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2016년 11월 28일 월요일

마이크로 전극이 마비된 환자를 다시 움직이게 만들수 있을까?



(Two examples of the Utah Slant Electrode Array that could help restore movement to those suffering limb paralysis as a result of spinal cord injury(Credit: Oregon State University))


 척추 손상으로 인해서 하지나 사지가 마비된 환자를 다시 걷게 만드는 것은 환자는 물론 의사들의 오랜 꿈이었습니다. 하지만 현재까지 척추손상으로 하지가 마비된 환자를 정상인처럼 걷게 만들기는 어렵습니다. 아마도 당장에 이것이 가능해질 것으로 보기는 어렵지만, 그래도 도전은 계속되고 있습니다. 


 오리건 주립 대학 (Oregon State University)의 연구자들은 마취시킨 고양이를 동물 모델로 마비된 발 근육 - 발바닥 굴근(plantar-flexor) - 의 움직임을 컨트롤 할 수 있는 미세 전극을 개발했습니다. 불과 16㎟의 면적에 100개의 전극을 넣은 이 장치는 Utah Slanted Electrode Array (USEA)라고 불리는데 신경이 마비된 환자에서 근육을 의도한 대로 움직이게 자극을 주는 것이 목적입니다. 


 척추 손상이 온 것은 사실 전선이 끊어진 것에 비유할 수 있습니다. 근육은 사실 멀쩡한 상태죠. 물론 마비가 오래되면 근육을 별로 사용하지 않게 되어 근육 위축이 오지만, 아무튼 근육의 문제는 아니라고 할 수 있습니다. 따라서 근육에 적절한 전기 신호를 줘서 움직이게 만드려는 시도는 오래 전부터 있어왔습니다. 다만, 그 과정이 생각보다 복잡해서 정상인처럼 근육을 조절하기가 매우 어려웠습니다. 


 연구팀은 Proportional-Integral-Velocity (PIV) 컨트롤러를 이용해서 특정 신경의 신호를 해석한 후 여기에 맞춰 신경과 근육에 전기 신호를 주는 방식으로 고양이의 발을 움직이게 만들었습니다. 실제 사람에 적용하는 것은 좀 더 미래의 일이지만, 연구팀은 이 방법이 하지가 마비된 환자가 단지 몇 걸음이라도 걷게 되기를 기대하고 있습니다. 그리고 10년 이내로 실제 상용화가 가능한 버전이 나오기 희망하고 있습니다. 


 물론 실제로 신경이 근육을 제어하는 방식은 매우 복잡하고 빠르게 일어나기 때문에 진짜 신경이 연결된 것 같은 인공 신경 개발은 쉽지 않은 일입니다. 하지만 연구자들은 계속해서 포기하지 않고 시도할 것이고 언젠가는 해결책을 찾아낼 것으로 기대합니다. 


 참고 




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