뇌 임플란트(Brain Implant) 기술의 종류 및 미래

목차

뇌 임플란트(Brain Implant)란 무엇인가?
뇌 임플란트의 종류
뇌 임플란트의 미래

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뇌 임플란트(Brain Implant)란 무엇인가?

 

뇌 임플란트는 뇌와 직접 연결되는 기술적 장치이다. 주로 뇌 신경계와 상호 작용하여 다양한 기능을 수행한다. 뇌 임플란트 중에는 뇌 활동 기록, 뇌 자극, 두 가지 기능을 모두 수행하는 임플란트도 있다. 현재 뇌 임플란트는 감각 회복, 신경 장애 치료, 의사소통 등 다양한 분야에서 활용되고 있는 기술이다.

 

네덜란트 위트레흐트대 의대 연구팀의 가정용 뇌임플란트-NEJM 제공

 

뇌 임플란트의 종류

 

1) 심부 뇌 자극(Deep Brain Stimulation, DBS)

뇌의 심부에 위치한 특정 영역을 자극하여 신경 장애 증상을 완화하는 데 사용되는 기술이다. 파킨슨병, 근육 긴장 이상증 등의 치료에 효과적이다. 심부 뇌 자극 기술은 뇌의 특정 영역에 전극을 삽입하여 미세한 전기 자극을 가한다. 이 전기 자극은 이상적인 신경 활동을 방해하는 비정상적인 신경활동을 억제시켜 환자가 가지고 있는 증상을 완화시킨다. 

 

심부 뇌 자극은 다양한 신경 장애 치료에 활용되고 있다. 예를 들면, 파킨슨 병, 근육 건강 이상증, 디스토니아와 같은 운동장애나 우울증, 강박 장애, 불안 장애와 같은 정신질환에도 활용된다. 그리고, 만성 통증이나 난치성 통증 같은 통증 증후군에도 활용될 수 있다. 

 

심부 뇌 자극(DBS)은 약품 치료에 반응하지 않거나 부작용이 심한 환자에게 효과적일 수 있으며, 환자의 상태에 따라 자극에 따라 자극 강도, 주파수, 지속 시간을 조절할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 뇌에 수술을 해야 하기 때문에 수술에 대한 뇌 손상, 감염 및 두통, 어지러움, 피로, 감각 이상 등의 부작용이 발생할 수 있는 단점도 가지고 있다. 

 

현재는 치매, 알츠하이머병, 외상성 뇌 손상에 대한 치료에 심부 뇌 자극을 활용하는 연구가 진행되고 있다. 

 

뇌심부자극술 모사도(출처: 서울대학교 병원)

 

2) 피질 임플란트

피질 임플란트 기술은 뇌 표면에 위치한 피질 영역에 전극을 배치하여 감각 회복이나 의사소통 기능 향상에 도움을 주는 기술이다. 주로 인공 청각, 인공 시각, 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 등에 활용된다.

 

피질 임플란트 기술은 크게 뇌수술을 통해 뇌신경세포에 직접 설치하는 유타(Utah) 전극 어레이 방식과 뇌 수술 없이 피부를 통해 전극 어레이를 삽입할 수 있는 방식이 연구되고 있다. 

 

피질 임플란트는 뇌의 피질 표면에 배치된 전극 어레이를 토해 뇌신경 세포를 자극하거나 기록하는 방식으로 작동된다.

 

피질 임플란트 기술은 감각회복에 도움을 줄수 있다. 시각 장애인의 경우, 인공 시각 시스템을 통해 망막 대신 피질 임플란트를 사용하고 시각 정보를 전달하며, 청각 장애인의 경우, 인공 청각 시스템을 통해 청각 정보를 처리하는 피질 영역에 자극을 준다. 또한 피질 임플란트 기술은 뇌졸중이나, 말을 할 수 없는 환자에 대해 뇌에서 환자가 의도하는 신호를 기록하여, 그 신호를 글자나 음성으로 변환 후 의사소통을 할 수 있게 도와줄 수 있다. 

 

뇌 임플란트 수술 (출처: 뉴럴링크)

 

 

뇌 임플란트의 미래

 

뇌 임플란트는 아직 개발 초기 단계이지만, 뇌과학 및 의공학 기술 발전과 함께 급속도로 발전하고 있다. 앞으로 뇌 임플란트는 다음과 같은 분야에서 혁신적인 변화를 가져올 것이다. 뇌 임플란트는 현재 치료가 어려운 다양한 신경 장애 치료에 새로운 기회를 제공할 수 있으며, 인간의 인지 능력, 기억력, 감각 능력을 향상해 인간 증강(human augmentation)을 가능하게 할 수 있다. 또한, 뇌 임플란트는 인간과 컴퓨터의 인터페이스를 혁신적으로 발전시켜 새로운 방식의 상호 작용을 가능하게 할 수 있습니다.

 

 

 

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뇌 임플란트는 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 앞으로 더욱 발전 가능성이 높은 기술입니다.