사라는 5년 동안 웃지 않았다. 36세의 열렬한 가정 요리사는 어린 시절부터 우울증과 씨름해 왔다. 그녀는 수십 년 동안 모든 항우울제와 치료법을 시도했다. 아무것도 작동하지 않았다. 5년 전 어느 날 밤, 퇴근길에 그녀는 한 가지 생각이 떠올랐다. 바로 이것이다. 난 끝났다.
다행히 그녀는 무사히 집으로 돌아왔다. 그리고 곧 그녀는 그녀의 우울증을 인코딩하는 독특한 신경 신호를 포착하는 작은 칩을 그녀의 뇌에 이식하여 그녀의 증상을 해결할 수 있는 흥미롭고 새로운 가능성을 제안 받았다. 임플란트가 이러한 신호를 감지하면 원래 메시지를 뒤섞기 위해 적의 디지털 전송에 노이즈를 추가하는 것과 같이 짧은 전기 충격으로 신호를 제거한다. 그 메시지가 우울증을 유발할 때 신경 통신을 가로채는 것이 바로 우리가 원하는 것이다.
몇 년 후 사라는 인생에서 처음으로 우울증을 통제하게 된다. 그녀의 자살 충동은 증발했다. 건강 문제로 기술직을 그만둔 후, 그녀는 이제 다시 일어서서 데이터 분석 수업에 등록하고 연로한 어머니를 돌보고 있다. 그녀는 "처음으로"라며 "드디어 웃고 있다"고 말했다.
사라의 회복은 한 가지 케이스이다. 그러나 그것은 그녀의 놀라운 발전을 뒷받침하는 기술의 새로운 시대를 의미한다. 개인화된 "뇌 박동기"가 고유한 전기적 뇌 신호를 기반으로 사람의 기분과 내성을 은밀하게 접근하고 해독하고 변경할 수 있는 첫 번째 사례 중 하나이다. 그리고 그 임플란트는 마비 환자가 다시 걸을 수 있게 하는 것과 같은 다른 영역에서 놀라운 의학적 기적을 달성했다. 사라의 회복은 AI로 구동되는 두뇌의 컴퓨터 칩이 삶에 대한 우리의 인식을 근본적으로 바꿀 수 있다는 가장 강력한 증거 중 일부이다. 그것은 우리가 얻은 문제를 읽고 고치는 데 가장 가깝다.
UCSF의 연구 책임자인 캐서린 스칸고스(Katherine Scangos) 박사는 “우리는 이전에 정신과에서 이런 종류의 개인화 치료를 할 수 없었다. "이러한 성공 자체는 정신 질환의 기저에 있는 뇌 기능에 대한 지식의 놀라운 발전이다."
뇌 페이스메이커
사라의 회복의 핵심은 두뇌-기계 인터페이스이다. 대략 성냥갑 만한 크기의 임플란트는 뇌 내부에 위치하여 조용히 전기 신호를 듣고 해독한다. 이 신호를 사용하여 뇌나 신체의 다른 부분을 제어할 수 있다. 뇌 이식은 하체 마비가 있는 사람들에게 다시 걸을 수 있는 능력을 주었다. 그들은 절단된 사람들이 생각만으로 로봇 손을 제어할 수 있도록 했다. 그들은 신호를 뇌로 직접 전송하는 사이보그와 같은 인공 팔다리의 피드백을 통합하여 감각의 세계를 열었다.
그러나 사라의 임플란트는 다르다.
감각과 움직임은 일반적으로 뇌의 가장 바깥쪽 층인 피질에 있는 비교적 잘 정의된 회로에 의해 제어된다. 감정과 기분도 뇌의 전기 신호의 산물이지만 뇌 중앙에 숨겨진 더 깊은 신경망에서 비롯되는 경향이 있다. 이러한 회로를 활용하는 한 가지 방법은 심부 뇌 자극(DBS)이라고 하며, 이는 특히 일반적으로 약물에 반응하지 않는 경우에 중증 파킨슨병 및 간질을 치료하는 데 사용된 80년대에 개척된 방법이다.
사라의 신경 임플란트는 이 경로를 따른다. 기분을 해독하기 위해 뇌 깊숙이 있는 뉴런 사이의 잡담을 듣는다.
그러나 뇌의 기분은 어디에 있을까? 저자들은 한 가지 특별한 문제는 움직임과 달리 "우울증 뇌 영역"이 없다는 것이라고 설명했다. 오히려 감정은 여러 뇌 영역에 걸쳐 복잡하게 얽힌 네트워크에 의해 조절된다. 그 복잡성을 더하는 것은 우리 모두가 신경 눈송이라는 사실이다. 우리 각자는 고유하게 개인화된 뇌 네트워크 연결을 가지고 있다.
