칩인류 두뇌는 곧 컴퓨터…생각으로 조종한다 > IT/과학기사 | it/science

“인류는 결국 영생을 얻게 된다. 두뇌 데이터를 통째로 다운로드하는 것을 통해.”

혁신가이자 몽상가인 일론 머스크의 꿈이 현실화하고 있다. 머스크가 소유한 뇌신경과학 스타트업 ‘뉴럴링크’가 처음으로 사람의 뇌에 칩을 직접 이식해 뇌 신호를 읽는데 성공한 것이다. 뇌 신호를 읽는다는 것은 궁극적으로는 뇌를 해독할 수 있다는 의미를 지닌다.

머스크는 지난달 29일현지시간 X옛 트위터에 “처음으로 사람에게 뉴럴링크 칩을 전날 이식했고 현재는 잘 회복하고 있다”며 “초기 결과에 따르면 뉴런신경세포의 신호인 스파이크도 감지됐다”고 밝혔다. 머스크는 이식받은 이의 신원을 밝히진 않았다. 뉴럴링크가 지난해 5월 미국 식품의약국FDA으로부터 인간 대상 임상시험 승인을 받고 사지 마비환자를 모집했다는 점을 감안할 때 첫 임상시험 대상은 중증 지체장애인인 것으로 추정된다.

이번 임상시험은 머스크가 꿈꾸고 있는 ‘뇌-컴퓨터인터페이스BCI’ 구상이 속도를 내기 시작했다는 의미를 가진다. 머스크는 사람 뇌와 컴퓨터를 연결한다는 구상을 갖고 있다. 예를 들어 뇌와 컴퓨터를 연결해 사지마비 환자가 생각하는 것만으로도 휴대전화나 컴퓨터, 주변기기를 모두 제어할 수 있도록 한다는 것이다. 머스크는 “스티븐 호킹이 속기사나 경매인보다 빠르게 의사소통할 수 있다는 것을 생각해보라”라며 “그것이 우리의 목표”라고 강조했다. 스티븐 호킹 박사는 루게릭병으로 평생 휠체어에 의지한 물리학자다.

이번에 사람 뇌에 심은 칩은 BCI를 구성하는 핵심 장치다. 머스크는 이 칩에 ‘텔레파시’란 이름을 붙였다. 무선으로 컴퓨터에 뇌 신호를 보낼 수 있어서다. 기존 BCI 칩들은 미세전극이 박힌 칩을 뇌에 꽂고, 이 전극에서 보내오는 신호를 무선이 아닌 긴 전선을 통해 수신해왔다. BCI가 정말 텔레파시처럼 물리적 연결 없이도 한 쪽에서 발생한 신호를 다른 한 쪽으로 전달할 수 있는 단계까지 도달한 것이다.

BCI 개념은 1970년대 초 첫 등장했다. 사람 뇌에는 약 860억 개의 신경세포들이 존재한다. 이 신경세포들은 시냅스로 서로 연결돼 있다. 사람이 움직이고, 무언가를 느끼고, 생각할 때마다 작은 전기 자극이 생성돼 하나의 신경세포에서 다른 신경세포로 믿을 수 없을 만큼 빠르게 전달된다. BCI는 이 체계를 해독하고 컴퓨터로 신호를 보내 사람의 뇌와 컴퓨터를 연결하는 인터페이스다.

BCI 분야는 21세기 이전에 뚜렷한 성과가 없었다. 뇌 과학이나 인지과학, 전자공학, 의학 등 BCI 구축에 필요한 학문들의 발전이 부족했기 때문이다. 21세기 들어 뇌 신경에 대한 이해가 넓어졌고, 뇌 신호를 읽는 칩의 정확도가 높아지는 등의 발전이 이뤄졌다. 침습적이나 뇌에 안전하게 칩을 박을 수 있는 의학 기술 수준도 높아졌다.



그러면서 뉴럴링크란 회사도 등장했다. 머스크가 2016년 미국 샌프란시스코에 창업한 이 회사는 BCI를 구축해 뇌와 컴퓨터 간 완전한 연결을 목표로 하고 있다. 인간의 뇌와 컴퓨터를 연결해 뇌졸증이나 척수손상, 사고 등으로 신체 일부를 쓰지 못하게 된 환자를 돕는다는 구상이다. 우울증이나 치매, 수면 장애 같은 질환의 치료도 가능할 것으로 기대된다.

