뇌에 칩이식...전신마비환자 로봇팔 맘대로

수년간 전신이 마비돼 꼼짝할 수 없었던 환자가 머리에 칩을 이식해 로봇과 연결한 후 맘먹은 대로 로봇을 움직여 초콜릿을 집었다. 그리고 자신의 입으로 가져가 맛을 보았다.

그녀는 지난 16년간 자신의 사지로 어떤 것도 잡거나 가져올 수 없었지만 첨단 과학과 의학의 도움을 받아 자신이 생각한 대로 로봇팔을 움직이는 기적을 연출했다.

씨넷은 17일(현지시간) 사지마비로 혼자서는 아무 것도 잡지 못하던 잔 쇼이어만이라는 미국의 한 여성이 美 피츠버그대 의대팀의 도움으로 이같은 꿈같은 경험을 되살릴 수 있었다고 전하면서 이를 동영상<맨 아래>과 함께 소개했다. 쇼어만은 지난 1996년 이래 척추와 작은골의 퇴행으로 인해 위축증을 보여왔다.

연구진은 그녀의 뇌에 작은 2개의 칩을 이식해, 그녀가 맘먹은 대로 7축으로 된 로봇팔을 자유자재로 조작할 수 있도록 만들어 주었다.

초기 실험결과 그녀는 자신의 뇌에 심은 칩을 통해 로봇팔을 움직일 수 있다는 사실을 보여주었다. BCI를 이용해 훈련한 결과 그녀는 유선으로 뇌에 연결된 로봇팔을 생각대로 움직여 사물을 잡을 수 있음을 보여주면서 연구진을 놀라게 했다.

그녀가 초콜릿을 잡을 수 있게 된 것은 “한 여성에게 조금 갉아먹는 것이 되겠지만 BCI를 위해서는 커다란 한입”이라고 말한 지 1년 만의 일이었다.

연구팀장인 앤드류 스와르츠 피츠버그대 의대교수는 보도자료를 통해 “이것은 스스로 팔을 움직일 수 없는 사람들에게 엄청난 기능과 독자적 움직임을 제공하는 놀라운 발전”이라고 설명했다.

그는 “이 기술은 뇌신호를 로봇 팔에 전달하는 것으로서 우리가 추구해 오고 있는 기술에 대한 엄청난 가능성을 제공해 주고 있다. 우리의 연구는 이것이 기술적으로 마비된 사람의 기능을 기술적으로 회복시킬 수 있다는 것을 보여준다. 이 실험참가자는 우리에게 BCI가 미래에 대한 희망을 가져다 주었다고 말했다”고 전했다.

연구진들은 쇼이어만의 뇌에 6mm정도 되는 정4각형 전극 격자 2개가 심었다. 이 격자에는 96개의 작은 접촉단자가 뇌와 연계돼 오른팔과 손을 제어하는 뇌의 특정부위와 연계되도록 했다. 전극은 팔의 움직임을 활성화하는 뉴런 연소를 집어낸다.

1주일 간의 수술 끝에 그녀는 이제 생각하는대로 자유자재로 로봇팔을 자신에게 오고 가게 할 수 있었다. 또 오른쪽이나 왼쪽으로, 자신의 팔 위나 아래로도 움직이게 할 수 있게 됐다.

그녀의 수술 이후 성과는 연구진들에게 비슷한 로봇팔을 5~10년내에 더많은 환자들에게도 제공할 수있을 것이란 기대감을 갖게 하고 있다.

연구진에게 이 다음 작업은 전극에 피드백을 주도록 하는 일이다. 이렇게 되면 0이를 통해 뇌가 팔로 물건을 잡았을 때의 압력을 알 수 있게 하는 것이다.

쇼이어만은 향후 2개월간 이같은 다음단계의 실험에도 참여하게 된다. 쇼이어만은 “이것은 롤로코스터예요. 이것은 스카이 다이빙이예요. 정말 놀라워요. 나는 매 순간 이를 즐기고 있어요”라고 말했다.

그녀의 의수에 뇌-컴퓨터인터페이스(BCI) 연결한 연구는 이달 초 온라인 의학저널 더란셋(The Lancet)에 게재됐다.

다음은 그녀가 유선으로 연결된 로봇팔을 이용해 초콜릿을 자신에게 자유자재로 가져오게 할 수 있음을 보여준다. 조만간 무선방식으로도 로봇팔을 움직일 수있게 되지 않을까하는 기대감도 갖게 하는 장면이다.