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[퓨처 Eyes(76)] 뇌파로 움직이는 '꿈의 팔', 마비 환자에 희망 심다
- 마비 환자가 뇌파로 팔을 움직였다. 과거에는 그저 공상 과학 소설 속 이야기로 여겨졌던 일이 현실로 성큼 다가왔다. 캘리포니아대학교 샌프란시스코 캠퍼스(UC San Francisco, UCSF)의 연구진이 최근 인공지능(AI) 기반 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술을 통해 마비 환자가 오직 생각만으로 로봇 팔을 움직이는 데 성공했다는 획기적인 소식을 전해왔다. 이는 마비로 고통받는 환자들의 삶의 질을 근본적으로 개선할 수 있는 혁신적인 진전으로 평가된다. 이번 연구는 특히 BCI 기술의 장기적 안정성과 적응형 학습 능력을 뚜렷하게 입증했다는 점에서 전 세계의 이목을 집중시키고 있다. 기존 BCI 장치들은 기술적 한계로 인해 며칠 이상 안정적인 작동을 담보하기 어려웠으나, UCSF 연구진이 개발한 AI 강화 BCI는 무려 7개월이라는 놀라운 기간 동안 안정적으로 작동했다. 더욱 획기적인 것은 이 장치가 뇌 활동의 일일 변화에 스스로 적응하는 능력을 갖춰, 시간이 흐르더라도 초기와 같은 높은 수준의 정확도를 꾸준히 유지한다는 점이다. 연구를 총괄 지휘한 UCSF 웨일 신경과학 연구소의 신경과 교수 카루네시 강굴리(Karunesh Ganguly) 박사는 "인간의 학습 능력과 AI의 강력한 데이터 처리 능력을 융합하는 것은 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술이 다음 단계로 나아가기 위한 필수적인 과정"이라며, "이번 연구는 BCI 기술이 궁극적으로 인간의 정교하고 자연스러운 움직임을 구현하는 수준까지 발전하는 데 중요한 발판이 될 것"이라고 강조했다. 가상 훈련 거쳐 '현실' 로봇 팔 제어 성공 강굴리는 동물의 뇌활동 패턴이 특정 움직임을 어떻게 나타내는지 연구했고, 동물이 학습함에 따라 이러한 패턴이 매일 변하는 것을 확인했다. 그는 인간에게도 같은 일이 일어나고 있다고 추정했다. 연구진은 뇌졸중 발병 후 수년 동안 마비 상태로 지내온 남성 환자를 대상으로 이번 실험을 진행했다. 환자의 뇌 표면에 아주 작은 센서들을 심어, 그가 움직임을 상상할 때 발생하는 미세한 뇌 활동 신호를 감지하도록 설계했다. 연구진은 참가자에게 2주 동안 손가락, 손 또는 엄지손가락으로 간단한 동작을 하는 자신의 모습을 상상해 보라고 요청하고 센서가 뇌 활동을 기록하여 AI를 훈련시켰다. 그런 다음 참가자는 로봇 팔과 손을 제어하려고 시도했다. 하지만 여전히 움직임이 정확하지 않았다. 그래서 강굴리는 참가자에게 가상의 로봇 팔로 연습하게 하고 시각화의 정확도에 대한 피드백을 제공했다. 참가자가 실제 로봇 팔로 연습을 시작한 후 몇 번의 연습 세션만 거치면 자신의 기술을 실제 세계로 옮길 수 있었다. 그는 로봇 팔로 블록을 집어 돌리고 새로운 위치로 옮길 수 있었다. 심지어 캐비닛을 열고 컵을 꺼내 정수기까지 들어올릴 수 있었다. 연구 초기 단계에서 환자는 시각화 훈련을 통해 가상 로봇 팔을 정확하게 제어하는 연습에 집중했다. 강굴리 박사는 "환자가 가상 환경에서 자신의 의도대로 팔을 움직이는 방법을 완전히 숙달하자, 놀랍게도 실제 로봇 팔을 제어하는 데에는 단 몇 번의 훈련 세션만으로 충분했다"고 당시 상황을 설명했다. 실제 로봇 팔을 이용한 실험에서 환자는 단순히 생각만으로 물건을 집어, 옮기고, 원하는 장소에 내려놓는 등 섬세한 동작들을 막힘없이 수행해냈다. 심지어 컵을 집어 들고 물 디스펜서에서 물을 받아 마시는, 비교적 복잡한 일상생활 동작까지 성공적으로 해내는 모습을 보여주었다. 이러한 결과는 AI 기반 BCI 기술이 더 이상 실험실 안의 몽상이 아닌, 실제 삶의 영역에서 마비 환자들에게 실질적인 도움을 줄 수 있는 혁신적인 기술임을 분명하게 보여주었다. AI, 뇌파 변화 '실시간'으로 읽는다 이번 연구의 핵심 성공 요인은 개발된 AI 모델이 인간 뇌 활동 패턴의 미묘한 변화를 스스로 학습하고 적응하는 데 있다. 강굴리 박사는 이전 연구에서 동물이 새로운 동작을 학습하는 과정에서 뇌 활동 패턴이 매일매일 미세하게 변화한다는 사실에 주목했다. 그는 이러한 뇌 활동의 '변동성'이 BCI 기술이 장기적으로 안정적인 성능을 유지하는 데 가장 큰 걸림돌이라고 판단했다. 연구진은 환자가 특정 동작을 반복적으로 상상하는 동안 뇌 활동이 시간의 흐름에 따라 어떻게 변화하는지 면밀하게 분석했다. 