뇌 속에 작은 칩… 죽어있던 기억을 깨우다이영완 과학전문기자 이메일ywlee@chosun.com기사100자평(0)    크게 작게요즘싸이 공감조선블로그MSN 메신저입력 : 2018.04.05 03:07 | 수정 : 2018.04.05 09:39 美 웨이크포리스트병원·USC 연구 뇌전증 환자 뇌에 전극 이식 후 전류 흘려 기억력 37% 향상알츠하이머 치매 환자는 기억력이 손상돼 일상생활을 하기 어려워진다. 수십 년 전의 일은 어제 일처럼 떠올리지만 방금 전에 차를 어디에 주차했는지는 전혀 기억을 못하는 경우가 많다. 새로 겪은 사건을 기억하는 능력이 크게 손상됐기 때문이다.과학자들이 알츠하이머 치매 환자의 뇌를 깨울 방법을 찾아냈다. 뇌가 정상 가동될 때 발생하는 전기신호를 복제해 기억 중추를 자극하는 방식이다. 환자 대상 임상시험에서 기억력을 높이는 효과를 입증했다. 알츠하이머 치매 환자는 물론, 전투 중에 입은 뇌 손상으로 가족의 얼굴을 몰라보는 군인들이 기억을 회복하는 데에 큰 도움을 줄 것으로 기대된다.◇뇌에 '기억 코드' 주입해 기억력 높여미국 웨이크 포리스트 뱁티스트 병원의 로버트 햄슨 교수와 서던캘리포니아대(USC) 공동 연구진은 지난달 27일 국제학술지 '신경 공학 저널'에 "뇌에 이식한 전극으로 전기 자극을 줘 환자의 기억력을 35~37% 높였다"고 밝혔다.연구진은 특정 사건에 대한 장기 기억의 하나인 일화(逸話)기억에 초점을 맞췄다. 알츠하이머 치매나 뇌졸중, 뇌 손상을 입으면 일화기억이 크게 손상된다. 실험 대상은 뇌전증(간질) 치료를 위해 이미 여러 곳에 전극을 이식받은 환자 8명이었다.USC 시어도어 버거 교수와 동 송 교수 연구진은 먼저 기억의 코드를 찾았다. 화면에 간단한 도형을 보여주고 바로 다음 화면에서 여러 개의 도형 중 방금 본 도형을 고르도록 했다. 환자가 정답을 찾으면 뇌 기억 중추인 해마에서 어떤 형태의 전기신호가 발생하는지 알아냈다. 연구진은 무선통신에서 잡음을 제거하고 신호 감도를 높이는 데 이용되는 다중 안테나 입출력(MIMO) 기술을 적용해 뇌 신경세포들 사이에 오가는 전기신호를 잡아내 그대로 복제했다.다음 실험에서 복제한 기억 코드를 뇌 기억 중추인 해마에 주자 도형에 대한 일화기억력이 37% 높아졌다.도형보다 복잡한 사진을 보여주고 75분 뒤 기억을 하게 하는 실험에서도 35%의 기억력 향상 효과가 나타났다. 햄슨 교수는 "처음으로 뇌신경세포의 기억 코드를 파악하고 이를 뇌에 입력해 기억력을 높인 연구 성과"라고 밝혔다.◇단기기억 이어 장기기억에도 효과 최근 전기 자극으로 손상된 뇌기능을 회복시키는 연구가 국내외에서 주목을 받고 있다. 지난해 프랑스 연구진은 전기 자극으로 15년간 잠들어있던 식물인간을 깨우는 데 성공하기도 했다. 원래 20여 년 전 뇌전증 환자의 발작을 막기 위해 처음 뇌에 전극을 이식하기 시작했는데, 지금은 파킨슨병이나 수전증 같은 운동장애나 강박증 같은 정신 질환 치료에도 뇌 전기 자극이 이용되고 있다. 장진우 연세대 의대 신경외과 교수는 "약물이나 마약 중독을 뇌에 이식한 전극으로 치료하는 연구도 하고 있다"고 말했다.기억력 회복 연구는 사회의 고령화로 알츠하이머 치매 환자가 급증하면서 큰 관심을 받고 있다.지난 2월 미국 펜실베이니아대 연구진은 '네이처 커뮤니케이션'에 뇌전증 환자 25명의 뇌에 이식한 전극으로 전류를 흘려 기억력이 15% 증가했다고 발표했다. USC 동 송 교수는 지난해 같은 방법으로 단기 기억력을 25%까지 높이는 데 성공했다. 미국 국방부는 뇌 손상을 입은 퇴역 군인들의 재활을 위해 뇌 전기 자극 연구를 지원하고 있다.◇영화 매트릭스의 기억 이식도 가능일반인도 뇌 전기 자극 연구의 도움을 받을 수 있다. 미국 공군연구소는 지난 2016년 뇌에서 정보를 처리하고 의사결정을 하는 곳인 전전두엽피질에 전류를 흘려 드론 조종사의 집중력을 높였다고 발표했다. 전기 자극을 받은 조종사는 정보처리량이 30% 증가했다. 스포츠계에서는 운동선수의 집중력을 높이는 방법으로 활용하고 있다. 이른바 '뇌 도핑'이다.영화 '매트릭스'에서는 목 뒤에 케이블을 연결하고 무기 사용법이나 무술 훈련 데이터를 다운로드 받는 장면이 나온다. 동물실험에서 그 같은 일이 가능한 것으로 나타났다.웨이크 포리스트 뱁티스트 병원의 샘 데드와일러 교수는 쥐가 특정 레버를 건드리면 먹이를 먹을 수 있게 했다. 연구진은 레버 훈련을 거친 쥐 30마리의 뇌에서 기억 코드를 추출했다. 레버 훈련을 한 번도 받지 않은 쥐의 뇌에 복제한 기억 코드를 전기 자극으로 주입하자 먹이를 주는 레버를 바로 골라냈다. 기억이 이식된 셈이다. 연구가 발전하면 치매나 뇌 손상을 입은 환자에게 기억 코드를 담은 칩을 이식해 칫솔질이나 운전법을 재교육할 수 있다.물론 상용화까지는 아직도 해결해야 할 과제가 많이 남아있다. 장진우 연세대 교수는 "뇌 전기 자극 치료를 다양한 질환 치료에 이용하려면 먼저 뇌에 이식하는 전극의 소형화가 이뤄져야 한다"고 말했다. 


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