[사이언스샷] 뇌에 전극 이식, 사지마비 환자가 컵 쥐고 촉감까지 느껴 작성일 07-20 57 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">수영장서 목뼈 다쳐 사지마비된 48세 환자<br>뇌 신호를 바로 근육에 전달, 동작 구현<br>손에 닿는 물체 압력 뇌에 전달, 촉각 회복<br>신경망 재구성, 시스템 끊겨도 효과 유지돼</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="WVci4AaeNS"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c4c70d32d468b3961fe1c5acabc1dd9ad641de055725653160ed9203dbb17c91" dmcf-pid="YZ6B18V7ol" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="미국 파인스타인 의학연구소의 채드 부톤 박사(오른쪽)와 사고로 가슴 아래가 마비된 환자 키스 토마스가 악수를 하는 모습. 뇌에 칩을 이식해 운동과 감각 신호가 오가는 우회 경로를 만든 덕분에 환자는 손을 움직이고 촉감을 느낄 수 있었다./미 파인하트 의학연구소" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/20/chosunbiz/20260720070210706xmnb.jpg" data-org-width="2048" dmcf-mid="GrfIS7pXk8" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/20/chosunbiz/20260720070210706xmnb.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 미국 파인스타인 의학연구소의 채드 부톤 박사(오른쪽)와 사고로 가슴 아래가 마비된 환자 키스 토마스가 악수를 하는 모습. 뇌에 칩을 이식해 운동과 감각 신호가 오가는 우회 경로를 만든 덕분에 환자는 손을 움직이고 촉감을 느낄 수 있었다./미 파인하트 의학연구소 </figcaption> </figure> <p contents-hash="ee29e5dfcb9a188d6b075d397351ec2380fa0d1ce8bfab7748eef2a19dd6de51" dmcf-pid="G5Pbt6fzoh" dmcf-ptype="general">다이빙 사고로 목 아래가 완전히 마비됐던 환자가 뇌에 이식한 전극 덕분에 다시 손을 움직이고 가족의 손을 잡고 반려견의 털을 쓰다듬을 때 촉감까지 느끼게 됐다. 컴퓨터가 인공지능(AI)으로 신경 신호를 해독해 뇌와 몸 사이의 중개자 역할을 한 결과이다. 특히 컴퓨터를 꺼도 재활 효과가 유지돼 환자의 신경망이 일부 복구된 것으로 나타났다. 사고로 끊어진 길이 우회 도로로 연결된 것이다.</p> <p contents-hash="95f02f9d19bbe86d7ea810961ae1c76bd5e0a226d4d27e7764953a9f6f1e4a2d" dmcf-pid="H1QKFP4qcC" dmcf-ptype="general">미국 뉴욕주의 비영리 의료 기관인 노스웰 헬스는 “파인스타인 의학연구소의 채드 부톤(Chas Bouton) 교수 연구진이 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술로 척수 손상 후 전신마비 상태에 빠진 환자가 다시 손을 움직이고 촉감을 느끼게 하는 데 성공했다”고 지난 17일(현지 시각) 발표했다. 연구 결과는 이날 국제 학술지 ‘네이처 메디슨’에 표지 논문으로 실렸다.</p> <p contents-hash="2cea32ab3ce2cbb852564a937c7aae9fcdd09f8ced5d6a31d586c8084aac156a" dmcf-pid="Xtx93Q8BjI" dmcf-ptype="general">BCI는 뇌에서 나오는 신경 신호를 감지해 컴퓨터 같은 외부 장치와 정보를 주고받게 하는 기술이다. 덕분에 마비 환자가 움직이려고 할 때 나오는 운동 신호를 팔다리 근육에 직접 전달하고, 생각을 컴퓨터가 만드는 음성이나 문자 또는 로봇의 동작으로도 바꿀 수 있다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="4abd030bdb30ca70dc12eb23988bed19b70aab8fd725c680e1a263fe47233886" dmcf-pid="ZFM20x6bgO" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="사지마비 환자가 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술 덕분에 손 기능과 감각이 살아나 달걀을 깨뜨리지 않고 옮길 수 있었다./미 파인하트 의학연구소" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/20/chosunbiz/20260720070212109gobk.jpg" data-org-width="2060" dmcf-mid="6kGRiCsAgY" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/20/chosunbiz/20260720070212109gobk.