그리고 이러한 분석 결과를 토대로, 뇌 활동의 변화 패턴을 실시간으로 반영하여 BCI 시스템의 성능을 최적화하는 AI 모델을 개발하는 데 성공했다. 이처럼 뛰어난 적응 능력을 갖춘 AI 덕분에 개발된 BCI는 장기간 사용에도 불구하고 놀라운 안정성을 유지할 수 있었으며, BCI 기술의 상용화 가능성을 한층 끌어올렸다는 평가를 받고 있다. 연구에 핵심적인 역할을 담당한 니킬레스 나타라즈(Nikhilesh Natraj) 박사는 "AI는 뇌 활동의 변화를 정확하게 예측하고 그 변화에 맞춰 시스템을 자동으로 보정함으로써 BCI의 성능을 극대화하는 데 결정적인 역할을 했다"며, "이번 연구 결과는 BCI 기술이 실험실을 넘어 실제 의료 현장과 일상생활에 적용될 수 있는 시점을 앞당기는 획기적인 전환점이 될 것"이라고 기대감을 내비쳤다. "마비 환자 삶, BCI로 바꿀 수 있다" 현재 강굴리 박사 연구팀은 개발된 AI 모델을 더욱 고도화하여 로봇 팔의 움직임을 지금보다 훨씬 빠르고 부드럽게 만들 수 있도록 연구에 박차를 가하고 있다. 뿐만 아니라, BCI 기술을 환자의 가정 환경에 적용했을 때의 실효성과 안전성을 검증하기 위한 후속 연구도 계획 중이다. 강굴리 박사는 "마비 환자들이 BCI 기술을 통해 스스로 식사를 하고, 목마를 때 물을 마실 수 있게 된다면, 그들의 삶은 상상하기 어려울 정도로 크게 바뀔 것"이라며, "이번 연구를 통해 우리는 드디어 BCI 시스템을 실용화할 수 있다는 확신을 얻었으며, 머지않아 이 기술이 실제 환자들의 삶 속에 깊숙이 들어올 수 있도록 최선을 다할 것"이라고 힘찬 포부를 밝혔다. NIH 지원, '셀' 논문 게재 '주목' 이번 연구는 미국 국립보건원(NIH)의 전폭적인 지원을 받아 진행되었으며, 연구 성과는 세계 최고 권위의 과학 학술지 중 하나인 '셀(Cell)' 2025년 3월 6일자에 정식 게재되어 전 세계 과학계의 뜨거운 주목을 받고 있다. 논문에는 UCSF의 사라 세코(Sarah Seko)와 아델린 투-찬(Adelyn Tu-Chan), 그리고 로드아일랜드대학교의 레자 아비리(Reza Abiri) 박사 등이 공동 저자로 이름을 올렸다. 이번 연구는 더 이상 치료가 불가능하다고 여겨졌던 마비 질환 환자들에게 AI 기반 BCI 기술이 새로운 희망의 빛을 비춰줄 수 있음을 분명히 보여주는 기념비적인 성과다. 향후 BCI 기술이 지속적인 연구 개발을 통해 더욱 발전하여, 마비로 고통받는 수많은 환자들이 불편함 없이 로봇 팔을 자유롭게 사용하고, 보다 인간다운 삶을 되찾을 수 있기를 간절히 기대해 본다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(76)] 뇌파로 움직이는 '꿈의 팔', 마비 환자에 희망 심다
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[신소재 신기술(99)] 뇌파 읽는 로봇, 뇌졸중 환자 재활 돕는다
- 영국 스코틀랜드에서 로봇이 신경 활동을 감지하는 헤드셋을 사용해 환자와 소통하는 시스템을 개발 뇌졸중 환자의 재활 치료에 도움을 줄 전망이다. 뇌졸중에서 회복하는 과정은 오랜 시간이 걸릴 수 있으며, 마비된 팔다리의 기능을 회복하려면 수시간 동안 반복적인 훈련과 운동이 필요하다. 영국 스코틀랜드 에든버러에 있는 공립 종합대학 해리엇와트 대학교 연구팀 과학자들이 뇌파 감지 헤드셋을 통해 환자와 로봇이 소통할 수 있는 시스템을 개발했다고 과학전문매체 인터레스팅엔지니어링과 BBC 등 다수 외신이 전했다. 이 시스템은 '로봇 코치'가 환자의 뇌 신호를 해석하여 의도된 움직임을 이해하고 재활 운동을 돕는 역할을 수행할 수 있도록 한다. 연구팀은 AIT 오스트리아 기술연구소와 협력해 영국 국립로보타리움(National Robotarium)의 인간-로봇 상호작용(HRI) 팀이 주도하는 바이탈리스(VITALISE) 국제 파일럿 연구의 일환으로 이 시스템을 개발해, 오스트리아 수도 비엔나에서 성공적으로 시험된 바 있다. 이 로봇은 사용자의 뇌신호를 처리해 사용자의 의도된 움직임을 이해할 수 있다. 따라서 로봇 재활 코치 역할을 할 수 있다. 이러한 시스템은 노졸중 및 뇌 손상 환자의 팔다리 기능 회복에 활용될 수 있다. 연구진이 개발한 헤드셋은 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)기술을 사용해 수술 없이 뇌 활동을 읽을 수 있다. 뇌졸중 및 뇌 손상 환자의 약 80%가 팔다리 기능 장애를 겪는데, 이는 삶의 질에 큰 영향을 미칠 수 있다. 