Neuralink – 첫 성공적인 임플란트 이후, 다음은 무엇인가?

Neuralink는 억만장자 설립자인 Elon Musk가 칩을 받은 첫 번째 사람이 이제 생각만으로 컴퓨터 마우스를 조작할 수 있게 되었다고 밝혀 큰 이정표를 달성했습니다. 

“진전은 좋으며, 환자는 우리가 알고 있는 부작용 없이 완전 회복된 것으로 보입니다. 환자는 생각만으로 화면에서 마우스를 움직일 수 있습니다.”

– Musk는 X(이전의 Twitter), Tesla, SpaceX를 만든 인물이며, 소셜 미디어 플랫폼 X의 Spaces 행사에서 말했습니다.

이 업데이트는 회사가 지난달 첫 번째 인간 환자에게 성공적으로 칩을 이식한 이후에 나왔습니다. 이를 위해 Neuralink는 지난해 9월 “PRIME Study”(Precise Robotically Implanted Brain-Computer Interface의 약자)의 일환으로 모집을 시작했습니다. 회사에 따르면 이 시험은 임플란트, 수술 로봇 및 장치의 기능 안전성을 연구합니다.

Musk의 가장 야심찬 프로젝트 중 하나인 Neuralink는 캘리포니아에 기반을 둔 신경기술 회사입니다. 2016년에 설립되어 2017년에 처음 대중의 주목을 받았습니다. 지난해 약 50억 달러의 가치가 있었으며, Reuters에 따르면 2021년에 마지막으로 2억 5천만 달러를 모금해 거의 20억 달러의 가치로 평가되었습니다(데이터 제공업체 Pitchbook 기준).

이러한 가치 상승은 미국 규제기관이 뇌 칩에 대한 인간 시험을 승인하면서 이루어졌습니다. 회사는 2023년 5월 FDA가 인간 임상 연구를 승인했다는 트윗에서 “이는 FDA와 긴밀히 협력한 Neuralink 팀의 놀라운 작업 결과이며, 우리 기술이 언젠가 많은 사람들을 도울 수 있는 중요한 첫 단계”라고 언급했습니다.

규제기관은 안전성 우려로 Neuralink의 인간 환자 시험 신청을 거부한 지 몇 달 만에 이 요청을 승인했습니다. 회사는 시험 신청서와 FDA의 거부 및 우려 사항을 포함한 세부 정보를 공개하지 않았습니다. 그러나 비상장 기업인 Musk의 Neuralink는 투자자에게 이러한 정보를 공개할 의무가 없습니다.

Neuralink를 통해 Musk는 인간 의식을 AI와 융합하려는 목표를 가지고 있습니다. 그는 수년 전 팟캐스트에서 이 회사가 “디지털 초지능과 관련된 존재적 위험을 해결하기 위해 설립되었다”고 밝히며, “그들을 이길 수 없으면, 그들과 합류하라”고 말했습니다.

BCI와 인간 잠재력 향상 

Neuralink에서는 이식 가능한 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 개발에 집중하고 있습니다. BCI는 뇌와 외부 장치 사이의 통신 연결 고리를 제공합니다. 뇌 신호를 획득·분석한 뒤 이를 명령으로 변환해 원하는 동작을 수행하는 장치에 전달합니다. 

BCI의 주요 목표는 신경근육 장애를 겪는 사람들의 기능을 회복시키는 것입니다. 이러한 장애는 뇌와 척수를 몸과 연결하는 감각 및 운동 신경에 영향을 미칩니다. 뇌졸중, 뇌성마비, 근이영양증, 근위축성 측삭경화증(ALS) 등이 신경근육 장애의 예시입니다.

기술에 따라 BCI는 크게 두 가지 유형으로 나뉩니다: 침습형과 비침습형. 침습형 BCI는 고품질 신호를 얻기 위해 장치를 뇌에 이식합니다. 반면 비침습형 BCI는 두피에 전극을 부착해 EEG 신호를 측정합니다. 

BCI 기술은 의료 분야에서 예방·진단·재활·복구까지 다양한 장점을 제공한다는 점에서 임상의, 과학자, 엔지니어, 기업 및 대중의 큰 관심을 받고 있습니다.

전 세계적으로 BCI는 인지 성능 향상을 위해 실험되고 있습니다. 지난해 말 Stanford University와 University of California San Francisco 연구진은 Nature 저널에 발표한 연구에서 BCI가 마비된 두 여성에게 전례 없는 속도와 정확도로 다시 말할 수 있게 해주었다고 보고했습니다. 

Neuralink는 또한 동전 크기의 장치를 개발하고 있으며, R1이라고 불리는 기계와 매우 얇은 와이어를 사용해 두개골에 외과적으로 이식합니다. 이 장치는 뇌 활동을 기록한 뒤 블루투스 연결을 통해 다른 장치로 전송합니다.

