임플란트 시신경에 심어 빛 보게 한다

2019.08.20 07:00
디에고 게지 스위스 로잔공대 생명공학부 연구팀은 시력을 어느정도 회복할 수 있는 시신경 임플란트를 개발했다고 밝혔다. 로잔공대 제공
디에고 게지 스위스 로잔공대 생명공학부 연구팀은 시력을 어느정도 회복할 수 있는 시신경 임플란트를 개발했다고 밝혔다. 로잔공대 제공

스위스 연구팀이 시신경을 관통하는 전기자극 장치를 통해 앞을 볼 수 없는 동물이 어느 정도 시각을 회복하게 하는데 성공했다. 연구팀은 최적화를 통해 눈이 보이지 않는 사람도 빛을 분간할 수 있게 될 것이라 기대했다.

 

디에고 게지 스위스 로잔공대 생명공학부 교수 연구팀은 시신경을 관통하는 전기자극 임플란트를 개발해 실명한 토끼의 시력을 어느 정도 회복하는 데 성공했다는 연구결과를 이달 19일 국제학술지 ‘네이처 의공학’에 발표했다.

 

시각장애로 고통받는 인구는 전세계에서 2억 5000만 명 가량이다. 이중 눈이 아예 보이지 않는 전맹 시각장애인은 3900만 명으로 추산된다. 이들을 위해 과학자들은 신경에 전기자극을 줘 뇌가 자극에 따라 희미하게나마 빛을 보는 것처럼 느끼도록 하는 기술을 개발하고 있다. 이를 위해 망막이나 뇌에 자극을 주는 임플란트가 개발되고 있다. 하지만 망막 임플란트는 망막이 망가진 환자에게만 효능이 있고, 뇌 임플란트는 뇌에 직접적으로 자극을 주는 위험성 때문에 활용성이 떨어졌다.

 

대안으로 주목받는 것이 시신경을 자극하는 임플란트다. 시신경에 전기자극을 줘 뇌가 시신경이 보내는 신호를 받는 것처럼 위장하는 것이다. 시신경이 보고 있는 장면에 따라 뇌에 보내는 신호를 파악해 이를 그대로 시신경에 전달하면 뇌가 실제 보는 것처럼 느낄 수 있다. 문제는 시신경 임플란트의 경우 시신경에 붙이는 형태로 설계되다 보니 시신경 전체를 자극할 수 없다는 점이다. 시신경의 일부만 자극할 수 있어 시각을 재현하는 데 한계가 있었다.

 

연구팀은 유연한 소재의 전극을 활용해 시신경을 관통하는 형태의 전극 임플란트를 제작했다. 12개의 전극이 시신경을 관통한 후 전류를 흘리도록 설계됐다. 연구팀은 토끼의 시신경에 임플란트를 이식한 후 자극 횟수와 빈도 등을 조절해 시신경이 실제 볼 때와 유사한 전기자극을 받도록 최적화했다. 임플란트에 50마이크로암페어(㎂)의 전류를 흘렸을 때 토끼의 시각 피질에서는 실제 볼 때 활성화되는 정도의 31.2%가 반응하는 것으로 나타났다.

 

연구팀은 뇌 속 시각 피질의 특성을 파악해 임상시험에도 나설 예정이다. 게지 교수는 “이 임플란트에 최대 60개의 전극을 넣을 수 있는 현재 전극 기술로는 시력을 완전히 회복할 수 는 없다”면서도 “제한된 시각 신호로도 전맹 시각장애인의 일상 생활에 도움을 줄 수 있다”고 말했다.

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