이 헤드셋은 일론 머스크의 뇌과학 스타트업 뉴럴링크의 BCI 기술과 달리, 수술 없이 사용할 수 있다는 점이 장점이다. 연구에 사용된 로봇은 인간 의료 종사자의 개입 없이 환자가 재활 루틴을 실행하도록 돕기 위해 프로그래밍됐다. VITALISE 연구팀은 3개월동안 뇌졸중 및 뇌 손상 환자 16명을 대상으로 로봇 코치 시스템을 시험했다. 6명의 치료사가 참여해 로봇이 홤자의 의도를 이해하고 동기를 부여하는 능력을 평가했다. 또한 환자들에게 로봇의 효과에 대한 설문 조사를 진행했다. 이 프로젝트를 진행한 연구원에 따르면, 급성 뇌졸중과 뇌 손상 생존자의 약 80%가 상지(upper limb, 어깨와 손목 사이의 부분) 장애를 겪는다. 이는 삶의 질에 엄청난 영향을 미칠 수 있다. 그러나 팔다리 운동의 재활에는 오랜기간 반복적인 운동을 해야한다. 뇌손상 환자들은 종종 건망증으로 고통 받으며, 그로 인해 환자 중 약 70%가 처방된 재활 루틴을 완료하지 못한다. 인간-로봇 상호작용을 위한 영국 내셔널 로보타리움의 학술 책임자인 린 베일리(Lynne Baillie)는 보도자료에서 "환자가 개인화된 맞춤형 로봇 코치를 이용할 수 는 미래를 상상한다. 이 코치는 임상의와 전문가가 더욱 성공적인 재활 여정을 제공할 수 있도록 지원한다"고 말했다. AIT 오스트리아 공과대학 기술 경험 센터의 과학자이자 에이에이엘 오스트리아(AAL AUSTRIA)의 부사장인 마르쿠스 가르샬은 보도자료에서 "특히 e헬스 분야에서 공동 설계 방법은 매우 유용하고 효과적이다"라고 말했다. 가르샬은 또한 "반신 마비 환자와 물리 치료사 모두에게 사용자 경험과 접근 방식의 타당성을 검토하는 것이 중요했다"며 "동시에 스코틀랜드 과학자들과 국경을 넘나드는 협력도 매우 고무적이었다. 특히 의료 분야에서 훨씬 더 많은 유럽 협력과 교류가 필요하다"고 밝혔다. 이번 연구는 로봇이 뇌파를 읽고 실시간으로 환자에게 필요한 운동을 제시하며 재활 과정을 돕는 가능성을 보여줬다. 향후 추가 연구를 통해 시스템의 효과와 안전성을 검증하고, 실제 재활 현장에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
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[신소재 신기술(99)] 뇌파 읽는 로봇, 뇌졸중 환자 재활 돕는다
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희귀 뇌전증(간질) 발작 감지하는 새로운 AI 시스템 개발
- USC(서던 캘리포니아 대학교) 연구진이 희귀한 형태의 뇌전증(간질)을 포함한 발작 유형을 식별하는 AI 기술을 개발, 조기 치료의 기회를 확대할 수 있게 됐다. 관련 소식을 올린 USC 홈페이지 게시글에 따르면, 미국에서 340만 명 이상, 전 세계적으로는 6500만 명 이상이 뇌전증을 앓고 있는데, 이는 신경계에 영향을 미치고 발작을 일으키는 신경 질환이다. 26명 중 1명은 평생 어느 시점에 뇌전증이 발병하고, 매년 뇌전증 환자 1000명 중 1명은 예상치 못하게 사망한다. 많은 질환과 마찬가지로, 뇌전증 치료도 조기 발견에서 시작된다. 세계보건기구(WHO)는 적절한 진단과 치료를 받으면 뇌전증 환자의 70%가 발작 없이 살 수 있다고 추정한다. 의학계에서는 수년에 걸쳐 전극을 사용해 캡처한 뇌파(EEG) 신호에서 발작을 감지하고 분류하는 기계 학습 기술이 개발돼, 인간이 단독으로 다루기에는 너무 복잡한 상관관계를 찾고 있다. 그러나 이 시스템은 희귀한 형태의 뇌전증 발작을 감지하는 데 어려움을 겪는다. 그 이유는 AI가 패턴을 학습하고 예측하기 위해 데이터에 의존하기 때문이다. 이러한 희귀한 발작의 불충분한 예는 예측 능력을 떨어뜨린다. 이번에 USC 연구진은 뇌 상호 작용을 분석하여 간질을 식별하고, 희귀하고 복잡한 사례의 진단을 개선하는 AI 시스템을 개발했다. 최근 PAKDD(고급 지식 검색 및 데이터 마이닝) 컨퍼런스에서 발표된 이 시스템은 종래에 비해 12% 향상된 성능을 보여주었다. 적은 데이터로 정확한 결과 생성 뇌파 전극의 위치와 그들이 추적 관찰하는 뇌 영역을 포함, 뇌전증 감지에서 AI 시스템이 일반적으로 간과하는 여러 정보 소스를 통합함으로써, AI는 발작이 발생할 가능성이 있는 시기를 보이는 패턴이나 특징을 식별할 수 있다. 또 이 기술은 훈련 데이터 사례가 적은 희귀한 발작 유형에서도 적은 데이터로 정확한 결과를 생성하도록 한다. 