뇌와 뇌 연결 ‘브레인넷’ 시대 오나

美 듀크대, 원숭이 3마리 뇌 연결해 가상 로봇 팔 조작 성공

미국 듀크대가 개발한 ‘브레인넷(Brainet)’은 원숭이 세 마리의 뇌를 연결해 한 마리가 생각하는 것처럼 작동하는 게 핵심이다(위). 원숭이 뇌에 부착된 칩은 원숭이가 움직이거나 움직임을 생각할 때마다 뇌 신호를 읽어 전달한다(아래). 듀크대 제공

지난해 브라질 월드컵에서 교통사고로 다리가 마비된 환자에게 엑소스켈레턴(외골격) 슈트를 입혀 시축을 성공시켰던 미겔 니코렐리스 미국 듀크대 신경과학과 교수팀이 이번에는 원숭이 3마리의 뇌를 연결해 가상의 로봇 팔을 정교하게 움직이게 하는 데 성공했다. 원숭이 3마리의 뇌를 서로 연결했다는 의미로 이 시스템에는 ‘브레인넷(Brainet)’이라는 이름이 붙었다.

연구진은 사전 실험으로 쥐 3, 4마리의 뇌를 연결해 간단한 임무를 수행하게 한 뒤 그 결과를 3월 논문으로 발표했다. 실험 성공으로 브레인넷의 가능성을 확인한 연구진은 이번에 영장류에 속하는 원숭이 3마리의 뇌를 연결해 좀 더 복잡한 임무에 도전하게 했다.

먼저 원숭이 3마리의 뇌에서 움직임을 담당하는 부위에 전극을 붙였다. 이 전극은 원숭이가 몸을 움직이거나 움직이겠다고 생각할 때 발생하는 뇌의 신호를 받아들이는 역할을 맡았다. 이어서 원숭이 3마리를 서로 볼 수 없는 독립된 공간에 한 마리씩 넣고, 화면에 가상의 원숭이 팔을 띄운 뒤 원숭이들이 이 팔을 조종해 움직이는 물체를 만지는 임무를 수행하게 했다.

가상의 팔은 3차원 모든 방향으로 움직일 수 있지만, 원숭이는 동서남북 또는 상하좌우 등 2차원으로만 조종할 수 있게 했다. 원숭이 3마리가 합심해야만 가상의 팔을 움직여 임무를 수행할 수 있게 하기 위해서다.

연구진은 원숭이 중 한 마리라도 조종을 포기하거나 양보할 경우 브레인넷이 움직이지 않도록 설계했다. 또 한 원숭이가 제대로 조종하지 못하면 다른 원숭이가 조종을 도울 수 있도록 했다.

원숭이들은 7주 정도 훈련을 받자 목표물을 만지는 데 익숙한 수준까지 도달했다. 니코렐리스 교수는 “뇌와 뇌를 연결해 컴퓨터를 조작한 첫 성공 사례”라면서 “이 기술은 곧 임상시험을 할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

임창환 한양대 생체공학과 교수는 “브레인넷을 통해 장애인과 비장애인의 뇌를 연결하면 신경재활 훈련 효과를 극대화하는 데 활용할 수 있을 것”이라며 “자폐증처럼 소통에 장애가 있는 환자를 치료하는 데도 활용이 가능할 것”이라고 말했다.

연구결과는 ‘네이처’ 온라인 자매지 ‘사이언티픽 리포트’ 9일 자에 실렸다.

이우상 동아사이언스 기자 idol@donga.com