피트(Pitt) 연구원, 촉각 회복을 위해 고안된 뇌 임플란트의 안전성과 효율성 입증

지난 10년 동안 과학은 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술이 척수 손상 환자의 촉각을 회복할 수 있음을 입증했습니다. 그러나 피츠버그 대학의 새로운 연구에 따르면 이러한 이득은 지속될 수 있다고 합니다.

이번 주에 발표된 연구 과학 중개 의학 척수 손상을 입은 참가자는 인공적인 촉각을 유지할 수 있었으며 한 참가자는 10년 동안 대부분 결과를 유지했습니다.

피츠버그 대학의 물리의학 및 재활학 교수인 로버트 곤트(Robert Gaunt)는 “이러한 장치가 임상적으로 사용되려면 오래 지속되어야 합니다.”라고 말했습니다. “이 연구는 뇌-컴퓨터 인터페이스를 사용하여 임상 환경과 궁극적으로 사람들의 가정에서 감각 자극을 전달하는 것의 안전성과 유용성에 대한 기반을 마련했습니다.”

피트에 따르면 시카고 대학과 공동으로 수행된 이 연구는 현재까지 인간의 피질 내 미세 자극의 안전성에 대한 최초의 연구이자 가장 오래 지속된 연구라고 합니다.

다섯 명의 자원봉사자(피츠버그에서 세 명, 시카고에서 두 명)는 팔과 손, 감정을 제어하는 ​​뇌 부분에 전기 펄스를 전달할 수 있는 유선 장치를 두뇌에 이식했습니다.

Gaunt는 “우리는 이러한 장치를 사용하여 누군가가 로봇 팔을 사용하여 손을 뻗어 물건을 집어 집을 수 있도록 할 수 있습니다.”라고 말했습니다. “그리고 로봇이 물체에 닿으면 사람들은 마치 자신의 손에서 나오는 것처럼 감각을 느낄 수 있습니다.”

인공적인 촉각은 컵을 쥐거나 천을 잡는 손의 느낌을 완전히 재현하지 못합니다. 그러나 자원봉사자들은 따끔거림, 진동, 윙윙거림과 같은 감각을 보고했는데, 이로 인해 물체를 더 잘 조작할 수 있게 되었습니다.

Gaunt는 “우리는 실크와 새틴의 차이, 심지어는 나무 블록과 새틴의 차이도 구분할 수 있는 세대가 되었습니다.”라고 말했습니다. 하지만 제한된 양의 접촉이라도 회복하면 척수 손상 환자가 더 많은 독립성을 유지할 수 있습니다.

뇌-컴퓨터 인터페이스의 잠재력이 Neuralink와 같은 민간 기업과 대중의 상상력을 사로잡았지만, 이러한 장치가 수년 동안 매일 사용할 수 있는지에 대한 의문이 남아 있습니다.

Gaunt는 “당연하지만 장치가 10년 동안 작동할지 안다면 10년만 있으면 됩니다.”라고 말했습니다.

Gaunt와 그의 팀은 5명의 자원자에게 인터페이스 장치를 통해 27년의 이식 기간 동안 심각한 부작용 없이 1억 6,800만 펄스의 뇌 자극 펄스를 전달했습니다. 연구팀은 전기 펄스에 의해 유발된 감각이 손에 매핑된 상태로 유지되고 신체의 다른 부분으로 표류하지 않는다는 것을 발견했습니다.

연구에 따르면 펄스에 의해 자극된 감각은 자극이 꺼진 후에도 거의 지속되지 않는 것으로 나타났습니다. 평균적으로 대략 23,000번의 자극 시도마다 단 한 번의 “지속적인 감각”만이 발생했으며 대부분은 10초 미만 동안 지속되었습니다. 고통스러운 것도 없었고 의학적 개입이 필요한 것도 없었습니다.

장치의 전극은 시간이 지남에 따라 덜 민감해졌습니다. 평균적으로 약 64%가 기능을 유지했습니다. 가장 오래 활동한 자원봉사자는 10년 동안 뇌에 이식된 전극의 60% 기능을 가지고 있었습니다.

또한 이 장치는 장기 이식을 거부하는 것과 유사하게 일부 재료가 부패하고 이물질에 대한 신체의 자연스러운 반응으로 인해 어려움을 겪었습니다.

이식형 장치는 약 20년 전에 BlackRock Neurotech에서 제조되었으며 차세대 기술은 훨씬 더 나은 결과를 얻을 수 있다고 덧붙였습니다.

“20년 된 기술은 수명 측면에서 이러한 이정표를 세울 수 있습니다.”라고 그는 말했습니다. “따라서 곧 다가올 더 새롭고 더 나은 기술에 대한 희망적입니다.”

Gaunt에 따르면 이 연구는 차세대 뇌-컴퓨터 인터페이스 장치를 시작할 수 있는 새로운 벤치마크를 확립했습니다.

그리고 그 결과는 촉각 이상의 의미를 가질 수도 있습니다. 시력과 청력을 회복하기 위해 유사한 자극 방법을 연구하는 연구자들은 동일한 안전 문제를 가지고 있습니다. 뇌 자극의 안전성에 대한 신뢰가 높아지면 다른 감각 장애를 위한 신경 임플란트 개발이 가속화될 수 있습니다.

Gaunt는 이러한 장치의 안전성을 입증하는 것이 손상된 안구 세포를 우회하고 뇌의 시각 피질을 자극하여 부분 시력을 회복하는 피질 시력 보철의 전환점이 될 수 있다고 말했습니다.

그럼에도 불구하고, 이 연구에는 단 5명의 참가자만이 포함되었습니다. 더 큰 규모의 임상시험이 필요합니다. 그리고 임상적 효과는 이번 연구를 통해 널리 입증되지 않았습니다.

Gaunt는 “우리는 아마도 1세대 상용(뇌-컴퓨터 인터페이스)이 더 넓은 시장에 진출하기까지는 몇 년이 걸릴 것”이라고 말했습니다. “하지만 내 생각엔 이런 일이 일어날 것 같아요… 우리는 이제 그 어느 때보다 더 가까워졌습니다.”