연구진인 USC 사이러스 샤하비 교수는 "간단한 경우 AI 시스템은 단순한 이진 분류이기 때문에 발작을 일으켰는 지의 여부를 알 수 있지만, 분류하기 쉽지 않은 다양하고 희귀한 유형의 발작이 있고, 이 경우 기존 기술은 정확도가 낮다"고 지적했다. 어린이들에게 종종 영향을 미치고 갑작스러운 근육 조절 상실을 유발하는 희귀한 형태의 발작인 ‘무긴장 발작’이 대표적인 예다. 이 경우, 새로 개발된 시스템은 뇌 영역의 공간적 관계를 조사하고 운동 피질, 기저 신경절, 소뇌 및 뇌간과 같은 근육 조절에 관여하는 뇌 영역의 우선 순위를 지정해 무긴장 발작을 나타내는 활동 패턴을 식별한다. 연구진의 아라시 하지사피는 "개발된 시스템의 AI 모델에는 희귀한 유형의 발작과 관련된 특징을 나타내는 모든 정보가 수집된다. 따라서 소량의 샘플로도 학습이 가능하다”고 밝혔다. 연구진은 시스템 개발의 목표는 인간 의사를 대체하는 것이 아니라 발견하기 어려운 경우에 의사의 지식을 보충하는 것이라고 말했다. USC의 신경학 교수 폴 톰슨 박사는 이번 시스템 개발이 '신경학계의 게임 체인저'가 될 반가운 돌파구라고 평가했다. "이번 성과는 인간이 식별하기 어려운 패턴을 감지하는 AI를 활용함으로써 임상의가 작업을 더 쉽고 빠르며 안정적으로 수행할 수 있게 해준다"는 것이다. 한편 연구진은 이 기술이 언젠가 스마트폰에 정보를 제공하는 웨어러블 센서에 통합될 것으로 예상했다. 샤하비 교수는 "뇌 발작은 갑자기 발생하므로 이를 조기에 발견하면 실제로 생명을 구할 수 있다"며 "시스템은 뇌파의 불규칙성을 감지하면 미리 경고할 수 있으며, 이는 뇌전증 진단과 치료에 큰 기회를 열어줄 것"이라고 강조했다.
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희귀 뇌전증(간질) 발작 감지하는 새로운 AI 시스템 개발
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이모티브, 뇌파 기반 AI 연구 강화 위해 벨파스트에 연구소 개설
- 미국 기반의 뇌파검사(EEG) 헤드셋 제조 기업 이모티브(Emotive Inc)가 영국 벨파스트에 새로운 연구소를 설립한다고 발표했다. 미국 샌프란시스코에 본사를 두고 있는 이 회사는 호주의 시드니, 베트남 하노이와 호치민시로 사업을 확장했다. 이모티브는 개인이 자신의 뇌를 이해하고 전 세계적으로 뇌 연구를 촉진하는 것을 자사의 주요 미션으로 삼고 있다. 이를 위해 벨파스트에 연구소를 설립하는 것은 이 회사의 글로벌 영향력 확대와 연구 역량 강화에 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 영국 매체 아이리시뉴스(irishnews)에 따르면, 이모티브는 퀸즈 대학교 인근에 부지를 매입한 것으로 보이며, 방문 전문가를 위한 숙소와 1층에 커피숍을 설치하는 계획 허가를 확보했다고 한다. 이는 해당 지역에서의 업무 홍보 및 네트워킹을 강화하기 위한 조치로 보인다. 또한, 보타닉 애비뉴(Botanic Avenue)와 유니버시티 로드(University Road) 사이에 위치한 7 로우어 크레센트(7 Lower Crescent)에 등록된 건물에 대한 계획 신청서가 지난해 제출된 것으로 알려졌다. 이 계획은 더블린대학교(UCD) 전직 교수였던 스콧 리카드(Scott Rickard) 박사가 진행했다. 그는 2023년 4월에 이모티브의 수석 인공지능(AI) 과학자로 임명됐다. 이 연구소의 설립은 뇌파 기반 AI 연구의 새로운 장을 열 것으로 기대된다. 수학, 컴퓨터 과학, 전기 공학 분야의 전문가인 스콧 리카드 박사는 세일즈포스(Salesforce)와 다국적 헤지 펀드 씨타델(Citadel)에서의 고위직 경력을 가지고 있다. 또한, 더블린에 기반을 둔 기술 회사를 운영한 경험도 그의 이력에 포함된다. 이모티브의 대리인은 계획 프로세스에 제출된 지원 성명에서 이 회사를 "인베스트 NI(Invest NI)의 지원을 받아 벨파스트에 연구 및 관리 시설을 설립하려는 미국 인공지능 연구 회사"로 설명했다. 이는 이모티브가 지역 경제에 기여하고자 하는 의지를 보여주는 것이다. 신청서에는 '이모티브 AI & 커피 회사(Emotiv AI & Coffee Company)'에 대한 언급도 포함되어 있으며, 이는 연구소 내의 커피숍 설치 계획을 시사한다. 제안된 개발 계획의 일환으로, 이모티브는 내부 관리자 플랫폼을 만들 계획인 것으로 알려졌다. 이 플랫폼은 Invest NI 기술 개발 지원 프로그램을 통해 방문하는 외부 전문가들이 직원들을 교육하고 멘토링할 수 있도록 지원하는 데 사용될 예정이다. 