즉, 우울증을 줄이기 위해 내 회로를 재빨리 돌리는 것은 당신에게 효과가 없을 수도 있다. 예를 들어 DBS는 이전에 우울증 치료를 위해 연구되었다. 그러나 수십 년에 걸친 연구에도 불구하고 일관성 없는 결과로 인해 연방 정부의 승인을 받지 못했다. 그 범인? 이러한 실험에 사용된 전기 자극 패턴은 일정했으며 모든 상황에 적용할 수 있도록 설계되었다. 백화점에서 양말이나 PJ를 사려고 하다가 '원사이즈'라고 적힌 태그를 봤는데 안 맞는가? 그렇다. DBS는 우울증이 있는 일부 사람들에게 눈에 띄는 개선을 가져왔다. 잘 맞지 않는 양말이 없는 것보다 낫다. 그러나 점점 더 정교해지는 신경공학 방법으로 우리는 더 잘할 수 있다.
해결책? 당신의 두뇌를 좀 더 개인적으로 바꾸도록 한다.
무의식적 구제
그것이 사라의 심리학자이자 UCSF 신경외과 의사인 Edward Chang 박사와 동료들이 새로운 연구를 시작한 경로이다. 뇌에서 우울증 관련 활동을 감지하는 첫 번째 단계는 소리를 들을 수 있는 것이었다. 팀은 감정 관련 회로를 암호화하는 여러 영역을 대상으로 사라의 뇌에 10개의 전극을 이식했다. 그런 다음 그들은 10일 동안 이 지역의 전기 신호를 기록했으며 사라는 매일 자신이 기분이 어떤지(기쁨 또는 우울함)에 대해 일기를 썼다. 배경에서 팀은 바다에 겹치는 파도와 같은 여러 주파수의 전기 신호의 교향곡인 그녀의 뇌 활동 패턴을 엿보았다.
하나의 특정 뇌파가 나타났다. 그것은 일반적으로 두려움, 정욕 및 기타 강력한 감정과 관련된 영역인 편도체에서 유래했다. 소프트웨어 기반 매핑은 노드를 사라의 정신 상태에 대한 강력한 가이드로 지적했다.
대조적으로, 뇌 깊숙이 자리 잡은 또 다른 영역인 복부 캡슐/복부 선조체(VC/VS)는 우울증을 유발하는 패턴을 방해하기 위해 약간의 전기로 자극하는 장소로 나타났다.
다음으로 팀은 FDA 승인을 받은 신경 박동조율기를 우뇌엽에 이식했다. 두 개의 감지 리드는 편도체의 활동을 포착하고 두 개의 자극 와이어는 VC/VS를 재핑한다. 이 임플란트는 이전에 간질 치료에 사용되었으며 지속적으로 신경 활동을 감지한다. 저자가 사라의 우울 에피소드와 관련된 "미리 지정된 활성화 패턴"을 감지하도록 지시하고 그때에만 짧은 전기 자극을 전달하도록 지시할 수 있다는 점에서 기성품이고 프로그래밍 가능하다. 단지 무작위로 편도체를 자극하는 것이 "실제로 더 많은 스트레스와 우울증 증상을 유발할 수 있다"고 Chang 박사는 기자 회견에서 말했다.
뇌수술은 쉽지 않았다. 그러나 사라에게 있어 뇌에 구멍을 여러 개 뚫는 것은 우울증으로 인한 정서적 고통보다 덜 어려웠다. 시험 기간 동안 매일 그녀는 머리 위로 8자 모양의 지팡이를 흔들었다. 이 지팡이는 90초 동안 뇌의 전기적 활동을 무선으로 캡처하고 정신 건강에 대해 보고했다.
자극기가 켜졌을 때(그녀가 그것이 켜져 있는지 알지 못했을 때도) "기쁜 감정이 나를 덮쳤다."라고 그녀는 말했다.
새로운 신경학적 미래
현재로서는 결과는 한 사람에 대한 것이다. 그러나 반복된다면(그리고 사라가 독특한 경우일 수 있음) 그들은 마침내 우리가 각자의 독특한 감정적 사고방식을 활용하고 그들의 삶에 대한 인식을 근본적으로 바꿀 수 있는 지점에 도달했다고 제안한다.
그리고 거기에는 막중한 책임이 따른다. 사라의 우울증에 대한 신경 "각인"은 그녀에게 맞춰져 있다. 다른 사람에게는 완전히 다를 수 있다. 앞으로 연구해야 할 부분이다. 그러나 분명한 것은 AI로 구동되는 뇌 임플란트로 사람의 감정을 조절할 수 있다는 것이다. 그리고 다른 신경 장애도 비슷한 방식으로 해독할 수 있다면 두뇌 박동기를 사용하여 가장 힘든 정신적 적들을 치료할 수 있다.
"맙소사, 색분할이 정말 멋져요." 사라가 임플란트를 켰을 때 말했다. “깨어난 것 같은 느낌이다. 나는 존재감을 느낀다.”
