일론 머스크의 뉴럴링크, 인간 뇌에 최초로 칩 이식 성공

1월 29일, 일론 머스크는 자신의 소셜 미디어 플랫폼인 X(과거 트위터)에 “결과가 유망하다”라고 글을 게재했다. 과연 무슨 일일까?

일론 머스크가 공동 설립자로 이끌고 있는 뉴럴링크는 최근 최초의 ‘뇌-컴퓨터 인터페이스’(BCI: Brain–Computer Interface) 칩을 인간의 뇌에 이식시켜 화제가 되고 있다. 2016년 설립된 뉴럴링크는 8년간 위 프로젝트에 집중하며 수천 개의 뉴런의 활동을 모니터링하도록 설계된 뇌 이식 가능 컴퓨터 칩을 개발해 왔다. “텔레파시(telepathy)”라고 불리는 위 칩은 머리카락보다 가는 유연한 실에 부착된 1,024개의 전극이 포함된 작은 탐침으로 구성되어 있다. 각 전극은 뇌 뉴런의 전기적 활동을 기록하지만, 뉴런을 제어하지는 않는다.

뇌에 심는 칩, 왜 시작되는 것일까?

회사에 따르면 이는 환자가 실명이나 마비와 같은 신경 질환을 극복할 수 있도록 돕는 것이 목표라고 밝힌 바 있다. 최근 X(과거 트위터)에 글을 남긴 일론 머스크 역시 생각만으로 휴대폰이나 컴퓨터는 물론 거의 모든 기기를 제어할 수 있도록 할 수 있을 것이라고 예상하며 이에 대한 초기 사용자는 현재 팔다리를 제대로 쓰지 못하는 사람들이 될 것이라고 밝혔다. 그는 스티븐 호킹 교수가 스피드 타이피스트나 경매사보다 더 빠르게 의사소통을 할 수 있도록 하는 것이 목표라고 밝힌 바 있다.

지난 2020년에도 머스크는 공상 과학 소설을 연상시키는 뇌 칩에 대한 설명을 하며 “미래는 이상해질 것”이라고 말하며 위 칩을 통해서 건강 문제를 치료하는 것뿐만 아니라 1999년 개봉한 공상과학 영화 “매트릭스”처럼 뇌를 컴퓨터와 연결하여 마음속 깊은 곳에 있는 정보와 기억을 다운로드할 수 있도록 하고 싶다고 의견을 밝힌 바 있다. 또한 그는 사람들에게 “슈퍼 비전”을 제공하고 인간 텔레파시를 달성하여 인공지능과의 전쟁에서 인류가 승리할 수 있도록 돕고 싶다고 설명했다.

공상 과학인가, 현실인가?

머스크의 공상과학적 아이디어가 완벽히 실현 가능한 것일까? 이에 대한 짧은 대답으로 ‘현재로서는 아니요’일 것이다. 이는 현재까지 우리는 사람의 마음을 완전히 읽을 수 없기 때문이다. 우리가 인간의 뇌에서 해독할 수 있는 정보의 양은 매우 제한적이다.

미국 시카고 대학교의 신경 공학자인 기아꼬모 발레(Giacomo Valle)와 영국 임페리얼 칼리지 런던의 뇌-컴퓨터 인터페이스 연구원 후안 알바로 갈레고(Juan Alvaro Gallego) 역시 BCI가 우리의 마음을 완전히 읽는다는 것은 상상하기 어렵다고 주장한다. 이들은 이에 대한 근본적인 문제로 생각이 뇌에 어디에 어떻게 저장되는지 잘 모른다는 것이라고 주장하며 그 뒤에 숨은 신경과학을 이해하지 못하면 생각을 읽는 것은 불가능하다고 의견을 밝혔다.

현실에 기반한 BCI의 임상적 활용

머스크는 2019년 뉴럴링크의 이러한 기술을 처음 선보이며 뇌에 뉴럴링크 칩을 이식한 돼지와 원숭이를 소개한 바 있다. 특히 원숭이는 비디오 게임을 조종하곤 했다. 물론 BCI의 잠재력은 당연히 동물이 게임을 하는 것, 그 이상이다. (관련 기사 바로가기 - 뇌 임플란트 기술, 어디까지 왔나?)

갈레고는 이 기술이 척추 부상이나 락인증후군(Locked- in syndrome: 잠금 증후군이라고 불리며 환자의 의식은 온전하지만 전신 마비로 인하여 외부 자극에 반응하지 못하는 상태, 혹은 눈을 제외한 신체 부위를 움직일 수 없는 상태)으로 마비된 사람들이 의사소통할 수 있도록 돕기 위해 개발되었다고 설명하며 이들의 내부 의사소통을 컴퓨터에서 단어로 번역할 수 있다면 그들의 삶을 바꿀 수 있을 것이라고 주장한다.

BCI는 운동 피질에 있는 뉴런의 전기 신호를 기록한 다음 컴퓨터로 신호를 전송하여 텍스트로 표시하도록 설계되었다. 반면, 운동 피질은 일반적으로 사고에 관여하지 않는 것으로 알려져 있다. 대신, 말을 할 때 필요한 혀와 턱 근육의 움직임과 같이 신체에 움직이라는 명령을 내리는 곳이다. 따라서 전극이 실제로 기록하는 것은 운동 계획, 더 정확하게는 움직이거나 말하는 데 필요한 뇌의 여러 부분(감각, 언어, 인지)에서 처리되는 모든 과정의 최종 결과이다. 이는 BCI가 실제로 사용자의 생각을 기록하는 것이 아니라 손가락을 여기저기 움직이거나 다리를 움직이거나 입을 벌려 소리를 내기 위한 뇌의 계획을 기록하는 셈이다.