머스크는 이를 뛰어넘는 생각도 갖고 있다. 인공지능AI을 활용해 뇌의 한계를 뛰어넘는 슈퍼 뇌의 구현을 꿈꾼다. 생각 만으로 배달음식을 주문하고, 인터넷을 연결해 무언가를 검색할 수 있다. 동시통역도 가능하다. 머릿속에서 즉시 한 언어를 다른 언어로 번역할 수 있기 때문이다. 머스크는 자의식 등 뇌 속 모든 데이터를 다운로드해 로봇에 이식하면 인간의 영생도 가능할 것으로 보고 있다.

뉴럴링크는 이를 실현하기 위해 동물실험부터 시작했다. 2020년 뇌에 컴퓨터 칩을 이식하고 2개월간 생활한 돼지 ‘거투르드’를 유튜브 생중계로 공개했다. 거투르드의 뇌 속에는 칩이 심겼는데, 가로 23mm, 세로 8mm 크기의 이 칩은 수집한 뇌 신호를 무선 전송할 수 있다. 앞서 유튜브에 AI 마이크로 칩을 뇌에 이식한 원숭이가 생각만으로 ‘퐁’이라는 비디오게임을 하는 영상을 공개하기도 했다.

이렇듯 동물실험에는 성과를 내놨으나 사람을 대상으로 한 임상시험은 지연돼왔다. 머스크는 2019년 기자회견에서 2020년쯤 인체 임상 시험을 계획하고 있다고 밝힌 바 있다. 결국 약 4년이 지난 후 첫 사람 대상 임상시험에 돌입한 것이다.

다만 미 FDA가 사람 대상 임상시험을 허가한 것은 머스크의 꿈보다는 의학적 목적이 크다. 이미 세계 곳곳에서 BCI의 의학적 효과가 입증되고 있다. 스위스 로잔공대 연구팀은 지난해 5월 자전거 사고로 하반신이 마비된 환자의 뇌에 칩을 심어 척수에 자극을 줬더니 다시 걷는데 성공했다는 연구결과를 국제학술지 ‘네이처’에 발표했다. 운동을 명령하는 뇌 신호가 칩에 포착되면 컴퓨터가 척수에 심은 전극에 운동 명령 신호를 보내는 원리다. BCI로 끊어진 신호를 무선으로 연결한다는 개념에서 이 기술에 ‘디지털 브릿지’라는 이름을 붙였다. 전혀 걸을 수 없던 환자에 하루에 최소 100m 가량 걷을 수 있으며 차에 타고 내리는 행동까지 수행하는 것으로 나타났다.

중국 칭화대 연구팀은 이달 29일현지시간 교통사고로 척수가 손상된 사지마비 환자의 뇌에 칩을 이식해 환자가 의수로 병을 잡을 수 있게 됐다고 밝혔다. 연구팀은 “재활치료가 이어지고 머신 러닝 알고리즘 개발이 진전되면 해당 환자는 다양한 손동작과 기능을 회복할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

뉴럴링크보다 더 빠르게 미 FDA의 임상시험 승인을 받은 기업도 있다. 빌 게이츠와 제프 베이조스가 관리하는 투자 회사의 자금 지원을 받은 호주의 스타트업 ‘싱크론’이다. 이 스타트업은 뉴로칩 ‘스텐트로드’를 개발했다. 이 칩은 심장 스텐트 시술처럼 뇌혈관에 전극을 삽입해 신호를 측정한다. 2021년 승인을 받고 사지마비 환자 10명을 대상으로 임상에 들어갔다. 마크 주커버그가 이끄는 메타페이스북 등도 BCI 기술을 3차원3D 가상세계인 메타버스에 적용하는 연구 등을 진행 중이다. 업계 거두들이 BCI 개발에 관심을 보이면서 상용화가 빨라질 수 있다는 전망도 나온다.

국내 연구팀들도 빠르게 쫓아가고 있다. 조일주 고려대 의대 교수는 뇌에 약물을 투여해 행동을 제어하고 뇌 신호까지 실시간으로 관찰하는 ‘브레인 칩’을, 임창환 한양대 바이오메디컬공학과 교수는 BCI를 기술을 이용한 의사소통 기술 등을 개발 중이다.

시장조사업체 ‘그랜드뷰리서치’에 따르면 세계 BCI 시장은 2023년 17억4000만 달러약2조3211억 원로 집계된다. 2030년까지 연평균 성장률 16.7%를 보이며 62억 달러약8조 2708억 원로 커질 전망이다.

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