하반신 마비환자 걷게 하는 BCI 뇌와 컴퓨터를 잇는 뇌 인터페이스

2023년 스위스의 온워드메디컬이 뇌 인터페이스 기술로 하반신 마비환자를 11년만에 걷게 했다. 뇌와 신체의 주요 신경을 컴퓨터로 연결하는 브레인컴퓨터인터페이스 BCI를 통해 5개월 재활 치료를 한 결과다. BCI기술은 인공지능의 도움으로 뇌신호 해석 능력에 속도가 붙었다.

 

하반신 마비환자도 걷게 하는 BCI 뇌와 컴퓨터 인터페이스

2023년 5월 온워드메다컬이 BCI 기술로 하반신 마비환자가 일어나 걷게 된 최초의 사례를 국제학술지 네이처에 게재했다. 오토바이 사고로 2011년 하반신이 마비된 에르트 오스캄이 5개월 재활치료를 받고 11년 만에 다시 걷기 시작했다. 

 

https://www.hankyung.com/article/2024101568131

 

 오스캄을 치료한 방식은 의외로 단순하다. 시술을 통해 뇌의 신체 움직임을 담당하는 부분에 신호감지기를 심고 척수에 부착된 신경 자극기가 이 신호를 받아 운동 신경을 자극하는 방식이다. 해당 치료법의 아이디어는 신경외과 전문의가 착안해 냈다. 

 

 이후 공학자들은 환자의 좌뇌와 우뇌에 들어가는 가로 95mm, 세로 50mm, 두께 7~12mm의 BCI 장치를 제작해 뇌에 부착했다. 척수에는 신경 자극을 돕는 짧은 막대 형태의 장치를 심었다. 척수가 6cm만 온전해도 치료가 가능하다.

 

 온워드메디컬의 최고경영자 데이브 마버는 이 기술은 뇌와 척수 사이에 끊어지거나 손상된 연결 고리를 이어주는 디지털 브리지 개념이라며 신경 장애로 인한 전신 또는 부분 마비, 운동 결함을 치료하는 데 도움이 될 것이라고 말한다. 

 

걷기 시작한 하지마비 환자 오스캄

 

 5개월의 재활 치료후 오스캄은 2024년 현재 계단을 오르내릴 수 있을 정도로 운동능력이 향상되었다.

 

싱크론 뉴럴링크 온워드메디컬의 미래 기술 BCI 기술 

온워드메디컬(Onwardmedical)은 스위스 로잔연방공대 인근에 자리하고 있다. 공대 실험실과 같은 이 회사는 현재 65명의 임상 환자 데이터를 분석하고 있다. 로잔연방공대의 공학자를 비롯해 AI전문가. 신경외과 전문의 등이 모여 새로운 융합 치료의 길을 열고 있다.

 

 온워드메디컬의 최고경영자 데이브 마버는 환자의 뇌에서 나오는 신경 신호를 캡처하고 이를 얼마나 잘 해석하는지가 BCI 기술의 핵심이라고 말한다. 인공지능 기술이 발전해 뇌신호 해석 능력에 속도가 붙으면서 방위산업에도 활용할 수 있을 정도로 무궁무진하다. 

 

 글로벌 시장 조사기관 스트러티스틱스에 따르면 BCI 시장 규모는 2024년 23억 달러(3조 2500억 원)에서 2030년 80억 달러(10조 4천억 원)로 커질 전망이다. 

 

 미국의 BCI 스타트업 싱크론은 일론 머스크의 뉴럴링크보다 먼저 2021년 FDA의 허가를 받고 뇌에 칩을 심었다. 싱크론은 사람의 두개골에 구멍을 뚫지 않고 혈관 내 시술로 뇌에 컴퓨터 칩을 심는 데 성공했다. 6명의 마비 환자가 1년 동안 심각한 부작용 없이 소통하고 있다. 

 

 2012년에 설립된 싱크론(Synchron)은 마비 환자가 스마크폰이나 컴퓨터를 생각으로 조작하고 채팅하도록 설계한 BCI를 구축하고 있다. 싱크론의 BCI는 두개골을 열지 않고 환자의 경정맥을 통해 삽입하는 스텐트와 같은 장치로 뇌의 운동 피질 표면에 있는 활관으로 전달된다. 

 

 일론 머스크가 2016년에 설립한 뉴럴 링크는 2023년 두개골에 구멍을 내서 칩을 삽입(침습형)해 미세한 전극을 연결해 사람 뇌와 컴퓨터를 결합하는데 성공했다. 시술받은 척추마비 환자들은 생각만으로 채팅과 컴퓨터 게임을 하고 컴퓨터로 CAD 작업을 배우게 됐다. 

 

 침습형은 뇌 신호를 보다 정확하게 파악할 수 있으나 수술에 대한 부담감이 크다. 

 

뇌 인터페이스와 의료

싱크론, 뉴럴링크, 온워드메디컬이 궁극적으로 이루려는 것은 인간의 정신이 클라우드 규모의 연산과 정보에 즉각 접근할 수 있도록 뇌 인터페이스(BMI)를 창안하는 것이다. 탄소 나노튜브로 만든 신경 끈이 사람을 디지털 세계에 연결할 전망이다. 

 

 뇌 인터페이스가 현실적으로 가장 실현 가능성이 높은 분야는 의료다. 온워드메디컬의 최공경영자 마버는 BCI 기술의 핵심은 이종 분야 간 융합이라며 과거에는 전혀 상상할 수 없었던 방식의 새로운 치료법이 생길 것이라고 말한다. 

 

 온워드메디컬은 위의 성과와 65명의 마비환자를 대상으로 임상 실험한 결과 72.4%의 힘과 기능이 향상된 결과를 바탕으로 미국 식품의약국FDA에 승인을 신청했다. 

 

 스위스는 안락사를 허용할 정도로 의료 분야 규제가 덜한 편이다. 무엇보다 융합 학문의 인프라가 잘 구축돼 있다. BCI 기술은 생성형 인공지능의 발달로 더 진척되고 있다. 

 

 온워드메디컬의 오스캄의 성공적인 치료에 관한 논문은 로잔연방공대 뉴로 X연구소, 중개신경치료센터, 로잔대병원 임상신경과학과, 프랑스 그로노블 알프스대와 영국 옥스퍼드대 등의 참여로 완성됐다. 

 

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맺음말

2023년 스위스의 온워드메디컬이 뇌 인터페이스 기술로 하반신 마비환자를 11년만에 걷게 했다. 뇌와 신체의 주요 신경을 컴퓨터로 연결하는 브레인컴퓨터인터페이스 BCI를 통해 5개월 재활 치료를 한 결과다. BCI기술은 인공지능의 도움으로 뇌신호 해석 능력에 속도가 붙었다.