기적! 하반신 마비 환자 걷다 <뇌-척수 인터페이스(BSI)>

 

 

 12년 만에 마비 환자 얀이 다시 걸었다

무선 통신으로 인한 신경 회복 및 재활의

미래 스위스 로잔 연방 공과대학교

 앙리 로라흐 교수가

이끄는 국제 연구팀은 최근 뇌와 척수 사이의 통신을

복원할 수 있는 뇌-척수 인터페이스(BSI)를 개발하였다.

지난 7일, 국제 학술지 네이처 메디슨지에는

스위스 로잔 연방 공과대학교 연구진이

세 명의 척추마비 환자를 대상으로 한 실험에 성공했다

 

 

이들은 건강한 인간이 걷기 등의

동작을 할 때 뇌로부터 받는 신호를 모방해,

척추마비 환자들에게도 이와

동일한 자극을 줄 수 있는 장치를 만들었다.

척추 손상 후 뇌의 명령이 신경에 도달할 수 없는 대신,

척수에 이식한 장치로

신경세포에 직접적인 전기 자극을 줌으로써

근육을 활성화시키는 방식이다.

 

 

연구진은 그들이 개발한 BSI를 테스트하기 위해

10년 전 자전거 사고로

불완전한 경추 척수 손상을 입은 38세

남성 게르트 얀을 실험 대상자로 모집했다

 

40회의 신경 재활 세션(BSI를 이용한 걷기,

BSI를 이용한 단일 관절 운동, BSI를

이용한 균형 잡기 및 표준 물리 치료)을 마친

참가자 얀은 기구가 꺼진 상태에서도 목발을 짚고 걸을 수 있었다.

기구가 없이도 집 주변을 독립적으로 걷고, 자동차를 타고 내리고,

바에서 서서 맥주를 마시는 등  일상적인

삶의 질이 의미 있게 향상되는 결과로 이어졌다.

연구팀에 따르면 이는 뇌와 척수 사이에 일부 신경이 연결된 것이라고 한다.

즉, 무선 통신이 몸안에서 잠시 끊어졌던 유선 통신망을 복구한 셈이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

뇌에서 척수로 연결되는 디지털 브리지

이 디지털 브리지를 구축하기 위해

우리는 피질 활동의 기록과 요천골 척수 자극을

무선으로 실시간으로 가능하게 하는

두 개의 완전히 이식된 시스템을 통합했습니다

 

뇌-척수 인터페이스(BSI)는

뇌와 척수 사이의 통신을 복원하는 기술입니다.

최근 연구에서 이 장치는 팔과 다리가 마비된 사람이

움직임을 개선하고 기능을 회복하기 위해 사용되었습니다.

연구팀은 이 기술이 이러한 환자에게 효과적인 도움을 주며,

이들이 자연스럽게 일어서고 걸을 수 있도록 기능을 회복하게 하였습니다.

이 끊어진 신호를 복원하기 위해,

학자들은 신경 장치를 사용하여 뇌 신호를 인식하고,

이를 전기 자극으로 변환하여 척수로 전달합니다.

이렇게 하면 원래의 뇌-신체 신호를 척수에 다시 공급할 수 있으며,

이는 마비된 부위의 움직임을 개선 할 수 있습니다.

이 연구는 강력한 가능성과 기술의 발전을 보여주며,

장래 언젠가 신경학적 손상의 치료에 큰 도움이 될 것입니다.

 

 

뇌-척수 인터페이스(BSI)의 작동 방식은 

BSI는 뇌와 척수의 신경 회로를 연결하는 장치입니다.

이 장치는 뇌의 운동 피질에서 동작의 의도를 읽고,

인공 신경 장치를 통해 이러한 운동 신호를 척수로 전달합니다.

그러면 척수에서 이 운동 신호가 인식되어,

마비된 신경 회로를 구성하는 신경세포를 자극하여

근육 선수 권고를 발생시킵니다.

이렇게 하면 마비된 팔이나 다리의 근육이 작동하고,

마비된 부위의 운동 기능이 분규될 수 있습니다.

이러한 재연결 과정은 다시 반대로 작동합니다.

즉, 근육 운동을 인지하고, 척수는 이 운동 신호를

해독하여 어떤 운동이 필요한지 뇌로 전달합니다.

이렇게 하면 이제 뇌가 이 운동 신호를 판독하여 운동 기능을 재연결합니다.

이 장치는 뇌-신경 회로의 신호를 해석하고 생성하기 위해

현대 인공 신경망의 이론과 기술을 사용하여 제작되었습니다.

결론적으로, BSI는 뇌와 척수 사이에서 신호를 복원하고 재연결함으로써

마비된 부위의 운동 기능을 회복시키는 것입니다.

 

 

 

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네이처지 바로가기

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06094-5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

현재의 연구 결과는 Nature 지에 게재되었고,

이 기술에 대한 추가 연구와 개발이 계속됩니다.

이러한 진보는 향후 이 기술이 더 많은 환자에게

이용될 수 있는 신체능력 회복에 도움을 줄 것으로 기대됩니다.

모든 마비 환자들이 움직일수있는 미래가 열렸습니다.

빨리 상용화 되길 기대합니다.