차세대 BCI 기술, 파킨슨병 치료 새 장 여나…인브레인·메이요 클리닉, '지능형 DBS' 임상 돌입
스페인의 BCI 기술 스타트업 인브레인 뉴로일렉트로닉스가 미국 최고의 의료기관인 메이요 클리닉과 협력하여, 기존의 심부 뇌 자극술(DBS)에 자사의 그래핀 기반 BCI 기술을 접목함으로써 파킨슨병 증상을 실시간으로 감지하고 치료를 자동 조절하는 '지능형 폐쇄 루프 시스템'의 안전성과 유효성을 검증하는 세계 최초의 인체 임상시험에 착수합니다.
핵심 협력: 스페인의 BCI 기업 '인브레인'과 미국의 '메이요 클리닉'이 파킨슨병 환자를 대상으로 BCI 기술을 결합한 차세대 심부 뇌 자극술(DBS) 임상시험을 공동으로 진행합니다.
혁신 기술: 기존 백금 전극보다 신호 감지 능력이 월등히 뛰어난 '그래핀' 소재의 BCI를 활용, 뇌의 미세 신호를 정밀하게 해독하여 개인 맞춤형 치료를 구현하는 것을 목표로 합니다.
지능형 치료: 이 기술은 뇌 신호를 실시간으로 모니터링하여 필요할 때만 자극을 가하는 '폐쇄 루프(Closed-loop)' 방식으로, 기존 DBS의 부작용을 최소화하고 치료 효과를 극대화할 것으로 기대됩니다.
파킨슨병 정복 향한 새로운 도전: BCI와 DBS의 만남
파킨슨병은 뇌의 특정 신경세포가 소실되면서 발생하는 퇴행성 뇌 질환으로, 떨림, 경직 등의 운동 장애를 유발합니다. 현재 표준 치료법 중 하나는 뇌 깊은 곳에 전극을 심어 전기 자극을 가하는 심부 뇌 자극술(DBS)이지만, 이는 환자의 상태 변화와 무관하게 지속적인 자극을 가해 부작용을 유발하기도 합니다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 스페인의 인브레인(Inbrain Neuroelectronics)과 미국의 메이요 클리닉이 손을 잡았습니다. 양측은 인브레인의 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술을 기존 메드트로닉사의 표준 DBS 시스템과 결합하는 첫 인체 임상시험을 2024년 하반기부터 시작할 계획이라고 밝혔습니다. 이번 임상의 목표는 BCI가 뇌 신호를 얼마나 안전하고 정확하게 읽어내는지를 검증하고, 이를 통해 궁극적으로 지능형 치료 시스템을 구축하는 것입니다.
'그래핀' 전극, 뇌의 목소리를 듣는 기술의 혁신
이번 임상시험의 핵심 기술은 인브레인이 개발한 '그래핀' 기반 BCI에 있습니다. 현재 사용되는 대부분의 DBS 전극은 백금-이리듐 합금으로 만들어져 신호 감지에 한계가 있었습니다. 하지만 '꿈의 신소재'로 불리는 그래핀은 원자 한 층 두께로 매우 얇고 유연하며, 전기 전도성이 뛰어나 뇌의 미세한 신경 신호를 훨씬 더 높은 해상도로 감지할 수 있습니다. 이는 마치 시끄러운 콘서트홀에서 하나의 마이크로 소리를 듣는 것과 수천 개의 고성능 마이크로 각각의 소리를 정밀하게 구분해 듣는 것의 차이와 같습니다. 인브레인의 BCI는 뇌의 활동을 정밀하게 '듣는(Decoding)' 역할을 수행함으로써, 파킨슨병 증상과 관련된 특정 뇌 신호(바이오마커)를 실시간으로 포착할 수 있는 기반을 마련합니다.
일방적 자극에서 양방향 소통으로: '폐쇄 루프' 시스템의 원리
현재의 DBS는 의사가 설정한 값에 따라 뇌에 일방적으로 전기 자극을 보내는 '개방 루프(Open-loop)' 방식입니다. 하지만 인브레인과 메이요 클리닉이 구현하려는 것은 뇌와 시스템이 실시간으로 소통하는 '폐쇄 루프(Closed-loop)' 방식입니다. 시스템의 작동 원리는 다음과 같습니다. 먼저 인브레인의 그래핀 BCI가 뇌 신호를 지속적으로 '듣고' 있다가, 떨림이나 경직 같은 파킨슨병 증상이 나타나려는 신호를 감지합니다. 그러면 BCI가 DBS 시스템에 신호를 보내 필요한 만큼만 정확한 전기 자극을 '말하게(Stimulating)' 합니다. 이후 증상 관련 뇌 신호가 사라지면 자극은 자동으로 멈추거나 줄어듭니다. 이러한 양방향 소통을 통해 불필요한 자극을 없애고 언어 장애나 기분 변화 같은 부작용을 최소화하면서 치료 효과는 극대화할 수 있습니다.
맞춤형 신경 조절 시대의 서막: 파킨슨병 치료의 미래
이번 임상시험의 성공은 단순히 새로운 의료기기의 등장을 넘어, '개인 맞춤형 지능형 신경 조절' 시대의 본격적인 시작을 의미합니다. 환자 개개인의 실시간 뇌 상태에 맞춰 치료 강도와 시점을 능동적으로 조절하는 패러다임의 전환을 예고하기 때문입니다. 인브레인과 메이요 클리닉의 도전이 성공할 경우, 이 폐쇄 루프 기술은 파킨슨병뿐만 아니라 간질, 우울증, 만성 통증 등 DBS가 적용되는 다른 여러 신경계 질환 치료에도 혁신을 가져올 잠재력을 지니고 있습니다. 정해진 프로그램에 의존하던 기존 방식에서 벗어나, 뇌와 직접 소통하며 최적의 솔루션을 찾아가는 새로운 치료법이 파킨슨병 환자들에게 새로운 희망이 될 수 있을지 귀추가 주목됩니다.
