전신마비환자 뇌속에 칩이식, 생각만으로 컴퓨터 사용도 가능

 



5년전 칼에 찔려 목 아래로 마비된 매튜 네이글이 소 형 센서를 머리에 이식받은 후 오직 생각만으로 컴퓨 터 스크린에 원을 그리고 있다. (사진제공: NY Times)

전신마비 환자의 뇌 속에 소형 감지기를 이식하여 뇌파의 힘으로 컴퓨터를 사용하고 텔레비젼을 켜고끄며 로봇을 움직이게 할 수 있다고 어제 (7월 12일) 과학자들이 밝혔다. 이러한 연구 결과는 척수손상으로 인한 전신마비 환자나 스티븐 호킹 박사처럼 루게릭 병을 앓고 있는 사람들에게 큰 희망을 주고 있다.

존 P. 도나휴 박사는 "만약 뇌가 정상이라면 우리 연구팀은 이를 이용할 수 있다"고 말한다. 그는 브라운 대학 신경과학과 교수로서 미국 생명공학 회사인 사이버네틱스, 시카고대학등 7개 기관과 함께  공동 연구를 이끈 책임자이다. 이번 연구 결과는 네이처 최신호 (7월 13일자)에 커버스토리로 다루어졌다.

여러번 실험을 거친 후, 처음으로 칩을 이식받은 사람은 매튜 네이글이다. 뇌에 칩을 이식받은 네이글은 오직 생각만으로 컴퓨터 화면의 커서를 움직여서 이메일을 열어보고, '퐁'이라고 불리우는 간단한 게임을 즐겼으며, 화면상에 완벽하진 않지만 원을 그려 보이기도 했다. 또한 텔레비젼 채널을 바꾸고 소리를 조절하고, 로봇 팔을 움직여 보철용 손을 폈다 접었다 하기까지 했다.

비록 커서를 다루는 데 다소 불안정하긴 했지만 기본적인 동작은 배우는데 별 어려움이 없었다. 네이글 (26세)은 "나흘만에 기술을 익혔다"며 전화 인터뷰에서 매우 흡족해 했다. 그는 이식받으면서 아무 통증도 없었다고 덧붙였다.

네이글을 매샤추세스 웨이마우스, 전직 고등학교 미식축구 선수였다.  그는 2001년 해변에서 난투를 벌이던 싸움판에 우연히 휘말려 들어 목에 칼이 찔리는 중상을 입은 후 어깨 아래로 완전히 마비되어 버렸다.

네이글이 이식받은 칩은 직경 4밀리미터의 크기로 100개 전극봉이 달려 있다.

이 장치는 네이글의 팔동작을 관장하는 운동신경계 대뇌피질에 이식되었고 그의 두개골 윗쪽에 나와있는 고정받침대와 연결되어 있다. 이 장치를 이용하려면 기술자들이 컴퓨터와 연결된 전력선을 네이글 머리의 고정받침대에 접속시켜야 한다. 마치 영화 매트릭스에서 주인공들이 컴퓨터 시물레이션 세상에 들어갈 때 사용하던 방법과 유사한다. 네이글이 팔을 움직여야겠다고 상상하면 이식된 감지기가 팔 동작을 관장하는 대뇌피질 운동신경계 뉴런에서 발산되는 신호를 감지하게 된다.

하지만 상용화까지는 아직도 넘어야 할 장벽이 많다. 우선 뇌의 신호를 감지하는 센서의 전극봉이 알수 없는 이유로 수개월 후 성능이 크게 저하되어 버렸다. 또한 이식된 센서가 원활히 신호를 받기 위해 머리 속에 영구적인 통로를 만들어야 하는 데 이로 인해 머리에 세균감염이 생길 수 있다. 무엇보다 네이글의 경우에는 기계 오작동 가능성이 아직도 남아 있다. 캐나다 온타리오대학의 스테판 스콧 교수는 네이처에 실은 연구 결과 논평에서 "기계를 안정화시켜 수명을 5~10년 늘리는 것이 관건"이라고 말했다.

사이버네틱스 최고 경영자 티모시 R. 써저너는 2008이나 2009년까지 상용화되길 바란다고 말하면서, 현재 향상된 시스템이 3명의 환자에게서 잘 작동되고 있다고 밝혔다. 이에 따라 미국 식품의약국(FDA)은 다른 2명의 마비 환자에게 추가 임상시험을 할 수 있도록 허가했다. 이 시스템을 공동 개발한 레이 호크버그 매사추세츠병원 신경학과장은 "척추 손상이 일어난 지 몇 년이 지난 뒤에도 환자의 의도대로 뇌 피질의 움직임이 가능하다는 사실이 입증됐다"며 "사고나 루게릭병으로 전신이 마비된 지 수년이 지난 환자들에게도 매우 희망적"이라고 말했다.

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