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뇌에 심는 IoT…세계 어디서든 신경세포 조절

 국내 연구진이 전 세계 어디서든 인터넷을 통해 뇌 신경세포를 정밀하게 조절하고 약물을 전달할 수 있는 혁신적인 무선 이식 장치를 선보였다. KAIST 정재웅 교수팀과 연세대 의대 김화영 교수팀은 사물인터넷(IoT) 기술을 접목해 실험동물의 행동 제약 없이 장기간 뇌 기능을 연구할 수 있는 플랫폼을 구축했다고 밝혔다. 이번 성과는 복잡한 유선 장비나 근거리 조작의 한계를 극복하며 중독 및 퇴행성 뇌 질환 연구의 새로운 지평을 열었다는 평가를 받는다.

 

기존의 뇌 연구는 동물의 머리에 수많은 선을 연결해야 했기에 자연스러운 움직임을 관찰하는 데 한계가 뚜렷했다. 무선 장치가 도입된 이후에도 연구자가 실험실 인근에서 직접 조작해야 하는 거리상의 제약이 뒤따랐다. 그러나 연구팀은 장치를 인터넷망에 직접 연결함으로써 이러한 물리적 장벽을 완전히 제거했다. 실제로 미국 시카고의 연구자가 한국 대전에 위치한 실험용 쥐의 뇌 장치를 실시간으로 제어하는 데 성공하며 국가 간 경계를 넘나드는 안정적인 작동 성능을 입증했다.

 


이 장치는 각설탕 정도의 초소형 크기임에도 불구하고 첨단 기술이 집약되어 있다. 내부에는 뇌의 특정 부위에 약물을 투여하는 미세 유체 시스템과 신경세포를 빛으로 자극하는 마이크로 LED가 탑재됐다. 연구자는 실험실에 출근하지 않고도 스마트폰이나 컴퓨터를 통해 예약된 시간에 맞춰 약물을 주입하거나 빛 자극을 가할 수 있다. 이는 연구자의 존재 자체가 동물에게 스트레스를 주어 실험 결과를 왜곡하는 현상을 원천적으로 차단하는 효과를 거뒀다.

 

장기 실험의 고질적 문제였던 약물 보충 방식도 획기적으로 개선됐다. 연구팀은 자석을 이용한 탈부착식 약물 저장소를 설계하여, 약물이 소진되더라도 추가적인 수술 없이 간편하게 저장소를 교체하거나 보충할 수 있도록 했다. 덕분에 한 번의 이식으로도 수개월에 걸친 반복 실험이 가능해졌으며, 이는 뇌 회로와 행동 변화를 장기간 추적해야 하는 우울증이나 치매 연구에 최적화된 환경을 제공한다.

 


실제 동물 실험 결과는 이 장치의 실무적 가치를 뒷받침한다. 연구팀이 쥐의 뇌에 코카인을 투여한 뒤 특정 신경세포에 빛 자극을 가하자, 중독으로 인한 이상 행동 반응이 즉각적으로 억제되는 현상이 확인됐다. 약물 전달과 빛 자극을 동시에 활용하는 복합 뇌 회로 연구의 가능성을 실증한 셈이다. 이러한 기술은 향후 인공지능(AI)과 결합하여 환자의 뇌 상태를 실시간 감지하고 필요한 시점에 자동으로 치료 자극을 주는 지능형 의료기기로 진화할 전망이다.

 

연구진은 이번 기술이 단순한 연구 도구를 넘어 뇌공학의 패러다임을 바꾸는 IoT 플랫폼이 될 것이라고 강조했다. 정재웅 교수는 장기적이고 반복적인 원격 실험이 가능해진 만큼 뇌 질환 진단과 치료를 위한 이식형 의료기기 개발에 박차를 가하겠다고 설명했다. 김화영 교수 역시 다양한 질환 모델에서 뇌 회로와 행동 사이의 인과관계를 규명하는 핵심 도구가 될 것이라며 기대감을 내비쳤다.

