“살아본 곳 중에선 버지니아 비치가 제일 좋았어요.”
“커피 한 잔 마시고 싶네요.”
전신마비를 앓고 있는 두 환자가 손가락 하나 움직이지 않고 이런 대화를 문자 채팅으로 나눴다. 한 명은 루게릭병을 앓고 있는 30대 남성, 또 다른 한 명은 척수 손상으로 어깨 아래를 쓰지 못하는 40대 남성이다.
이들이 ‘뇌-컴퓨터 인터페이스(Brain-Computer Interface·BCI)’ 기술을 통해 온라인 채팅에 성공했다고 미국 연구팀 브레인게이트(Brain Gate)가 지난 16일 밝혔다. BCI는 뇌에 작은 칩을 심고, 머릿속 뇌 신호에 따라 컴퓨터 바다이야기슬롯 등 외부 기기를 제어하는 첨단 기술이다. 두 전신마비 환자가 머릿속 생각만으로 키보드를 제어해 대화에 성공한 것이다.



그래픽=이철원


◇전신마비 환자, 생각만으로 채팅
두 환자는 각자 뇌에 작은 칩을 바다이야기프로그램 이식하는 수술을 했다. 이 칩은 손가락 운동을 제어하는 운동 피질에 이식돼 뉴런의 전기 신호를 실시간으로 포착한다. 두 환자는 컴퓨터 화면에 나타난 키보드를 보며 머릿속으로 글자를 입력하는 훈련을 진행했다. 어떤 키를 누를지 생각하면, 머릿속 칩이 뇌 신호를 읽고 컴퓨터로 보낸다. 컴퓨터는 인공지능(AI)을 활용해 환자가 누르려는 키를 분석하고 모니터에 바다이야기pc버전다운 글자를 출력한다. 두 환자가 입력한 대화의 오타율은 불과 1.6%밖에 되지 않았다. 속도는 1분당 110자(22단어) 수준이다. 우리가 스마트폰으로 메시지를 보낼 때와 거의 차이가 없는 속도다.
◇BCI 기술 경쟁 치열
사실 BCI 기술은 100여 년 전부터 과학자들이 연구해 온 기술이다. 1920년대 독일 과학자 한스 릴게임몰메가 베르거가 뇌에서 나오는 전기 신호인 뇌파를 발견하고, 이를 토대로 두뇌 활동을 기록하면서 BCI 연구가 시작됐다. 1973년 자크 비달 UCLA 교수가 BCI라는 용어를 처음 썼다.
역사상 첫 번째 BCI 이식 수술이 이뤄진 것은 1998년이다. 당시 에모리대 교수였던 필립 케네디가 뇌졸중으로 전신마비를 겪고 있는 환자 뇌에 칩을 심었다. 황금성슬롯 환자는 이후 수개월 훈련 끝에 컴퓨터 마우스 커서를 생각만으로 움직일 수 있었다.
이번 뇌파 채팅 연구를 진행한 브레인게이트도 2010년대 초반부터 BCI 연구를 거듭해온 전설적인 연구팀으로 꼽힌다. 이들은 앞서 2012년에도 뇌졸중 환자 뇌에 칩을 심고, 로봇 팔을 제어해 커피를 마시는 데 성공한 사례를 발표한 바 있다.
2016년은 일론 머스크가 BCI 기업 뉴럴링크를 설립한 해다. 뉴럴링크는 사지마비 환자들의 두개골에 동전 크기의 구멍을 낸 뒤 전극을 뇌 표면에 붙이거나 뇌 깊숙이 삽입해 신경세포와 컴퓨터를 연결했다. 이를 통해 키보드나 태블릿 PC를 제어할 수 있음을 보여줬다. 2024년엔 BCI 수술을 한 사지마비 환자가 밤새 PC 게임을 즐기는 모습도 공개했다. 최근엔 시력을 잃은 이들의 시각 피질을 자극해 앞을 볼 수 있게 해주는 장치인 ‘블라인드사이트’ 등에 대한 상표 출원도 신청했다.
◇대량 생산, 상용화 임박
상용화도 눈앞으로 다가오고 있다. 뉴럴링크는 올해 안에 BCI 기기 대량 생산을 시작하고, 이를 통해 2032년까지 연간 2만명에게 BCI 기기를 이식하겠다는 계획이다. 환자들을 위한 BCI 대형 클리닉 병원 5곳도 함께 운영한다고 한다.
중국도 국가 차원에서 BCI 기술 육성을 전폭적으로 지지하고 있다. 상용화 속도가 미국보다 한발 빠르다. 지난 14일 중국 국가약품감독관리국은 상하이의 BCI 기업 ‘뉴라클(Neuracle)’이 개발한 ‘침습형 BCI 손 운동 기능 보상 시스템’에 대한 혁신 제품 등록 신청을 세계 최초로 승인했다. 해당 기기의 칩을 뇌에 이식하고 로봇 장갑을 끼면, 사지마비 환자도 사물을 쥐거나 옮길 수 있다.
우리나라도 뒤늦게나마 BCI 기술 확보를 위해 뛰고 있다. 정부는 최근 BCI 기술을 국가 전략 과제 ‘K-문샷’으로 낙점하고, 4500억원가량의 사업비를 책정했다. 국내 기업 중에선 ‘와이브레인’이 조일주 고려대 교수팀과 함께 BCI 기술 기반 진단·치료용 의료 기기를 개발하고 있다. 두개골을 살짝 열고 뇌표면에 그물망 같은 전극을 얹는 ‘부분침습형’을 고도화한다는 목표다.