[스프] 인간의 뇌에 칩을 삽입하는 실험 시작…기적처럼 뇌 질환 치료도 가능해질까

[주간 조동찬] BCI(Brain Computer Interface)

테슬라 최고 경영자 일론 머스크가 소유한 뇌신경과학 스타트업 뉴럴링크가 인간의 뇌에 컴퓨터 칩을 이식하는 임상을 시작했다. 머스크 CEO는 자신의 SNS에 "첫 환자가 뇌에 인공 칩을 이식받았고, 초기 결과는 양호한 편"이라고 밝혔다.

뉴럴링크는 지난해 5월, 미국 식품의약국(FDA) 승인을 받은 후, 같은 해 9월 참가자를 모집했는데, 첫 임상 시험이 시작된 것이다. 참여한 환자는 경추 척수 부상이나 근위축성측삭경화증(루게릭병) 등으로 인한 사지 마비 상태였다. 업체는 이번 시험이 성공한다면 사지가 마비된 환자를 걷게 할 뿐만 아니라, 시각 장애인에게 시력을 되찾아 줄 수도 있을 것으로 전망했다.
 

막대 게임하는 원숭이

컴퓨터 모니터에서 하얀 공이 튀어 다니고, 이 공이 화면 아래로 빠져나가지 않게 얇은 막대가 이리저리 움직인다. 테트리스가 나오기 전 가장 유행했던 초기 ‘바운스볼’ 게임인데, 모니터 앞에는 원숭이가 앉아 있다. 원숭이가 게임을 한다고? 원숭이에게 학습을 시키면 사람보다는 못하지만 바운스볼 게임을 곧잘 한다. 여기에 한 걸음 더 나아가 이 게임을 학습한 원숭이에게 머리에 뇌파를 읽어내는 장치를 씌우고 팔에는 로봇 팔을 착용시킨다.

그랬더니 원숭이는 가만히 앉아 있는데도 게임은 진행된다. 하얀 공에 맞춰 막대를 움직이려는 원숭이 뇌의 파형을 정확하게 간파해 연결된 로봇 팔에 전달했기 때문이다. 뇌가 원하는 것을 외부 기계에 전달할 수 있다면 장애인을 위한 획기적인 보조 수단 개발로 이어질 수 있다. 예를 들어 척수를 다쳐 하반신이 마비되거나, 루게릭병으로 팔다리를 못쓰는 환자에게 인공 팔과 다리를 착용시켜 뇌 전자 장치와 연결한다면 일상이 가능해질 수도 있다. 실제로 2014년 브라질 월드컵 개막식 때 하반신이 마비된 청년이 휠체어에서 일어나 공을 차는 모습이 공개됐다. 

 

일론 머스크의 핵심 기술은?

장치를 머리에 착용하면 머리카락이나 땀 때문에 오류가 생길 수밖에 없다. 이를 극복하기 위해 과학자들은 머리 안쪽으로 눈을 돌렸다. 하지만, 머리 안쪽에도 장벽은 있었다. 뇌에 종양이 생기거나 출혈이 생기면 발작(seizure)이 종종 생길 수 있는데 그러면 뇌의 정상적인 전기 흐름이 방해받기 때문이다. 머리 안으로 들어온 전자 장치도 뇌의 전기 흐름을 방해하는 일이 종종 생겼다. 이를 극복하려고 두개골 밑의 뇌를 싸고 있는 막 바깥쪽에 전자 장치를 놓는 연구들이 있었다. 뇌를 직접 건드리지 않는 장점 때문에 시도됐지만 아직 뚜렷한 성과가 공개되지 않고 있다.

일론 머스크 회사는 뇌 전자 장치를 뇌 안에 직접 넣는 기존 방법을 고수했다. 대신 뇌의 전기 흐름에 방해를 주지 않는 방안을 찾아낸 것이다. 핵심 기술은 뇌에 삽입하는 1천24개의 전자 막대를 아주 가느다란 바늘로 만들었다는 것이다. 바늘 두께가 1천 분의 1cm, 사람의 적혈구 두께라서 뇌에 손상을 주지 않는다는 것이다. 이 임상시험이 성공한다면 팔다리를 못 움직이는 루게릭 환자가 생각만으로도 일상생활이 가능할런지도 모른다.

 

하반신 마비, 파킨슨병 치료될까?

척수 신경이 다쳐서 하지가 마비된 사람이 본인의 다리로 움직이는 게 되는 것을 치료라고 한다. 일론 머스크 회사의 뇌 전자 장치는 뇌 신호를 외부 전자장치에만 전하도록 설계돼 있다. 환자의 팔과 다리는 어떤 신호도 받지 않는다. 일론 머스크 회사의 임상 시험이 성공한다면 하반신 마비 환자의 좋은 보조 기구가 생길 수는 있겠다. 하지만 이걸 하반신 마비가 치료된다고 말할 수 있을까?

(남은 이야기는 스프에서)

조동찬 의학전문기자 dongcharn@sbs.co.kr