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“기분 좋아”…마비 환자, ‘뇌 임플란트’로 대화능력 회복

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▲ “기분 좋아”…마비 환자, ‘뇌 임플란트’로 대화능력 회복

뇌졸중으로 말하는 능력을 잃은지 15년 이상 지난 남성에게 ‘뇌 임플란트’를 이식해 다른 사람들과 의사소통하는 데 도움을 줬다는 연구 결과가 나왔다.

미국 캘리포니아대 샌프란시스코캠퍼스(UCSF) 연구진에 따르면 ‘신경보정술’(neuroprosthesis)이라고도 불리는 뇌 임플란트 기술은 현재 단 한 명의 환자에게만 적용됐지만 앞으로 다른 마비 환자들이 의사소통하는데도 도움을 줄 것으로 기대를 모았다.

연구를 주도한 UCSF 신경외과 전문의인 에드워드 장 박사는 성명에서 “우리가 아는 한 이번 성과는 마비로 말할 수 없게 된 사람의 뇌 활동에서 완전한 단어를 직접 해독하는 데 성공한 첫 번째 사례”이라면서 “뇌의 자연스러운 언어능력 체계를 이용해 의사소통 능력을 회복하는 매우 유망한 가능성을 보여준 것”이라고 설명했다.

연구진은 뇌졸중으로 마비 증상이 생겨 20세의 젊은 나이부터 말할 수 없게 된 남성 환자의 언어 능력을 관장하는 뇌 부위에 다수의 전극을 부착했다.



UCSF는 성명을 통해 “남성은 뇌졸중 후유장애로 머리와 목 그리고 팔다리의 움직임이 극도로 제한돼 있지만, 야구 모자에 부착한 포인터로 컴퓨터 화면의 글자를 누르는 방식으로 소통해 왔다”면서 “인지 기능은 손상되지 않았다”고 밝혔다.

연구진은 컴퓨터 알고리즘을 이용해 현재 30대 후반인 이 남성 뇌의 전기적 활동을 번역하는 동안 이 남성에게 제한된 어휘를 사용하도록 요청했다.

연구진이 기록한 영상에는 남성 앞에 컴퓨터 화면이 배치돼 있는 모습이 담겨 있다. 연구원이 이 화면을 통해 “좋은 아침”(Good morning)이라고 아침 인사를 건네자 몇 초 뒤 화면에는 남성이 “안녕”(Hello)이라고 생각한 것이 문자로 입력됐다.

연구원이 또 “오늘 기분 어때?”(How are you today?)고 질문하자 남성은 잠시 머뭇거리며 “매우 좋다”(I am very good)고 답했다.

이에 대해 연구진은 “우리는 이 참가자의 피질 활동에서 나온 문장을 분당 중간값 15.2개 단어로 실시간 해독하며 단어 오류 비율은 중간값으로 25.6%”이라고 설명했다.

이 장치는 결국 익명을 요구한 환자가 “네”, “아니오”, “가족”, “청소”, “간호사” 등의 단어를 포함한 50개의 단어 어휘를 만드는 데 도움을 줬다. 이는 “아니오, 난 목마르지 않아요”와 같은 완전한 문장으로 확장됐다.

다만 이번 실험에 쓰인 전극은 영구적인 고정 장치가 아니다. 전극은 아직 실험 과정에 있어 두개골의 내부가 아닌 위쪽에 부착한 것으로 연속해서 사용할 수 없는 커다란 장치다.

연구 공동저자인 데이비드 모지스 박사는 “이는 자연적으로 의사 소통을 할 수 없는 사람에게 중요한 기술적 이정표이며 심각한 마비나 언어 장애를 지닌 사람들에게 목소리를 줄 가능성을 보여준다”고 지적했다.

장 박사도 “이 연구는 시작에 불과하다. 환자는 이 연구에 참여한 최초의 참가자”라면서 “이번 연구에서 처음으로 실험을 통해 뇌 임플란트로 언어 능력을 회복하는 것이 가능하다는 점을 증명했다”고 말했다.

이어 “하드웨어 측면에서는 더 많은 정보를 더 빠르게 기록할 수 있는 데이터 해상도를 갖춘 시스템을 구축해야 한다. 알고리즘 측면에서는 뇌에서 나오는 매우 복잡한 신호를 문자가 아니라 실제로 구두로 들을 수 있는 음성 단어로 번역할 시스템이 필요하다”고 덧붙였다.

자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘뉴잉글랜드 저널 오브 메디신’ 14일자에 실렸다.

사진=UCSF

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

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