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2018년에 주목할 3대 뇌 기술

2018년에 주목할 3대 뇌 기술

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우리가 독심술(mind reading)이라고 부르게 될 뇌 활동을 탐지하는 기술이 곧 등장하는 것은 물론이고 학계와 업계에서 모두 골드러시에 버금가는 현상을 일으킬 것이라고 버클리 대학의 마이클 마하비즈가 최근 MIT에서 열린 컨퍼런스에서 말한 바 있다. 그럼 2018년에 주목해야 할 빠르게 발전하고 있는 신경과학계의 3대 영역을 살펴보자.


신경 먼지/신경 알갱이 Neural dust/neurograins

무엇이라고 부르든지 간에 이 전자제품은 아주, 아주 작다. 우리는 국방부고등연구기획국(DARPA)이 6500만 달러를 들여 진행하고 있는 신경 공학 프로그램의 결과를 고대하고 있다. 이 프로젝트는 외부 세계와 통신할 수 있는 디지털 임플란트를 개발하는 것이다. 

첫 단계는 신경세포의 전기화학 신호를 감지하는 것으로 한 번에 백만 뉴런을 탐지할 수 있는 정도를 목표로 하고 있다. 이 목표를 위해 브라운 대학의 과학자들은 소금 알갱이 크기의 신경 알갱이를 제작했는데, 신경세포의 신호를 탐지하는 전극을 가지고 있을 뿐만 아니라 신경세포를 자극하여 신호를 발생할 수도 있으며 모든 과정은 라디오 주파수를 이용하는 안테나를 통해 이루어진다.

마하비즈의 신경먼지는 이미 이 부분을 수행할 수 있다. 이 작은 무선 장치는 신경세포가 무엇을 하는지 탐지할 수 있고 2016년 논문을 통해 쥐를 대상으로 한 실험을 발표한 바 있다. 이 연구에 참여한 수석 연구원은 최근 일런 머스크의 바이오테크 스타트업 뉴럴링크(Neuralink)에 합류한 바 있다. 이제 마하비즈와 연구팀은 신경먼지가 외부신호를 수신하여 신경세포가 특정 신호를 발생할 수 있도록 하는 연구를 수행하고 있다. 이런 자극제(stimdust)는 현재까지 개발된 가장 작은 신경 자극기로 볼 수 있다고 말한 마하비즈는 현재 과학자들은 걷기에 필요한 정확한 신경 코드를 이해하여 마비 환자가 걷을 수 있도록 하는 방법을 기대하고 있다고 덧붙였다. 또한 외부의 신호에서 목소리를 들을 수 있게 하는 음성 언어를 이해에 관한 신경 코드를 해독하고 있다. 이처럼 신경기술은 많은 윤리적 문제를 제기할 것이다.


생각을 입력하는 장치 Thought-Powered Typing

뇌에 관심을 가진 억만장자는 머스크만이 아니다. 페이스북도 조용한 말하기(silent speech) 프로젝트를 전면적으로 추진하고 있다. 이 프로젝트를 주도하고 있는 신경과학자 마크 체빌렛은 MIT 미디어랩 회의에서 실제 직장에서 음성 비서를 사용하는 사람이 거의 없다고 하면서 “사람들은 다른 사람들 앞에서 소리 내어 입력하고 싶은 것을 말하고 싶어 하지 않는다. 대신, 그 내용을 뇌에서 직접 입력할 수 있다면 어떨까?”라고 의문을 제기했다. 그는 예비 실험에서 이것이 공상과학에서만 일어나는 일이 아님을 알 수 있었다고 하면서 우리 뇌에는 이런 용도로 이용할 수 있는 신호가 있다고 말했다. 이 생각입력(thoughts-to-type) 프로젝트는 2년 주기로 운영되는 페이스북의 첨단기술센터인 8 호동에서 진행되고 있다. 체빌렛은 2016년에 존스홉킨스에서 프로젝트에 합류했다. 따라서 2018년에는 분당 100 단어 입력을 목표로 하는 프로젝트의 성과를 볼 수 있을 것이다. 이것은 현존 뇌-기계 인터페이스 장치보다 20배 이상 빠른 것이다.


소형 뇌 Mini-brains

과학자들이 줄기세포로부터 동작하는 신경세포, 구분이 가능한 피질, 기타 구조물 등으로 성장시켜 만들어낸 이 3차원 유기물은 완전한 뇌를 흉내 낼 수 있다. 뇌 유기물을 만드는 기술은 매우 빠르게 발전하고 있다. 이번 달만 해도 과학자들이 수개월 걸리던 소형 뇌 배양 기간을 수 주로 단축시킨 바 있다. 그 결과, 2018년에는 더욱 사실적인 뇌를 만들 수 있을 것으로 보인다. 정신분열증과 같은 유전 신경장애 환자의 줄기세포를 이용해 만들어진 뇌는 발달 과정에서 어떤 것이 잘못되는지 보여줄 수 있다. 하지만 우리가 정작 기대하는 두 가지 기술은 다음과 같다. 하버드 대학의 조지 처치 연구실에서 진행된 유기물에 혈류를 공급하는 기술로 아직 발표는 되지 않았다. 이 실험실에서 성공한 뇌 혈관신생(Vascularization) 기술은 유기물이 훨씬 더 크게 자랄 수 있게 하여 현재 지름 1/4인치 크기의 소형 뇌를 완전한 크기로 만들 수도 있다. 또 다른 기술은 외부 감각기관을 연결하는 것으로 한 연구소에서는 망막을 통해 감각신호를 연결하는데 성공한 것으로 알려져 있다. 이론상으로 이 기술은 소형 뇌에 경험을 선사할 수 있다. 이제 기술은 더욱 흥미로워지고 있는 것이다.

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