성명서에서는 "이모티브의 '인공지능 개발 회사' 프로젝트의 추가적인 측면으로, 고객들이 기존 상업 지역에서 로컬 서비스를 이용하면서 동시에 회사의 AI 개발을 경험할 수 있는 커피숍 시설을 설치할 계획"이라고 적혀 있다. 한편, 이모티브는 뇌파검사(EEG)를 사용하여 인간 두뇌에 대한 이해를 증진시키는 생물정보학 기업으로, 개인이 자신의 뇌를 이해하고 전 세계적으로 뇌 연구를 가속화하는 것을 목표로 한다. 이 기술은 BCI(Brain Computer Interface·뇌 컴퓨터 인터스페이스)의 범주에 속하며, 인지 성능 추적과 감정 모니터링 및 이 두 가지를 조절하는 것을 목표로 한다. BCI는 MMI(Mind Machine Interface·마음-기계 인터스페이스), DNI(Direct Neural Interface·직접 신경 인터스페이스), BMI(Brain Machine Interface·뇌 컴퓨터 인터스페이스) 등으로도 불린다. 이모티브 기술 및 인터페이스의 응용 프로그램은 게임에서 대화형 TV, 일상적인 컴퓨터 상호 작용, 핸즈프리 제어 시스템, 스마트 적응 환경, 예술, 접근성 디자인, 시장 조사, 심리학, 학습, 의학에 이르기까지 다양한 잠재적 산업 및 응용 프로그램에 걸쳐 있다. 이모티브의 기술 및 인터페이스 응용 프로그램은 게임, 대화형 TV, 일상 컴퓨터 상호작용, 핸즈프리 제어 시스템, 스마트 적응 환경, 예술, 접근성 디자인, 시장 조사, 심리학, 교육, 의학 등 다양한 잠재적 산업 및 응용 분야에 걸쳐 있다. 이러한 다양한 적용 가능성은 이모티브의 기술이 갖는 광범위한 영향력과 혁신성을 보여준다.
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이모티브, 뇌파 기반 AI 연구 강화 위해 벨파스트에 연구소 개설
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[퓨처 Eyes(13)] 일론 머스크의 뇌 임플란트, 혁신일까?…안전성과 윤리성 논란
- 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)가 운영하는 뇌신경과학 스타트업 뉴럴링크(Neuralink)의 뇌 임플란트와 관련해 안전성과 윤리성 문제가 또다시 불거졌다. 뉴럴링크는 두개골에 작은 구멍을 뚫고 뇌에 가는 실에 연결된 전극을 삽입하는 방식으로 소형 칩을 이식하는 기술을 개발하고 있다. 2016년에 설립된 이 회사는 뇌 임플란트 제조를 전문으로 하며, 환자의 뇌에 칩을 이식해 뇌파를 읽고 분석하여 다양한 기기를 제어할 수 있는 시스템을 구축하는 것을 목표로 하고 있다. 현재 뉴럴링크는 첫 번째 임상 시험 단계에서 사지마비 환자들이 생각만으로 컴퓨터를 조작할 수 있도록 하는 기술에 중점을 두고 있다. 이 기술은 환자의 운동 피질에서 발생하는 신호를 측정해 컴퓨터로 전송함으로써, 환자가 마우스나 키보드를 사용하는 대신 단순히 생각하는 것으로도 컴퓨터를 조작할 수 있게 한다. 프랑스 매체 프레스사이트론((Press-citron)은 뉴럴링크에 대해 "뇌의 중심부에 임플란트를 심어 인위적으로 증강된 인간을 창조하는 것이 트랜스휴머니즘 운동의 궁극적인 목표 중 하나"라고 소개하며, 이 운동이 철학적·윤리적 논쟁을 불러일으키는 논란의 여지가 있다고 제기했다. 이 매체는 뉴럴링크의 초기 목표가 인간의 인지 기능을 개선하는 것이었으나, 이미 이 기술이 건강에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 점을 지적했다. 일론 머스크는 트랜스휴머니즘 사상과 관련이 있다고 종종 주장되지만, 자신을 트랜스휴머니스트라고 명시적으로 밝힌 적은 없다. 특히 뉴럴링크 설립 이후 머스크는 트랜스휴머니즘을 지지하는 발언을 자주 하며, 트랜스휴머니즘의 목표에 부합하는 기술을 개발하고 있다. 트랜스휴머니즘은 인간의 본질적 한계를 과학과 기술을 통해 극복하고자 하는 사상 혹은 운동이다. 이 이념은 인간의 수명 연장, 지능 향상, 건강 개선과 같은 목표를 추구하며, 이를 위해 유전 공학, 나노기술, 뇌-컴퓨터 인터페이스 등과 같은 첨단 기술을 활용한다. 뇌 임플란트에 대한 우려 지난해 뇌 임플란트 실험을 위해 동물을 학대했다는 비난을 받았던 뉴럴링크는 지난 9월 미국 식품의약국(FDA)으로부터 인간을 대상으로 한 임상 시험을 시작할 수 있도록 승인을 받았다. 이에 따라 이 스타트업은 뇌 영역에 매우 가늘고 유연한 실(N1)을 삽입하는 뇌 임플란트 시술에 참가할 최초의 지원자를 모집하는 캠페인을 진행 중이다. 