ALS 환자, 뇌 삽입 기기로 의사소통을…

근위축성 측삭경화증 ALS를 앓고 전신 근육이 움직이지 않게 되어 버린 남성에 뇌 신호를 읽어내는 기기를 삽입하고 의사소통을 실시할 수 있게 됐다는 보도가 나왔다.

ALS 환자 뇌에 신호를 읽는 기기를 삽입하는 실험을 한 곳은 독일 에버하르트칼대학 연구팀. 연구팀은 2018년 ALS를 앓던 32세 남성 동의를 받아 침습적 임플란트 수술을 실시했다. ALS는 근육 제어를 맡는 1차 운동 뉴런과 2차 운동 뉴런이 변성, 소실해가는 원인 불명 질환으로 인공호흡 등을 이용하지 않으면 보통 2∼5년이면 사망하는 진행 속도가 특징이다. 진행 중기 환자는 들을 수는 있어도 목소리는 낼 수 없기 때문에 의사소통은 시선 추적 카메라로 화면상 문자에 커서를 맞추는 방법을 주로 이용한다. 이번 실험에 참가한 남성도 같은 방법으로 임플란트 수술을 희망한다는 의사 표시를 해 실제로 서면에 기입한 건 아내와 여동생이었다고 한다.

연구팀은 뇌 운동을 제어하는 부위에 종횡 3.2mm 전극 어레이 2개를 삽입했다. 남성이 손, 발, 머리, 눈 등을 움직이려고 할 때 전극 어레이에 흐르는 신호에 예나 아니오를 대응시키는 실험을 감행했지만 전극 어레이에 흐르는 신호에 일관성이 없었기 때문에 한 달 가까이 되어도 실패가 계속됐다. 하지만 전극 어레이에 흐르는 신호 페이스는 의도적으로 바뀐다는 점을 알게 된 연구팀은 전극 어레이에 흐르는 신호 페이스를 읽고 페이스에 따른 피치 소리를 흘리는 기기를 접속해 예라면 높은 피치 소리를, 아니오라면 낮은 피치 소리를 내는 형태로 의사 표시가 가능하게 됐다.

이 시스템을 계속 사용한 남성은 3주일 뒤에는 단어나 문자에 대해 예나 아니오 의사 표시를 반복하는 수법으로 간병인에게 위치를 이동시켜줬으면 좋겠다는 의도를 밝힐 수 있었다고 한다. 그리고 1년 뒤에는 1분에 1문자 속도로 문자를 선택해 여러 문장을 만드는데 성공했다.

다만 정밀도에 대해선 어려움이 있어 예, 아니오 판별에 필요한 피치 제어에 성공한 건 135일 중 107일 그러니까 80%다. 의미 있는 문장을 작성할 수 있었던 건 44인, 32% 뿐이었다. 피치 제어나 의미 있는 문장 작성에 성공한 날과 실패한 날이 있는지에 대해선 본인과 의사소통이 곤란하기 때문에 추측할 수밖에 없지만 연구팀은 매일 해야 하는 신호 판독기 최적화에 실패했다는 이유도 생각하고 있다.

비침습성 기기를 이용해 뇌 신호를 읽어내는 연구는 존재하지만 피험자가 문장을 형성할 수 있도록 됐다는 것까지 이른 연구는 이제껏 존재하지 않았다. 이번 연구에 참여한 남성은 문장을 형성하는 능력이 저하되고 있어 최근에는 오직 질문에 대해 예나 아니오만 답변하는 형식 의사 표시 밖에 하고 있지 않다. 연구팀은 앞으로 연구를 다른 ALS 환자를 대상으로 할 계획을 세우고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.