뇌에 칩 없이 생각을 읽는다? 초음파 BCI의 새로운 도전

일론 머스크의 뉴럴링크가 뇌에 칩을 심어 화제가 됐지만, 이제 칩 없이도 뇌와 소통하려는 시도가 본격화되고 있다. 중국 청두에서 새롭게 출범한 스타트업 게스탈라(Gestala)가 초음파 기술을 활용해 비침습적 뇌-컴퓨터 인터페이스 개발에 나선 것이다.

초음파로 뇌를 자극하고 읽는다

게스탈라의 CEO 피닉스 펭(Phoenix Peng)에 따르면, 회사는 초음파 기술을 사용해 뇌를 자극하고 궁극적으로는 뇌 신호를 읽는 것을 목표로 한다. 이는 수술 없이도 뇌와 소통할 수 있는 길을 열어줄 수 있는 접근법이다.

초음파는 의료진단 분야에서 태아 모니터링 등에 널리 사용되는 기술이지만, 최근에는 치료 목적으로도 주목받고 있다. 강도에 따라 혈전이나 암 조직을 파괴하거나, 수술 없이 신경 활동을 조절할 수 있기 때문이다. 이미 파킨슨병, 자궁근종, 특정 종양 치료에 집중 초음파 치료법이 승인된 상태다.

게스탈라는 우선 만성 통증 치료용 집중 초음파 장치 개발에 집중한다. 통증의 감정적 요소를 담당하는 뇌 영역인 전대상피질을 자극하면 일주일까지 통증 강도를 줄일 수 있다는 파일럿 연구 결과가 있다.

병원에서 집으로, 단계별 접근 전략

회사의 1세대 제품은 병원용 고정형 장치가 될 예정이다. 환자들은 치료를 받기 위해 클리닉을 방문해야 한다. 펭 CEO는 중국 내 일부 병원들이 이미 이 기술 테스트에 관심을 보이고 있다고 밝혔다.

2세대 제품은 착용형 헬멧 형태로, 환자가 의사의 지도하에 집에서 사용할 수 있게 될 예정이다. 게스탈라는 만성 통증을 시작으로 우울증 등 정신질환, 뇌졸중 재활, 알츠하이머병, 수면장애까지 적용 범위를 점차 확대할 계획이다.

샘 알트만이 투자한 머지 랩스(Merge Labs)와 마찬가지로, 게스탈라도 궁극적으로는 초음파로 뇌를 '읽는' 것을 목표로 한다. 만성 통증이나 우울증과 관련된 뇌 상태를 감지하고, 비정상적 활동을 보이는 정확한 뇌 영역에 치료적 자극을 전달하는 것이다.

전기 신호 vs 혈류 변화: 다른 접근법

기존 뇌-컴퓨터 인터페이스는 대부분 뉴런이 생성하는 전기 신호를 포착하는 방식이다. 반면 초음파 기반 인터페이스는 뇌의 혈류 변화를 측정한다는 점에서 근본적으로 다르다.

게스탈라의 공동창업자인 펭 CEO는 이전에 전기 신호를 읽는 뇌 임플란트를 개발하는 상하이 기반 뉴로엑세스(NeuroXess)를 창업했던 인물이다. 그는 "전기 뇌-컴퓨터 인터페이스는 운동피질 같은 뇌의 일부분만 기록한다"며 "초음파는 전체 뇌에 접근할 수 있는 능력을 제공하는 것 같다"고 설명했다.

기술적 한계와 도전 과제

하지만 전문가들은 초음파로 뇌 정보를 추출하는 것이 특정 부위에 초음파를 전달하는 것보다 훨씬 어려운 일이라고 지적한다. 조지타운대학교 신경과학과 막시밀리안 리젠후버(Maximilian Riesenhuber) 교수는 "두개골이 초음파 신호를 약화시키고 왜곡시킨다"며 "지금까지 연구자들은 두개골 일부를 제거해 뇌로 가는 '창'을 만든 상태에서만 초음파로 신경 활동을 해석할 수 있었다"고 설명했다.

또 다른 문제는 혈류 변화가 신경 활동보다 느리다는 점이다. 이는 언어 번역 같은 특정 응용 분야에는 이상적이지 않을 수 있다. 리젠후버 교수는 "사람들이 곧 기능적 초음파 신경영상을 바탕으로 ChatGPT와 인터페이스할 것이라고는 기대하지 않는다"고 말했다.

한국 시장에 미칠 파급효과

이러한 비침습적 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술의 발전은 한국에도 상당한 영향을 미칠 것으로 예상된다. 국내에서도 삼성전자, LG전자 등이 헬스케어 분야에 투자를 확대하고 있고, 고령화 사회 진입으로 치매, 뇌졸중 등 뇌 질환 치료에 대한 수요가 급증하고 있기 때문이다.

특히 한국의 빠른 의료기술 도입 속도를 고려할 때, 이런 기술이 상용화되면 국내 의료진과 환자들이 비교적 빠르게 접근할 수 있을 것으로 보인다. 다만 의료기기 규제와 안전성 검증 과정은 여전히 중요한 관문이 될 것이다.