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 사지마비 환자가 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술 덕분에 손 기능과 감각이 살아나 달걀을 깨뜨리지 않고 옮길 수 있었다./미 파인하트 의학연구소 </figcaption> </figure> <p contents-hash="a5f77556babfb1dda4850384445dd34df70e177543f7be4bf527364bd5b73f1c" dmcf-pid="53RVpMPKas" dmcf-ptype="general"><strong>◇신경 우회로 만들어 운동과 촉감 회복</strong></p> <p contents-hash="1ff2c3aa83c5fb14c697c8f8038db5f025ed4bed64200b83eb9b184dd1d6b7a8" dmcf-pid="10efURQ9km" dmcf-ptype="general">48세 남성인 키스 토마스는 2020년 수영장에서 다이빙을 하다가 목뼈를 다쳐 그 안을 지나는 척수의 운동신경과 감각신경이 손상됐다. 환자는 목 아래가 완전히 마비됐다. 손을 들어 올리지 못하고 손에 닿는 물체의 촉감을 느낄 수 없었다. 연구진은 BCI 기술을 적용한 ‘이중 신경 우회술(double neural bypass)’로 운동 기능과 촉각을 복원했다.</p> <p contents-hash="dc116acc2a522758be91ab21834e802ee9a94e62003cacba46eb881d65fa0780" dmcf-pid="tpd4uex2kr" dmcf-ptype="general">먼저 환자의 뇌 표면에 미세 전극들이 배열된 칩 5개를 이식했다. 전극들은 환자가 손을 움직이려고 할 때 뇌에서 나오는 신경 신호를 포착해 컴퓨터로 전달했다. 인공지능(AI)은 이 신호를 해독하고 손과 팔에 부착한 패치로 그에 맞는 전기 자극을 줬다. 뇌 운동 신호가 목뼈의 척수를 뛰어넘어 손과 팔로 직접 전달된 셈이다.</p> <p contents-hash="3fba0dcf4548040cbe0bd488f67dd69c21bb743b21950655a9972d653ed4c92f" dmcf-pid="FUJ87dMVgw" dmcf-ptype="general">AI는 뇌 신호로부터 운동 의도를 84.6% 정확도로 읽어냈다. 환자는 BCI 시스템 덕분에 다시 팔을 위로 들어 올리고 컵을 쥐고 혼자 식사를 할 수 있었다. 연구진은 환자의 손에 힘 센서가 달린 보조 장치를 달아 컴퓨터 신호대로 손가락을 구부리도록 도왔다. 일종의 인공 힘줄이 손동작을 보조한 것이다. 3년간 임상시험 결과 오른팔과 왼팔 근력이 각각 86%, 62% 증가했다.</p> <p contents-hash="6b9772598561d9d3934134f5beb6a3bbc1960d3487146bf33d2a5a7275fe06b7" dmcf-pid="3ui6zJRfaD" dmcf-ptype="general">촉각 복원은 뇌 감각 신호 지도를 만드는 것부터 시작했다. 환자가 손에 어떤 물체가 닿는 상황을 상상할 때 뇌의 감각 피질 어느 곳에서 어떤 신호가 나오는지 해독했다. 만약 뇌에 나타난 것과 같은 신호를 감각 피질에 전달하면 그에 맞는 촉감을 구현할 수 있다.</p> <p contents-hash="a1b2a520e4af13173e6485ea70fb01e240d852798d494f1c4cefccb4bdbf695d" dmcf-pid="07nPqie4NE" dmcf-ptype="general">환자 손에 물체가 닿으면 손목에 장착한 장치에서 센서가 압력을 감지한다. AI는 센서 신호를 해독하고 전기 신호로 바꿔 뇌에 이식한 칩에 전달한다. 그러면 뇌가 손가락에 닿은 물체의 촉감을 감지한다. 뇌가 보내온 운동 신호와 손이 감지한 촉감을 비교할 수 있어 물체를 옮길 때 더 정밀한 동작이 가능해졌다. 환자는 달걀을 옮기는 실험에서 87% 성공률을 보였다. AI가 쥐는 힘을 초당 수십 번씩 미세 조정한 결과이다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="1f8788512107959cef8b6c26ca187f6f3d63f275ec4f361fa651d35fe68f63e7" dmcf-pid="pYVuH2b0Nk" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="뇌-척수 이중 신경 우회로 원리./자료 네이처 메디슨, 챗GPT 제작" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/20/chosunbiz/20260720070213437bgql.jpg" data-org-width="1055" dmcf-mid="P0cxdOrNAW" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/20/chosunbiz/20260720070213437bgql.