 

인천 상가 흉기 난동에 8명 부상

 인천의 한 복합 상가 건물에서 50대 남성이 흉기를 휘둘러 이용객 8명이 다치는 사건이 발생했다. 부상자 가운데 20대 여성 1명은 심정지 상태로 병원에 이송됐다. 용의자는 현장에 있던 상인과 이용객들에게 제압된 뒤 경찰에 넘겨졌다. 특히 용의자가 과거 살인미수 혐의로 징역형을 선고받고 전자발찌를 착용한 상태였던 것으로 파악되면서 전자감독 대상자 관리 체계에 대한 점검 필요성도 제기됐다.인천 남동경찰서는 13일 흉기 난동을 벌여 상가 이용객 8명을 다치게 한 혐의로 50대 남성 A씨를 체포해 조사하고 있다고 밝혔다. 경찰에 따르면 A씨는 이날 오후 1시 40분쯤 인천시 남동구 구월동의 한 복합 상가 건물에서 흉기를 휘둘렀다. 부상자들은 건물 곳곳에서 발견됐다. 2층에 있던 20대 여성 B씨는 심정지 상태로 병원에 이송됐다. 지하 1층에서는 40대 여성 1명이 다쳤으며, 2층에서는 30대 남성을 포함한 5명이 부상을 입었다. 3층에서도 50대 여성 1명이 등과 어깨 부위 등을 찔려 병원으로 옮겨졌다. 피해자들은 대부분 점심 식사를 하던 중 갑작스럽게 공격을 당한 것으로 알려졌다.A씨는 건물 지상 1층에서 엘리베이터를 이용해 식당들이 모여 있는 2층으로 올라간 뒤 에스컬레이터를 따라 이동하면서 흉기를 휘두른 것으로 파악됐다. 현장에 있던 상인과 이용객들이 A씨의 범행을 막기 위해 나섰고, 이 과정에서 A씨는 제압됐다. 목격자들은 A씨가 양손에 흉기를 묶은 듯한 상태로 이동하면서 마주치는 사람들을 공격했다고 전했다.최초 신고자로 알려진 30대 나모씨는 당시 상황에 대해 “키 165㎝ 정도 되는 50대로 보이는 남성이 이동하면서 보이는 사람을 향해 흉기로 찌르려 했다”며 “흉기를 양손에 묶고 범행했다”고 설명했다. 나씨는 다른 남성 2명과 함께 의자를 이용해 A씨를 제압한 뒤 현장에 출동한 경찰에 인계한 것으로 전해졌다.A씨는 이용객들이 범행을 저지하자 다른 공격 대상을 찾으려 했으며, 인근 가게와 여자 화장실 방향으로 이동하기도 한 것으로 알려졌다. 나씨는 “A씨가 특별히 소리를 지르며 위협하거나 하진 않고 아무 말 없이 범행했다”고 말했다. 갑작스럽게 벌어진 공격에 상가 이용객들은 긴급히 대피했고, 현장에는 경찰과 소방 관계자들이 출동해 부상자 구조와 사건 수습에 나섰다.경찰 조사 과정에서는 A씨의 과거 범죄 이력과 전자감독 대상자였다는 사실도 확인됐다. A씨는 과거 살인미수 혐의로 징역 4년을 선고받고 복역한 것으로 전해졌다. 2015년 2월 25일 인천 자택에서 재결합을 거부한다는 이유로 40대 전처를 흉기로 찔러 살해하려 한 혐의로 기소된 사건이다. 당시 재판부는 A씨에게 다수의 폭력 범죄 전력이 있다는 점 등을 고려해 출소 후 10년간 전자발찌를 부착하도록 명령했다.A씨는 앞서 2005년 살인미수 혐의로, 2008년에는 폭력행위 등 처벌에 관한 법률 위반 혐의로 각각 징역형의 집행유예를 선고받은 전력이 있는 것으로 알려졌다. 이후 복역을 마친 A씨는 2029년 2월까지 전자발찌 부착 대상이었으며, 매일 자정부터 오전 6시까지 주거지 밖으로 나가지 않아야 하는 준수 사항도 적용받았다.