뇌에 칩 심어 문장 쓰고 로봇 팔 움직인다…실제로 환자 치료

중국의 한 척추손상 환자가 BCI 기기 ‘네오’를 시연하고 있다. 푸단대 제공

뇌 신호를 읽어 마비된 손을 움직이고, 머릿속으로 말하려는 문장을 문자와 음성으로 바꾸는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)가 임상시험을 넘어 실제 진료 현장에 투입되기 시작했다. 생각만으로 컴퓨터를 조작하는 연구 단계에서 벗어나 상용 승인을 받은 의료기기를 환자에게 이식하는 단계로 접어든 것이다.

중국 상하이 푸단대 부속 화산병원 의료진은 최근 척수손상 환자에게 BCI 기기 ‘네오(NEO)’를 이식했다. 지난 3월 중국 국가약품감독관리국이 판매를 승인한 뒤 이뤄진 시술이다. 상용화 승인을 받은 이식형 BCI가 실제 환자에게 적용된 세계 첫 사례다. 수술 중 측정한 뇌 신호는 안정적으로 수집됐고 환자의 생체징후도 안정적인 상태로 알려졌다.

◇ 척수손상·루게릭병 환자 겨냥

BCI는 뇌에서 발생하는 전기·자기 신호를 측정한 뒤 인공지능(AI)으로 분석해 문자나 기계 명령으로 바꾸는 기술이다. 척수손상이나 루게릭병 등으로 몸을 움직이거나 말하기 어려운 환자가 주요 대상이다. 그동안 통제된 연구 환경에서 가능성을 확인하는 데 그쳤지만 최근에는 장기간 재택 사용과 의료기기 상용화를 겨냥한 경쟁이 본격화하고 있다.

기술 경쟁의 선두에는 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)가 설립한 뉴럴링크가 있다. 뉴럴링크는 머리카락보다 가는 전극을 뇌 조직에 삽입해 개별 신경세포의 신호를 읽는다. 공개된 자료를 기준으로 올해 초까지 21명이 기기를 이식받았다. 참가자들은 생각만으로 컴퓨터 커서를 움직이고 인터넷을 이용하거나 게임을 했다. 최근에는 보조 로봇팔을 움직여 음식을 먹도록 돕는 시험과 뇌의 언어 관련 신호를 문자·음성으로 바꾸는 임상도 진행하고 있다.

경쟁사 패러드로믹스도 지난달 미국 미시간대병원에서 무선 BCI ‘커넥서스’를 운동신경질환 환자에게 장기간 이식했다. 커넥서스는 421개 미세전극으로 개별 뉴런의 신호를 포착하고 가슴 부위에 심은 송신기를 통해 외부 기기로 데이터를 보낸다. 연구진은 환자가 말하려 할 때 발생하는 뇌 신호를 문자나 합성음성으로 바꾸고 컴퓨터를 조작할 수 있는지 평가한다.

대학 연구진도 BCI를 환자의 일상으로 옮기고 있다. 미국 UC데이비스 연구팀은 루게릭병으로 말을 거의 할 수 없게 된 환자가 연구진의 도움 없이 집에서 BCI를 이용한 결과를 지난달 국제학술지 ‘네이처 메디신’에 공개했다. 환자는 약 2년 동안 3800시간 넘게 장치를 사용해 18만3000개 이상의 문장을 만들었다. 평균 의사소통 속도는 분당 56단어였으며 이메일과 인터넷, 업무용 컴퓨터도 직접 이용했다.

◇ 커지는 ‘생각의 프라이버시’ 논의

BCI를 두고 ‘생각을 읽는 기술’이라는 표현이 쓰이지만 현재 기술로 사람의 내밀한 생각을 자유롭게 문장으로 꺼낼 수 있는 것은 아니다. 브레인투쿼티는 사람이 문장을 기억해 손으로 입력하는 과정에서 발생한 뇌 신호를 해독했다. 침습형 언어 BCI도 환자가 실제로 말하거나 말하려고 시도할 때 생기는 신호를 읽는다.

AI가 불완전한 뇌 신호를 자연스러운 문장으로 보정하는 과정에서도 문제가 생길 수 있다. 언어모델은 신호가 불명확할 때 사용자가 의도하지 않은 그럴듯한 문장을 만들어낼 가능성이 있다. 약 이름이나 숫자, ‘예·아니요’처럼 정확성이 중요한 의사소통에서는 문장의 자연스러움보다 실제 의도를 얼마나 충실히 반영하는지가 중요하다.

BCI가 환자의 일상으로 들어오면서 뇌 데이터 보호 문제도 커지고 있다. BCI가 직접 수집하는 것은 머릿속 생각 자체가 아니라 뇌파와 신경세포의 전기신호다. 하지만 AI 분석이 결합되면 감정과 집중도, 행동 의도, 질병 가능성 등 민감한 정신 상태를 추론할 수 있다. 해외에서는 규제 논의가 앞서가고 있다. 미국 콜로라도주는 2024년 신경데이터를 개인정보 보호 대상에 포함했다. 규제를 서두르기보다 데이터 축적과 기술 검증을 우선해야 한다는 목소리도 나온다. 임창환 한양대 바이오메디컬공학과 교수는 “아직은 데이터를 확보해 기술을 키워야 하는 시점”이라고 말했다.

이영애 기자 0ae@hankyung.com