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 뇌-척수 이중 신경 우회로 원리./자료 네이처 메디슨, 챗GPT 제작 </figcaption> </figure> <p contents-hash="2b1d586f76bfb5e3cc9349308bb553aae52f6201778fc07f9fa800e76f0c469c" dmcf-pid="UGf7XVKpoc" dmcf-ptype="general"><strong>◇신경망 재구성까지, 보조 넘어 치료까지</strong></p> <p contents-hash="c4d311e79241c04cfdeb0a9de6e1565935c447ab80f9c523b848addd8d43326f" dmcf-pid="uH4zZf9UcA" dmcf-ptype="general">연구진은 BCI 장치를 꺼도 재활 효과가 어느 정도 유지될 것이라고 봤다. 이를 알아보기 위해 한 달간 전기 자극을 중단할 계획이었지만, 실험실 건물에서 화재가 발생하면서 3개월간 전기 자극을 중단할 수밖에 없었다.</p> <p contents-hash="14a76138ca5fe25d676699115bd6fbb4888313e7877945b83e63562866f98cfb" dmcf-pid="7X8q542uoj" dmcf-ptype="general">놀랍게도 환자는 그 사이 손의 힘과 감각, 기능을 계속 유지했다. 컴퓨터와 연결이 끊어졌는데도 압력을 가하자 환자는 손목에서 저릿저릿한 감각이 느껴졌다고 말했다. 연구진은 최근 조사 결과 환자의 운동과 촉각 개선 효과가 2년이 넘은 뒤에도 여전히 유지되는 것으로 나타났다고 밝혔다.</p> <p contents-hash="7c55f5c49c19faeb5ebf216af8cb5a21d87448d1370783b1b548918c9ff599df" dmcf-pid="zZ6B18V7oN" dmcf-ptype="general">세르게이 스타비스키(Sergey Stavisky) 미국 데이비스 캘리포니아대(UC데이비스) 교수는 “시스템이 꺼져 있을 때조차 이런 개선 효과가 지속됐다면 기능을 일시적으로 회복시키는 것 이상의 역할을 했다고 볼 수 있다”며 “신경 가소성을 통해 신경망이 스스로 재구성됐을 수 있다”고 말했다.</p> <p contents-hash="7565b90180e3e7c6875010fe671bc2e6f5ed650e550ec54f506693c00b8c2835" dmcf-pid="q5Pbt6fzga" dmcf-ptype="general">신경 가소성은 학습이나 경험 또는 뇌 손상에 대응해 인체가 스스로 새로운 신경망을 형성하고 기존 연결을 재구성하는 능력을 말한다. BCI 시스템이 운동과 촉각을 보조하는 데 그치지 않고 장기적으로 신경계 회복을 촉진하는 치료까지 했다는 의미다. 연구진은 손과 팔 근육 외에 신경이 손상된 척수에도 지속적으로 전기 자극을 준 것도 신경망 재구성에 도움이 됐다고 추정했다.</p> <div class="video_frm" dmcf-pid="B1QKFP4qcg" dmcf-ptype="embed"> <div class="layer_vod"> <div class="vod_player"> <iframe allowfullscreen class="player_iframe" dmcf-mid="yjRVpMPKav" dmcf-mtype="video/daumvod/owner" frameborder="0" height="370" id="video@yjRVpMPKav" scrolling="no" src="https://www.daum.net/video/embed/player/vyatbsve12kdjwsx?service=daum_news" width="100%"></iframe> </div> </div> </div> <p contents-hash="bebb12fbc3f988c95fc5becf4c60abc7cb3271584e8ebb4deb88d801f4c2f61d" dmcf-pid="btx93Q8Bgo" dmcf-ptype="general"><strong>◇뇌졸중 환자 치료에도 도움 기대</strong></p> <p contents-hash="f1fb2e4383a947cd3657dc33878bcd20bd61202ed2459c74f5550ca076360231" dmcf-pid="KFM20x6bNL" dmcf-ptype="general">부통 교수는 이번 결과는 전 세계 약 1500만명의 척수 손상 환자에게 희망을 안겨줬다고 밝혔다. 척수 손상 환자는 절반 이상이 사지마비 상태에 있다. 예상과 달리 마비 환자들은 걷기나 배변, 배뇨 기능보다 손을 먼저 쓰고 싶다고 답했다.</p> <p contents-hash="1776e413701fe69a91628dee45f7b404764ddec293bf421782d5c17c39443a31" dmcf-pid="93RVpMPKcn" dmcf-ptype="general">과거에도 BCI 기술로 팔다리를 움직이거나 로봇팔을 작동한 적이 있지만 물건 하나를 잡는 데에도 환자가 엄청나게 집중해야 했다. 반면 이번 시스템은 AI 덕분에 환자의 부담을 크게 줄였다고 연구진은 밝혔다. 환자가 정교한 동작을 하면서 다른 사람과 대화할 수 있을 정도로 자연스러운 제어가 가능해졌다.</p> <p contents-hash="54ecfa51abd182538d6041bcb35f5c7f5e21f51cca1a170781ae32dd534c000f" dmcf-pid="20efURQ9Ai" dmcf-ptype="general">같은 방법으로 뇌졸중 환자의 재활에도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 뇌졸중은 전 세계에서 25세 이상 성인 4명 중 1명이 걸린다. 