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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.

 

“배 위까지 올라갔다”…예인선 실종자 새 정황

부산 오륙도 앞바다에서 전복된 뒤 침몰한 예인선 티엔에스캐처호에서 사고 당시 인도네시아 선원 외에도 2명이 추가로 배 밖으로 빠져나왔던 것으로 확인됐다. 하지만 이들은 구조되지 못한 채 강한 조류에 휩쓸려간 것으로 파악됐다. 7일 국제신문 취재를 종합하면 해경은 사고 당시 현장을 지나던 컨테이너선의 목격자 진술과 CCTV 영상을 분석해 티엔에스캐처호에서 인도네시아 선원 A씨 외에 2명의 선원이 추가로 탈출했다는 사실을 확인했다.이 가운데 한 명은 사고 당시 선내에서 빠져나오지 못한 것으로 알려졌던 2등기관사로 추정되고 있다. 당초 알려진 사고 상황과 달리 2등기관사를 포함한 2명이 배에서 탈출했던 정황이 새롭게 확인된 것이다.사고 직후 A씨는 인근 상선에 의해 구조됐다. 그러나 수면 위로 올라온 나머지 2명은 구명환을 붙잡기도 전에 빠르게 이동하는 조류에 휩쓸려 내려갔다.당시 사고 해역의 조류는 3노트 이상으로 매우 빨랐던 것으로 확인됐다. 해경이 현장에 도착하기 전부터 탈출한 선원들의 표류가 이미 시작됐을 가능성이 있었던 셈이다.이 과정에서 사고 초기 CCTV 분석이 늦어진 것을 두고 수색 골든타임을 놓친 것 아니냐는 지적도 나온다. CCTV 영상은 사고 당시 선원들의 움직임과 표류 방향을 확인할 수 있는 중요한 단서였기 때문이다.인도네시아 선원 A씨는 지난 주말 실종자 가족들을 만난 자리에서 기존 증언을 바꿨다. 그는 당시 2등기관사가 자신과 함께 배에서 탈출했고, 뒤집힌 배 위에 올라갔다고 증언한 것으로 전해졌다.실종자 가족들은 A씨의 증언을 들은 뒤 해경에 CCTV 영상을 확인해 달라고 강하게 요구했다고 주장했다. 하지만 당시 해경은 수사 중이라는 입장만 반복했다는 것이 가족들의 설명이다.2등기관사의 가족은 해경의 CCTV 확인이 늦어진 점에 강한 불만을 나타냈다. 가족 측은 장관과 시장이 실종자 가족 대기실을 찾은 뒤에야 해경이 CCTV를 확인했다며 초기 대응에 문제가 있었다고 주장했다.2등기관사의 가족은 “초기에 CCTV를 분석해 표류 방향을 제대로 짚었다면 수색 방향이라도 정확하게 잡았을 것 아니냐”고 말했다. 사고 직후 확보된 영상 분석이 신속하게 이뤄졌다면 수색 과정에서 다른 결과가 나왔을 수 있다는 취지다.이에 대해 해경은 CCTV 영상 자체의 판독이 쉽지 않았다고 해명했다. 원거리에서 촬영된 영상이어서 화면 속 선원이 점처럼 보일 정도로 작았고, 이 때문에 정확한 움직임을 확인하는 데 어려움이 있었다는 설명이다.해경 관계자는 사고 당시 해역의 상황도 CCTV 분석을 늦춘 이유로 들었다. 당시 조류가 3노트 이상으로 매우 빠른 데다 파도까지 높아 영상을 분석하는 데 시간이 걸렸다고 밝혔다.이번 확인으로 사고 당시 티엔에스캐처호에서 탈출한 선원이 당초 알려진 것보다 2명 더 있었던 사실이 드러났다. 특히 이 가운데 한 명이 실종된 2등기관사로 추정되면서 사고 직후 선원들의 탈출 상황과 이후 표류 경로를 다시 확인할 필요성이 커지고 있다.실종자 가족들은 초기 CCTV 분석이 늦어진 점을 지적하며 수색 과정에 대한 의문을 제기하고 있다. 반면 해경은 영상의 판독이 어려웠고 사고 해역의 빠른 조류와 높은 파도 때문에 분석에 시간이 필요했다는 입장이다.