우측, 상 중간전두피질과 하두정피질(inferior parietal cortex)의 우측, 중간측두피질의 좌측 영역에서 유의하게 증가하였다. 노출군의 뇌 활성화 영역은 대조군의 활성화 영역과 비슷한 위치에서는 보다 넓고 높은 활성화 상태를 보였다. 노출군은 대조군의 활성화 영역에 추가하여 상 하 측두피질의 우측, 뇌섬엽의 좌측, 뇌교량과 측뇌실 영역에서 유의한 증가로 나타났다. 두 집단간 뇌 활성화 영역 비교를 위한 t-test에서 노출군은 중간측두피질 영역을 포함하여 우측 하측두피질, 좌측 상두정피질, 좌측 후두피질, 좌측 소뇌 등의 영역에서 대조군보다 유의하게 더 높은 증가를 나타냈다. 하지만 어떤 영역도 노출군보다 대조군에서 더 활성화된 영역은 없었다. 이상의 결과에서 만성적인 Mn 노출은 인지 과제 수행 중에 뇌 활성화를 증가시켰다. 동일한 과제에서도 상 하 측두피질, 뇌도 영역에서 활성화가 증가되었고, 노출군이 일반인보다 측두영역 및 후두영역에서 뇌 활성화 상태가 증가되었음을 알아냈다. 이상의 결과에서 살펴 볼 때 작업환경 내에서의 만성적인 Mn 노출이 뇌 활성화의 신경 네트워크에 영향을 미친다는 것이 확인되었다.