뇌-컴퓨터 인터페이스, 비침습 기술로 새로운 가능성 열다: 마비 환자 삶 변화 기대¶
원제목: Potential breakthrough in brain-computer interface research - EMJ GOLD
핵심 요약
- 미국 프리시전 뉴로사이언스가 뇌 수술 없이 고대역폭 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)를 구현할 수 있는 기술을 개발했음
- 이 기술은 뇌 표면에 부착되는 초박형 전극 어레이를 사용하여 높은 해상도로 뇌 활동을 기록, 안전성과 성능을 동시에 확보했음
- 마비 환자들에게 생각만으로 기기 제어, 타이핑, 게임 등이 가능하게 하여 임상적 활용과 삶의 질 향상에 큰 기여를 할 것으로 기대됨
상세 내용¶
미국 프리시전 뉴로사이언스가 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술 분야에서 획기적인 발전을 이루어냈다. 이 회사는 침습적인 뇌 수술 없이도 고대역폭 BCI를 구현할 수 있는 새로운 연구 결과를 발표하며 의료계의 주목을 받고 있다. 이는 기존 BCI 기술의 가장 큰 장벽 중 하나였던 수술 위험을 크게 낮추는 것으로, 마비 및 신경퇴행성 질환 환자들에게 더 넓은 임상적 적용 가능성을 열어줄 것으로 기대된다. 전통적으로 고성능 BCI는 피질 깊숙이 삽입되는 바늘 형태의 전극에 의존해 왔으나, 이는 상당한 수술 위험을 동반했다.
프리시전 뉴로사이언스가 개발한 '표면 기반' 시스템은 뇌 조직을 관통하지 않고 뇌 표면에 부착되는 초박형 전극 어레이를 사용한다. 이 장치는 약 8 cm² 면적에 걸쳐 4,000개 이상의 전극을 통해 전례 없는 해상도로 뇌 활동을 기록하고 자극할 수 있다. 벤자민 라파포트 공동 창립자 겸 최고과학책임자는 "사람들은 뇌 안전성과 성능 둘 중 하나를 선택해야 한다고 말하지만, 우리는 둘 다 가질 수 있음을 증명하는 것이 목표였다"고 밝혔다. 이 기술은 안전성과 고성능 데이터 캡처 사이의 균형을 제공하며 BCI 분야의 새로운 방향을 제시한다.
이 기술은 먼저 동물 실험을 통해 유효성을 검증받았으며, 이후 표준 신경외과 시술을 받는 5명의 인간 환자들을 대상으로 임상 시험을 진행했다. 프리시전 뉴로사이언스는 현재까지 50명 이상의 환자에게 이 장치를 이식했으며, 미국 식품의약국(FDA)으로부터 최대 30일 사용 승인을 획득했다. 이는 대규모의 환자에게 안전하게 적용될 수 있는 잠재력을 보여주는 중요한 진전이다. 초기 연구 결과는 참가자들이 생각만으로 타이핑을 하거나 게임을 하고, 로봇 장치를 제어할 수 있음을 입증했다.
이러한 초기 성과는 근위축성 측삭경화증(ALS), 뇌졸중, 척수 손상 환자들에게 큰 희망을 주고 있다. 생각만으로 외부 기기를 정밀하게 제어할 수 있게 됨으로써, 이들의 의사소통 및 활동 능력을 획기적으로 향상시킬 수 있기 때문이다. 크레이그 머멜 프리시전 뉴로사이언스 사장은 "더 자세한 정보를 포착할수록 생각을 행동으로 더 잘 번역할 수 있다"며, "이번 연구는 고해상도 데이터를 안전하고 대규모로 수집하는 것이 가능하다는 것을 보여준다"고 강조했다. 이는 환자들의 삶의 질을 실질적으로 개선할 수 있는 중요한 단계이다.
뇌-컴퓨터 인터페이스 기술 분야는 현재 치열한 경쟁이 펼쳐지고 있는 상황이다. 일론 머스크의 뉴럴링크는 2023년 FDA 승인을 받고 인간 자원자에게 장치를 이식했지만, 장기적인 안전성 문제는 여전히 논의 중이다. 한편, 싱크론은 두개골 절개 수술 없이 혈관을 통해 전달되는 스텐트 형태의 BCI를 시험 중이다. 프리시전 뉴로사이언스의 접근 방식은 최소 침습적 접근과 고대역폭 데이터 캡처 사이에서 최적의 균형점을 찾아내며, 이러한 경쟁적인 흐름 속에서 독자적인 위치를 확고히 하고 있다.
편집자 노트¶
독자 여러분, 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술이 공상과학 영화에서나 볼 법한 이야기라고 생각하셨나요? 오늘 전해드린 프리시전 뉴로사이언스의 소식은 이 기술이 우리의 삶에 한 발짝 더 가까워졌음을 알리는 매우 중요한 뉴스입니다. 기존 BCI는 높은 성능을 위해 뇌에 직접 칩을 심는 침습적인 수술이 필수적이어서, 감염이나 부작용 같은 위험 부담이 컸습니다. 이 때문에 심각한 마비 환자 등 극히 제한적인 경우에만 시도될 수 있었죠. 하지만 프리시전의 기술은 뇌 표면에 초박형 전극을 부착하는 '비침습적' 방식이면서도 고대역폭 데이터를 얻을 수 있다는 점에서 혁신적입니다. 이는 BCI의 문턱을 크게 낮춰, 더 많은 사람들이 안전하게 이 기술의 혜택을 누릴 수 있는 길을 열어줄 것입니다.
핵심은 '안전성'과 '성능'이라는 두 가지를 동시에 잡았다는 점입니다. '뇌-컴퓨터 인터페이스'란 말 그대로 뇌의 신호를 분석해 컴퓨터나 외부 기기를 제어하는 기술을 의미합니다. 그동안 많은 연구가 있었지만, 안전성을 높이면 데이터 해상도가 떨어지고, 해상도를 높이면 수술 위험이 커지는 딜레마가 있었습니다. 프리시전은 뇌 표면에 4,000개가 넘는 전극을 촘촘히 배치하여, 마치 뇌의 언어를 '표면'에서 '고해상도'로 포착할 수 있게 만든 것입니다. 이는 뇌에 칼을 대지 않고도 정교하게 생각을 읽고 외부 기기를 움직일 수 있게 한다는 점에서 기존 기술의 한계를 뛰어넘는 성과라 할 수 있습니다. 마비 환자가 생각만으로 타이핑을 하고 로봇 팔을 움직이는 모습은 더 이상 꿈이 아닌 현실이 되고 있습니다.
그렇다면 이 기술이 우리의 일상에 어떤 영향을 미칠까요? 당장 심각한 마비 환자들의 의사소통과 재활에 혁명적인 변화를 가져올 것입니다. 하지만 그 잠재력은 여기서 그치지 않습니다. BCI 기술이 더 안전하고 대중화된다면, 언젠가는 일반인들도 스마트폰이나 스마트 홈 기기를 손이나 음성 대신 생각만으로 제어하는 시대가 올 수도 있습니다. 인간과 기술이 상호작용하는 방식 자체가 근본적으로 변화할 수 있는 거죠. 물론 이러한 기술 발전과 함께 개인 정보 보호, 윤리적 문제 등 사회적 논의도 활발하게 이루어져야 할 것입니다. 프리시전의 이번 연구는 인류의 삶을 더욱 풍요롭게 만들 BCI 기술의 대중화를 향한 중요한 첫걸음을 내디딘 것으로 평가할 수 있습니다.