이번 임상 시험 대상은 경추 척수 부상이나 근위축성측삭경화증(ALS·루게릭병) 등으로 인한 사지마비 환자라고 회사 측은 밝혔다. 아울러 완전히 이식 가능한 무선 뇌-컴퓨터 인터스페이스(BCI)의 초기 목표는 사람들에게 자신의 생각만으로 컴퓨터 커서나 키보드를 제어할 수 있는 능력을 부여하는 것이라고 설명했다. 뉴럴링크는 2018년부터 뇌 임플란트 실험을 위해 동물을 이용해 왔다. 연합뉴스가 인용한 로이터통신이 지난해 12월 뉴럴링크 전·현직 직원 20여명의 인터뷰 내용과 내부 문서를 인용해 뉴럴링크의 실험으로 죽은 양과 돼지, 원숭이 등 동물이 총 1500마리로 추정된다고 보도했다. 보도에 따르면, 뉴럴링크의 실험 과정에서 동물들이 극도의 고통을 겪었고, 그 결과 15마리의 원숭이가 폐사한 것으로 알려졌다. 이에 따라 뉴럴링크는 동물복지법 위반 혐의로 미국 농무부로부터 조사를 받았다. 뉴럴링크의 동물 학대 논란은 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술의 윤리적 논쟁을 불러일으켰다. 일부 전문가들은 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술이 인간의 정신적 능력을 향상시키고 장애를 극복하는 데 도움이 될 수 있지만, 동물 실험의 윤리적 문제에 대한 심각한 고려가 필요하다고 지적했다. 또 의사들의 단체인 '책임 있는 의학을 위한 의사위원회'도 지난 9월 뉴럴링크 실험 대상 원숭이들의 건강 이상과 안락사 문제를 고발하며 SEC에 조사를 촉구하는 서한을 보냈다. 하지만 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)로 알려진 이러한 유형의 임플란트를 사용하는 회사는 뉴럴링크만이 아니다. 건강 생명공학 분야의 다른 기업들도 이미 파킨슨병과 같은 질환을 퇴치하기 위해 이러한 유형의 장치를 사용하고 있다. 미국 매체 인사이더(Insider)는 이미 이러한 유형의 임플란트로 인한 우려스러운 주변 영향에 대해 보도한 바 있다. 펜실베니아 대학교의 철학 교수인 안나 웩슬러는 이러한 임플란트를 받은 파킨슨병 환자들과 접촉해 왔다. 그녀는 그들과 이야기를 나눌 수 있었고 "많은 사람들이 질병으로 인해 자신을 잃어버린 느낌을 받았다"는 관찰 결과를 공유했다. 뇌 임플란트로 인한 개인 정체성의 변화는 단순한 허구가 아니라는 주장이다. 태즈매니아 대학교의 신경윤리 전문가이자 철학 강사인 프레데릭 길버트는 한 걸음 더 나아갔다. 그는 특정 환자에 대한 BCI의 부작용을 보고하는 연구를 발표했다. 길버트 박사는 "인격, 정체성, 주체성, 진정성, 자율성, 자아에 대한 개념"과 관련된 심각한 장애라며 이는 단순한 두통이나 손에 바늘이 꽂힌 것과는 거리가 멀기 때문에 전문가들의 이러한 피드백은 주의를 기울여야 한다고 촉구했다. 정체성과 행동에 미치는 영향 프레데릭 길버트는 이러한 임플란트가 환자에게 다소 심각한 정신적 부조화를 일으킬 수 있다고 지적했다. 이러한 부조화는 일종의 비인격화 또는 비현실화로 비유될 수 있는 현상이다. 그는 "이 사람들은 자신이 자신이라는 것을 알고 있지만 임플란트 전과는 완전히 다른 존재가 되었다"고 설명했다. 그는 또한 자살 시도와 같은 심각한 사례도 다루었다고 언급했다. 인사이더는 50대 여성 환자의 사례를 전했다. 이 여성은 뉴럴링크 임플란트를 이식한 후 자신의 체력이 실제 능력에 비해 불균형하다고 느꼈다. 어느 날, 이 여성은 너무 무거운 짐을 들어 올리려다 실패했다. 다행히 이 여성은 다치지는 않았지만, 강한 실패감에 직면해야 했다. 뉴럴링크의 목표 중 하나는 BCI 임플란트를 통해 마비된 환자의 뇌를 재활성화하여 제2의 삶을 살 수 있도록 하는 것이다. 이 프로젝트는 많은 전문가들이 우려와 기대를 동시에 품고 있는 이니셔티브다. 현재로서는 이러한 임플란트의 위험성을 완전히 배제할 수 없으며, 현재의 지식으로는 너무 앞서가는 기술일 수도 있다는 의견이 있다. 한편, 뉴럴링크 임플란트는 장애를 극복하고 인간의 잠재력을 향상시킬 수 있는 잠재력이 있지만, 그만큼 위험성도 내포하고 있다. 따라서 임상 시험을 통해 임플란트의 안전성과 효과를 철저히 검증하고, 윤리적·사회적 논의도 충분히 이루어져야 할 것이다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(13)] 일론 머스크의 뇌 임플란트, 혁신일까?…안전성과 윤리성 논란
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'뇌 청소'로 알츠하이머병 예방 가능할까?
