미국 연구진이 사지마비 환자의 팔 감각을 회복시키는 데 성공했다. 환자 뇌(腦)에 심은 작은 칩과 뇌 신호를 분석하는 인공지능(AI) 알고리즘, 그리고 팔에 부착된 센서가 끊어진 뇌와 팔 신경을 잇는 가교역할을 했다.
미국 최대 의료기관인 노스웰헬스 파인스타인의학연구소는 가슴 아래 부위가 모두 마비된 45세 남성 환자의 팔 감각을 ‘이중 신경 우회’ 기술로 크게 회복시켰다며 그 경과를 지난 8월 1일 공개했다.
미국 뉴욕에 거주하는 케이스 토마스 씨는 지난 2020년 7월 다이빙 중 사고로 척추 다치면서 가슴 아래로 감각을 느낄 수 없었다.
연구진은 환자의 팔 감각을 우선으로 회복시키기 위해 몇 달에 걸쳐 환자의 뇌 이미지를 생성했다. 특히 팔의 움직임과 손의 촉감을 관장하는 영역을 정확히 짚어냈다.
마침내 연구진은 지난 3월 미국 노스쇼어대병원에서 15시간에 걸쳐 뇌에 6개 마이크로칩을 심었다. 환자는 수술 중 의식이 있는 상태에서 손에 어떤 감각을 느꼈는지 등을 의료진과 소통했다. 이를 통해 움직임을 담당하는 뇌 영역에 3개, 손가락의 감각을 담당하는 뇌 영역에 3개의 마이크로칩이 심겼다.
연구진은 수술을 끝마친 뒤 환자의 뇌 속 마이크로칩과 컴퓨터를 연결했다. 뇌에서 생성된 신호가 컴퓨터로 전달되면 인공지능 알고리즘이 환자 생각을 읽어 해석하고 행동양식으로 변환했다. 알고리즘이 해석한 전기 신호는 재차 팔에 부착된 비침습 전극 패치로 전달됐다.
이 과정을 통해 환자가 손을 쥐어짜는 것을 생각하면 그와 유사한 동작을 할 수 있게 됐다. 다른 사람이 자신의 팔을 만졌을 때 촉감도 느껴졌다.
연구진은 이에 그치지 않고 환자의 손끝과 손바닥에 있는 작은 센서를 통해 촉감과 압력 정보를 뇌로 다시 보냈다. 환자의 감각이 지속 회복되도록 하기 위한 조치다.
이전 여러 연구에서도 뇌 신호를 팔에 전달해 움직임을 일으켰다. 다만 환자가 컴퓨터에 연결된 순간에만 팔다리를 움직일 수 있었을 뿐, 감각이 지속 회복되지는 않았다.
이에 연구진은 팔의 감각을 다시 뇌로 보내는 이중 신경 우회 기술을 적용했다. 이를 통해 움직임과 감각을 담당하는 뇌 영역이 사고 전과 같이 재건될 수 있다.
그 결과 수술 4달 후 환자의 팔 힘은 수술 직후와 비교해 2배 이상 증가했다. 전기장치들의 전원이 꺼진 상태에서도 팔과 손목의 감각이 생겨났다.
환자는 “솔직히 내가 살 수 있을지, 살고 싶은지 조차 모를 때가 있었다”라며 “지금은 누군가 내 손을 잡아주는 손길을 느낄 수 있어 벅차다”고 전했다.
파인스타인연구소 내 생체전기의학연구소의 채드 바우튼 교수는 “사지마비 환자의 움직임과 감각이 회복을 한 것은 이번이 처음”이라며 “우리 목표는 이 기술을 통해 사지마비 환자가 독립적인 삶을 살 수 있는 능력을 제공하는 것”이라고 말했다.
서동준 기자 (