완전 이식형이며 미관상 보이지 않는 BCI 칩인 N1은 생체 적합성 인클로저에 밀폐되어 있으며 외부에서 무선으로 충전되는 작은 배터리로 전원을 공급받습니다. 

신경 활동을 기록하기 위해 N1 임플란트는 64개의 스레드에 걸쳐 1,024개의 전극을 배치합니다. 이 전극은 손상을 최소화하도록 매우 유연하고 얇게 설계되었습니다. 전극이 너무 가늘어 인간 손으로 삽입할 수 없기 때문에 Neuralink는 수술 로봇을 사용합니다. 8피트 높이의 로봇은 5개의 카메라 시스템과 광학 코히런스 단층촬영(OCT) 시스템을 포함한 광학 장치를 탑재하고 있으며, 인간 머리카락보다 얇은 바늘을 이용해 스레드를 잡고 삽입·방출합니다.

신경 신호가 처리되면 칩은 이를 무선으로 Neuralink 애플리케이션에 전송하고, 애플리케이션은 데이터 스트림을 해독해 행동과 의도로 변환합니다.

Musk에 따르면 회사의 첫 번째 제품인 Telepathy는 사람들에게 “생각만으로” 전화나 컴퓨터를 제어할 수 있게 해줄 것이라고 합니다. 회사는 운동 기능을 담당하는 뇌 부위에 칩을 이식하면 신경 장애를 극복할 수도 있다고 주장합니다. Musk는 또한 이 칩을 사용해 자폐증과 조현증 같은 질환을 치료하는 야심찬 목표를 가지고 있습니다. 

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BCI에 대한 관심 증가 및 경쟁

Neuralink는 확실히 큰 성과를 거두었습니다. 하지만 인간이 BCI로 커서를 제어하는 것은 새로운 것이 아닙니다. 실제로 2004년에 이미 달성되었으며, 비인간 영장류는 그보다 더 일찍부터 이 기술을 사용해 왔습니다. 2002년에 신경과학자 John Donoghue는 원시적인 BrainGate 버전을 사용해 원숭이가 뇌로 비디오 게임을 플레이하는 논문을 발표했으며, 이후 여러 실험에서도 시스템을 테스트했습니다.

2023년 1월 발표된 연구에서는 거의 20년간의 BrainGate 기술 임상 시험 안전성 데이터를 분석했으며, 부작용 발생률이 낮다는 결과를 제시했습니다. 이는 커뮤니케이션과 이동성을 회복시킬 수 있는 기술의 잠재력이 지속적인 평가를 받을 가치가 있음을 의미합니다.

한편 2014년에 University Of Pittsburgh School Of Medicine이 수행한 연구에서는 사지마비 여성은 생각만으로 로봇 팔을 조작해 공과 기타 물체를 집어 올리는 의료 역사를 만들었습니다. 이 연구를 위해 2012년 초에 여성의 뇌에 96개의 작은 접점이 있는 전극 그리드를 외과적으로 이식했습니다.

비침습형 장치도 오랫동안 임상 시험에 사용되어 왔지만, 아직 FDA의 상업적 개발 승인을 받지는 못했습니다.

예를 들어, Microsoft 공동 설립자 Bill Gates와 Amazon 설립자 Jeff Bezos가 지원한 Synchron은 2022년 7월 미국 환자에게 두개골을 절개하지 않고도 장치를 이식했습니다. 이 BCI는 뇌 혈관에 배치되어 신경 집단의 평균 발사를 기록하고 커서 제어도 가능하게 합니다.

지난해 초, Synchron은 마비 환자를 대상으로 한 인간 연구 결과를 발표했으며, 이 장치를 통해 참가자들이 문자 전송, 이메일, 온라인 쇼핑 등 일상적인 디지털 활동을 제어할 수 있는 디지털 스위치를 만들 수 있었다고 보고했습니다.

또한 Precision Neuroscience는 1년 미만 전에 Layer 7 Cortical Interface라는 BCI의 인간 임상 절차 첫 번째를 완료했다고 발표했습니다. 이 인터페이스는 유연한 필름에 1,024개의 미세 전극을 내장해 뇌 표면에 맞게 형성됩니다. West Virginia University의 Rockefeller Neuroscience Institute와 협력해 진행된 이 연구는 뇌 활동을 상세히 기록·맵핑하는 것을 목표로 했습니다. 

Neuralink가 생각만으로 마우스를 조작하는 최초의 기업은 아니지만, 현재 약 40개의 BCI 시험이 진행 중인 상황에서 좋은 진전이라고 할 수 있습니다. 더 많은 기업이 참여할수록 BCI 분야와 그 발전, 그리고 인간에게 미치는 긍정적인 영향이 커집니다.

