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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.

 

폭우에 잠긴 영광 백수읍, 특별재난지역 선포

지난달 말 집중호우로 큰 피해가 발생한 전남광주통합특별시 영광군 백수읍이 특별재난지역으로 선포됐다. 주택과 농경지가 침수되고 도로와 하천 등 공공시설에도 피해가 발생한 가운데 정부가 복구 지원에 나선다. 행정안전부는 지난 17일 오후 9시께 대통령 재가를 받아 영광군 백수읍을 특별재난지역으로 선포했다고 18일 밝혔다.백수읍에는 지난달 28일부터 이달 1일까지 이어진 집중호우 당시 시간당 최대 107.5㎜의 폭우가 쏟아졌다. 이 기간 누적 강수량은 579.5㎜에 달했다. 집중적으로 내린 비로 주택과 농경지가 물에 잠겼고 도로와 하천 등 공공시설에서도 피해가 발생했다.정부는 지난 11일부터 14일까지 중앙합동조사를 진행해 피해 규모를 확인했다. 조사 결과 백수읍의 피해액이 특별재난지역 선포 기준을 충족한 것으로 나타났다.읍·면·동 단위 지역은 해당 시·군·구의 특별재난지역 선포 기준 가운데 10분의 1을 넘는 피해가 발생하면 특별재난지역으로 지정할 수 있다. 영광군의 경우 백수읍에서 발생한 피해액이 8억2500만원을 넘어 해당 기준을 충족했다.특별재난지역으로 지정되면서 복구에 필요한 지원도 확대된다. 지방정부가 부담해야 하는 복구비 가운데 일부를 국가가 추가로 지원할 수 있게 된다.피해를 입은 주민들은 일반재난지역에 적용되는 재난지원금과 국세·지방세 납부 유예 등의 지원에 더해 특별재난지역에 적용되는 추가 지원도 받을 수 있다.전기요금과 도시가스·지역난방요금 감면을 비롯해 유·무선 통신요금 감면, TV 수신료 면제 등이 대표적이다. 특별재난지역에 적용되는 간접지원은 모두 13개 항목이다.건강보험료도 일정 기간 경감된다. 재난지원금 수급자와 소상공인은 건강보험료를 3개월 동안 30~50% 경감받을 수 있다. 인적·물적 피해가 함께 발생한 경우에는 최대 6개월까지 경감 혜택이 적용된다.피해 주민들의 병역 관련 부담도 줄어든다. 특별재난지역 주민은 해당 연도에 남아 있는 병력동원훈련과 예비군훈련을 면제받을 수 있다.이번 특별재난지역 선포는 집중호우로 피해를 입은 백수읍 주민들의 복구 부담을 덜기 위한 조치다. 정부는 복구에 필요한 지원과 함께 주민들이 일상으로 돌아갈 수 있도록 후속 조치도 진행할 계획이다.윤호중 행안부 장관은 이번 호우로 피해를 입은 주민과 지역을 빠짐없이 지원하기 위해 특별재난지역 선포를 추진했다며 신속하게 복구계획을 세우고 피해복구 예산을 집행해 주민들이 하루빨리 일상을 회복할 수 있도록 하겠다고 밝혔다.