- 일본 후생노동성이 지난 9월 하순, 알츠하이머병 진행을 완화시킨다는 신약의 제조 판매를 승인, 관련 연구가 활발히 진행 중이다. 프레지던트 일본어판에서 소개된 오차노미즈 대학의 마오우치 히로시 박사의 뇌신경과학 연구에 따르면, 젊은 사람들은 알츠하이머병에 걸릴 확률이 상대적으로 낮은 것으로 나타났다. 이는 뇌의 '청소 시스템'과 관련이 있는 것으로 보인다. 뇌는 활동하면서 노폐물을 생성한다. 그 중 베타 아밀로이드나 타우와 같은 단백질은 뇌에서 노폐물로 분류되며, 이러한 단백질의 축적이 알츠하이머병과 관련이 있다. 이 단백질이 뇌에서 비정상적으로 축적되면 뇌의 손상을 일으키고, 기억력이나 공간 인지 능력에 문제를 일으킬 수 있다. 뇌를 '청소'하는 데 중요한 역할을 하는 것은 뇌척수액으로, 이 액체는 뇌 속을 순환하며 타우 등의 노폐물을 제거한다. 뇌 연구를 통해 뇌의 노폐물 제거가 알츠하이머병 예방에 중요한 역할을 할 수 있음이 제시되고 있다. '뇌 청소' 수면과 체내 시계가 관건 최근 연구에서 뇌의 '청소' 작업이 깊은 수면 중에 이루어지며, 체내 시계와 밀접한 연관이 있다는 사실이 밝혀졌다. 2016년 미국 MIT의 연구에 따르면, 초당 40회 점멸하는 빛을 노출시킴으로써 뇌의 노폐물 제거가 촉진되었고, 알츠하이머병 실험용 쥐에서 인지 기능의 개선이 확인됐다. 이후 연구에서도 빛 외에도 소리 자극이 뇌 '청소'에 효과적이라는 결과가 나왔다. 뇌파, 특히 감마파의 활용이 주목받고 있다. 감마파는 인지 기능과 관련이 있으며, 알츠하이머병 환자에서는 감마파가 감소하는 경향을 보이고 있다. 초당 40번의 빛이나 소리 자극을 통해 뇌파의 활동을 조절하면, 인지 기능의 개선이 이루어질 수 있을 것으로 보인다. 이러한 방법은 비교적 간단하게 적용될 수 있어 인간에 대한 치료법으로의 가능성이 열려 있으나, 분명한 효과를 확인하기에는 더 많은 연구가 필요하다. 2023년에 발표된 연구에서는 해당 방법이 알츠하이머병의 개선에 큰 효과를 보이지 않았다고도 하여, 이 주제는 뇌 과학 분야에서 활발히 논의되고 있는 이슈 중 하나다. 수면과 운동도 뇌 건강에 중요 미국 보스턴 대학의 연구에 따르면, 깜빡이는 빛 외에도 시각 자극만으로도 뇌의 노폐물을 제거할 수 있다고 한다. 연구에서는 체크무늬 패턴을 16초 동안 보여준 뒤 16초 동안은 어두워지는 패턴을 1시간 동안 반복했고, 이로 인해 뇌척수액의 유입이 증가했다. 이러한 결과는 반복적인 시각 자극이 뇌 혈류를 증가시켜, 뇌의 노폐물을 제거하는 데 도움이 된 것으로 보인다. 또한, 뇌의 건강과 노폐물 제거에는 수면 뿐만 아니라 운동도 큰 영향을 미친다. 운동을 통해 뇌 내의 혈류가 활발해지고, 뇌 속 물의 흐름이 개선되어 뇌의 기능이 향상될 수 있다. 최근 미국 샌디에이고 대학의 연구팀은 동공 팽창을 통해 알츠하이머병의 조기 진단이 가능하다는 연구 결과를 발표했다. 연구에 따르면, 증상 발현 이전에도 동공 움직임을 통해 알츠하이머 병의 유전적 위험성을 파악할 수 있다. 이는 알츠하이머 환자의 뇌 변화가 동공의 운동에 직접적인 영향을 주기 때문이다. 이런 연구를 바탕으로 알츠하이머병 예방과 뇌 건강 향상에 도움이 될 실질적인 방법들이 개발되기를 기대한다.
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'뇌 청소'로 알츠하이머병 예방 가능할까?
