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[수명연장, 뇌 이식으로 심각한 뇌 손상 환자의 놀라운 회복 촉진] 손상된 뇌 네트워크를 신경 임플란트로 연결한다. 정교한 임플란트와 AI 덕분에 뇌와 척수의 전기적 대화를 활용하여 그 의도를 해독하고 신경 코드를 사용하여 로봇 팔을 구동하거나 마비된 사람들이 다시 걸을 수 있도록 할 수 있다.

https://singularityhub.com/2023/12/04/brain-implant-sparks-remarkable-recovery-in-patients-with-severe-brain-injury/

JM Kim | 기사입력 2023/12/06 [00:00]

[수명연장, 뇌 이식으로 심각한 뇌 손상 환자의 놀라운 회복 촉진] 손상된 뇌 네트워크를 신경 임플란트로 연결한다. 정교한 임플란트와 AI 덕분에 뇌와 척수의 전기적 대화를 활용하여 그 의도를 해독하고 신경 코드를 사용하여 로봇 팔을 구동하거나 마비된 사람들이 다시 걸을 수 있도록 할 수 있다.

https://singularityhub.com/2023/12/04/brain-implant-sparks-remarkable-recovery-in-patients-with-severe-brain-injury/

JM Kim | 입력 : 2023/12/06 [00:00]

21세 때, 한 젊은 여성은 끔찍한 교통사고로 머리를 강타당하고 심각한 뇌 손상을 입어 인생이 송두리째 뒤바뀌었다.

 

그녀는 그 이후로 계속해서 그 결과를 안고 살아가고 있으며, 간단한 일상 업무를 완료할 수 있을 만큼 오랫동안 집중하기 위해 고군분투하고 있다. 여러 집안일을 저글링하는 것은 거의 불가능했다. 그녀의 기억은 미끄러질 것이다. 그녀의 혀 끝에 말이 맴돌곤 했다. 그녀의 몸은 그 자체로 마음을 갖고 있는 것 같았다. 계속 움직이고 있어서 가만히 앉아 있기가 힘들었다. 우울증과 불안이 그녀의 마음을 흐리게 했다.

 

18년 후, 그녀는 다시 한번 그녀의 인생을 바꾸는 수술을 받았다. 그녀의 뇌를 주의 깊게 지도화한 후 외과의사는 시상 깊숙이 전극을 이식했다. 각 반구에 하나씩 두 개의 구근 구조로 구성된 시상은 뇌의 중앙 지점이며, 그 연결은 여러 영역에 걸쳐 광범위하게 연결된다. 그녀의 쇄골 근처에 이식된 자극기는 하루 12시간 동안 신경 임플란트를 자동으로 활성화했다.

 

결과는 놀라웠다. 3개월 만에 그녀의 다양한 인지 기능을 측정하는 표준 테스트에서 점수가 향상되었다. 수십 년 만에 처음으로 그녀는 하루 종일 더 이상 압도감을 느끼지 않게 되었다. 그녀는 독서와 기타 취미를 좋아하기 시작했다.

 

그녀는 연구원들에게그냥 생각하고 싶다라고 말했다. "나는 내 마음을 사용하고 있다이유는 모르겠다. 그냥 웃게 만들지만 이런 일을 즐기는 것이 나에게는 놀랍다."

 

P1으로 알려진 이 여성은 뇌 손상으로 인한 인지 문제를 되돌리려는 소규모의 야심 찬 실험에 참여했다. 스탠포드 대학의 제이미 헨더슨(Jaimie Henderson) 박사가 주도한 임상 시험에서는 시상을 전기적으로 자극하여 참가자의 논리적 추론, 계획 수립 및 주어진 작업에 집중하는 능력이 회복되었는지 확인하기 위해 6명을 모집했다.

 

평균적으로 참가자 중 5명의 점수는 최대 52% 향상되었으며, 이는 팀의 보통 목표보다 5배 이상 높은 성과를 보였다. 자극은 자동이기 때문에 자원봉사자들은 임플란트가 내부적으로 치료 효과를 발휘하는 동안 일상생활을 계속할 수 있었다.

 

이점이 눈에 띄었다. 한 참가자는 이전에는 집중 시간이 짧아 어려움을 겪었지만 마침내 TV 쇼에 집중할 수 있게 되었다고 말했다. 또 다른 사람은 이제 식료품을 치우면서 대화를 계속하는 등 다양한 활동을 추적하고 주의를 전환할 수 있다고 말했다.

 

유망하지만 치료법에는 위험할 수 있는 뇌 수술이 필요하다. 한 참가자는 감염으로 인해 중간에 탈퇴했다. 하지만 치료를 견뎌낸 사람들에게 이는 자신뿐만 아니라 가족의 삶을 바꾸는 일이었다.

“내 딸을 돌려받았다. 이건 기적이다.” P1의 한 가족이 말했다.

 

 

깊은 터널링

치료의 핵심인 뇌심부자극술은 오랜 역사를 갖고 있다.

 

아이디어는 간단하다. 뇌는 동시에 작동하는 여러 회로에 의존한다. 이러한 연결은 질병이나 부상으로 인해 끊어질 수 있으며, 이로 인해 전기 신호가 생각이나 결정을 조정하고 형성하는 것이 불가능해진다.

 

한 가지 해결책은 손상된 뇌 네트워크를 신경 임플란트로 연결하는 것이다. 정교한 임플란트와 AI 덕분에 이제 우리는 뇌와 척수의 전기적 대화를 활용하여 그 의도를 해독하고 이 "신경 코드"를 사용하여 로봇 팔을 구동하거나 마비된 사람들이 다시 걸을 수 있도록 할 수 있다.

