뇌 신호 읽어서 감정 상태 맞춤 치료하는 4mm짜리 두뇌 칩 등장

요약 스위스 로잔연방공과대학교(EPFL) 연구진이 뇌 여러 영역 사이의 신호 소통을 실시간으로 추적해 감정 및 인지 상태를 파악하는 초소형 뇌 이식 칩 '로그싱크(LogSync)'를 개발했습니다. 기존 뇌심부자극술(DBS)은 파킨슨병 치료 등에 널리 쓰이며 우울증이나 외상후스트레스장애(PTSD), 강박장애(OCD) 같은 중증 정신질환으로 치료 범위를 넓히는 추세였습니다. 하지만 기존 기기 대다수는 환자의 뇌 상태 변화와 무관하게 사전 설정된 자극을 일방적으로 보내는 '오픈 루프' 방식이거나, 자극 반응형 시스템이라도 단일 뇌 영역의 신호만 감지해 다각적인 감정 네트워크 변화를 파악하기 어려웠습니다. EPFL 연구팀은 정신질환이 특정 단일 부위의 이상보다는 뇌 영역 간 상호 소통 장애에서 기인한다는 점에 착안했습니다. 이에 따라 뇌파의 강도와 서로 다른 부위 간 동기화 수준을 측정하는 시스템온칩(SoC)을 설계했습니다. 머신러닝 알고리즘이 탑재된 이 칩은 복잡한 뇌 네트워크 바이오마커를 실시간 분석해 인지 부하 상태와 감정적 흥분 상태를 구분해 내는 데 성공했습니다. 인간 뇌파 데이터 검증뿐만 아니라 미네소타 대학교 연구진과 협력한 쥐 실험에서도 특정 뇌파 주기에 맞춘 정밀 자극 유발을 입증했습니다. 특히 크기가 약 4x2mm에 불과한 로그싱크는 알고리즘과 하드웨어를 이식 장치 제약에 맞춰 동시 설계함으로써, 복잡한 네트워크 연산을 수행하면서도 전력 소비를 200마이크로와트(μW) 미만으로 획기적으로 낮췄습니다. 연구진은 로그 계산법을 도입해 계산 복잡도를 대폭 줄였으며, 향후 우울증 치료뿐 아니라 운동 장애를 위한 적응형 뇌 자극, 비침습적 신경 자극 등 다양한 차세대 뇌-컴퓨터 인터페이스 분야로 기술을 확장할 수 있을 것으로 내다보고 있습니다.