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뇌, 수면 중에도 언어자극에 반응
- 잠자는 동안에도 사람의 뇌는 언어 자극에 반응한다는 연구 결과가 공개됐다. 프랑스 의학 전문매체 메디컬 익스프레스에 따르면, 파리 뇌 연구소(Paris Brain Institute)와 파리 피티에 살페트리에르 대학 병원(Pitié-Salpêtrière University Hospital)의 연구팀은 수면 중에도 단어를 듣고 이해할 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 이 연구는 국제 학술지 '네이처 뉴로사이언스(Nature Neuroscience)'에 게재되었다. 연구자들은 수면 중인 사람의 뇌가 주변 환경의 언어 자극에 반응하며, 이는 수면의 정의와 구분에 대한 새로운 의문을 제기했다. 지금까지 수면은 신체와 정신이 완전히 휴식을 취하는 상태로 여겨졌다. 하지만 이번 연구로 인해 수면과 각성 상태 사이의 경계가 생각보다 모호하다는 것이 드러났다. 연구팀은 잠자는 동안 사람들이 언어 정보를 인식하고 이에 물리적 반응을 보이며, 이런 현상이 수면의 다양한 단계에서 일어난다고 밝혔다. 이러한 발견은 잠자는 동안에도 외부 세계와의 연결이 일시적으로 유지된다는 증거가 될 수 있으며, 수면 연구에 새로운 지평을 열어줄 것으로 전망된다. 수면과 각성 경계 모호 이번 연구에서의 새로운 발견은 잠자는 동안의 정신 활동 변화에 대한 이해를 깊게 하고, 잠자는 사람과의 표준화된 의사소통 프로토콜을 개발하는 데 기여할 수 있음을 보여준다. 이를 통해 정상 수면과 병리 수면의 기초를 이해하는 새로운 도구와 방법이 곧 나올 것으로 예상된다. "수면은 일상적으로 경험하는 것이지만, 실제로는 매우 복잡한 현상"이라며 피티에 살페트리에르 대학 병원의 라이오닐 나카체(Lionel Naccache) 박사는 "각성과 수면 사이에는 명확한 경계가 없으며, 다양한 의식 상태가 혼재해 있다."고 설명했다. 수면 연구에서는 각성 상태와 수면 사이의 다양한 뇌 활동을 파악하는 것이 중요하다. 연구 팀은 이러한 중간 상태의 뇌 메커니즘을 이해하려고 노력하고 있으며, 이것이 몽유병이나 수면 마비, 환각 등의 수면 장애와 관련이 있을 수 있음을 발견했다. 연구자들은 뇌파검사 등의 기존 방법으로는 잠자는 동안의 정신 활동을 완벽하게 이해할 수 없다고 지적하며, 수면 중인 사람의 실제 경험과 더 잘 맞는 새로운 연구 방법의 개발이 필요하다고 강조했다. 이런 방법은 수면과 각성의 다양한 단계를 더 정확하게 구분하고 이해하는 데 도움이 될 것으로 기대된다. 무의식과 명쾌함 사이의 놀이 이번 연구에서 연구자들은 수면 장애가 없는 22명과 기면증을 가진 27명을 대상으로 연구를 진행했다. 기면증 환자들은 주로 낮에 통제할 수 없는 졸음을 겪으며, 자각몽을 자주 경험하는 것으로 알려져 있다. 이러한 환자들은 꿈 속에서 자신이 잠들어 있다는 것을 인식하며, 때로는 꿈의 내용을 스스로 조절할 수도 있다. 델핀 오디에뜨(Delphine Oudiette) 박사는 "기면증 환자들은 REM 수면 단계로 빠르게 들어갈 수 있기 때문에, 수면 중 의식의 변화를 연구하기에 적합한 대상이다"라고 설명했다. 연구 과정에서 참가자들은 낮잠을 취하게 했고, '어휘 결정' 테스트를 통해 언어 자극에 대한 반응을 관찰했다. 이 테스트에서 연구자들은 참가자들에게 실제 단어와 가상의 단어를 들려주었으며, 참가자들은 이에 반응하여 각 단어를 구분했다. 이와 같은 실험을 통해 연구자들은 참가자들의 수면 패턴, 뇌 활동, 심장 박동 등을 종합적으로 분석했다. 그 결과, 대부분의 참가자들, 기면증 여부와 상관없이 잠든 상태에서도 언어 자극에 적절하게 반응했으며, 특히 자각몽을 꾸는 경우 이러한 현상이 더 자주 발생했다고 이자벨 아눌프(Isabelle Arnulf) 박사는 밝혔다. 수면의 단절에 도전 연구자들은 생리학적 및 행동적 데이터와 참가자들의 주관적 보고를 종합적으로 분석함으로써 수면 중에 환경과의 상호작용이 언제 가능한지를 예측할 수 있었다. 이러한 상호작용의 가능성은 뇌 활동의 증가와 풍부한 인지 활동과 연관되어 있었다. 라이오넬 나카체 박사는 "자각몽을 경험하는 사람들은 말에 반응하고, 꿈에서 깨어났을 때 그 경험을 더 잘 기억하는 것으로 나타났다. 이러한 사람들은 내부 세계, 그리고 때로는 외부 세계에 대한 더 높은 인식을 가지고 있는 것으로 보인다"고 설명했다. 추가 연구를 통해 이러한 상호작용의 빈도가 수면의 질이나 학습 능력, 또는 특정 수면 장애와 어떤 관련이 있는지 알아볼 필요가 있다. 델핀 오디에뜨 박사는 "자기뇌파검사와 같은 첨단 신경 영상 기술을 사용하면, 수면 중의 뇌 활동과 행동을 더 정확하게 이해할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 이번 연구에서 얻은 새로운 데이터는 우리의 수면에 대한 이해를 깊게 하며, 수면이 단순한 휴식 상태가 아니라 활발한 인지 활동이 이루어지는 중요한 시간임을 재조명할 수 있을 것으로 보인다.
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뇌, 수면 중에도 언어자극에 반응
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