김대수 KAIST 生命科學課 敎授·뉴로토브 代表
腦科學 發達로 다양한 治療法 開發
競爭力 갖추려면 制度 뒷받침 必要


‘憂鬱하다’거나 ‘幸福하다’는 것은 무슨 意味일까? 感情은 腦에서 만드는 神經 信號다. 따라서 憂鬱이나 幸福과 같은 感情은 實際로는 腦에서 神經 信號를 보내는 것으로 볼 수 있다. 傳統的인 心理學에서는 마음의 아픔을 느끼는 對象인 ‘나(self)’와 疏通하면서 治療하지만 腦科學에서는 腦와 疏通하는 데 注目한다. 腦 科學의 原理를 活用한 디지털 헬스케어 技術의 開發로 腦의 神經 信號를 읽고 調節하는 것이 可能해졌다. 腦가 만들어 내는 異常 信號를 읽어 遮斷하거나 없어진 神經 信號를 腦에 注入해 腦疾患을 治療하는 것이다.

그렇다면 腦를 읽는 技術은 언제부터 發展했을까? 1924年 獨逸의 生理學者 한스 버거는 頭皮에서 電氣信號의 波動을 發見하고 ‘腦波(EEG)’라고 명명했다. 腦의 精神 活動을 頭皮에서 測定할 수 있다는 劃期的인 發見이었다.

일론 머스크가 2016年에 세운 벤처企業 ‘뉴럴링크’는 神經 信號를 읽는 마이크로칩을 통해 생각만으로 事物을 움직이는 腦-컴퓨터 接續 技術을 開發하고 있다. 이 技術을 利用하면 四肢 痲痹 患者가 생각만으로 커서를 움직일 수 있고, 이를 利用해 컴퓨터 機器를 使用할 수 있을 것이라 期待된다.

이는 腦의 神經 信號를 컴퓨터와 實時間으로 聯動할 수 있다는 것을 意味한다. 마치 아기가 걸음마를 배우듯이 腦도 施行錯誤를 거치면서 神經 信號로 컴퓨터를 造作하여 事物을 願하는 方向으로 움직이는 것을 學習한다는 것이다.

美國 일리노이대 존 로저스 敎授 硏究팀은 比較的 넓은 腦 部位를 덮을 수 있는 柔軟나노素子를 開發했다. KAIST 이건재 김대수 敎授 硏究팀은 이 柔軟나노素子를 活用해 쥐의 腦波 信號를 읽는 아이웹(iWEBS) 技術을 開發하여 報告한 바 있다. 마치 腦와 神經으로 連結된 팔 다리를 움직이듯이 周邊의 事物들이 腦와 無線通信으로 連結되어 내 몸과 같이 움직일 수 있는 未來가 다가오고 있다.

腦를 읽는 技術 못지않게 腦를 刺戟해 治療하는 技術도 매우 重要하다. 이러한 技術은 紀元前으로 거슬러 올라간다. 古代 이집트人들은 電氣뱀長魚에게 電氣 衝擊을 받으면 痛症이 緩和된다고 믿었다. 그리스·로마 時代를 거쳐 이러한 電氣 治療는 19世紀까지 꾸준히 이어졌다. 電氣 刺戟에 依한 痛症 治療는 몸의 痛症 信號가 腦로 傳達되는 過程을 攪亂하거나 痛症 信號를 抑制하는 腦神經을 刺戟한 結果이다.

프랑스 조셉 푸리에臺 알랭 루이스 베나비 名譽敎授는 腦에 電極을 심어 直接 刺戟하는 腦深層刺戟술을 開發해 파킨슨病 治療에 適用했다. 도파민이 없어 제대로 걷지 못하는 患者의 基底核을 惱心層刺戟術로 刺戟하면 患者는 언제 그랬냐는 듯 自由롭게 움직여 모두를 놀라게 했다. 最近엔 腦에 電極을 심지 않고 腦의 一部分을 刺戟하는 技術들이 開發되고 있다. 例를 들어 超音波로 神經을 抑制하거나 刺戟하는 警두個超音波 刺戟術이 그것이다. 憂鬱症, 알츠하이머病, 腦電症, 虛血性腦損傷 治療에 試圖하고 있다.

이처럼 腦疾患을 回復할 수 있는 技術들이 開發되면서 關聯 市場도 擴大되고 있다. 2014∼2020年 디지털 헬스케어 市場은 年平均 約 39%의 높은 成長勢를 보였으며, 2020年 全 世界 市場 規模는 1525億 달러로 推定된다. 디지털 헬스케어의 未來를 앞당기기 위해서는 腦를 實時間으로 읽고 刺戟하는 裝備 開發뿐 아니라 裝備를 效果的으로 作動시키는 소프트웨어 開發도 必要하다. 이와 함께 個人 情報를 保護하고 活用할 수 있는 制度的 安全裝置도 마련되어야 한다. 腦 情報가 流出되어 無分別하게 利用되거나 脆弱한 保安 措置로 해킹을 當할 境遇 犯罪에 惡用될 素地가 있으므로 이에 徹底히 對備해야 한다. 韓國은 디지털 헬스케어 分野에서 後發 走者지만 世界的인 IT 技術 水準과 스마트 裝備에 對한 國民들의 높은 關心度를 考慮할 때 競爭力 있는 强者로 浮上할 可能性은 充分하다. 다만 디지털 헬스케어 技術은 進入障壁이 높지 않아 競爭이 甚하고 다른 IT 分野와 같이 最適의 技術만 살아남을 것이다. 디지털 헬스케어 時代를 先導하기 위해 政府 및 産學硏 協力을 통해 迅速하게 對應해야 하는 理由다.


김대수 KAIST 生命科學課 敎授·뉴로토브 代表