갈레고는 연결된 컴퓨터와 함께 복잡한 모델링을 이용하여 마비된 참가자가 분당 90자를 입력할 수 있었던 획기적인 성과를 소개하며 연구자들이 이를 통해서 글자를 그리려는 운동 피질의 의도를 읽을 수 있다는 것을 보여주었다고 설명한다.

BCI, 사람들이 다시 느끼고 걸을 수 있도록 돕는다

BCI가 가져다준 또 다른 혁신은 2016년 당시 미국 대통령이었던 버락 오바마가 네이선 코플랜드의 로봇 손과 악수하면서 전 세계에 소개된 바 있다. 교통사고로 하반신이 마비된 코플랜드는 오바마와의 악수를 마치 피부와 피부가 맞닿는 것처럼 느꼈다고 설명한다. 이러한 사례들은 전극을 사용하여 뇌에서 의도된 움직임을 기록하고 미세한 전류로 뇌를 자극하여 감각을 만들어 내고 있는 BCI의 능력을 보여주고 있다. 코플랜드의 경우, 유타 어레이라는 BCI를 뇌에 이식하여 신경계의 장애가 있는 부분의 기능을 개선한 바 있다.

뉴럴링크의 경쟁사가 만든 이 장치는 그의 감각 피질에 이식되어 로봇 손끝에 있는 센서와 연결되었다. 따라서 코플랜드가 오바마와 악수할 때 센서가 신호를 보내 감각 피질의 전극이 뇌의 ‘손’ 영역을 자극하였고 이에 따라서 코플랜드가 오바마 대통령의 손을 느낄 수 있게 해준 것이다.

최근에는 자전거 사고로 척수 손상을 입은 환자에게 뇌-척추 인터페이스를 장착하여 다시 자연스럽게 걸을 수 있음이 증명되며 이 장치가 뇌의 신호를 손상 부위 아래 척수의 운동 영역과 연결하여 부상을 치료할 수 있게 해준다는 점도 증명 되고 있다. (관련 기사 바로가기  - 뇌-척수 무선 통신으로 하반신 마비 환자가 다시 걷다)

BCI는 1990년대부터 수천 명의 파킨슨병 환자를 돕기 위해 사용되어 온 뇌심부자극술(Deep Brain Stimulation)과도 연결될 수 있다. 운동 장애를 가진 사람들을 돕기 위해서 뇌 영역에 전극을 이식하는 방법으로 치료하는 차세대 뇌심부자극술은 뇌의 특정 부위에 전기 자극을 투여하여 신경 질환의 병리학적 신호를 방해하고 파킨슨병, 뇌전증, 근긴장이상증 및 강박장애(OCD) 등 다양한 질환 치료 및 증상 개선을 꾀할 수 있는 수술법이다.

현재 어디까지 왔을까?

하지만 2024년 현재 뉴럴링크와 유타 어레이와 같은 BCI는 일회성 사례에만 사용되고 있다. BCI의 모든 임상 적용은 아직 연구 단계에 있으며, 아직 임상에서 구현되지 않았기 때문이다. 뉴럴링크는 작년 초에 미국 연방 의약품 규제 당국으로부터 인체 실험을 통한 기술 테스트 승인을 받으려고 했지만, 당국이 주요 안전 문제를 이유로 신청을 거부하며 이들의 계획이 잠시 중단된 적이 있다. FDA의 승인은 2023년 5월에 최종적으로 이루어졌다.

이 장치는 96개의 작고 유연한 프로브로 구성되어 있으며 뇌에 개별적으로 삽입해야 한다. 문제는 뇌 수술이 쉬운 수술이 아니라는 점이다. BCI를 뇌에 연결하는 데 필요한 침습적 절차가 성공적으로 진행되더라도 이식 후에도 감염이나 면역 거부 반응의 가능성은 여전히 남아 있기 때문이다. 이러한 부수적이지만 매우 중대한 문제들이 해결되지 않으면 임상 실험 성공으로 가는 길은 그저 험한 길일 수 밖에 없을 것이다.

뇌 임플란트는 ‘다양한 윤리적 문제’를 제기하고 있다

보다 장기적으로 볼 때 BCI는 연구자, 기업, 자금 지원 기관, 규제 기관, 사용자 스스로가 신중하게 고려해야 할 다양한 윤리적 문제를 제기할 수 있다. 즉, 이 기술은 새로운 도덕적 탐구 분야인 ‘신경 윤리’ 분야의 탄생을 예고하고 있는데, 이 분야의 논의는 흥미롭게도 매우 공상과학적으로 변모하고 있다.

예를 들어서, 데이터가 사람들의 생각과 관련되어 있을 때 프라이버시 침해의 결과는 어떤 식으로 정의될까? 또 이에 따른 사회적 불평등을 악화시키지 않으려면 어떻게 해야 할까? 이러한 정보가 뇌에 직접 입력될 수 있다면 어떤 일이 벌어질까? 등의 윤리적 문제가 해결되어야 하는데, 이는 수많은 공상과학 소설 및 영화에서도 다루고 있는 주제들이다. 소설이나 영화에서 경고하는 사항이 무엇인지, 또 이들의 결말로부터 무엇을 배울 수 있는지 파악하는 일도 무시할 수는 없다.

기술의 발전은 오랜 시간을 걸쳐서 완성되지만, 획기적인 발전들은 대부분 찰나에 이루어진다. 그 순간을 대비하여 현재는 다양한 윤리적 문제에 대한 가이드라인이 필요한 시점일 수 있다.