그러나 A씨는 전자발찌를 착용하던 2021년 1월부터 5월 사이 외출 제한 시간을 네 차례 위반해 무단으로 주거지를 벗어난 혐의로 재판에 넘겨졌다. 이 사건과 관련해 2022년 벌금 300만원을 선고받은 것으로 전해졌다. 이번 흉기 난동 당시에도 A씨는 전자발찌를 착용하고 있었던 것으로 파악됐다.A씨는 최근에도 흉기 소지 혐의로 경찰에 입건된 이력이 있었다. 지난달 인천 계양구의 한 병원 앞에서 1인 시위를 하면서 흉기를 소지한 혐의다. A씨는 해당 병원에서 치료받은 무좀 증상이 나아지지 않았다는 이유로 시위를 벌인 것으로 알려졌다. 법무부는 이 사건과 관련해 A씨가 흉기를 이용해 푯말에 구멍을 뚫는 행위를 했다고 설명했다.법무부는 이날 입장문을 내고 전자감독 대상자의 흉기 난동으로 시민들에게 피해가 발생한 데 대해 사과했다. 법무부는 “전자감독 대상자의 흉기 난동 사건으로 국민 여러분께 큰 심려를 끼쳐드린 점에 대해 깊이 사과드린다”며 “전자감독 지도감독 체계를 전면 재점검하고, 필요한 제도 개선과 보완 대책을 신속히 마련하겠다”고 밝혔다. 법무부에 따르면 A씨는 2019년 전자감독이 시작된 이후 지도·감독에 순응하면서 정신과 치료를 지속적으로 받아왔다. 이후 재범 등은 없었던 것으로 파악됐지만, 최근 갈등이 있었던 병원 앞에서 1인 시위를 벌이는 과정에서 흉기를 소지한 혐의로 입건됐다. 법무부는 A씨가 정신질환 증상 완화를 위한 상담도 받고 있었다고 설명했다.범행 당일 A씨의 행적과 관련해서는 오전에 외부 전문가와 중독 상담을 진행했고, 보호관찰관으로부터 정신질환 치료약을 복용한 사실을 확인받은 것으로 전해졌다. A씨는 이날 오전 10시쯤 상담을 받은 뒤 보호관찰관과 점심 식사를 함께했으며, 낮 12시 30분쯤까지 보호관찰관과 함께 있었던 것으로 파악됐다. 이후 약 1시간여 만에 상가에서 흉기 난동을 벌인 것이다.김종철 경찰청장 직무대행은 이날 오후 사건 현장을 찾아 피해 상황을 살펴본 뒤 정확한 범행 동기와 사건 경위를 신속하고 철저하게 규명하라고 지시했다. 김 대행은 “이번 사건으로 큰 피해를 본 시민들께 위로의 말씀과 함께 조속한 회복을 기원한다”며 “위험을 무릅쓰고 용감하게 피의자 제압해 준 시민들께도 감사하다”고 밝혔다.경찰은 다중이용시설을 중심으로 순찰을 강화하고 온라인상 관련 동향을 살펴 추가 피해와 모방 범죄를 예방할 방침이다. 김 대행은 가시적인 순찰과 사이버 모니터링을 통해 2차 피해를 막는 데 힘쓰겠다고 설명했다. 또한 사건 피해자들에게 전담 경찰관을 일대일로 연결하고 법률·심리·경제적 지원을 제공해 일상으로 복귀할 수 있도록 돕겠다고 밝혔다.경찰은 A씨와 상가 이용객 등을 상대로 구체적인 범행 경위와 동기를 조사하고 있다. 이번 사건으로 다수의 시민이 다친 가운데, 전자감독 대상자의 관리와 감독이 적절하게 이뤄졌는지, 위험 징후가 사전에 확인됐는지에 대해서도 관심이 쏠리고 있다. 법무부가 전자감독 체계를 전면 재점검하겠다고 밝힌 만큼, 향후 조사 결과와 제도 개선 방안이 주목된다.