환자 중 75%는 팔과 손의 운동 능력을 잃어 일상생활을 하기 힘들어진다.</p> <p contents-hash="4d6942f4e8d34031fe543f742d64433a296bd92c324dfff84d88a0fd347a5407" dmcf-pid="Vpd4uex2AJ" dmcf-ptype="general">다만 이번 결과는 환자 한 명에게서 나와 상용화를 위해서는 대규모 임상시험이 필요하다. 전문가 없이 환자가 쉽게 쓸 수 있도록 시스템을 자동화하는 노력도 필요하다.</p> <p contents-hash="12e03d264589f7b098cd1edf7a73ddd9e58950a5e4262c0b127e2ab069e35298" dmcf-pid="fUJ87dMVjd" dmcf-ptype="general">참고로 부통 교수의 이중 신경 우회술은 미국 타임지가 2024년 최고의 발명품으로 선정했다. 지난해 타임지가 25년 동안 전 세계에 가장 큰 영향을 미친 발명품을 선정한 명예의 전당에도 이름을 올렸다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="2e45b5cffac562f171e50f4eb0502b5c7d0f01677116f6076a075dc5061987c2" dmcf-pid="4ui6zJRfoe" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="뇌에 칩을 이식하는 BCI 시스템이 마비 환자의 손 운동 기능과 촉각을 복원한 연구 결과를 표지에 소개한 네이처 메디슨./Nature" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/20/chosunbiz/20260720070214719jekf.jpg" data-org-width="910" dmcf-mid="QMcxdOrNay" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/20/chosunbiz/20260720070214719jekf.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 뇌에 칩을 이식하는 BCI 시스템이 마비 환자의 손 운동 기능과 촉각을 복원한 연구 결과를 표지에 소개한 네이처 메디슨./Nature </figcaption> </figure> <p contents-hash="11df747123312d564b9d8e3d72f281997d2cbb245836458acadd8dd3aa01cf79" dmcf-pid="87nPqie4gR" dmcf-ptype="general">참고 자료</p> <p contents-hash="70ad55ea744233056b732142d61f14353f83f140d5f925bc019905178414c783" dmcf-pid="6dhEiCsAgM" dmcf-ptype="general">Nature Medicine(2026), DOI: <a href="https://doi.org/10.1038/s41591-026-04498-0" rel="" target="_blank" title="https://doi.org/10.1038/s41591-026-04498-0">https://doi.org/10.1038/s41591-026-04498-0</a></p> <p contents-hash="e1b8bb7813e4f6c138868d366bbad3918a8b3efcbb4c6242ae9eedaf0c82376f" dmcf-pid="PJlDnhOcjx" dmcf-ptype="general">Time(2024), <a href="https://time.com/collections/best-inventions-2024/7094710/northwell-health-double-neural-bypass/" rel="" target="_blank" title="https://time.com/collections/best-inventions-2024/7094710/northwell-health-double-neural-bypass/">https://time.com/collections/best-inventions-2024/7094710/northwell-health-double-neural-bypass/</a></p> <p contents-hash="958d3372655fdabf753e442e94deee304ed47318bacb31243c30816ce6e8abb5" dmcf-pid="QiSwLlIkgQ" dmcf-ptype="general">- Copyright ⓒ 조선비즈 & Chosun.com -</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 조선비즈. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 [정유신의 스타트업스토리]한국 제조벤처의 승부처 '피지컬 AI' 07-20 다음 [사다리밖 2030] ⑥ AI 시대, 첫 직장이 사라진다…'경력 사다리' 흔들 07-20 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
