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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.

 

DMZ 수색 중 폭발…군 간부 3명 부상

서부전선을 관할하는 육군 25사단 최전방 부대에서 비무장지대(DMZ) 수색 작전 중 폭발사고가 발생해 군 간부 3명이 다쳤다. 군 당국은 정확한 폭발 원인을 조사하고 있으며, 정황상 지뢰가 폭발했을 가능성이 제기되고 있다. 합동참모본부에 따르면 21일 오전 서부전선 DMZ 군사분계선(MDL) 이남 지역에서 수색 작전을 수행하던 우리 군 간부 3명이 원인을 알 수 없는 폭발로 부상을 입었다.합참 관계자는 “서부전선 비무장지대 군사분계선 이남 지점에서 작전을 수행하던 우리 군 간부 3명이 미상 폭발로 부상을 입었다”고 밝혔다.부상자 가운데 2명은 응급헬기를 이용해 국군수도병원으로 긴급 후송돼 치료를 받고 있다. 나머지 부상 간부 1명을 비롯해 당시 함께 작전을 수행했던 장병들도 국군수도병원으로 이동해 정밀 검진을 받으며 건강 상태를 확인할 예정이다.현재까지 폭발물의 정확한 종류와 원인은 확인되지 않았다. 다만 사고가 발생한 장소와 당시 진행하던 작전 등을 고려하면 지뢰가 폭발했을 가능성이 거론되고 있다.특히 이번 폭발이 북한군이 매설한 지뢰 때문인지, 우리 군이 과거 설치한 지뢰 때문인지는 아직 확인되지 않았다. DMZ 수색로를 개척하는 과정에서 지뢰가 폭발했을 가능성과 함께 북한 지역에서 발생한 폭우로 지뢰가 떠내려와 폭발했을 가능성도 제기되고 있다.북한은 ‘적대적 두 국가’를 선언한 이후 군사분계선 주변에 전술도로를 설치하고 지뢰를 매설하는 등 국경선 요새화 작업을 이어가고 있다. 이에 따라 북한군이 설치한 지뢰가 남측 지역에서 폭발했을 가능성도 조심스럽게 거론된다.남북이 군사분계선의 기준을 서로 다르게 판단하고 있는 점도 변수로 꼽힌다. 북한군이 군사분계선을 넘어 남측 지역까지 지뢰를 매설한 것으로 추정되는 정황이 확인되고 있기 때문이다.앞서 합참은 최근 DMZ 남측 일부 지역에서 지형이 달라진 것을 확인했다. 북한군이 해당 지역에 지뢰를 매설했을 가능성에 대해서는 유엔군사령부와 협의를 진행하고 있다고 밝힌 바 있다.이번 사고는 DMZ에서 지뢰에 의한 것으로 추정되는 폭발사고가 발생한 지 약 10개월 만이다. 지난해 11월 20일에도 경기 파주 서부전선 DMZ에서 폭발사고가 발생했다. 당시 지뢰 탐지 임무를 수행하던 20대 하사가 다쳤으며, 발목 골절로 추정되는 부상을 입었다.과거 북한의 지뢰 매설로 발생한 대표적인 사고로는 2015년 8월 4일 발생한 ‘목함지뢰’ 사건이 있다.당시 북한군은 군사분계선을 약 440m 넘어 우리 군 GP 인근 추진철책 통문에 목함지뢰를 매설했다. 이후 지뢰가 폭발하면서 당시 하재헌 하사는 양쪽 다리를 잃었고, 김정원 하사는 오른쪽 다리를 잃었다.군 당국은 이번 사고와 관련해 폭발 원인을 조사할 예정이다. 현재로서는 지뢰 폭발 가능성이 제기되고 있지만, 북한군이 설치한 지뢰인지 여부를 비롯해 정확한 폭발물의 종류는 확인되지 않은 상태다.