BCI 목표 완전 실현에 대한 장애물

Neuralink가 계속해서 진전을 이루는 가운데, 다음 목표는 환자로부터 가능한 한 많은 마우스 클릭을 얻는 것입니다. 그러나 지금까지의 여정처럼 앞으로의 길도 순탄치만은 않을 것입니다.

지난해에야 스타트업이 인간 시험 모집 승인을 받았으며, 2022년 초에야 Neuralink가 FDA에 허가를 요청했습니다. Musk는 2019년부터 곧 뇌 임플란트 인간 시험을 시작할 것이라고 예측해 왔습니다.

이 지연은 FDA가 배터리의 리튬 구성과 뇌 조직을 손상시키지 않고 장치를 제거할 수 있는 방법에 대해 우려했기 때문입니다. Musk의 의료기기 회사 직원들에 따르면 FDA의 주요 안전 우려는 전극을 운반하는 미세 와이어가 뇌의 다른 부위로 이동해 염증을 일으키고 중요한 뇌 영역의 기능을 손상시킬 가능성도 포함됩니다.

올해 초 미국 교통부는 회사가 위험 물질 운송자로 등록하지 않은 것에 대해 벌금을 부과했습니다. 

2022년에는 미국 농무부가 Neuralink의 동물 학대 여부를 조사했으며, 직원들이 결과를 서두르다 동물 실험 절차를 엉망으로 처리했다고 주장했지만, 조사 결과 위반 사실은 발견되지 않았습니다. 한 원숭이가 핑퐁을 시키는 과정에서 사망한 사건으로도 비판을 받았습니다. 

인간 시험 이전에 Neuralink는 원숭이와 돼지에게 칩을 테스트했으며, 원숭이가 Neuralink 임플란트를 통해 기본 비디오 게임을 “플레이”하는 영상을 공개했습니다. 2020년에는 돼지 Gertrude에게 동전 크기의 초기 장치를 시연했으며, 2021년에는 마카크 원숭이에게 칩을 이식했습니다. 그러나 원숭이에게서 뇌 부종, 출혈, 만성 감염, 발작, 마비, 정신 건강 악화, 사망 등 여러 문제가 보고되었습니다.

그 후 회사는 인간 시험으로 전환했습니다. 실제로 Neuralink가 FDA의 인간 임상 시험 승인을 받은 뒤, 경추 손상이나 ALS로 인한 사지마비 환자들을 모집하기 시작했습니다.

현재 Musk는 칩을 받은 사람이 완전히 회복했으며, 첫 인간 시험에서 고무적인 결과가 나왔다고 전하고 있습니다. Musk도 이에 대해 “환자는 별다른 부작용 없이 완전 회복된 것으로 보인다”고 언급했습니다.

미래: 다음은 무엇인가?

Neuralink는 점진적으로 진전을 이루고 있지만, 모든 이가 그 진행에 대해 긍정적인 것은 아닙니다. 일부 연구자들은 임플란트에 대한 투명성 부족, 뇌 수술과 관련된 잠재적 위험, 동물 실험 윤리 등에 대해 우려를 표명하고 있습니다. 또한 시험 자원봉사자에 대한 상세 정보도 거의 제공되지 않았습니다.

Nature 저널에 따르면 텍사스 Baylor College of Medicine 신경외과학부 연구원 겸 부학장인 Sameer Sheth 교수는 Neuralink가 “우리가 알기를 원하는 부분만을 공유하고 있다”고 지적하며 과학계 전반에 걸친 우려가 확산되고 있다고 강조했습니다.

또한 감시, 사이버 보안, 프라이버시 문제도 제기되고 있습니다. 데이터 사용 방식과 사용자가 개인 데이터와 신경 활동을 통제할 수 있는지에 대한 구체적인 내용이 거의 없으며, 신원 도용 및 비밀번호 해킹에 대한 우려도 존재합니다.

소비자들은 인간 시험이 막 시작된 단계이기 때문에 당분간 이 기술에 접근할 수 없으며, Neuralink의 뇌 임플란트가 널리 보급되려면 먼저 규제 승인을 받아야 합니다. 

Neuralink 기술의 광범위한 수용 여부는 장치의 의료적 효능과 물론 안전성에 달려 있을 것입니다.

이는 시작에 불과합니다. BCI 기술 자체가 아직 초기 개발 단계에 있으며 현재 기술은 다소 조악하고 BCI 연구는 아직 성숙하지 않았습니다. 동시에 윤리적 문제도 이 발전을 저해하고 있어, 인간 잠재력을 향상시키는 데 있어 BCI에 대한 신중한 접근이 필요합니다.

게다가 Musk의 BCI 목표는 마비 환자를 돕는 것을 넘어섭니다. 그는 사람들 전체가 인공지능(AI)과 “동조화”하여 AI와 인간 사이의 “공생”을 촉진하고자 합니다. 요컨대, Neuralink의 BCI 기술 목표는 궁극적으로 “내일 인간 잠재력을 열어줄” 것입니다.

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