두뇌에 직접 ‘정보’ 주입…원숭이 실험 성공했다

두뇌에 정보를 직접 ‘주입’하는 방법을 과학자들이 찾아냈을지도 모르겠다.

신경과학 분야 세계 최고 권위 학술지 ‘뉴런’(Neuron) 최신호(7일자)에 실린 한 연구논문에 따르면, 과학자들이 원숭이 뇌의 특정 부위에 미세 전류를 흘리는 방법으로, 원숭이의 움직임에 직접 관여하는 정보를 집어넣는 실험에 성공했다.

물론 이 연구는 아직 초기 단계에 있지만, 과학자들은 이같은 뇌 자극 방법이 뇌졸중이나 부상 등으로 일부 뇌 기능을 상실한 환자들을 치료하는데 기여할 것으로 보고있다.

연구를 총괄한 영국 로체스터대학의 마크 H. 쉬버 박사는 “주로 1차 감각 피질인 체감각피질과 시각피질, 그리고 청각피질을 자극해 두뇌에 정보를 입력하는 데 관심이 크다”면서 “하지만 이번 연구는 피험자가 식별할 경험을 갖는데 감각 영역을 직접 자극할 필요가 없음을 보여준다”고 말했다.



쉬버 박사가 이끄는 연구팀은 이번 연구를 위해 과학 실험에 흔히 쓰이는 붉은털원숭이 두 마리가 시각적인 지시와 움직임에 따라 작업을 수행하도록 교육했다.

이들 원숭이 앞에 다섯 개의 서로 다른 모양의 손잡이를 배치하고 그 주위에는 연구자들이 원격으로 켜거나 끌 수 있는 조명등을 설치해놨다. 그리고 실험을 시작할 때 원숭이들은 가운데 있는 손잡이를 잡도록 했다. 그다음 조명이 들어온 손잡이를 원숭이가 잡도록 했다.

또한 연구팀은 조명이 켜졌을 때 이들 원숭이의 전운동피질에 미세 수준의 전기 자극을 가했다. 각 조명이 켜질 때마다 서로 다른 점 부분에 자극을 가했다.

그후 모든 조명을 끈 뒤 미세 자극을 가한 결과, 원숭이들은 조명이 들어와 있을 때처럼 정확한 움직임을 수행하는 것으로 나타났다.

이에 대해 쉬버 박사는 “원숭이들은 우리에게 자기가 느낀 것을 말할 수 없으므로, 이들 원숭이가 미세 자극과 움직임을 연관할 수 있도록 교육하면 이를 통해 원숭이들이 충동을 느끼거나 일종의 경험을 했음을 확인할 수 있다”고 설명했다.

또 연구팀은 전극 위치를 바꾼 뒤 원숭이들을 조명으로 재교육한 뒤 시행한 실험에서도 마찬가지의 결과가 나온다는 점을 확인했다.

연구팀은 이번 연구가 더 나은 뇌-컴퓨터 인터페이스와 신경보철학을 위한 길을 열어줄 것이라고 말한다.

이번 연구에 주저자로 참여한 케빈 A. 마주레크 박사후 연구원은 “뇌-컴퓨터 인터페이스 개발에 관한 대부분 연구는 주로 뇌의 감각 영역에 집중돼 왔지만, 주로 정보를 전달하는 곳으로 한정했다”면서 “이 연구는 치료를 목적으로 할 수 있는 신경계 영역으로 확장할 수 있음을 보여준다”고 설명했다. 또 “이 연구는 뇌졸중이나 부상, 또는 다른 질병으로 뇌 영역의 기능을 상실한 사람들에게 매우 중요할 수 있다”면서 “우리는 뇌 연결이 끊어진 손상 부위를 잠재적으로 우회해 손상되지 않은 부분에 정보를 전달할 수 있다”고 말했다.

연구팀은 앞으로 이 기술을 인간에게 시도할 수 있다고 생각한다.

쉬버 박사는 “체감각피질이나 시각피질을 직접 자극하면 대상자는 일반적으로 피부에 무언가를 느끼거나 눈에서 뭔가를 보게 된다”면서 “하지만 이 기술은 이런 인지 없이 뇌에 원하는 정보를 전달할 수 있음을 보여준다”고 설명했다.

사진=ⓒ포토리아(위), 케빈 A. 마주레크, 마크 H. 쉬버 제공

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr