일론 머스크의 신무기, 뉴럴링크의 원리

주식시장의 인간 블루칩 일론 머스크가 또다시 새로운 프로젝트의 결과를 내놓았다. 2016년 등장해 지난해 프로토타입을 공개한 뉴럴링크(Neurallink)는 더 작아진 크기로 0.9버전까지 도달했다. 전체 영상은 뉴럴링크 유튜브에서 볼 수 있는데 전문용어 위주로 구성돼 있어 영어 가능자라고 해도 이해하기 쉽지 않다.

뉴럴링크는 뇌에 전극을 심어 뇌 신호를 파악하는 기술을 가진 업체다. 뇌 임플란트라고도 부르고, BMI(Brain-Machine Interfaces)라고도 부른다.

BMI는 전극을 통해 뇌의 정보를 인식하는 기술이다. 뇌를 구성하고 있는 신경세포(뉴런)는 전기적 신호로 데이터를 전달한다. 뉴런은 신체 감각이나 운동 명령 등을 전달할 때 나트륨, 칼륨, 염소 등을 활용해 이온들을 교환한다. 단순히 이야기하면 화학물질로 전기신호를 생성하는 것이다.

이 전기신호는 일종의 파장을 생성한다. 따라서 뉴런을 파괴하지 않으면서 이 파장을 알아챌 수 있을 정도로 전극을 가까이 심으면 뇌의 전기신호를 알 수 있게 된다. 60마이크로미터(0.006센티미터) 이내로 심어야만 이 파장을 받아올 수 있다. 그런데 이렇게 가깝게 전극을 심어도 간섭 등의 이유로 신호를 알아채기 어렵기 때문에 신호를 받는 채널 수를 늘려놓으면 도움이 된다. 따라서 뉴럴링크는 뇌에 전극을 1만개 수준으로 아주 많이 심는다.

뇌 임플란트는 뉴럴링크 외에도 다양한 연구자들이 시도해왔다. 이중 사고로 인해 신체 마비를 겪은 사람이 전극과 컴퓨터, 팔을 연결한 후 식사에 성공한 사례도 있다. 그러나 이 연구들은 큰 장애물이 있었는데, 수술이 비교적 거대하다.

뉴럴링크는 이 수술을 간단하게 만들기 위해 전극과 전선을 아주 작게 만들었다. 그런데 이 작은 전극을 사람이 심을 수 없어 수술용 로봇도 만들었다. 로봇은 AI로 뇌를 스캔한 후 혈관을 건드리지 않는 범위에서 상당수의 전극을 심고 대뇌의 신호를 파악할 수 있도록 한다. 전극 하나는 약 1만개 정도의 뉴런을 담당할 수 있다고 한다. 라식수술 정도로 간단하며 후유증도 없다고 뉴럴링크는 주장하고 있다.

그러나 아무리 수술이 간단해도 심리적 장벽은 있는데, 이 수술이 개두술이기 때문이다. 두개골을 원형으로 절개하고, 이 구멍을 통해 깊숙이 전극을 심는다. 그런 다음 프로세싱과 무선 통신을 위한 전극 단말기를 귀 뒤에 부착하는 것으로 끝나는데, 지난해 버전에서 단말기가 별도로 존재했던 것과 달리 올해 발표한 제품은 원형으로 뚫은 두개골 위에 퍼즐처럼 끼우는 형태로 변경됐다. 즉, 일체형이다.

과거의 단말기가 외부로 돌출돼있는 데 반해, 현재의 단말기는 두개골에 끼우고 두피도 원래대로 덮어주기 때문에 외부에서 알아차리기는 어렵다. 그러나 충전이 문젠데, 애플워치처럼 자석식 무선충전이 가능하다고 한다.

두뇌 일체형 단말기는 링크(The Link)라고 부른다. 링크는 뇌 신호를 가져오고 블루투스로 기기(스마트폰 혹은 PC)로 전송하는 역할을 한다. 기기는 이 신호를 파악해 뇌가 어떠한 운동을 하려고 하는지를 파악한다. 실제로 돼지 한마리에 전극과 링크를 심어 돼지의 운동을 파악하는 데 성공했다. 도로시와 거트루드는 각각 링크를 심은 돼지로, 도로시는 링크를 심었다 제거했는데 일반 돼지와 다름없이 살고 있고, 거트루드는 링크를 심은 지 두달째 되는 돼지라고 머스크는 소개했다. 거트루드 역시 일반 돼지와 동일하게 행복한 모습을 보여줬으나 이 돼지를 보여준 시간은 아주 짧았고 후유증 등을 파악하기엔 전극을 심은 시간도 길지 않으므로 외모의 행복함에서 오는 것을 아직 완전히 믿을 수는 없다. 돼지에게는 1000개 정도의 채널을 테스트하고 있다고 한다.

현재 전극은 뇌 신호를 실시간 디코딩을 어느 정도 할 수 있으며, 추후 목표는 일방향이 아닌 쌍방향 신호를 주고받는 것이라고 한다. 즉, 근육의 움직임을 뇌로 다시 전달해 파킨슨병 등 뇌 관련 질환이나, 뇌와 척추의 신호가 끊겨서 발생하는 척추 질환(운동장애) 등을 해결할 것으로 기대한다고 밝혔다.

뇌 임플란트는 전극을 아무리 심어도 완벽하지는 않을 수 있다. 뇌는 전기신호로만 정보를 교환하는 것이 아니기 때문이다. 서로 떨어져있는 뉴런은 시냅스 사이로 신경전달물질을 분비해 신호를 교환한다. 즉, 화학적으로도 정보를 주고받는 셈이다. 그리고 이 물질이 우리가 아는 그 호르몬이다. 즉, 전기적 신호로만은 뇌의 모든 신호를 파악할 수는 없다. 그러나 뉴럴링크 등장 이전의 연구에서 운동장애를 일부 극복할 수 있다는 것만큼은 증명됐다.

다만 일런 머스크와 뉴럴링크는 운동장애, 시각장애, 청각장애에 대해서 의미가 있다고 밝혔지만 전기 화학적 불균형이 우울증을 가져오는 것에 대해서는 언급하지 않았으니 이 부분에 대한 증명도 이뤄져야 더 많은 참여자가 나타날 것으로 보인다.

앞으로 뉴럴링크의 목표는 사람 임상실험을 통해 데이터를 확보하고, 이 데이터 디코딩에 많은 노력을 들이며, 수술비용을 낮춰 라식(LASIK) 수술처럼 몇천달러 수준으로 비용을 내려 많은 사람들에게 이 수술을 진행하는 것이라고 한다.

글. 바이라인네트워크
<이종철 기자> jude@byline.network