 

이러한 임플란트는 강력하기는 하지만 상대적으로 접근하기 쉬운 뇌의 바깥층이나 척수의 신경 주위에 위치하는 경우가 많다.

 

심부 뇌 자극은 뇌 내부에 묻혀 있는 영역을 표적으로 삼기 때문에 어려운 과제이다. 파킨슨병의 운동 증상을 치료하기 위해 1980년대에 발명된 이 기술은 이후 우울증과 싸우는 데 사용되었으며, 심각한 우울증의 증상을 몇 번의 재빠른 시도만으로도 완화할 수 있다.

 

새로운 연구는 이러한 결과를 바탕으로 이루어졌다. 장기간 외상성 뇌 손상을 입은 사람들은 종종 기분과 집중력에 어려움을 겪기 때문에 두통과 피로 없이 여러 작업의 균형을 맞추는 것이 어렵다. 그들은 또한 가만히 앉아 있는 데 어려움을 겪는다.

 

이러한 기능은 뇌의 다양한 영역에 의해 제어된다. 그러나 중요한 연결 중 하나는 주의력, 기분 및 움직임을 지원하는 영역을 연결하는 허브인 시상이다. 시상은 두 개의 마늘 모양 구근으로 구성되어 있으며 각각은 뇌의 반구에 자리잡고 있으며 뇌 전체의 신호를 조정한다. 주요 감각 중계소인 이곳은 "의식으로 가는 관문"이라고 불린다.

 

생쥐를 대상으로 한 이전 연구에서는 시상의 일부가 외상성 뇌 손상의 잠재적인 치료 허브로 지적되었다. 다른 연구에서는 이 부위를 자극하는 것이 의식이 거의 없는 사람들에게 안전하고 회복에 도움이 된다는 사실을 발견했다. 이것이 바로 새로운 연구가 목표로 삼은 지역이다.

 

잽핑

팀은 400명이 넘는 자원 봉사자들을 중등도에서 심각한 외상성 뇌손상 증상을 보이는 남성 4, 여성 2명으로 단 6명으로 좁혔다. 수술 전에 그들은 기본적인 인지 능력, 기분, 삶에 대한 일반적인 전망을 측정하기 위해 여러 가지 테스트를 받았다.

 

각 참가자는 양쪽 뇌 반구의 시상에 상업적으로 이용 가능한 신경 자극기를 이식했다. 이식 후 잠재적인 초기 효과를 파악하기 위해 수술 후 임플란트가 얼마나 빨리 켜졌는지에 따라 세 그룹으로 배정되었다.

 

참가자들은 2주 동안 다양한 재핑 패턴을 실험했다. Spotify 재생 목록을 스크롤하는 것처럼 결국 각 사람은 신경 구성에 최적화된 패턴을 찾았다. 자극의 타이밍과 강도를 통해 부작용을 최소화하면서 더 명확하게 생각하고 기분을 좋게 할 수 있었다. 그런 다음 임플란트는 3개월 동안 하루 12시간씩 시상을 자극했다.

 

결과는 인상적이었다. 전반적으로 참가자들은 기준선에 사용된 동일한 인지 테스트로 측정했을 때 15~52% 향상되었다. P1을 포함한 2명의 환자는 너무 많이 개선되어 더 이상 중등도 장애 진단을 충족하지 못했다. 이러한 정신 능력의 향상은 참가자들이 최소한의 어려움으로 일을 처리하고 친구 및 가족과 다시 연결할 수 있음을 시사한다고 팀은 연구에서 썼다.

 

또 다른 테스트에서는 소수의 참가자에 대한 자극이 거의 한 달 동안 중단되었다. 연구원이나 참가자 모두 처음에는 누구의 임플란트가 꺼졌는지 알지 못했다. 몇 주 안에 두 명의 환자가 증상이 훨씬 더 악화되었음을 깨닫고 테스트를 중단했다. 남은 3명 중 자극기를 켠 상태에서 2명은 호전되었고 1명은 악화되었다. 추가 조사에 따르면 임플란트가 꺼져 있어야 할 상황에서 반응이 없는 환자의 뇌를 잘못 충격을 가한 것으로 나타났다.

 

최소한의 부작용이 있었지만 치료는 참가자의 삶을 방해하지 않았다. 재핑으로 인해 몇몇 사람들에게는 턱 근육이 이상해졌다. 예를 들어 P1은 자극 강도가 가장 높을 때 말이 불분명하다는 것을 발견했다. 또 다른 사람은 가만히 있는 데 어려움을 겪었고 일부는 기분 변화를 경험했다.

 

연구는 아직 초기 단계이며 많은 질문에 답이 없다. 예를 들어, 뇌가 손상된 부위에 관계없이 치료가 효과가 있을까? 자원봉사자들은 수술 후 3개월 동안만 테스트를 받았는데, 이는 장기적인 개선이 있다면 미스터리로 남아 있음을 의미한다. , 여러 참가자가 임플란트를 유지하고 향후 연구에 참여하기로 서명했다.

 

이러한 경고에도 불구하고 참가자와 사랑하는 사람들은 감사했다. P1의 가족은이것은 우리에게 매우 깊은 의미를 지닌다고 말했다. “나는 결코 믿지 않았을 것이다 기대 이상, 기대 이상이다. 누군가 불을 다시 켰다.”

 

이미지 제공: 국립 정신 건강 연구소, 국립 보건원

 
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